鹸化価

トリグリセリドの鹸化反応
トリグリセリド分子（左）と水酸化カリウム（KOH）の鹸化反応の例。グリセロール（紫）と脂肪酸の塩（石鹸）が生成します。

鹸化価または鹸化数（SVまたはSN ）は、指定された条件下で1グラムの脂肪を鹸化するために必要な水酸化カリウム（KOH）または水酸化ナトリウム（NaOH）のミリグラム数を表します 。 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]これは、トリグリセリドの形でサンプル中に存在するすべての脂肪酸の平均分子量（または鎖長）の尺度です。鹸化価が高いほど、脂肪酸の平均長は短くなり、トリグリセリドの平均分子量は軽くなり、逆もまた同様です。実際には、鹸化価の高い脂肪や油（ココナッツ油やパーム油など）は石鹸作りにより適しています。

決定

鹸化価を決定するには、サンプルを過剰のアルカリ（通常は 水酸化カリウムのエタノール溶液）で30分間還流処理します。KOHはトリグリセリドとの反応で消費され、3当量の塩基が消費されます。ジグリセリドは2当量のKOHを消費します。モノグリセリドと遊離脂肪酸、およびラクトンなどの他のエステルは、1当量の塩基を消費します。[ 4 ]：98 反応の最後に、標準塩酸（HCl）溶液を使用した滴定によりKOHの量を測定します。この方法の鍵となるのはフェノールフタレイン指示薬の使用です。これは、弱塩基（カルボン酸カリウム）ではなく、酸による強塩基（KOH）の消費を示します。SV（mg KOH/gサンプル）は次のように計算されます：[ 2 ]

式1

どこ：
B{\displaystyle {\textrm {B}}}ブランク試験に使用したHCl溶液の体積（mL）です。
S{\displaystyle {\textrm {S}}}試験サンプルに使用したHCl溶液の体積（mL）です。
M{\displaystyle {\textrm {M}}}HCl溶液のモル濃度（mol/L）です。
56.1はKOHの分子量（g/mol）です。
W油脂{\displaystyle {{\textrm {W}}_{\textrm {油脂}}}}サンプルの重量（g）です。

たとえば、植物性脂肪と動物性脂肪の SV を測定するための標準的な方法は次のとおりです。

製品 標準的な方法
油脂​​ISO 3657:2020 ASTM D5558
石油製品ASTM D94
鉱物油DIN 51559

SVはガスクロマトグラフィー（AOCS Cd 3a-94）で測定した脂肪酸組成から計算することもできる。[ 5 ]

固形石鹸を目標とする手作り石鹸メーカーは、ソフトペースト、ゲル、または液体石鹸を作るKOH（苛性カリ）ではなく、一般的に苛性ソーダとして知られる水酸化ナトリウム（NaOH）を使用します。固形石鹸を作るのに必要な苛性ソーダの量を計算するには、SVのKOH値をKOHとNaOHの分子量の比（1.403）で割ることでNaOH値に変換できます。[ 6 ]

油脂の平均分子量の計算

純粋なトリグリセリド分子の理論的なSVは次の式で計算できる（MWは分子量）: [ 7 ] [ 8 ]

式2

どこ：
3はトリグリセリドあたりの脂肪酸残基の数である
1000はミリグラムからグラムへの変換係数です
56.1はKOHのモル質量である。[ 7 ]
38.049はグリセロール骨格の分子量である

例えば、多くの油脂に含まれるトリグリセリドであるトリオレインは、グリセロール分子に3つのオレイン酸残基がエステル結合しており、その総分子量は885.4（g / mol）です。したがって、そのSVは190 mg KOH / gサンプルに相当します。[ 9 ]一方、より短い脂肪酸残基3つ（ラウリン酸）を持つトリラウリンは、MWが639、SVが263です。

式（2）から分かるように、ある脂肪のSVは分子量に反比例する。実際、脂肪や油には異なるトリグリセリド種が混在しているため、平均分子量は次の関係式に従って計算できる。[ 9 ]

