Inledning
De flesta matoljor utvinns ur växter eller växtfrön. Den första riktade odlingen av olivträd tros ha ägt rum på ön Kreta omkring år 3500 f.Kr. Förutom som livsmedel och för tillverkning av tvål användes olivolja även i den katolska liturgin. I figur 1 visas en oljekvarn (olivkross) i Pompeji från år 80 f.Kr.
De frukter och frön från vilka oljan ska utvinnas rengörs först och krossas sedan mellan valsar. Eftersom nypressade oljor ofta innehåller ämnen som doft-, smak- eller bitterämnen - eller växtdelar, grumlande ämnen eller slem - raffineras de ofta för att bevara dem. För att göra detta upphettas råoljan; detta leder emellertid inte bara till förlust av en del av råoljan utan också till minskning av näringsmässigt och fysiologiskt fördelaktiga ämnen som tokoferoler. Innehållet av fleromättade fettsyror påverkas däremot inte av detta behandlingssteg. Raffinerade oljor kännetecknas av en neutral lukt och smak, längre hållbarhet och avsaknad av fast sedimentering under lagring.
Kallpressade oljor raffineras inte utan utvinns endast genom pressning och efterföljande filtrering. Den värme som alstras under pressningen avleds genom att pressen kyls. Den olja som erhålls på detta sätt kallas "kallpressad", "kalldragen", "obehandlad" eller "oförfalskad" och klassificeras som mycket hög kvalitet [2, 3].
Fetter och oljor är triglycerider eller trippelestrar av den trevärda alkoholen glycerin (1,2,3- propanetriol). De fettsyror som glycerinet förestras med klassificeras som mättade, omättade eller fleromättade. Anledningen till att fetter är fasta vid rumstemperatur medan oljor är flytande beror på innehållet av omättade fettsyror. På grund av den ökade halten omättade fettsyror (huvudsakligen cis-positionerade) hindras kristalliseringen och oljornas Smälttemperaturer och entalpierEtt ämnes smältningsenthalpi, även kallad latent värme, är ett mått på den energitillförsel, vanligtvis värme, som krävs för att omvandla ett ämne från fast till flytande tillstånd. Ett ämnes smältpunkt är den temperatur vid vilken det ändrar tillstånd från fast (kristallin) till flytande (isotropisk smälta).smältpunkt sänks. Därför kan man förvänta sig ett samband mellan oljors smält- och kristallisationstemperaturer och deras innehåll av omättade fettsyror.
Experimentell
Smält- och kristallisationsbeteendet hos kommersiellt tillgängliga matoljor undersöktes med hjälp av NETZSCH DSC 204 F1 Phoenix® med μ-sensor. Kväve användes som spolgas (5,0); spolgashastigheten uppgick till 40 ml/min. Oljorna fördes in i standarddeglar av aluminium med genomborrade lock på ett sådant sätt att deglarnas bottenyta blev helt våt. Mätparametrarna och provmassorna sammanfattas i tabellerna 1 och 2.
Tabell 1: Mätförhållanden
| Mätinstrument | DSC 204 F1 Phoenix® |
| Givare | μ-Sensor |
| Kylning | GN2, automatisk |
| Smältdegel | Al, genomborrad |
| Atmosfär | Kväve |
| Flödeshastighet för gas | 40 ml/min |
| Uppvärmnings-/kylningshastighet | 5 K/min |
Tabell 2: Provmassor [mg]
| Olivolja | Jordnötsolja | Sesamolja | Rapsfröolja | Solrosolja | Valnötsolja | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Producent | A | B | C | C | D | B |
| Mätning 1 | 2.527 | 2.565 | 2.546 | 2.529 | 2.528 | 2.507 |
| Mätning 2 | 2.526 | 2.541 | 2.529 | 2.554 | 2.528 | 2.505 |
| Mätning 3 | 2.522 | 2.568 | 2.545 | 2.529 | 2.514 | 2.545 |
| Medelvärde (MW) | 2.525 | 2.558 | 2.540 | 2.537 | 2.530 | 2.519 |
| Avvikelse (ABW) | 0.005 | 0.027 | 0.017 | 0.025 | 0.034 | 0.040 |
Resultat och diskussion
Matoljorna undersöktes under de ovan angivna mätförhållandena i temperaturintervallet från -100°C till rumstemperatur. KristalliseringKristallisation är den fysiska processen av härdning under bildandet och tillväxten av kristaller. Under denna process frigörs kristallisationsvärme.Kristallisering av proverna kan ses i respektive kylsegment och Smälttemperaturer och entalpierEtt ämnes smältningsenthalpi, även kallad latent värme, är ett mått på den energitillförsel, vanligtvis värme, som krävs för att omvandla ett ämne från fast till flytande tillstånd. Ett ämnes smältpunkt är den temperatur vid vilken det ändrar tillstånd från fast (kristallin) till flytande (isotropisk smälta).smältning kan observeras i värmesegmenten. Eftersom oljorna har olika innehåll av mättade, enkelomättade och fleromättade fettsyror, och triglyceriderna dessutom består av blandningar av olika fettsyror, har alla prover ett relativt brett område inom smält- och kristallisationsområdet gemensamt. Figur 2 visar en jämförelse av smältbeteendet hos de olika oljorna.
