Inleiding
De meeste bakoliën worden gewonnen uit planten of plantenzaden. De eerste gerichte teelt van olijfbomen zou hebben plaatsgevonden op het eiland Kreta rond het jaar 3500 voor Christus. Naast menselijke consumptie en de productie van zeep werd olijfolie ook gebruikt in de katholieke liturgie. Op afbeelding 1 zie je een oliemolen (olijfmolen) in Pompeii uit het jaar 80 voor Christus.
De vruchten en zaden waaruit de olie gewonnen moet worden, worden eerst schoongemaakt en vervolgens geplet tussen walsen. Omdat vers geperste oliën meestal ook geassocieerde materialen bevatten zoals geur-, smaak- of bitterstoffen - of plantendelen, troebelingsmiddelen of slijmstoffen - worden ze vaak geraffineerd om ze te helpen bewaren. Om dit te doen, wordt de ruwe olie verhit; dit leidt echter niet alleen tot het verlies van een deel van de ruwe olie, maar ook tot de vermindering van nutritioneel en fysiologisch heilzame stoffen zoals tocoferolen. Het gehalte aan meervoudig onverzadigde vetzuren wordt echter niet beïnvloed door deze behandelingsstap. Geraffineerde oliën worden gekenmerkt door een neutrale geur en smaak, een langere houdbaarheid en het ontbreken van enige vaste bezinking tijdens opslag.
Koudgeperste oliën worden niet geraffineerd, maar alleen geëxtraheerd door persing en daaropvolgende filtratie. De warmte die vrijkomt tijdens het persen wordt afgevoerd door de pers af te koelen. De aldus verkregen olie wordt "koudgeperst", "koudgetrokken", "onbehandeld" of "onvervalst" genoemd; ze wordt geclassificeerd als van zeer hoge kwaliteit [2, 3].
Vetten en oliën zijn triglyceriden of drievoudige esters van de driewaardige alcohol glycerine (1, 2, 3- propanetriol). De vetzuren waarmee glycerine is veresterd, worden geclassificeerd als verzadigd, onverzadigd of meervoudig onverzadigd. De reden dat vetten vast zijn bij kamertemperatuur terwijl oliën vloeibaar zijn, is te wijten aan het gehalte onverzadigde vetzuren. Door het verhoogde gehalte aan onverzadigde vetzuren (voornamelijk cis-gepositioneerd) wordt KristallisatieKristallisatie is het fysieke proces van verharding tijdens de vorming en groei van kristallen. Tijdens dit proces komt kristallisatiewarmte vrij.kristallisatie belemmerd en het Smelttemperaturen en -getallenDe enthalpie van fusie van een stof, ook wel latente warmte genoemd, is een maat voor de energie-input, meestal warmte, die nodig is om een stof om te zetten van vaste naar vloeibare toestand. Het smeltpunt van een stof is de temperatuur waarbij de toestand verandert van vast (kristallijn) naar vloeibaar (isotroop smeltpunt).smeltpunt van de oliën verlaagd. Daarom is er een verband te verwachten tussen de smelt- en kristallisatietemperatuur van oliën en het gehalte aan onverzadigde vetzuren.
Experimenteel
Het smelt- en kristallisatiegedrag van in de handel verkrijgbare bakoliën werd onderzocht met de NETZSCH DSC 204 F1 Phoenix® met μ-sensor. Stikstof werd gebruikt als spoelgas (5.0); de snelheid van het spoelgas bedroeg 40 ml/min. De oliën werden in standaard aluminium kroezen met doorboorde deksels gebracht, zodanig dat de bodem van de kroezen volledig nat was. De meetparameters en monstermassa's zijn samengevat in de tabellen 1 en 2.