式3

これは、中鎖脂肪酸（主にラウリン酸）を豊富に含むココナッツオイルは、例えばオリーブオイル（主にオレイン酸）よりも重量あたりの脂肪酸含有量が多いことを意味します。結果として、ココナッツオイル1gあたりに存在するエステル鹸化官能基の数が多く、同じ量の物質を鹸化するために必要なKOHの量が多くなり、SVが高くなります。[ 9 ]計算された分子量（式3 ）は、不鹸化物、遊離脂肪酸（> 0.1%）、またはモノグリセロールおよびジアシルグリセロール（> 0.1% ）を多く含む油脂には適用できません。[ 7 ]

不鹸化物

不鹸化物は脂肪物質（油、脂肪、ワックス）の成分で、アルカリ処理しても石鹸を形成せず、水には溶けないが有機溶媒には溶ける。例えば、典型的な大豆油には、重量で1.5～2.5％の不鹸化物が含まれる。不鹸化物には、アルカン、ステロール、トリテルペン、脂肪アルコール、トコフェロール、カロテノイドなどの不揮発性成分や、主に脂肪エステルの鹸化によって生じるもの（ステロールエステル、ワックスエステル、トコフェロールエステルなど）が含まれる。この画分には、環境汚染物質や可塑剤、農薬、鉱油炭化水素、芳香族の残留物も含まれる可能性がある。[ 10 ]

石鹸製造のための油脂混合物を選択する際には、不鹸化成分が重要な考慮事項となります。不鹸化物は保湿、コンディショニング、抗酸化、テクスチャリングなどの特性を持つため、石鹸の配合に有益な場合があります。一方、不鹸化物の割合が高すぎる場合（3%以上）、または特定の不鹸化物が大きな効果をもたらさない場合、欠陥のある石鹸製品や品質の低い石鹸製品になる可能性があります。例えば、サメ油は10%を超える不鹸化物を含む可能性があるため、石鹸製造には適していません。[ 11 ]

食用油の場合、不鹸化物の許容限度は1.5％（オリーブ油、精製大豆油）ですが、品質の悪い原油や搾りかす油では3％に達することもあります。[ 12 ] [ 13 ]

不鹸化物の測定には、サンプルの鹸化工程と、それに続く有機溶媒（ジエチルエーテルなど）を用いた不鹸化物の抽出工程が含まれます。動物性および植物性油脂の公定法は、ASTM D1065 - 18、ISO 3596: 2000または18609: 2000、AOCS法Ca 6a-40に記載されています。

各種油脂の鹸化価と不鹸化物

脂肪/油 鹸化価（mg KOH / gサンプル）[ 14 ] [ 15 ]不鹸化物（％）[ 7 ] [ 14 ] [ 16 ]
蜜蝋60～102 > 52
キャノーラ油182 – 193 < 0.2
ココアバター192～200 0.2～1
ココナッツオイル248～265 0.1～1.4
コーン油187～195 1～3
綿実油189 – 207 2未満
魚油[ 17 ]179 – 200 0.6～3
ラノリン[ 18 ] [ 19 ]80～127 40～50
ラード[ 20 ]192 – 203 10未満
亜麻仁油188 – 196 0.1～2
鉱物油0100
オリーブ油184 – 196 0.4～1.1
パーム核油230～254 < 1
パーム油190～209 1.4未満
ピーナッツオイル187 – 196 0.2～4.4
菜種油168～181 0.7～1.1
紅花油188～194 1.6未満
シアバター170～190 6～17歳
大豆油187～195 1.5～2.5
ひまわり油189 – 195 0.3～1.2
鯨油[ 4 ] : 183 185 – 202 2未満

参照

  • 酸価 – 特定の酸1グラムを中和するために必要な塩基のミリグラム数
  • アミン価 – 有機化合物の窒素含有量の尺度
  • 臭素価 – 特定の物質100グラムに吸収される臭素の質量
  • EN 14214  – バイオディーゼルの燃料規格
  • エポキシ価 – 物質中のエポキシ含有量の尺度
  • エステル価– 油脂中に含まれるエステル量の測定
  • 水酸基価 – アセチル化物質1グラムを中和するために必要なKOHの質量
  • ヨウ素価 – 特定の物質100グラムに吸収されるヨウ素の量
  • 過酸化物価 – 脂肪または油の過酸化物含有量の尺度
  • 鹸化 – 脂肪、油、脂質を石鹸とアルコールに変換するプロセス
  • 石鹸作り– 石鹸を生産する小規模なプロセス

