저장된 팜유 내 유리지방산에 대한 수분함량, 온도, 시간의 영향

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 9846(2022) 이 기사 인용

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전 세계 식품 가공 산업에 있어서 팜유(CPO)의 중요성과 CPO의 품질 보증에 대한 필요성이 대두되었습니다. 산업적으로 저장된 CPO에서 유리지방산(FFA)의 변화를 설명하는 역학 모델이 ​​개발되었습니다. CPO FFA는 CPO 악화를 나타내는 잘 알려진 지표입니다. 이 연구에서는 CPO FFA에 대한 초기 수분 함량, 저장 온도 및 시간의 영향을 조사했습니다. 구체적으로, FFA 및 수분 함량(MC)의 변화에 ​​대한 통계적 다중 회귀 모델은 P 값 < 0.05 또는 95% 신뢰 구간 펜스에서 개발되었습니다. CPO FFA는 선형 항에서 수분 함량, 온도 및 시간이 증가함에 따라 증가하고 2차 항에서는 감소하며 수분 함량과 온도 간의 상호 작용에 따라 증가하는 것으로 나타났습니다. CPO MC는 온도와 시간이 증가함에 따라 감소하고 온도의 2차 항이 증가함에 따라 감소하는 것으로 나타났습니다. CPO FFA에 대한 모델은 Fisher의 F-검정을 기반으로 합니다. \({\mathrm{F}}_{\mathrm{model}}(6.80)<{\mathrm{F}}_{95\mathrm{\ %}}(19.30)\), 적합도 부족은 나타나지 않았습니다. CPO MC의 적합도는 \({\mathrm{F}}_{\mathrm{model}}(13.67)\n{\mathrm{F}}_{95\mathrm{\%}}가 아닌 적합도 부족을 나타냈습니다. (4.39)\). 또한, 통계 모델의 추론을 바탕으로 운동 모델도 개발되었습니다. CPO FFA 동역학은 반차 동역학 모델로 밝혀졌으며 다른 보조 모델은 매우 좋은 적합성을 보여주었습니다(R2 {0.9933–0.8614} 및 RMSE {0.0020–3.6716}). CPO MC의 모델은 적합하지 않은 1차 운동 모델이었습니다(R2 {0.9885–0.3935} 및 RMSE {0.0605–17.8501}).

세계에서 가장 많이 생산되는 식물성 기름인 팜유는1 일반적으로 식품 가공 산업에서 원유 또는 정제된 형태로 사용됩니다. 이는 인도네시아, 말레이시아, 과테말라, 나이지리아, 브라질의 국내총생산(GDP)에 크게 기여합니다2. 상업적으로 원유 팜유(CPO)는 일반적으로 신선한 과일 다발(FFB)3에서 벗겨낸 과일에서 습식(즉, 수분 강화) 추출을 통해 대량으로 생산됩니다. 예를 들어, Okomu 오일팜 회사는 이 방법5을 통해 22% 효율적인 추출을 위해 시간당 60톤의 FFB(즉, 시간당 약 13.2톤의 CPO)를 처리합니다. 이러한 대규모 생산은 CPO 수요를 충족하는 데 필수적입니다. 또한, FFB 수확의 계절적 변화를 해결하기 위해 생산된 CPO는 점도를 합리적으로 낮게 유지하기 위해 적당한 온도 내에서 수분 추출기가 설치된 고정 지붕 탱크6에 저장됩니다. 일반적으로 생산 라인에서 약 90℃의 CPO가 저장고로 공급됩니다. 탱크는 열교환기를 통해 자연 냉각되어 35~55℃ 범위 내에서 유지되며, 습식 추출 공정 조건(예: ~90~140℃ 및 수분 함량(MC) >> 3%8)과 저장 온도로 인해 다양한 트리글리세리드, 디글리세리드 및 모노글리세리드 분자의 가수분해로 인한 CPO 유리 지방산(FFA) 이 분자는 약 50% 포화 지방산(대부분 ~ 44% 팔미트산 및 5% 스테아르산), 40% 단일불포화지방산(주로 올레산)과 10% 다중불포화지방산(리놀레산)9. 이러한 트리글리세리드 분자의 가수분해는 다양한 부분에서 FFA10의 증가에 기여합니다. 그러나 다른 표준(수분 및 불순물 함량(0.15-0.30%), 표백성 지수(2.1-2.8), 색상(주황색-빨간색) 등) 중에서 낮은 FFA 값(2-5%)8,11, 12,13,14)은 CPO의 글로벌 판매에 있어 중요한 품질보증기준이다. 일반적으로 FFA, 수분 및 불순물 함량은 다른 표준15의 지표입니다. 따라서 표준 FFA 값을 초과하는 CPO의 열화를 방지하기 위해 보관된 CPO를 미스트 추출기로 지속적으로 건조시켜 신속하게 판매합니다.