Tabel 1: Meetomstandigheden
| Meetinstrument | DSC 204 F1 Phoenix® |
| Sensor | μ-sensor |
| Koeling | GN2, automatisch |
| Kroes | Al, doorboord |
| Atmosfeer | Stikstof |
| Gasstroom | 40 ml/min |
| Snelheid verwarming/koeling | 5 K/min |
Tabel 2: Monstermassa's [mg]
| Olijfolie | Arachideolie | Sesamolie | Koolzaadolie | Zonnebloemolie | Walnootolie | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Producent | A | B | C | C | D | B |
| Meting 1 | 2.527 | 2.565 | 2.546 | 2.529 | 2.528 | 2.507 |
| Meting 2 | 2.526 | 2.541 | 2.529 | 2.554 | 2.528 | 2.505 |
| Meting 3 | 2.522 | 2.568 | 2.545 | 2.529 | 2.514 | 2.545 |
| Gemiddelde waarde (MW) | 2.525 | 2.558 | 2.540 | 2.537 | 2.530 | 2.519 |
| Afwijking (ABW) | 0.005 | 0.027 | 0.017 | 0.025 | 0.034 | 0.040 |
Resultaten en discussie
De bakoliën werden onderzocht onder de bovenstaande meetomstandigheden in het temperatuurbereik van -100 °C tot kamertemperatuur. KristallisatieKristallisatie is het fysieke proces van verharding tijdens de vorming en groei van kristallen. Tijdens dit proces komt kristallisatiewarmte vrij.Kristallisatie van de monsters kan worden waargenomen in de respectieve koelsegmenten en Smelttemperaturen en -getallenDe enthalpie van fusie van een stof, ook wel latente warmte genoemd, is een maat voor de energie-input, meestal warmte, die nodig is om een stof om te zetten van vaste naar vloeibare toestand. Het smeltpunt van een stof is de temperatuur waarbij de toestand verandert van vast (kristallijn) naar vloeibaar (isotroop smeltpunt). smelten kan worden waargenomen in de verwarmingssegmenten. Aangezien de oliën elk verschillende gehaltes aan verzadigde, enkelvoudig onverzadigde en meervoudig onverzadigde vetzuren hebben, en de triglyceriden bovendien bestaan uit mengsels van verschillende vetzuren, hebben alle monsters een relatief breed gebied binnen het smelt- en kristallisatiebereik gemeen. Figuur 2 toont een vergelijking van het smeltgedrag van de verschillende oliën.
In figuur 3 staan de resultaten voor arachideolie, bestaande uit twee verwarmingssegmenten en het tussenliggende afkoelsegment. Daarnaast worden het begin van het smeltproces (geëxtrapoleerd begin) en de piektemperatuur van de hoofdcomponent beoordeeld voor elk monster. Een vergelijking van deze resultaten is samengevat in tabel 3. De getoonde waarden zijn gemiddelden berekend uit zes gemeten waarden. Er is een consistente trend naar lagere temperaturen te zien in zowel de aanvangs- als de piektemperaturen in de volgende volgorde: olijfolie, arachideolie, sesamolie, raapzaadolie, zonnebloemolie, walnootolie.
Bij vergelijking van de in tabel 4 vermelde gehaltes aan verzadigde (kolom 1), enkelvoudig onverzadigde (kolom 2) en meervoudig onverzadigde vetzuren (kolom 3) in de geanalyseerde bak- en braadoliën, in de volgorde van olijfolie tot walnootolie, is in eerste instantie geen trend te zien voor de kolommen 1 tot en met 3. Zelfs het totale gehalte aan onverzadigde vetzuren in kolom 4 (som van de kolommen 2 en 3) vertoont geen trend die direct past bij de geselecteerde volgorde van de bak- en braadoliën in tabel 4. Het verband tussen het vetzuurgehalte en de Smelttemperaturen en -getallenDe enthalpie van fusie van een stof, ook wel latente warmte genoemd, is een maat voor de energie-input, meestal warmte, die nodig is om een stof om te zetten van vaste naar vloeibare toestand. Het smeltpunt van een stof is de temperatuur waarbij de toestand verandert van vast (kristallijn) naar vloeibaar (isotroop smeltpunt). smelttemperatuur wordt duidelijker geïllustreerd in figuur 4. Hier is te zien dat de Smelttemperaturen en -getallenDe enthalpie van fusie van een stof, ook wel latente warmte genoemd, is een maat voor de energie-input, meestal warmte, die nodig is om een stof om te zetten van vaste naar vloeibare toestand. Het smeltpunt van een stof is de temperatuur waarbij de toestand verandert van vast (kristallijn) naar vloeibaar (isotroop smeltpunt). smelttemperatuur toeneemt naarmate het gehalte aan verzadigde en enkelvoudig onverzadigde vetzuren toeneemt, en afneemt naarmate het gehalte aan meervoudig onverzadigde vetzuren toeneemt.