参考文献

  1. ^ 「油脂の鹸化価」2018年1月18日閲覧。
  2. ^ a b「油脂の鹸化価」（PDF） . kyoto-kem.com . 2016年7月8日閲覧。
  3. ^クラウス・シューマン;クルト・ジークマン (2005)。「石鹸」。ウルマンの工業化学百科事典。ワインハイム: ワイリー-VCH。 a24_247ページ。土井: 10.1002/14356007.a24_247。ISBN 3-527-30673-0。
  4. ^ a b Chakrabarty, MM (2003年11月9日). 『油脂の化学と技術』 . ニューデリー: Allied Publishers. ISBN 978-81-7764-495-1. OCLC  771847815 .
  5. ^ Knothe, Gerhard (2002). 「FA化学における構造指標。ヨウ素価はどの程度重要なのか？」アメリカ油化学会誌. 79 (9): 847– 854. doi : 10.1007/s11746-002-0569-4 . ISSN 1558-9331 . S2CID 53055746 .  
  6. ^ 「鹸化チャート」www.fromnaturewithlove.com . 2020年9月13日閲覧。
  7. ^ a b c dニールセン、スザンヌ（2014年9月4日）。食品分析。シュプリンガー・サイエンス＆ビジネス・メディア。ISBN 978-1-4419-1477-4。: 247–248
  8. ^ガンストーン, FD; ハーウッド, JL (2007). 『脂質ハンドブック（第3版）』 ボカラトン, フロリダ州: CRC Press. p. 424. ISBN 978-1-4200-0967-5. OCLC  327018169 .
  9. ^ a b cガンストーン, FD; ハーウッド, JL (2007). 『脂質ハンドブック（第3版）』 ボカラトン, フロリダ州: CRC Press. p. 424. ISBN 978-1-4200-0967-5. OCLC  327018169 .
  10. ^ベリッツ、H.-D.;グロッシュ、ヴェルナー。ピーター・シーベルレ（2013）。食品化学。シュプリンガーのサイエンス＆ビジネスメディア。ISBN 978-3-662-07279-0。
  11. ^フライヤー、パーシバル・J.、ウェストン、フランク・E.（2013年12月19日）『油脂およびワックスの技術ハンドブック』ケンブリッジ大学出版局、ISBN 978-1-107-68731-8。
  12. ^ 「オリーブオイルおよびオリーブポマスオイルに適用される貿易基準（COI/T.15/NC No 3/Rev. 14）」（PDF） . internationaloliveoil.org . 2019年. 2020年9月15日閲覧。
  13. ^ 「USDAバルク油および獣脂に関する商品要件文書」（PDF） fsa.usda.gov 2013年2020年9月15日閲覧。
  14. ^ a bガンストーン、フランク（2009年）『食品産業における油脂』ジョン・ワイリー・アンド・サンズ、ISBN 978-1-4443-0243-1。
  15. ^ Akoh, Casimir C.; Min, David B. (2008). 『食品脂質：化学、栄養、バイオテクノロジー、第3版』CRC Press. ISBN 978-1-4200-4664-9。
  16. ^ 「油脂の物性」(PDF) . Deutsche Gesellschaft für Fettwissenschaft eV 。2020 年9 月 14 日に取得。
  17. ^ Turchini, Giovanni M.; Ng, Wing-Keong; Tocher, Douglas Redford (2010).養殖飼料における魚油代替および代替脂質源. CRC Press. ISBN 978-1-4398-0863-4。
  18. ^ 「ラノリン - CAMEO」cameo.mfa.org . 2020年9月14日閲覧。
  19. ^ウィルキー, ジョン・M. (1917). 「油脂およびワックス中の不鹸化物の推定」 .アナリスト. 42 (495): 200– 202. Bibcode : 1917Ana....42..200W . doi : 10.1039/AN9174200200 . ISSN 1364-5528 . 
  20. ^ 「セクション3. 動物性油脂に関するコーデックス規格」www.fao.org . 2020年9月14日閲覧。
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