소개
대부분의 식용유는 식물이나 식물 씨앗에서 추출합니다. 올리브 나무의 첫 재배는 기원전 3500년경 크레타 섬에서 이루어진 것으로 추정되며, 올리브 오일은 인간의 소비와 비누 생산 외에도 가톨릭 전례에도 사용되었습니다. 그림 1은 기원전 80년경 폼페이에 있던 기름 짜는 기계(올리브 분쇄기)입니다.
오일을 추출할 과일과 씨앗을 먼저 깨끗이 씻은 다음 롤러 사이에서 분쇄합니다. 갓 압착한 오일에는 일반적으로 냄새, 향료 또는 쓴맛을 내는 물질이나 식물 부분, 흐림제 또는 점액질과 같은 관련 물질도 포함되어 있기 때문에 보존을 위해 정제하는 경우가 많습니다. 이를 위해 원유를 가열하는데, 이 과정에서 원유 일부가 손실될 뿐만 아니라 토코페롤과 같은 영양 및 생리적으로 유익한 물질도 감소합니다. 그러나 고도 불포화 지방산 함량은 이 처리 단계의 영향을 받지 않습니다. 정제 오일은 중성적인 냄새와 맛, 더 긴 유통기한, 보관 중 고체 침전물이 생기지 않는 것이 특징입니다.
냉압착 오일은 정제하지 않고 압착 후 여과 과정을 거쳐 추출합니다. 압착 과정에서 발생하는 열은 프레스를 냉각하여 발산합니다. 이렇게 얻은 오일은 "냉압착", "냉압착", "무처리" 또는 "비정제"라고 불리며, 매우 높은 품질로 분류됩니다[2, 3].
지방과 오일은 트리글리세리드 또는 3가 알코올 글리세린(1, 2, 3- 프로파네트리올)의 삼중 에스테르입니다. 글리세린이 에스테르화되는 지방산은 포화, 불포화 또는 다중 불포화로 분류됩니다. 지방은 실온에서 고체이고 오일은 액체인 이유는 불포화 지방산 함량 때문입니다. 불포화 지방산 함량(주로 시스 위치)이 증가하면 결정화가 방해되고 오일의 녹는점이 낮아집니다. 따라서 오일의 용융 및 결정화 온도와 불포화 지방산 함량 수준 사이에는 상관관계가 있을 것으로 예상됩니다.

실험적
시판 식용유의 용융 및 결정화 거동은 μ-센서가 장착된 NETZSCH DSC 204 F1 Phoenix® 를 사용하여 조사했습니다. 퍼지 가스로 질소(5.0)를 사용했으며, 퍼지 가스 속도는 40ml/min이었습니다. 오일은 도가니의 바닥 면을 완전히 적시는 방식으로 뚜껑이 뚫린 표준 알루미늄 도가니에 주입되었습니다. 측정 파라미터와 샘플 질량은 표 1과 2에 요약되어 있습니다.
표 1: 측정 조건
측정 기기 | DSC 204 F1 Phoenix® |
센서 | μ-센서 |
냉각 | GN2, 자동 |
도가니 | 알, 피어싱 |
분위기 | 질소 |
가스 유량 | 40 ml/min |
가열/냉각 속도 | 5 K/min |
표 2: 샘플 질량 [mg]
올리브 오일 | 땅콩 오일 | 참기름 | 유채씨 오일 | 해바라기 오일 | 호두 오일 | |
---|---|---|---|---|---|---|
생산자 | A | B | C | C | D | B |
측정 1 | 2.527 | 2.565 | 2.546 | 2.529 | 2.528 | 2.507 |
측정 2 | 2.526 | 2.541 | 2.529 | 2.554 | 2.528 | 2.505 |
측정 3 | 2.522 | 2.568 | 2.545 | 2.529 | 2.514 | 2.545 |
평균값(MW) | 2.525 | 2.558 | 2.540 | 2.537 | 2.530 | 2.519 |
편차(ABW) | 0.005 | 0.027 | 0.017 | 0.025 | 0.034 | 0.040 |
결과 및 토론
식용유는 위에 나열된 측정 조건에서 -100°C에서 실온까지 온도 범위에서 조사되었습니다. 각 냉각 구간에서는 샘플의 결정화를 볼 수 있고 가열 구간에서는 용융을 관찰할 수 있습니다. 오일은 포화, 단일 불포화 및 다중 불포화 지방산의 함량이 각각 다르고 트리글리세리드는 다른 지방산의 혼합물로 구성되어 있기 때문에 모든 샘플은 공통적으로 용융 및 결정화 범위 내에서 비교적 넓은 영역을 가지고 있습니다. 그림 2는 다양한 오일의 용융 거동을 비교한 것입니다.

그림 3은 두 개의 가열 세그먼트와 그 사이의 냉각 세그먼트로 구성된 땅콩 오일에 대한 결과입니다. 그 외에도 각 샘플에 대해 용융 과정의 시작(추정 시작)과 주성분의 최고 온도가 평가됩니다. 이러한 결과의 비교는 표 3에 요약되어 있습니다. 표시된 값은 6개의 측정값에서 계산한 평균값입니다. 올리브유, 땅콩유, 참기름, 유채유, 해바라기유, 호두유 순으로 시작 온도와 최고 온도 모두에서 낮은 온도를 향한 일관된 경향을 볼 수 있습니다.

