保存された粗パーム油中の遊離脂肪酸に対する水分含有量、温度、時間の影響

Scientific Reports volume 12、記事番号: 9846 (2022) この記事を引用

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1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

これは、世界の食品加工産業にとって粗パーム油 (CPO) の重要性と、CPO の品質保証の必要性の結果です。 工業的に保管されている CPO 中の遊離脂肪酸 (FFA) の変化を記述する動態モデルが開発されました。 CPO FFA は、CPO の劣化を示すよく知られた指標です。 この研究では、CPO FFA に対する初期含水量、保管温度、および時間の影響が調査されました。 具体的には、FFA および水分含量 (MC) の変化に関する統計的重回帰モデルが、P 値 < 0.05 または 95% 信頼区間フェンスで開発されました。 CPO FFA は、一次項では水分含有量、温度、時間の増加とともに増加し、二次項では減少し、水分含有量と温度の相互作用に関して増加することがわかりました。 CPO MC は、温度と時間の増加、および温度の二次項の増加とともに減少することも判明しました。 ただし、CPO FFA のモデルはフィッシャーの F 検定に基づいています: \({\mathrm{F}}_{\mathrm{model}}(6.80)<{\mathrm{F}}_{95\mathrm{\ %}}(19.30)\)、不適合は示されませんでした。 CPO MC の結果は不適合を示しました、\({\mathrm{F}}_{\mathrm{model}}(13.67)\nless {\mathrm{F}}_{95\mathrm{\%}} (4.39)\)。 さらに、統計モデルからの推論に基づいて、その動力学モデルも開発されました。 一方、CPO FFA 動力学は半次動力学モデルであることが判明し、その他の補助モデルは非常に良好な適合を示しました (R2 {0.9933–0.8614} および RMSE {0.0020–3.6716})。 CPO MC のモデルは、一次反応速度モデルの適合が不十分でした (R2 {0.9885–0.3935} および RMSE {0.0605–17.8501})。

世界で最も多く生産されている植物油 1 であるパー​​ム油は、食品加工業界で粗製または精製された形で一般的に使用されています。 インドネシア、マレーシア、グアテマラ、ナイジェリア、ブラジルの国内総生産 (GDP) に大きく貢献しています2。 商業的には、粗パーム油 (CPO) は通常、新鮮な果房 (FFB) から剥がされた果実からの湿式 (つまり水強化) 抽出によって大量に生産されます。 一例として、Okomu アブラヤシ会社は、この方法による 22% 効率の抽出4 のために 1 時間あたり 60 トンの FFB (つまり、1 時間あたり約 13.2 トンの CPO) を処理しています5。この大規模生産は、CPO の需要に取り組むために不可欠です。さらに、FFB 収穫量の季節変動にも対応するため、生産された CPO は、粘度を適度に低く保つために適度な温度で水分抽出装置を備えた固定屋根タンク 6 に保管されます 7。通常、CPO は生産ラインから約 90 ℃ で貯蔵所に供給されます。タンクは自然に冷却され、熱交換器によって 35 ～ 55 ℃ 以内に維持されます。湿式抽出プロセス条件 (つまり、約 90 ～ 140 ℃、水分含有量 (MC) >> 3%8) と保管温度により、抽出温度の上昇が促進されます。 CPO 遊離脂肪酸 (FFA)、さまざまなトリグリセリド、ジグリセリド、モノグリセリド分子の加水分解によるもので、これらの分子は約 50% が飽和脂肪酸 (主に約 44% パルミチン酸と 5% ステアリン酸)、40% がグリセロールに結合して構築されています。一価不飽和脂肪酸（主にオレイン酸）、および10％の多価不飽和脂肪酸（リノール酸）9. これらのトリグリセリド分子の加水分解は、さまざまな部分で FFA10 の増加に寄与します。 ただし、他の基準（水分および不純物含有量（0.15 ～ 0.30%）、漂白性指数（2.1 ～ 2.8）、色（オレンジ ～ 赤）など）の中でも特に低い FFA 値（2 ～ 5%）8、11、 12、13、14) は、CPO の世界的な販売における重要な品質保証基準です。 通常、FFA、水分、不純物含有量は他の規格の指標となります15。 そのため、FFA基準値以上のCPOの劣化を防ぐため、保管したCPOをミスト抽出器で継続的に乾燥させ、迅速に販売します。

FFA の形成は、保存されている植物油および脂質の MC および温度に影響されることが報告されています 16。 Zhang et al.10 は、温度が上昇すると、CPO トリグリセリド構成成分の FFA への分解率は、リノール酸 > ステアリン酸 > オレイン酸 > パルミチン酸の順になると報告しました。 ただし、他のトリグリセリド構成成分よりもパルミチン酸鎖を持つトリグリセリドが多く存在するため、パルミチン酸は CPO FFA に大きな影響を与えることに注意してください。 Almeida ら 17 および Taluri ら 18 も、保管温度がそれぞれ CPO とオリーブオイルの FFA に影響を与えると報告しました。 さらに、Lin et al.19 は、相対湿度と温度の影響を考慮した、保存されたアーモンドから抽出された脂質における FFA 形成の速度論モデルを報告しました。 保存された植物油の MC と温度が FFA 値を増加させることは文献から強調されていますが、これら 2 つの強調された保存要因に基づいて CPO FFA の変化を予測する動力学モデルに関する報告はありません。 このモデルが開発されると、工業的に保管されている CPO 内の FFA のシミュレーション、監視、制御が容易になります。 植物油中の FFA の動態は、反応物 (つまり、グリセリドと水分子の反応) を通じて調べることができます (式 1)。 (1)20、21、22、23、24。 ただし、このアプローチの測定では、ガスクロマトグラフィー、液体クロマトグラフィー、HPLC などの高価で複雑な機器を使用して、グリセリド、水、および FFA を同時に分析する必要があります 25、26、27。 したがって、積に基づく単純化されたアプローチ（つまり、滴定法による CPO FFA、\(\mathrm{\%}\Delta \mathrm{FFA}\) の変化）、式今回は(2)について考察します。 さらに、式のモデル開発アプローチは次のとおりです。 (1) は式 (1) よりも複雑であることを示唆しています。 (2) は、加水分解プロセス 20 の複数の部分式を構成することができるため、より多くの変数を構成できます。 ここで、\({\mathrm{r}}_{\mathrm{FFA}}\) は反応速度、\({\mathrm{y}}_{\mathrm{FFA}}=\mathrm{\%}) です。 \Delta \mathrm{FFA}\)、\(\mathrm{k}\) は反応定数、\(\mathrm{n}\) は反応次数、\(\mathrm{i}\) は特定のグリセリド分子を考慮すると、\({\mathrm{x}}_{\mathrm{gly},\mathrm{i}}\) と \({\mathrm{x}}_{\mathrm{water}}\) は次のようになります。 CPO 内のグリセリドと水の組成。