FFA 형성은 저장된 식물성 기름과 지질의 MC와 온도에 의해 영향을 받는 것으로 보고되었습니다. Zhang et al.10은 온도가 증가함에 따라 CPO 트리글리세리드 성분이 FFA로 분해되는 비율이 트리글리세리드가 리놀레산 > 스테아르산 > 올레산 > 팔미트산이 되는 정도라고 보고했습니다. 다른 트리글리세리드 구성 요소보다 팔미트 사슬을 가진 트리글리세리드가 더 많고, 따라서 팔미트산이 CPO FFA에 상당한 영향을 미친다는 점에 유의해야 합니다. Almeida et al.17과 Taluri et al.18은 저장 온도가 각각 CPO와 올리브 오일의 FFA에 영향을 미친다고 보고했습니다. 또한 Lin 등19은 상대습도와 온도의 영향을 고려하여 저장된 아몬드에서 추출한 지질의 FFA 형성에 대한 동역학 모델을 보고했습니다. 문헌에서 저장된 식물성 기름의 MC와 온도가 FFA 값을 증가시킨다는 점을 강조했지만, 강조된 두 가지 저장 요소를 기반으로 CPO FFA 변화를 예측하는 동역학 모델에 대한 보고는 없습니다. 이 모델을 개발하면 산업적으로 저장된 CPO에서 FFA의 시뮬레이션, 모니터링 및 제어가 용이해집니다. 식물성 기름 내 FFA의 역학은 반응물(즉, 글리세리드와 물 분자의 반응)을 통해 조사할 수 있습니다. (1)20,21,22,23,24. 그러나 이 접근법의 측정에는 가스 크로마토그래피, 액체 크로마토그래피 및 HPLC와 같은 비싸고 복잡한 장비를 사용하여 글리세리드, 물 및 FFA를 동시에 분석해야 합니다. 따라서 제품을 기반으로 한 단순화된 접근 방식(즉, 적정 방법을 통한 CPO FFA 변경, \(\mathrm{\%}\Delta \mathrm{FFA}\)), Eq. (2)는 이 연구에서 고려된다. 또한 Eq.에 대한 모델 개발 접근 방식은 다음과 같습니다. (1)은 Eq.보다 더 복잡하다는 것을 암시합니다. (2) 가수분해 과정의 여러 하위 방정식을 구성할 수 있으므로 더 많은 변수가 있습니다. 여기서, \({\mathrm{r}}_{\mathrm{FFA}}\)는 반응 동역학, \({\mathrm{y}}_{\mathrm{FFA}}=\mathrm{\%} \Delta \mathrm{FFA}\), \(\mathrm{k}\)는 반응 상수, \(\mathrm{n}\)은 반응 차수, \(\mathrm{i}\)는 특정 고려되는 글리세리드 분자, \({\mathrm{x}}_{\mathrm{gly},\mathrm{i}}\) 및 \({\mathrm{x}}_{\mathrm{water}}\)는 CPO의 글리세리드와 물의 조성.