屏東縣第 5 屆國中小學科學展覽會作品說明書 科 別 : 化學科 組 別 : 國中組 作品名稱 : 天哪! 皮竟然可以制酸! 關鍵詞 : 油酸價 天然抗氧化劑 氧化酸敗 編號 :
目 錄 目錄 摘要 2 壹 研就動機 2 貳 研究目的 3 参 研究設備及器材 4 肆 研究過程或方法 5 伍 研究結果 7 陸 討論 5 柒 結論 6 捌 參考資料及其他 7
摘要 最近知名連鎖速食業餐廳的油品酸價有過高的情形, 是什麼因素造成油品酸價上升? 有無方法可以減緩酸價的上升? 油酸價的上升是油氧化的因素使然, 國中自然課本中提到添加 抗氧化劑 於藥品或食品中, 可以利用還原作用減緩藥品或食品的氧化, 以延長保存期限 若把天然的抗氧化劑加入油中, 是否會減緩油的氧化, 使油的酸價不致上升過快 眾多的天然抗氧化劑中, 適用添加於油中的抗氧化劑以脂溶性者為佳, 如此才能溶解分散於油中, 發揮抗氧化的功用 市售的維他命膠囊或錠也含有脂溶性抗氧化劑, 我們也將選用合適者實驗是否亦具有減緩油氧化的效果? 經研究後, 沙拉油的酸價在加熱溫度 8 以上就會明顯上升, 而且未密封沙拉油的酸價會高於密封者, 因此高溫油品使用完畢一定要密封 若自蔬果提取天然抗氧化劑, 則須選擇含脂溶性維生素 A 或 E 或胡蘿蔔素的蔬果, 才能讓天然抗氧化劑溶解在油中, 產生抗氧化的效果, 建議使用柑橘類的皮, 既經濟又能廢物利用 雖然市售的食用抗氧化劑膠囊添於油中也有抗氧化的效果, 但不經濟實惠, 不建議使用 壹 研究動機 先前看到新聞報導, 政府衛生單位調查知名連鎖速食業餐廳, 發現業者每天濾油, 沒有天天換油, 並以酸價試紙測試酸價大於 2. 超過標準 這個新聞了引起我們的好奇心, 到底什麼因素是造成油品酸價上升的原因? 有沒有方法可以減緩酸價的上升? 經過進一步的了解, 油品酸價上升的原因是因為油品的氧化, 氧化愈快, 則酸價上升愈快 記得在上自然課時, 老師說過氧化是一種化學反應, 影響化學反應速率的因素有溫度 濃度 接觸面積 等, 因此我們就想研究是不是溫度的提升會影響油品氧化的速率? 如果油在受熱之後, 立即將之密封, 是不是會減緩油的氧化速率? 在上自然課時, 老師有介紹到 : 添加 抗氧化劑 於藥品或食品中, 可以利用還原作用減緩藥品或食品的氧化, 以延長保存期限 於是我們就想到如果把天然的抗氧化劑加入油中, 是否會減緩油的氧化, 使油的酸價不致上升過快 經資料查詢之後, 天然的抗氧化劑分有維生素 A C E 和花青素 胡蘿蔔素及大蒜精等, 尤其是蔬果表皮中的天然抗氧化劑含量更為 2
豐富, 考量廢物利用, 選擇蔬果表皮作為天然抗氧化劑的來源更為洽當 茲將各類蔬果及其 所含之天然抗氧化劑整理如下表 : 類別名稱天然抗氧化劑成分 柑橘類瓜類根莖類堅果類 橘子皮柳丁皮葡萄柚皮白柚皮南瓜皮木瓜皮胡蘿蔔皮白皮甘藷皮紅皮甘藷皮大蒜杏仁果腰果花生葵瓜子 維生素 C 類黃酮素 類胡蘿蔔素維生素 C 類黃酮素 類胡蘿蔔素維生素 C 類黃酮素維生素 C 類黃酮素 類胡蘿蔔素類胡蘿蔔素 維生素 A C 和 E 類胡蘿蔔素 維生素 A 類蘿蔔素 維生素 A 類胡蘿蔔素 維生素 A C 和 E 類胡蘿蔔素 維生素 