JP3634083B2 - 試料、好ましくは有機試料の脂肪分を定量するための方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料、好ましくは有機試料、例えば食品の脂肪分を定量（Ｂｅｓｔｉｍｍｅｎ）するための方法に関する。食品の内容を表記することが法的に必要とされているため、脂肪分の定量を行うことが益々重要になっている。栄養物の生理学の観点から、食品に含まれる脂肪酸の総量を定量することが重要である。脂肪酸に基づいて脂肪含有量を定量するだけで、食品の脂肪のカロリー値を明確に評価できる。
【０００２】
【従来の技術】
本発明が属する技術分野において現在用いられている脂肪分定量方法は、有機溶媒を用いて試料から脂肪を抽出することに基づいている。ここでは、例えば、ソックスレーによる直接抽出法に言及する。砕解後に酸又は塩基（Ｗｅｂｕｌｌ−Ｓｔｏｌｄｔ， Ｒｏｓｅ−Ｇｏｔｔｌｉｅｂ）のいずれかを用いて抽出することが周知である。全てのこれらの従来の方法には、種々の欠点がある。主な欠点は、これらの従来の方法は比較的複雑であり、時間がかかり、特定の種類の試料における脂肪分の定量にしか適していないということである。これらの方法の全てに共通する欠点は、脂肪が脂肪酸に基づいて定量されるのでないということである。かくして、栄養物の生理学の観点から、明確な結果を得ることができない。
【０００３】
更に、試料から抽出された脂肪分を、鹸化及びこれに続いて行われる酸性化によって、脂肪に対応する脂肪酸に分離する方法が周知である。これらの脂肪酸をエステル化し、クロマトグラフィを使用して定量する。この方法では、全脂肪分内の各脂肪酸の割合を定量することができる。この方法の欠点は、多くの作業工程を必要とし、定量に長時間かかるということである。更に、食品の全脂肪分を定量する場合には、個々の脂肪酸の分布を知る必要がない。このことを別にしても、当該技術分野で現在行われているこの抽出方法では、脂肪は試料から選択的に抽出されていないのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、当該技術分野で現在行われている方法の欠点をなくすことである。従って、特に、本発明の目的は、迅速に且つ確実に実施され、試料内に含まれる全ての脂肪酸に基づいて脂肪分を定量できる、試料、好ましくは有機試料の脂肪分を定量するための方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、この目的は、特許請求の範囲第１項に記載の方法によって達成される。
【０００６】
試料の脂肪分は、高沸点であり且つ比較的極性の溶媒を用いて抽出される。高沸点という用語は、溶媒が、一般的に用いられている抽出剤と比較して沸点が高く、及びかくして試料に含まれる全ての脂肪を抽出するということを意味する。このような溶媒を選択することによって、抽出時間も短くなる。
【０００７】
抽出された脂肪は、塩基によって抽出と同時に鹸化される。これによって、脂肪酸の塩が形成される。このようにして得られた反応生成物の試料を分析できる。これによって、栄養物の生理学の観点から、元々の有機試料中の脂肪量を明確に定量することができる。
【０００８】
酸性塩水溶液を加えることによって、反応生成物を水性相と遊離脂肪酸を含む上部の有機相に分離する。反応生成物の分析を実施し、脂肪酸の総量を定量するため、有機相から試料を採取する。
【０００９】
続いて行われる選択的な分析のために反応生成物の個々の成分が互いから分離される場合には、有利な分析方法が行われる。これは、一方では、脂肪酸を溶媒から分離するために必要であり、他方では、この脂肪酸が互いから及び他の望ましからぬ成分から分離されるという利点がある。比較的極性の高沸点の溶媒を使用するということは、実際の脂肪に属しない部分が試料から抽出されるということを意味する。これらの成分は、高級脂肪族アルコール、染料、又は抽出反応中にのみ生じる生成物である。分析中にこれらの物質を同時に検出することは、計測結果を歪曲する。
