Kasviöljyjen prosessointimenetelmät
EU:n direktiivin mukaan kasviöljyiksi määritellään kasvien hedelmistä ja siemenistä uuttamalla ja puristamalla sekä jatkojalostamalla valmistettavat öljyvalmisteet. Ne koostuvat pääsääntöisesti rasvahappotriglyserideistä, mutta voivat sisältää vähäisiä määriä muita rasva-aineita, kuten fosfolipidejä, vahoja, saippuoitumattomia aineksia, mono- ja diglyseridejä sekä vapaita rasvahappoja.
Kasviöljyt luokitellaan prosessointitavan mukaisesti puhdistettuihin, kylmäpuristettuihin ja neitsytöljyihin. Maailmanlaajuisesti käytetyimpiä kasviöljyjä ovat muun muassa palmuöljy, soijapapuöljy, rypsiöljy, auringonkukansiemenöljy sekä palmunydinöljy.
Kasviöljyjen prosessoinnin tapoihin vaikuttavat sekä käytetyn lajikkeen ominaisuudet että öljyn käyttötarkoitukset. Siemenestä puristetussa, vielä jalostamattomassa öljyssä on useita aineita, joita valmistajat ja kuluttajat haluavat siinä säilyvän prosessoinnin jälkeenkin, ja tämä vaikuttaa prosessointimenetelmän valintaan. Tällaisia aineita ovat esimerkiksi antioksidantit, joita öljyissä esiintyy luonnostaan. Muut yhdisteet, kuten metallit ja epämetallit, pyritään poistamaan öljystä prosessoinnin avulla mahdollisimman tehokkaasti, jotta se olisi turvallista sisäisesti nautittavaksi.
Kasviöljyjen prosessoinnin alussa kasvinosat, siemenet tai hedelmät puhdistetaan ja öljy erotellaan. Erottaminen voi tapahtua mekaanisesti puristamalla, kuten neitsyt- ja kylmäpuristettujen öljyjen kohdalla, mutta usein mekaanista puristamista seuraa vielä jäljelle jääneen massan sekoittaminen liuottimeen, kuten heksaaniin. Näin puristuksesta jääneestä massasta saadaan erotettua huomattavasti lisää öljyä verrattuna pelkkään kylmä- tai kuumapuristukseen.
Mekaanisen puristamisen lisäksi on kehitetty lukuisia, tuotannollisesti tehokkaampia erotusmenetelmiä. Epäorgaanisten tai orgaanisten liuottimien käyttö tehostaa öljyn erottelua, ja se on tutkimuksissa osoittautunut tehokkaammaksi joidenkin aineiden, kuten E-vitamiinin pitoisuuksien säilyttämisessä. Liuottimien käytössä on kuitenkin erilasia riskitekijöitä, sillä jäljelle jäävä liuotinjäte voi olla epävakaata ja vaatii hävittämisen.
Liuottomia hyödyntävien menetelmien ohella uusimpien erotusmenetelmien joukkoon lukeutuvat entsymaattinen erottelu, jonka hyötyihin lukeutuvat ympäristöystävällisyys ja energiatehokkuus sekä myrkyttömyys. Toisaalta se on mekaaniseen puristukseen ja liuotinerotteluun verrattuna hitaampaa ja kalliimpaa. Lisäksi entsymaattisesti eroteltu öljy emulgoituu herkästi takaisin alkuperäiseen massaan, joten menetelmä vaatii tehokkuutta ja tarkkuutta.
Perinteisten erottelutekniikoiden lisäksi uudemmat tekniikat hyödyntävät esimerkiksi ultraääntä, mikroaaltoja, nestemäistä hiilidioksidia sekä sähköimpulsseja. Menetelmien valinnassa öljyntuottajille olennaista on usein kustannustehokkaimman vaihtoehdon valitseminen, mutta tuottajien on täytettävä myös esimerkiksi erotusjätteiden kierrätysvaatimukset.
Raakaöljyn jalostusvaiheessa öljystä poistetaan kaikki valmiissa tuotteessa esimerkiksi säilyvyyttä heikentävät aineet kuten pro-oksidantit ja vapaat rasvahapot ja valolle herkistävä aineet. Jalostuksen myötä öljystä voi poistua kuitenkin myös hyödyllisiä aineita kuten karotenoideja tai tokoferoleja.
Raakaöljyn jalostus alkaa yleisesti degumming-prosessista, jossa öljystä poistetaan fosfolipidejä, metallijäämiä sekä limaa. Degumming-prosessissa käytettävät menetelmät ovat yleisimmin kemiallisia, entsymaattisia, tai ne hyödyntävät solukalvoteknologiaa.
Degumming-prosessin jälkeen öljystä pyritään poistamaan jäljelle jääneet vapaat rasvahapot neutraloimismenetelmällä (deacidification), joka voidaan tehdä joko fysikaalisesti tai kemikaalisella alkaliprosessilla. Kemikaalisessa neutraloimisessa myös neutraalia öljyä menetetään, mutta toisaalta fysikaalista neutraloimismenetelmää ei voida käyttää lämpöherkkien öljyjen, kuten esimerkiksi palmuöljyjen käsittelyyn.