A C 和 E 大蒜精 維生素 C 維生素 E 維生素 E 維生素 E 維生素 E --- 葡萄皮逆轉醇 花青素 兒茶素 檞皮酮在眾多的天然抗氧化劑中, 適用添加於油中的抗氧化劑當以脂溶性者為佳, 如此才能溶解分散於油中, 發揮抗氧化的功用 而脂溶性抗氧化劑者有胡蘿蔔素 類黃酮素 維生素 A 和 E, 維生素 C 和花青素則屬水溶性抗氧化劑 市售的維他命膠囊或錠也含有抗氧化劑, 我們也將選用合適者實驗是否亦具有減緩油氧化的效果? 貳 研究目的 了解造成食用油酸價上升的因素 ; 研究減緩食用油酸價上升的方法 3
参 研究設備及器材 一 研究器材 電磁加熱攪拌器 燒杯 錐形瓶 滴定管 滴管 研缽 電子天平 二 實驗藥品和試樣乙醚 乙醇 酚酞 氫氧化鉀 大豆沙拉油 橄欖油 花生油 芥花和亞蔴混合油 葡萄籽和橄欖混合油 葵花油 植物油 橘皮 柳丁皮 葡萄柚皮 白柚皮 杏仁果 腰果 花生 葵瓜籽 木瓜皮 南瓜皮 胡蘿蔔皮 白皮甘藷皮 紅皮甘藷皮 大蒜 葡萄皮 4
肆 研究過程或方法 一 酸價測定方法測定的方法是對於溶解於醇 醚中的規定試樣液和對照空白液, 用標定過的氫氧化鉀液進行滴定至酚酞終點 ( 一 ) 試樣製備 : 按待測試樣酸值的大小 ( 估計 ), 若酸值 <.mg, 規定取樣量 5g; 若酸價 >.mg, 規定取樣量 2g 將規定試樣量放人 25ml 錐形燒瓶中, 加入 25ml 中性乙醇, 混合使之溶解, 如需要, 可在水浴上加熱, 冷卻 另再加入 25ml 無水乙醚並混合, 如需要可加熱, 方法如前 即製備好試樣液 另配製一個空白試液, 不加入試樣, 只有 25ml 無水乙醚和 25ml 無水中性乙醇 ( 二 ) 滴定試液 : 分別加入 l ml 酚酞溶液於試樣液和空白試液中, 再用.mol/L 氫氧化鉀溶液分別滴定, 邊滴定邊頻頻搖動, 直到溶液呈粉紅色並保持 3 秒而終止 正確讀出滴定用氫氧化鉀標準溶液的體積 (ml)( 準確到小數後二位 ) ( 三 ) 結果計算 : 酸價 =(V-V 2 ) C 56./ 試樣量 V: 試樣溶液所消耗的 KOH 滴定液體積 (ml) V 2 : 空白試液所消耗的 KOH 滴定液體積 (ml) C: 滴定液 KOH 的濃度 (mol/l) 二 研究項目 ( 一 ) 實驗 溫度 和 密封與否 對沙拉油氧化的影響. 秤取 2 克的沙拉油於燒杯中, 用電磁加熱攪拌器設定定溫加熱 4 小時, 設定溫度分別為 4 6 8 和 2. 將加熱後的沙拉油一分為二, 一用保鮮膜密封, 另一則不密封, 二者皆置放至隔日 3. 將二者取樣量測酸價 ( 二 ) 各類油之酸價變化的探討. 秤取 2 克的油於燒杯中, 用電磁加熱攪拌器加熱, 溫度設定, 加熱時間 4 小時 5