I figur 3 visas resultaten för jordnötsolja, som består av två värmesegment och ett kylsegment däremellan. Utöver detta bedöms smältprocessens början (extrapolerad början) och huvudkomponentens topptemperatur för varje prov. En jämförelse av dessa resultat sammanfattas i tabell 3. De värden som visas är medelvärden beräknade från sex uppmätta värden. En konsekvent trend mot lägre temperaturer kan ses i både start- och topptemperaturerna i följande ordning: olivolja, jordnötsolja, sesamolja, rapsolja, solrosolja, valnötsolja.
Vid jämförelse av halterna i tabell 4 av mättade (kolumn 1), enkelomättade (kolumn 2) och fleromättade fettsyror (kolumn 3) i de analyserade matoljorna, i ordningsföljden från olivolja till valnötsolja, kan man till en början inte se någon trend för någon av kolumnerna 1 till 3. Inte ens den totala halten omättade fettsyror i kolumn 4 (summan av kolumnerna 2 och 3) visar en trend som passar direkt till den valda ordningsföljden för matoljorna i tabell 4. Förhållandet mellan fettsyrainnehållet och smälttemperaturen illustreras tydligare i figur 4. Här kan man se att smälttemperaturen ökar när halten av mättade och enkelomättade fettsyror ökar, och minskar när halten av fleromättade fettsyror ökar.
Tabell 3: Extrapolerade start- och topptemperaturer för smältprocesserna [°C]
| Olivolja | Jordnötsolja | Sesamolja | Rapsfröolja | Solrosolja | Valnötsolja | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Producent | A | B | C | C | D | B |
| Extrapolerad starttidpunkt | -10.1 | -18.9 | -28.3 | -28.0 | -31.5 | -44.9 |
| Högsta temperatur | -5.1 | -11.8 | -21.0 | -21.4 | -26.7 | -34.0 |
Tabell 4: Sammanställning av matoljor och deras innehållsnivåer [4]
Nivåer av fettsyrainnehåll [%] | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| mättad (S) | enkelomättad | fleromättad | omättade totalt (P) | P:S | |
| Valnötsolja1 | 9.87 | 16.3 | 73.9 | 90.2 | 7.49 |
| Solrosolja2 | 12.3 | 20.7 | 66.9 | 87.6 | 5.44 |
| Rapsolja1 | 6.9 | 57.1 | 26.9 | 84.0 | 3.90 |
| Sesamolja1 | 13.1 | 35.8 | 42.0 | 77.8 | 3.21 |
| Jordnötsolja2 | 16.4 | 44.8 | 38.8 | 83.6 | 2.37 |
| Olivolja1 | 15.0 | 74.7 | 9.89 | 84.6 | 0.66 |
När man fastställer kvaliteten på oljor för livsmedelsanalys är det inte så mycket de absoluta värdena för de olika fettsyrahalterna som deras inbördes förhållande som är avgörande. Om man skapar en uppsättning förhållanden med hjälp av kolumnerna 4 och 1 - dvs. förhållandet mellan den totala halten omättade fettsyror och den totala halten mättade fettsyror (P:S) - framträder en konsekvent trend, eftersom värdena minskar från 7,49 för valnötsoljan till 0,66 för olivoljan (jämför kolumn 5). Färgsättningen i tabell 4 illustrerar två grupper av prover. De grönmarkerade värdena beskriver oljor med högre innehåll av fleromättade än enkelomättade fettsyror. De rödmarkerade värdena beskriver å andra sidan oljor med högre halt av enkelomättade än fleromättade fettsyror.
Det måste beaktas att informationen om fettsyrahalten i proverna av solrosolja och jordnötsolja endast återspeglar medelvärden som hämtats från litteraturen. Erfarenhetsmässigt bör man räkna med ett fluktuationsintervall på ca 5% för varje värde. Vid utvärderingen av DSC-resultaten beaktades dessutom endast huvudkomponenternas topptemperaturer, vilket förvisso endast utgör en referenspunkt vid analys av en blandnings smältbeteende och kan förklara de befintliga avvikelserna i korrelationsdiagrammet (figur 5). Värdet för sesamoljan med en P:S på 3,21 är det som ligger längst bort från trendlinjen i figur 5. Detta kan ha att göra med att detta är den enda oljan i denna uppsättning där fröet genomgick en extra rostningsprocess. Rostningsprocessens inverkan på kristalliseringen är inte känd vid denna tidpunkt.
Slutsats
Denna applikationsnot visar att smält- och kristallisationsbeteendet hos olika matoljor kan karakteriseras med hjälp av differential scanning calorimetry (DSC). Enkel provberedning och ett standardtemperaturprogram möjliggör snabba mätresultat på värden för smält- och kristallisationsbeteende. Utvärdering baserad på topptemperaturer gör det enkelt att få en meningsfull jämförelse av matoljorna.
Även om denna studie i grunden bekräftade att ett högre innehåll av fleromättade fettsyror innebär en lägre Smälttemperaturer och entalpierEtt ämnes smältningsenthalpi, även kallad latent värme, är ett mått på den energitillförsel, vanligtvis värme, som krävs för att omvandla ett ämne från fast till flytande tillstånd. Ett ämnes smältpunkt är den temperatur vid vilken det ändrar tillstånd från fast (kristallin) till flytande (isotropisk smälta).smälttemperatur för en olja, kan man också se i figur 4 att koncentrationen inte är den enda avgörande faktorn. Figur 5 visar att det snarare är P:S-kvoten - dvs. koncentrationen av fleromättade i förhållande till mättade fettsyror - som uppvisar en konsekvent trend.