Fysikaalisten ja kemiallisten neutraloimismenetelmien lisäksi teollisuudessa on pyritty kehittämään uusia, biologisia neutraloimismenetelmiä, jotka hyödyntävät pääsääntöisesti rasva-happoja absorboivia mikro-organismeja ja lipaaseja.
Viimeisenä kasviöljyjen teollisessa jalostusprosessissa ne yleisesti valkaistaan. Raakaöljyssä on pigmenttejä, jotka voivat muiden öljyn sisältämien ainesosien tai valon kanssa reagoidessaan lyhentää öljyn säilyvyyttä tai laatua. Perinteisesti valkaisussa on käytetty luonnollista aktivoimatonta, ja happoaktivoitua valkaisuun käytettävää savea sekä aktiivihiiltä. Ne poistavat pigmenttejä, peroksideja, aldehydeja sekä metalli- saippua- tai fosfolipidijäämiä, joita degumming- ja neutraloimisvaiheissa ei ole vielä kaikkia saatu poistettua.
Nykyisin teollinen valkaisu voidaan tehdä joko korkeassa lämpötilassa valkaisemalla, mutta tämän prosessin sivutuotteena voi syntyä myös epätoivottuja yhdisteitä, kuten dieenejä tai vapaita rasvahappoja. Solukalvoteknologiaa hyödyntäviä valkaisumenetelmiä onkin kehitetty vaihtoehdoksi perinteisille, kalliimme ja öljyn rakenteeseen epätoivotusti vaikuttaville valkaisumenetelmille.
Prosessoinnin viimeisessä vaiheessa öljystä poistetaan mahdolliset hajut, epävakaat aineet sekä tuholaistorjunta-aineiden jäänteet. Yleisimmin käytetään korkealämpöistä höyryä ja matalaa painetta, jotka irrottavat öljystä hajuja ja muita jäänteitä.
Kuvio 1: Kasviöljyjen prosessoinnin vaiheet
Kasviöljyjen prosessointiin kuuluu siis useita eri vaiheita, ja käytetyt menetelmät sekä niiden vaiheiden järjestys riippuvat osittain prosessoitavasta öljystä, mutta myös tuottajan tai valmistajan resursseista ja preferensseistä. Toisaalta prosessointia ja öljyjen koostumusta, markkinointia ja myyntiä koskettavat lait ja standardit, joiden puitteissa öljyjen valmistajat operoivat Tutkimus tuottaa tietoa prosessointimenetelmien vaikutuksista paitsi öljyjen koostumukseen mutta myös esimerkiksi ympäristölle.
Kasviöljyjen prosessoinnin vaikutukset niiden ominaisuuksiin
Kasviöljyjen prosessoinnilla on ikävästi myös pilaantumista aiheuttavia seurauksia. Ne voivat vaikuttaa niin säilyvyyteen kuin ravintosisältöönkin. Pilaantuminen kuvastaa usein rasvan ja tässä tapauksessa öljyn hapettumista. Monityydyttymättömien rasvojen hapettuminen on suurin öljyn laatua heikentävä tekijä.
On huomattu, että kuumennus vaikuttaa lipidien oksidaatioon nopeammin kuin jos tuotetta ei kuumenneta. Tutkimuksissa on huomattu selviä muutoksia omega-3 ja omega-6 rasvahappojen vähenemiseen kuumennuksen yhteydessä. Rasvan hapettumisen myötä tuotteeseen syntyy peroksideja ja aldehydeja.
Öljyn hapettumisnopeuteen vaikuttavat monityydyttymättömien rasvahappojen osuus,tokoferoli sisältö ja isomeerikoostumus. On huomattu, että peroksidien määrä kasvaa korkeamman kuumennuksen ja varastointiajan myötä.Hydroperoksidit aiheuttavat sekundaaristen hapettumistuotteiden hajoamistuotteita kuten aldehydeja, mutta PV:n vaihtelu ei tarkoita aldehydipitoisuuden nousua. PV kuvaa öljyn primääristä hapettumista, se mittaa öljyn hapettumisesta seuraavan peroksidien määrän. Esimerkkeinä hampunsiemenöljyn riski hapettumiseen on suurempi kuin esimerkiksi soijapapuöljyn. Hapettumisella on vaikutusta myös E-vitamiinipitoisuuksien muutokseen kasviöljyissä.
Extra neitsyt oliiviöljy säilyy tutkimusten mukaan paremmin kuin muut kasviöljyt. Tähän vaikuttaa etenkin fenoli pitoisuus. Siemenöljy sisältää antioksidantteja, joilla on kyky hieman vähentämään oksidatiivista hajoamista siemenöljyssä tai jos esimerkiksi lihaa on prosessoitu siemenöljyllä. Lisäksi kun verrataan antioksidanttien ja rasvahappokoostumuksen vaikutusta oksidatiivisuuden stabiilisuuteen, on antioksidanttien vaikutus tehokkaampi vähentämään oksidatiivisuutta siemenöljyissä.