2. 加熱滿 4 小時後, 取一半的油量密封隔夜, 另一半則不密封 3. 隔日, 分別量測密封與未密封之油的酸價 4. 比較各類油酸價變化情形 ( 三 ) 各類蔬果之提取液減緩沙拉油酸價變化的探討. 提取天然抗氧化劑 : 花青素 胡蘿蔔素 大蒜精和維生素 A C E 等 () 取試樣先行磨碎或切碎 有些試樣如葡萄皮 木瓜皮 大蒜等皆要先行陰乾去水, 如下圖, 因為水與油脂會產生水解反應, 產生甘油和脂肪酸, 讓油脂的化學結構不穩定而發生質變, 也會產生游離脂肪酸, 使酸價上升, 所以要先行陰乾 (2) 秤取 克放入燒杯中, 再加入 5mL 的沙拉油, 設定溫度 4, 攪拌 小時, 用沙拉油提取天然抗氧化劑 附註 : 試樣有花生 杏仁果 腰果等堅果, 和橘子皮 南瓜皮 葡萄皮 白柚皮 葡萄柚皮 胡蘿蔔皮 木瓜皮和大蒜等 2. 秤取 克的提取液於燒杯中, 再加沙拉油至 5mL, 用電磁加熱攪拌器加熱, 溫度設定, 加熱時間 5 小時 3. 不密封, 隔日測量油的酸價 4. 對照組 : 將不加抗氧化劑的沙拉油 5mL, 用電磁加熱攪拌器加熱, 溫度設定, 加熱時間 5 小時 不密封, 隔日量測其酸價 6
( 四 ) 抗氧化劑屬性之維生素 E 和魚肝油 ( 含維生素 A) 減緩沙拉油氧化之探討. 取試樣 3 顆膠囊, 割破膠囊將內容物擠入燒杯中, 加沙拉油至 25mL, 用電磁加熱攪拌器加熱, 溫度設定, 加熱時間 5 小時 2. 不密封, 隔日測量油的酸價 3. 對照組 : 將不加抗氧化劑的沙拉油 5mL, 用電磁加熱攪拌器加熱, 溫度設定, 加熱時間 5 小時 不密封, 隔日量測其酸價 伍 研究結果 一 實驗 溫度 和 密封與否 對沙拉油氧化的影響 ( 一 ) 由表一和圖一可知沙拉油的加熱溫度增加時, 酸價就會提升, 但酸價在 8 之前並沒有明顯提升, 必須在 8 之後才有明顯提昇 表一 溫度變化與密封與否對沙拉油酸價的影響 ( 皆加熱 4 小時 ) 溫度隔夜與否酸價 室溫 ---------.66 4 6 8 隔夜未密封.838 隔夜密封.28 隔夜未密封.84 隔夜密封.558 隔夜未密封.842 隔夜密封.559 隔夜未密封.952 隔夜密封.836 7
圖一 溫度變化與密封與否對沙拉油酸價的影響 酸 價 2.5.5 4 6 8 隔夜未密封 隔夜密封 酸價 2.5.5 溫度 ( 二 ) 沙拉油在加熱後, 密封與否也會影響油的氧化情形, 在密封的條件下, 油的氧化較少, 因此酸價會比未密封時低 二 各類油之酸價變化的探討 表二 各類油在 下加熱 4 小時的酸價變化 4 6 8 溫度 隔夜未密封 油種類溫度隔夜和密封與否酸價酸價變化 葡萄籽和橄 欖油之混合 油花生油 隔夜密封 室溫無.4 ---- ( ) 隔夜未密封 2.235.835 隔夜密封.952.552 室溫無 2.59 ---- 隔夜未密封 3.73.94 隔夜密封 2.45 室溫 無.96 ---- 葵花油 隔夜未密封 2.54.554 隔夜密封 2.54.554 室溫無.386 ---- 植物油 隔夜未密封.952.566 隔夜密封.394.8 8
芥花和亞麻 混合油 室溫 無.278 ---- 隔夜未密封.4.22 隔夜密封.927.649 室溫無 7.4 ---- 橄欖油 隔夜未密封 7.5.469 隔夜密封 6.425 室溫無.66 ---- 沙拉油 隔夜未密封.952.336 隔夜密封.836.22 ( 一 ) 由表二可知, 未加熱之各類油的初始酸價以 橄欖油 最高, 酸價為 7.4 初始酸價 最低的為 芥花和亞麻混合油, 酸價為.278 餐廳最常用的沙拉油, 