【００１０】
好ましくは、反応生成物の種々の成分をガスクロマトグラフィーによって分離する。本発明は、個々の脂肪酸ばかりでなく、試料中の全ての脂肪酸の総量を定量しようとするため、比較的短い、代表的には３０ｃｍの長さの分離カラムでガスクロマトグラフを使用できる。このような短い分離カラムを選択することによって、クロマトグラフで分離するのに必要な時間を大幅に短縮できる。
【００１１】
分離手順によって得られる種々の成分を検出するため、水素炎イオン化検出（ＦＩＤ）が使用される。
【００１２】
試料中の脂肪分を定量するため、抽出前に試料に内部標準（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｓｔａｎｄａｒｄ）を加える。内部標準は天然の脂肪には含まれない脂肪酸であり、例えば、トリデカン酸（ｔｒｉｄｅｃａｎｉｃ ａｃｉｄ）（Ｃ１３酸）であり、前記脂肪酸は、有利には、ＦＩＤを用いた検出に関して天然の脂肪酸と同様の挙動を示す。正確に計量した所定量の内部標準を、抽出前に有機試料と混合した場合には、周知の内部標準は、脂肪酸のスペクトル分布上で検出できる。かくして、内部標準は、試料中の脂肪酸の定量を行うために計測値の較正に用いられる脂肪酸である。関連した脂肪酸の領域の反応生成物の種々の成分のスペクトルを積分し、脂肪分の絶対値を計算するために内部標準を考慮することによって、有機試料中の全脂肪分を確認する。
【００１３】
脂肪の抽出を行うため、好ましくはブタノールを溶媒として使用する。ブタノールの沸点は、約１１７℃である。
【００１４】
好ましくは、沸点は、１１０℃乃至１２０℃であるのがよい。
【００１５】
好ましくは、溶出した脂肪分を鹸化するための塩基として水酸化カリウムを使用する。水酸化ナトリウムを使用してもよい。
【００１６】
鹸化した脂肪を酸性化するため、好ましくは、燐酸二水素ナトリウム（ＮａＨ_２ＰＯ_４）及び蟻酸を含む水溶液を使用する。
【００１７】
試料の抽出は、通常の抽出容器で行われる。この場合には、試料を溶媒に直接加えることができる。溶媒、有機試料、及び溶出した脂肪を鹸化するための塩基を抽出容器に同時に入れる。フィルタ抽出を行うこともまた考えられる。この目的のため、試料を溶媒の上方でフィルタ内に置き、溶媒によって逆流をなして溶解される。鹸化した脂肪分を酸性化するために酸性塩溶液を加えることは抽出容器内で行われる。試料中の脂肪レベルを定量するのに要する時間は、この方法によって大幅に短縮される。
【００１８】
本発明の一実施例を添付図面を参照して以下に詳細に説明する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、有機試料からの脂肪の抽出に使用できるガラス製の抽出器装置１を示す。抽出器１は、冷却器３、抽出を行うための試料を入れるフィルタを収容するための中間部品２１、抽出容器２、及び溶媒を加熱するための加熱装置１１を含む。本発明による方法を実施するためのガラス製の装置では、溶媒及び抽出した材料を収容するための容器には、試料を取り出すための連結オリフィス１０が更に設けられている。
【００２０】
図２は、前の工程で試料４及び内部標準１３を計量して導入した溶媒容器２を概略に示す。一般的には、脂肪分含有量を確認すべき食品を試料として使用する。内部標準１３は、自然界には存在しない脂肪酸である。これは、例えば、トリデカン酸又は吉草酸であるのがよい。内部標準１３及び試料４を計量し、溶媒容器２に入れる。次いで、塩基５を同様に計量し、溶媒容器２に入れる。例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）が塩基として適している。
【００２１】
次の工程（図３参照）では、沸点が高い溶媒６を溶媒容器２に入れる。例えば、Ｎ−ブチルアルコールを沸点が高い溶媒として使用できる。代表的な方法では、サンプル４を３ｇ乃至５ｇ、内部標準１３を０．１ｇ、塩基５を１．５ｇ、及び溶媒６を４５ｍｌを使用する。