분석 대상 식용유의 포화 지방산(1열), 단일 불포화 지방산(2열), 다가 불포화 지방산(3열)의 함량을 올리브유에서 호두유 순으로 표 4에 표시한 것과 비교하면, 처음에는 1열에서 3열까지 어떤 경향도 보이지 않습니다. 4열에 표시된 총 불포화 지방산 함량(2열과 3열의 합)도 표 4에서 선택한 순서와 직접 일치하는 경향은 나타나지 않습니다. 지방산 함량과 녹는 온도 사이의 관계는 그림 4에 더 명확하게 나와 있습니다. 포화 및 단일 불포화 지방산 함량이 증가함에 따라 녹는 온도가 증가하고 다가 불포화 지방산이 증가함에 따라 녹는 온도가 감소하는 것을 볼 수 있습니다.
표 3: 용융 공정의 추정 시작 및 최고 온도 [°C]
올리브 오일 | 땅콩 오일 | 참기름 | 유채씨유 | 해바라기 오일 | 호두 오일 | |
---|---|---|---|---|---|---|
생산자 | A | B | C | C | D | B |
추정 발병일 | -10.1 | -18.9 | -28.3 | -28.0 | -31.5 | -44.9 |
최고 온도 | -5.1 | -11.8 | -21.0 | -21.4 | -26.7 | -34.0 |
표 4: 식용유와 그 함량 수준 정리 [4]
지방산 함량 수준 [%] | |||||
---|---|---|---|---|---|
포화(S) | 단일 불포화 | 다중 불포화 | 불포화 총(P) | P:S | |
호두 오일1 | 9.87 | 16.3 | 73.9 | 90.2 | 7.49 |
해바라기 오일2 | 12.3 | 20.7 | 66.9 | 87.6 | 5.44 |
유채씨 오일1 | 6.9 | 57.1 | 26.9 | 84.0 | 3.90 |
참기름1 | 13.1 | 35.8 | 42.0 | 77.8 | 3.21 |
땅콩 오일2 | 16.4 | 44.8 | 38.8 | 83.6 | 2.37 |
올리브 오일1 | 15.0 | 74.7 | 9.89 | 84.6 | 0.66 |
또한 식품 분석을 위한 오일의 품질을 결정할 때 중요한 것은 다양한 지방산 함량 수준에 대한 절대값이 아니라 서로 간의 관계입니다. 즉, 열 4와 1을 사용하여 일련의 비율, 즉 총 불포화 지방산 대 포화 지방산 함량(P:S)의 비율을 만들면 호두유의 경우 7.49에서 올리브유의 경우 0.66으로 값이 감소하는 일관된 추세가 나타납니다(열 5와 비교). 표 4의 색상은 두 가지 샘플 그룹을 나타냅니다. 녹색으로 표시된 값은 단일 불포화 지방산보다 고도 불포화 지방산 함량이 높은 오일을 나타냅니다. 반면 빨간색으로 표시된 값은 고도 불포화 지방산보다 단일 불포화 지방산 함량이 더 높은 오일을 나타냅니다.
해바라기유와 땅콩유 샘플의 지방산 함량 수준에 대한 정보는 문헌에서 가져온 평균값만 반영한다는 점을 고려해야 합니다. 경험에 따르면 각 값에 대해 약 5%의 변동 범위를 가정해야 합니다. 또한 DSC 결과를 평가할 때 주요 성분의 최고 온도만 고려했는데, 이는 혼합물의 용융 거동을 분석할 때 기준점이 될 뿐이며 상관 관계 다이어그램의 기존 편차를 설명할 수 있습니다(그림 5). P:S가 3.21인 참기름의 값은 그림 5의 추세선에서 가장 멀리 떨어져 있는 값입니다. 이는 이 참기름이 이 세트에서 유일하게 추가 로스팅 과정을 거친 참기름이라는 사실과 관련이 있을 수 있습니다. 로스팅 공정이 결정화에 미치는 영향은 현재로서는 알 수 없습니다.

결론
이 애플리케이션 노트는 다양한 식용유의 용융 및 결정화 거동을 차등 주사 열량계(DSC)로 특성화할 수 있음을 보여줍니다. 간편한 시료 준비와 표준 온도 프로그램을 통해 용융 및 결정화 거동에 대한 값을 신속하게 측정할 수 있습니다. 피크 온도를 기반으로 한 평가는 식용유에 대한 의미 있는 비교를 쉽게 얻을 수 있게 해줍니다.
이 연구에서는 기본적으로 고도불포화지방산 함량이 높을수록 오일의 녹는 온도가 낮아진다는 것을 확인했지만, 그림 4에서 농도만이 결정적인 요인은 아니라는 것을 알 수 있습니다. 그림 5는 오히려 P:S 비율, 즉 고도 불포화 지방산과 포화 지방산의 농도가 일관된 경향을 보인다는 것을 보여줍니다.