初始酸價為.66 圖二 各類油在 下加熱 4 小時之酸價變化.5 酸價變化.5 隔夜未密封 隔夜密封 葡 + 橄油 花生油 葵花油 植物油 芥 + 亞油 橄欖油 沙拉油 種 類 ( 二 ) 由圖二可知, 各類油在 下加熱 4 小時之後, 酸價變化最大者為沙拉油, 最小者為橄欖油, 表示沙拉油在高溫下較容易氧化酸敗, 橄欖油則較不易氧化酸敗 經資料查詢結果, 沙拉油內含天然抗氧化劑維生素 E, 而橄欖油則含含天然抗氧化劑維生素 A 和 E, 或許是因為各類油內含的天然抗氧化劑不同, 造成其氧化酸敗的程度不一 ( 三 ) 由圖二可知, 在密封的情況下的確可使油脂氧化的程度降低, 因此每次油使用完畢一定要立即蓋上蓋子密封 9
三 各類蔬果之提取液減緩沙拉油酸價變化的效應 ( 一 ) 由表三可知, 沙拉油在無添加蔬果提取液時的酸價變化為 3.583, 在添加含有天然抗氧化劑之蔬果提取液後, 酸價變化至少減少 53.53% ( 二 ) 如表三和圖三所示, 葡萄皮內雖富含天然抗氧化劑花青素, 但在用沙拉油提取花青素時, 卻不見沙拉油變成紫色, 原因是花青素為水溶性抗氧化劑, 無法溶解於油中, 也因為無法溶解於油中, 當然就難以有實際的抗氧化作用, 因此酸價變化相當大 ( 三 ) 如表三和圖三所示, 在所選堅果類 根莖類 瓜類和柑橘類四類樣品中, 以根莖類的抗氧化效果最好, 柑橘類和瓜類次之, 堅果類最差 以經濟和取得難易的角度來看, 堅果類價格較高, 也較不易取得, 而柑橘類的皮 根莖類的皮 ( 大蒜除外 ) 和瓜類的皮一般都是不要的廢棄物, 只要有管道, 取得既方便, 價格也低廉 ( 甚至免費 ) 表三 添加各類蔬果之提取液在 攪拌 5 小時下減緩沙拉油酸價變化的效應 添加物蔬果類別溫度攪拌時間酸價酸價變化 無 ------ 室溫.66 5 小時 4.99 3.583 花生提取液 堅果類 室溫.842 5 小時.683.84 杏仁果提取液 堅果類 室溫.96 5 小時 3.625.665 腰果提取液 堅果類 室溫.84 5 小時.964.24 葵瓜籽提取液 堅果類 室溫.68 5 小時.683.3 胡蘿蔔皮提取液 根莖類 室溫.666 5 小時.833.833
大蒜提取液 根莖類 室溫.43 5 小時.683.28 白皮甘藷皮提取液 根莖類 室溫.67 5 小時.683.3 紅皮甘藷皮提取液 根莖類 室溫.68 5 小時 2.235.555 南瓜皮提取液 瓜類 室溫.386 5 小時 2.244.858 木瓜皮提取液 瓜類 室溫.22 5 小時.683.56 橘子皮提取液 柑橘類 室溫.397 5 小時.96.563 柳丁皮提取液 柑橘類 室溫.833 5 小時.394.56 葡萄柚皮提取液 柑橘類 室溫.394 5 小時.676.282 白柚皮提取液 柑橘類 室溫.838 5 小時.68.842 葡萄皮提取液 ------ 室溫.96 5 小時 7.499 5.539