【００２２】
図４は、溶媒容器２を加熱装置１１でどのように加熱するのかを示す。この手段により、溶媒が蒸発し、溶媒が試料から脂肪分を内部標準とともに溶出する。ｎ−ブチルアルコールを使用した場合には、この抽出は約１１７℃（ｎ−ブチルアルコールの沸点）の所定温度で行われる。同じ工程において、試料から溶出した脂肪分を塩基５との反応で鹸化する。
【００２３】
本方法のこの第１工程で生じる化学反応式を以下に示す。実際の化学上の意味では、適用可能な脂肪は、トリヘドリックアルコールグリセリン（ｔｒｉｈｅｄｒｉｃ ａｌｃｏｈｏｌ ｇｌｙｃｅｒｉｎ）と種々の脂肪酸のエステルである。塩基との化学反応により、脂肪が鹸化し、グリセリン及び脂肪酸の塩が形成される。
【００２４】
【化１】

抽出の完了後、溶液が熱いうちに酸性塩溶液を加えることによって抽出溶液を酸性にする。酸性塩として、例えば燐酸二水素ナトリウム及び蟻酸を使用できる。上文中に言及した代表的な値を用いた方法では、４０ｍｌの燐酸二水素ナトリウム溶液を加える。この酸性塩溶液を加えることによって、脂肪酸の塩を対応する脂肪酸に転化する。この工程で起こる化学反応は、以下の化学式によって特徴付けられる。
【００２５】
【化２】

酸性塩溶液を加えることによって、抽出容器内に二つの相が形成される。有機相８が溶媒容器２の上部にあり、水性相９が溶媒容器２の下部にある。次いで、反応生成物の試料を上部の相８から取り出す。
【００２６】
図７は、反応生成物の試料をどのようにしてガスクロマトグラフにかけるのかを示す。異なる脂肪酸は分子特性が異なるため、溶媒分子並びに別の成分を分離管１５内で互いに分離する。前記分離管１５の出口に到達した分子を水素炎イオン化検出器で検出し、クロマトグラムの形態にする。スペクトルは、分離管の端部に到達した分子の量を時間に対して表す。分離管１５の通過速度が分子によって異なることに基づき、同族列結合の場合の時間軸線が、記録される分子の大きさを計測する上での単位となる。
【００２７】
図８は、このような分離−分析方法によって得られたクロマトグラムを概略に示す。分離中、先ず最初に溶媒分子が記録され、ピーク１７を形成する。内部標準はピーク１８を形成し、種々の脂肪酸がこれ以後のピーク１９を形成する。試料中の脂肪酸の総量は、ピーク１９が構成する全ての面積の和から得られる。脂肪含有量を定量するため、これらの表面を内部標準がつくりだすピーク１８内の面積と比較する。内部標準の元々の既知量に基づいて、試料５内の脂肪酸の総量を導出することができる。
【００２８】
沸点が高い溶媒を使用することによって、全ての脂肪酸を試料から溶出すること、及び抽出に要する時間を短くすることが本発明の原理である。更に、溶出した脂肪分の鹸化を実際の抽出中に行い、全脂肪量の定量にピーク１９のベースラインを分離する必要がないため、計測工程を行うのに必要な時間が短くなる。
【００２９】
試料４を溶媒容器２内に直接置く代わりに、試料４及び内部標準１３を収容するのにフィルタ２０を使用できる（図９参照）。試料４及び内部標準１３を計量し、フィルタ２０に入れ、次いでこのフィルタを抽出器１の中間部品２１内に置く。
【００３０】
図１０は、図４に示す直接抽出方法と対応するフィルタ抽出方法の様相を示す。溶媒６を加熱装置１１によって溶媒容器２内で加熱する。加熱した溶媒は蒸発し、フィルタ２０内に収容された試料及び内部標準から脂肪分を溶出する。抽出溶液は、溶出された脂肪分とともに溶媒容器２に滴下する。フィルタ抽出の場合には、図５乃至図７に示す工程を更に実施する。
【００３１】
本発明の変形及び変更に関し、以上の説明及び添付図面は本発明を限定するものと考えてはならない。本発明は、以下の特許請求の範囲及びその種々の組み合わせによって定義される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガラス製抽出装置の概略図である。