Kun puhutaan kasviöljyjen säilyvyydestä, voidaan sitä mitata myös kokeilla. Lasi,polyetyleenitereftalaatti PET, PET, jossa on1% OS ja PET, jossa on5% OS antavat säilyvyydestä eri tuloksen. Näitä voidaan mitata vapaan happamuuden, peroksidiarvon ja spektrofotometristen lukujen kautta. Suurimmat erot pakkausmateriaalien välillä syntyivät PET materiaaliin pullotettujen öljyjen ja lasiin pullotettujen öljyjen välillä. On tutkittu, että liuenneen hapen muutosten mittaaminen ja antioksidanttien ja pigmenttien mittaaminenvarastoinnin aikanaon hyödyllistä.
Alla on taulukko eri tutkittujen öljyjen saaduista arvoista.
Taulukko 1. Analyyttisia arvoja tutkituista öljyistä
| Empty Cell | EVOO | VOO | OO | SFO | CO | SO | PNO | Meat fat |
| Acidity (%)b | 0.3 | 0.7 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | – |
| Peroxide value (meq/kg)b | 2.1 | 3.6 | 3.4 | 3.8 | 3.2 | 2.9 | 3.1 | 2.5 |
| 12:0 (%)a,c | nd | nd | nd | nd | nd | nd | nd | 0.6 |
| 14:0 (%)a,c | nd | nd | nd | nd | nd | nd | nd | 4.5 |
| 16:0 (%)c | 11.2 | 11.9 | 12.8 | 7.4 | 14.1 | 12.7 | 13.0 | 28.7 |
| 16:1 (%)c | 0.46 | 0.75 | 0.82 | 0.00 | 0.13 | 0.00 | 0.04 | 4.9 |
| 18:0 (%)c | 3.8 | 3.6 | 3.6 | 3.4 | 2.3 | 3.7 | 3.0 | 21.1 |
| 18:1 (%)c | 77.4 | 76.1 | 75.5 | 35.0 | 33.5 | 24.8 | 50.4 | 35.4 |
| 18:2 (%)c | 6.8 | 7.1 | 6.7 | 54.0 | 49.4 | 54.0 | 33.4 | 4.1 |
| 18:3 (%)c | 0.4 | 0.6 | 0.6 | 0.0 | 0.6 | 4.8 | 0.1 | 0.7 |
| SFAc | 15.0a | 15.5a | 16.3b | 10.8c | 16.4b | 16.4b | 16.1b | 55.9d |
| MUFAc | 77.8a | 76.8a | 76.3a | 35.0b | 33.6c | 24.8d | 50.5e | 39.3f |
| PUFAc | 7.2a | 7.6b | 7.3a | 54.0c | 50.0d | 58.8e | 33.5f | 4.8g |
| α-Tocopherol (mg/kg)c | 112a | 113.9a | 23.7b | 265.2c | 60.6d | 33.8e | 46.1f | 0.81g |
| γ-Tocopherol (mg/kg)a,c | nd | nd | nd | nd | 393.9a | 348.8b | 66.7c | nd |
| δ-Tocopherol (mg/kg)a,c | nd | nd | nd | nd | 33.0a | 166.3b | 22.8c | nd |
| Polyphenols (mg/kg)a,c | 315a | 198b | 130c | nd | nd | nd | nd | nd |
Different superscripts within a line indicate samples that were significantly different (p < 0.05). a nd not detected. b SD < 5%. c SD < 3%.
Lähteet:
Chaoting Wen, Mengyu Shen, Guoyan Liu, Xiaofang Liu, Li Liang, Youdong Li, Jixian Zhang, Xin Xu (2023) Edible vegetable oils from oil crops: Preparation, refining, authenticity identification and application, Process Biochemistry, Vol. 124, s. 168-179, https://doi.org/10.1016/j.procbio.2022.11.017.
Consumption of vegetable oils worldwide from 2013/14 to 2022/2023, by oil type. https://www.statista.com/statistics/263937/vegetable-oils-global-consumption/.
Ghazani, S.M., García-Llatas, G. and Marangoni, A.G. (2014), Micronutrient content of cold-pressed, hot-pressed, solvent extracted and RBD canola oil: Implications for nutrition and quality. Eur. J. Lipid Sci. Technol., 116: 380-387. https://doi.org/10.1002/ejlt.201300288.
Plant Extracts Inhibit the Formation of Hydroperoxides and Help Maintain Vitamin E Levels and Omega-3 Fatty Acids During High Temperature Processing and Storage of Hempseed and Soybean Oils, David D. Kitts, Anika Singh, Farahnaz Fathordoobady, Brenda Doi, and Anubhav Pratap Singh.
Russell Schaufler & Douglas Schaufler (2022) Processing Edible Oils. PennSate Extension. https://extension.psu.edu/processing-edible-oils.
Shelf Life of Vegetable Oils Bottled in Different Scavenging Polyethyleneterephthalate (PET) Containers By R. Sacchi,1 M. Savarese,2 * A. Del Regno,1 A. Paduano,1 R. Terminiello1 and M. L. Ambrosino1.