2 2 3 4 5 6 無添加花生杏仁果腰果葵瓜籽胡蘿蔔皮大蒜白皮甘藷皮紅皮甘藷皮南瓜皮木瓜皮橘子皮柳丁皮葡萄柚皮白柚皮葡萄皮提取液種類酸價變化 3.583.84.665.24.3 2 3 4 無添加花生杏仁果腰果葵瓜籽堅果類提取液酸價變化圖三 沙拉油添加各類蔬果之提取液在 攪拌 5 小時下的酸價變化 ( 四 ) 如表三和圖三所示, 根莖類的抗氧化效果在四類樣品中最好, 也較無農藥污染的疑慮, 但表皮要去泥較不方便 此外, 胡蘿蔔皮的提取液近紅色, 兩種甘藷皮的提取液稍微混濁, 大蒜的提取液較乾淨, 有大蒜味, 但在高溫下蒜味會逐漸消失 ( 五 ) 如圖四所示, 堅果類中以葵瓜籽的抗氧化效果最好, 花生次之 堅果類的提取液較為混濁, 添加於油中也會使油混濁, 本身價格也較高, 因此不建議使用 圖四 堅果類提取液對沙拉油酸價變化之影響
( 六 ) 如圖五所示, 瓜類中的南瓜皮和木瓜皮的抗氧化效果皆不錯 南瓜皮提取液近黃色, 木瓜皮提取液則近紅色, 以南瓜皮的提取液較不會改變沙拉油本身的顏色 圖五 瓜類提取液對沙拉油酸價變化之影響 4 3.583 酸價變化 3 2.858.56 無添加南瓜皮木瓜皮 瓜類提取液 ( 七 ) 如圖六所示, 根莖類中以白皮甘藷皮的抗氧化效果最佳, 大蒜次之, 此兩者的提取液 較不會改變沙拉油的顏色, 但以白皮甘藷皮較為經濟 圖六 根莖類提取液對沙拉油酸價變化之影響 4 3.583 酸價變化 3 2 無添加.833 胡蘿蔔皮.28 大蒜 根莖類提取液.3 白皮甘藷皮.555 紅皮甘藷皮 ( 八 ) 如圖七所示, 在四類蔬果中, 柑橘類的皮最易取得, 剝皮也很容易, 尤其是橘子和柳丁在台灣冬天是屬於非常廉價的水果, 其表皮的抗氧化效果也不差, 但會有農藥殘留的疑慮, 使用時一定要先行泡水洗去殘留的農藥再陰乾 柑橘類中的柳丁皮 白柚皮 3
和葡萄柚皮提取液近黃色, 橘子皮提取液則近橘色 圖七 柑橘類提取液對沙拉油酸價變化之影響 4 3.583 酸價變化 3 2.563.56.282.842 無添加 橘子皮 柳丁皮 葡萄柚皮 白柚皮 柑橘類提取液 四 市售抗氧化劑膠囊減緩沙拉油酸價變化的效應 ( 一 ) 如表三和圖八所示, 市售含抗氧化劑的膠囊也可減緩油酸價的提升, 其中以維生素 E 膠囊較佳 一般市售的抗氧化劑膠囊或錠最好要選擇內容物為液態的膠囊較佳, 添加於油中較不會改變油的顏色或使油變混濁 但因抗氧化劑膠囊或錠價格較為昂貴, 所以不建議使用 表四 市售維生素 E 膠囊和魚肝油膠囊減緩沙拉油氧化之效應 添加物溫度攪拌時間酸價酸價變化 無 維生素 E 魚肝油 室溫.66 5 小時 4.99 室溫 2.235 5 小時 2.799 室溫 2.235 5 小時 3.94 3.583.564.699 4
圖八 市售抗氧化劑膠囊對沙拉油酸價變化之影響 5 3.853 4 酸價 3 變 2.699 化.564 無添加維生素 E 魚肝油 市售抗氧化劑膠囊 陸 討論 一 實驗 溫度 和 密封與否 對沙拉油氧化的影響 ( 一 ) 沙拉油的溫度在 8 之後, 因高溫造成氧化速率急遽增加, 酸價也大幅上升 ( 二 ) 沙拉油在加熱後, 若將之密封, 因油的氧化較少, 酸價會比未密封時低 二 各類油之酸價變化的探討 ( 一 ) 各類油在 下加熱 4 小時之後, 酸價變化會不同, 因為各類油內含的天然抗氧化劑不同, 造成其氧化酸敗的程度不一 ( 二 ) 不管是何種油, 