固体脂肪含有量（SFC）の測定
１．概要
油脂を含む食品の品質は、さまざまな温度での結晶化挙動を特徴付ける固体脂肪含有量（SFC：Solid Fat Contents）に大きく依存します。融解曲線の測定に基づくSFC分析は、製パン、製菓、油脂業界では不可欠な測定です。SFCを測定するための従来の方法は時間がかかり、再現性が低く、有害な化学物質が必要といったデメリットがございます。そこで近年、SFCの測定方法としてTD-NMRによる測定が確立されました。TD-NMRを用いたSFC測定では、従来法に比べて迅速、正確、安全に行うことができます。
２．原理
TD-NMRによるSFC測定には、間接法と直接法という2つの方法があります。間接法はサンプルとトリオレインサンプルの比較に基づいており、精度を向上させるために2つの同様のサンプルの測定が必要です。したがって、この方法は比較的複雑です。直接法はサンプルの固体部分と液体部分の比率の直接計算に基づいていますが、動作周波数が約 20 MHz以上の高精度TD-NMR装置が必要です。直接法は、サンプルをTD-NMRのセンサーで測定する以外に行うことはありません。したがって、基本的な方法は、サンプルの固体と液体の部分比を直接測定することです。
一般に、脂肪サンプルは自由誘導減衰 (FID：Free Induction Decay) の固相部と液相部の2つの傾向によって特徴付けられます。固体からの信号は液体からの信号よりもはるかに速く減衰するため、初期領域では固相部が影響することによる急速な減少を示し、その後の長い時間領域では液相部が影響することによるゆっくりとした減少を示します。
この原理によりSFC分析では、FID上の 2 つの測定点が選ばれます。1つは初期領域に位置し(点S)、もう1つはその後の長い時間領域に位置します(点L)。
FIDは、サンプルの高周波(RF：Radio-Frequency)励起後の信号です。これは、与えられた高周波RFを止めて水素中のプロトンの磁気スピンが励起状態から平衡状態に戻る「緩和」によって引き起こされる信号です。点SでのFID信号強度（振幅）は固体と液体の量に対応しますが、点Lは液体の量のみに対応します。固相の比率は、図1に示す式を使用して求めることができます。ここに示される、係数fは事前のSFC量が既知のサンプルを用いた校正用サンプルを用いた校正によって算出されます。この比率をSFC値とします。
点SがFID信号強度（振幅）が最大となる点 (理想的には t=0.0 us) に対応する場合、測定は非常に正確ですが、いわゆるリングタイム（ring time）、またはデッドタイム（dead time）のため、パルス照射の直後に最初のFID振幅が最大となる点で信号強度（振幅）を取得することはできません。このリングタイム（デッドタイム）はセンサー回路で共振プロセスが減衰する間の数マイクロ秒程度になります。より正確な測定を行うためには、この時間をできるだけ短くする必要があります。係数fは、RFパルス直後の実際のFIDの大きさを予測することができ、既知のSFC含有量のサンプルを測定することによって決定することができます。
３．測定と校正
測定の手順は次の手順で構成されます。また、以下に記載の手順は簡略化されています。詳細については、ISO 8292推奨事項を参照してください。
１. サンプルを70〜80℃で融解します。
２. NMRチューブにサンプルを充填します。
３. 60°C で10分以内の温調を行います。
４. 0°C で60分以内の温調を行い、結晶化させます。
５. 30分以内の所望の温度での温調を行います。
６. NMRチューブを装置にセットします。
７. 測定を実行し、数秒待ちます。
８. 測定結果はシートに記録され、保存されます。
校正の手順は、校正用のサンプルを用いて実行されます。この校正サンプルには、SFC値が 0%、30%、70%、100%付近となるようなその値が既知の校正サンプルを用いることが望ましいです。SFC測定を行っていく中でより正確な結果を得るには、分析装置を都度校正することが非常に重要です。検量線は上図の右に示されています。
測定によって得られる融解曲線は以下のように横軸が温度、縦軸がSFC値となるようなグラフになります。
４．結論
・TD-NMRではFID測定で得られた固相部と液相部に由来する領域の信号の振幅から、固体脂肪含有量（SFC）を測定し、定量評価することが可能です。