Tabel 3: Geëxtrapoleerde begin- en piektemperaturen van de smeltprocessen [°C]
| Olijfolie | Arachideolie | Sesamolie | Koolzaadolie | Zonnebloemolie | Walnootolie | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Producent | A | B | C | C | D | B |
| Geëxtrapoleerde aanvang | -10.1 | -18.9 | -28.3 | -28.0 | -31.5 | -44.9 |
| Piektemperatuur | -5.1 | -11.8 | -21.0 | -21.4 | -26.7 | -34.0 |
Tabel 4: Compilatie van de bakoliën en hun gehaltes [4]
Vetzuurgehaltes [%] | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| verzadigd (S) | enkelvoudig onverzadigd | meervoudig onverzadigd | onverzadigd totaal (P) | P:S | |
| Walnootolie1 | 9.87 | 16.3 | 73.9 | 90.2 | 7.49 |
| Zonnebloemolie2 | 12.3 | 20.7 | 66.9 | 87.6 | 5.44 |
| Koolzaadolie1 | 6.9 | 57.1 | 26.9 | 84.0 | 3.90 |
| Sesamolie1 | 13.1 | 35.8 | 42.0 | 77.8 | 3.21 |
| Arachideolie2 | 16.4 | 44.8 | 38.8 | 83.6 | 2.37 |
| Olijfolie1 | 15.0 | 74.7 | 9.89 | 84.6 | 0.66 |
Bij het bepalen van de kwaliteit van oliën voor voedingsanalyse zijn niet zozeer de absolute waarden voor de verschillende vetzuurgehaltes van belang, maar hun onderlinge verhoudingen. Als we namelijk een reeks verhoudingen creëren met behulp van de kolommen 4 en 1 - d.w.z. de verhouding van het totale gehalte aan onverzadigde vetzuren tot het gehalte aan verzadigde vetzuren (P:S) - komt er een consistente trend naar voren, aangezien de waarden afnemen van 7,49 voor de walnootolie tot 0,66 voor de olijfolie (vergelijk met kolom 5). De kleuring in tabel 4 illustreert twee groepen monsters. De groen gemarkeerde waarden beschrijven de oliën met een hoger gehalte aan meervoudig onverzadigde vetzuren dan enkelvoudig onverzadigde vetzuren. De rood gemarkeerde waarden daarentegen beschrijven oliën met een hoger gehalte aan enkelvoudig dan meervoudig onverzadigde vetzuren.
Er moet rekening mee worden gehouden dat de informatie over het vetzuurgehalte van de zonnebloemolie- en arachideoliemonsters alleen gemiddelde waarden uit de literatuur weergeeft. De ervaring leert dat voor elke waarde een fluctuatiemarge van ongeveer 5% moet worden aangenomen. Ook werd bij de evaluatie van de DSC-resultaten alleen rekening gehouden met de piektemperaturen van de hoofdcomponenten, wat zeker slechts een referentiepunt vormt bij het analyseren van het smeltgedrag van een mengsel en de bestaande afwijkingen in het correlatiediagram (figuur 5) kan verklaren. De waarde voor sesamolie met een P:S van 3,21 is de waarde die het verst van de trendlijn in figuur 5 ligt. Dit kan te maken hebben met het feit dat dit de enige olie in deze set is waarbij het zaad een extra roosterproces heeft ondergaan. De invloed van het roosterproces op de KristallisatieKristallisatie is het fysieke proces van verharding tijdens de vorming en groei van kristallen. Tijdens dit proces komt kristallisatiewarmte vrij.kristallisatie is op dit moment niet bekend.
Conclusie
Deze toepassingsnotitie laat zien dat het smelt- en kristallisatiegedrag van verschillende bakoliën kan worden gekarakteriseerd met differential scanning calorimetrie (DSC). Eenvoudige monstervoorbereiding en een standaard temperatuurprogramma zorgen voor snelle meetresultaten op waarden voor smelt- en kristallisatiegedrag. Evaluatie op basis van piektemperaturen maakt een zinvolle vergelijking van de bakoliën eenvoudig te verkrijgen.
Hoewel deze studie fundamenteel bevestigde dat een hoger gehalte aan meervoudig onverzadigde vetzuren een lagere Smelttemperaturen en -getallenDe enthalpie van fusie van een stof, ook wel latente warmte genoemd, is een maat voor de energie-input, meestal warmte, die nodig is om een stof om te zetten van vaste naar vloeibare toestand. Het smeltpunt van een stof is de temperatuur waarbij de toestand verandert van vast (kristallijn) naar vloeibaar (isotroop smeltpunt). smelttemperatuur voor een olie betekent, is in figuur 4 ook te zien dat de concentratie niet de enige bepalende factor is. Figuur 5 laat zien dat het eerder de P:S-verhouding is - d.w.z. de concentratie van meervoudig onverzadigde vetzuren ten opzichte van verzadigde vetzuren - die een consistente trend vertoont.