在密封的情況下的確可使油脂氧化的程度降低, 因此每次油使用完畢一定要立即蓋上蓋子密封 三 各類蔬果之提取液減緩沙拉油酸價變化的效應 ( 一 ) 蔬果的提取液要讓油有實際的抗氧化作用, 一定要選擇含脂溶性抗氧化劑的蔬果較為恰當, 一方面用油提取時較容易提取出來, 二方面必須要脂溶性抗氧化劑才能分散於油中, 產生抗氧化的效果 ( 二 ) 柑橘類的皮 根莖類的皮 ( 大蒜除外 ) 和瓜類的皮都富含脂溶性抗氧化劑, 而且皮一般都是不要的廢棄物, 可以多加廢物利用 ( 三 ) 若要考慮提取液的顏色是否改變油的顏色太多, 則選擇柳丁 南瓜 白皮甘藷和葡萄 5
柚的皮較不會改變油的顏色 四 市售抗氧化劑膠囊減緩沙拉油酸價變化的效應 ( 一 ) 市售的食用抗氧化劑膠囊添於油中雖有抗氧化的效果, 但要花大錢, 使用上也不方便, 甚至有味道 柒 結論 一 沙拉油的酸價在加熱溫度 8 以上就會明顯上升 二 沙拉油在高溫下加熱 4 小時後靜置一個晚上, 未密封沙拉油的酸價高於密封者, 因此食用油使用完畢一定要密封 三 各種食用油的之加熱的初始酸價皆不同, 若本身即含天然抗氧化劑維生素 A 或 E 者, 會減緩其加熱後酸價的上升 四 若自蔬果提取天然抗氧化劑, 則須要選擇含脂溶性維生素 A 或 E 或胡蘿蔔素的蔬果, 才能讓天然抗氧化劑溶解分散在油中, 產生抗氧化的效果 五 為求經濟起見, 自蔬果中提取天然抗氧化劑的部位以表皮最為洽當, 如柑橘類的皮和根莖類的皮, 其通常是人類丟棄的部份, 卻也是蔬果中含天然抗氧化劑最豐富的部份, 但使用前要先行泡水去農藥或清洗去泥, 然後切成小片狀後再陰乾去除表面和皮內的水, 因為水會造成油的水解酸敗 切成小片狀可使溶解的天然抗氧化劑增加 六 本實驗雖是先用油提取蔬果中的天然抗氧化劑, 再加入油中做抗氧化的研究, 但速食店業者在應用上可以另行製作含網孔的容器, 置於油槽的一邉, 於開始加熱油時就把蔬果表皮放入此容器中, 利用槽中的油逐漸將天然抗氧化劑提取出來, 從而減緩酸價的提升 表皮在陰乾前要先行切成小片狀, 以不能通過網孔為原則, 但要注意陰乾後碎片的體積會縮小 七 建議使用根莖類和柑橘類的皮來提取天然抗氧化劑, 除了其抗氧化效果不錯外, 這兩類的表皮只要取得管道, 是不需成本的 此外, 不太會使油本身顏色改變的表皮也是考慮的因素之一, 如柳丁 南瓜 白皮甘藷和葡萄柚的皮較不會改變油本身的顏色 八 雖然市售的食用抗氧化劑膠囊添於油中也有抗氧化的效果, 但不經濟實惠, 不建議使用 6
捌 參考資料及其他 一 中文部分 自然與生活科技第四冊氧化還原單元 翰林 南一 康軒出版 天然抗氧化劑 網路搜尋 油脂的酸價 資料來源 :sci.hcsh.tpc.edu.tw/acid value.htm 淺談食用油安全 酸價 可知新鮮度 優活健康資訊網 uho 編輯部 資料來源 :http://www.uho.com.tw/hotnews.asp?aid=7329 維生素 網路搜尋 橘子皮的成分 網路搜尋 柳丁皮的成分 網路搜尋 南瓜皮的成分 網路搜尋 7
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