【図２】脂肪分を定量するための方法の一工程の概略図である。
【図３】脂肪分を定量するための方法の一工程の概略図である。
【図４】脂肪分を定量するための方法の一工程の概略図である。
【図５】脂肪分を定量するための方法の一工程の概略図である。
【図６】脂肪分を定量するための方法の一工程の概略図である。
【図７】脂肪分を定量するための方法の一工程の概略図である。
【図８】計測した脂肪酸のスペクトルの図である。
【図９】フィルタを使用した方法の二つの工程の一方の概略図である。
【図１０】フィルタを使用した方法の二つの工程の他方の概略図である。
【符号の説明】
１ 抽出器
３ 冷却器
４ 有機試料
５ 塩基
６ 溶媒
７ 酸性塩
８ 有機相
９ 水性相
１１ 加熱装置
１３ 内部標準
１５ 分離カラム
１６ 水素炎イオン化検出器
２０ フィルタ

Claims (14)

1. 試料（４）の脂肪分を定量するための方法において、
   ａ）沸点の高い溶媒（６）で少なくとも１００℃の温度で試料（４）から脂肪分を抽出する工程と、
   ｂ）抽出した脂肪分を塩基（５）によって抽出と同時に鹸化する工程と、
   ｃ）この方法で得られた反応生成物を分析し、試料（４）内の脂肪酸の総含有量を定量する工程とを有することを特徴とする方法。
2. 試料（４）が有機試料（４）である、請求項１記載の方法。
3. ａ）工程の温度が１１５℃乃至１１８℃である、請求項１または２記載の方法。
4. 溶出した脂肪分の鹸化後、酸性塩（７）を反応生成物に加え、反応生成物を脂肪酸に変換し、上部の有機相（８）及び下部の水性相（９）を形成することを特徴とする、試料の脂肪分を定量するための請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
5. 選択的分析を行うため、反応生成物を個々の成分に分離することを特徴とする、試料の脂肪分を定量するための請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法。
6. ガスクロマトグラフィを用いて反応生成物の種々の成分を分離することを特徴とする、試料の脂肪分を定量するための請求項５に記載の方法。
7. ガスクロマトグラフィ法を使用し、短い、好ましくは３０cmの長さの分離カラム（１５）を使用することを特徴とする、試料の脂肪分を定量するための請求項６に記載の方法。
8. 水素炎イオン化検出器（１６）を使用して反応生成物の分離された成分を検出することを特徴とする、試料の脂肪分を定量するための請求項７に記載の方法。
9. 脂肪分の定量を行うため、抽出前に試料（４）に内部標準（１３）を加え、試料（４）の種々の脂肪酸の定量後に試料（４）の全ての脂肪酸の量を内部標準（１３）に基づいて定量することを特徴とする、試料の脂肪分を定量するための請求項１乃至８のうちのいずれか一項に記載の方法。
10. 試料（４）から溶出した脂肪分を鹸化するための塩基（５）として水酸化カリウムを使用することを特徴とする、試料の脂肪分を定量するための請求項１乃至９のうちのいずれか一項に記載の方法。
11. 高沸点の溶媒としてｎ−ブチルアルコールを使用することを特徴とする、試料の脂肪分を定量するための請求項１乃至９のうちのいずれか一項に記載の方法。
12. 脂肪酸塩を遊離脂肪酸に転化するための酸性塩溶液（７）として燐酸二水素ナトリウム（NaH２PO４）及び蟻酸を含む溶液を使用することを特徴とする、試料の脂肪分を定量するための請求項１乃至１１のうちのいずれか一項に記載の方法。
13. 試料（４）から脂肪分を抽出するため、直接抽出法を使用することを特徴とする、試料の脂肪分を定量するための請求項１乃至１２のうちのいずれか一項に記載の方法。
14. 試料（４）から脂肪分を抽出するため、フィルタ抽出法を使用することを特徴とする、試料の脂肪分を定量するための請求項１乃至１２のうちのいずれか一項に記載の方法。

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