植物油

オリーブオイルは何千年もの間、人類の文化の一部でした。^{[ 7 ]}考古学的証拠によると、オリーブは紀元前6000年^{[ 7 ]}、現在のイスラエルでは紀元前4500年までにオリーブオイルに加工されていました。^{[ 8 ]}パニョルは19ページで、エリコでは紀元前6千年紀だと述べていますが、出典は示していません。古代エジプトでは、ミイラ化の過程で、杉油、イトスギ油、オリーブオイルなどの植物油が使用されていました。^{[ 9 ]}

植物油は、ランプの燃料、料理、薬、潤滑油として使われてきました。パーム油は西アフリカと中央アフリカの国々で古くから知られており、西アフリカと交易していたヨーロッパの商人は、ヨーロッパで食用油として使うためにパーム油を購入することもありました。イギリスの産業革命期には、機械の工業用潤滑油としてイギリスの商人から非常に需要の高い商品となりました。^{[ 10 ]}

パーム油は、レバー・ブラザーズ（現ユニリーバ）の「サンライト」やBJジョンソン社（現コルゲート・パルモリーブ）の「パルモリーブ」などの石鹸製品の原料となり^{[ 11 ]}、1870年頃には西アフリカ諸国の主要輸出品となっていた^{[ 12 ] 。}

1780年、カール・ヴィルヘルム・シェーレは、脂肪がグリセロールから作られることを証明しました。30年後、ミシェル・ウジェーヌ・シュヴルールは、これらの脂肪が脂肪酸とグリセロールのエステルであることを突き止めました。ドイツの化学者ヴィルヘルム・ノルマンは、 1901年に液体脂肪の水素添加を導入し、後にトランス脂肪として知られるようになるものを作り出し、マーガリンや植物性ショートニングの世界的な生産の発展につながりました。

米国では、綿実油は1911年にはすでにプロクター・アンド・ギャンブル社によってクリーム状のショートニング「クリスコ」として開発・販売されていました。 ^{[ 13 ]}綿繰り工場は、綿実を運び出してくれる業者を歓迎していました。抽出された油は精製され、室温で固体になるように部分的に水素添加され、天然のラードを模倣し、窒素ガスで缶詰にされました。プロクター・アンド・ギャンブル社がすでに消費者に販売していた精製ラードと比較すると、クリスコは安価で、レシピに混ぜやすく、室温で2年間保存しても酸化しませんでした。

大豆はタンパク質が豊富で、そこから抽出される中粘度の油は多価不飽和脂肪酸を多く含んでいます。ヘンリー・フォードは、大豆研究室を設立し、大豆プラスチックや大豆由来の合成ウールを開発し、大豆を「ほぼ完全に」使用した自動車を製造しました。^{[ 14 ]}ロジャー・ドラケットは、 Windexという新製品で成功を収めました。彼は大豆研究に多額の投資を行い、それを賢明な投資と見なしました。^{[ 15 ]} 1950年代から1960年代にかけて、大豆油は米国で最も人気のある植物油となり、現在ではパーム油に次いで2番目に多く使用されています。2018年から2019年にかけての世界の生産量は5740万トンで、主な生産国は中国（1660万トン）、米国（1090万トン）、アルゼンチン（840万トン）、ブラジル（820万トン）、EU（320万トン）です。^{[ 16 ]}

20世紀初頭には、ディーゼルエンジンや暖房用オイルバーナーの燃料として植物油が使われ始めた。ルドルフ・ディーゼルは、植物油で動くエンジンを設計した。彼は、このアイデアによって、燃料源を容易に入手できる農家にとって、自分のエンジンがより魅力的なものになることを期待した。ディーゼルの最初のエンジンは、1893年8月10日にドイツのアウグスブルクで、ピーナッツ油のみで初めて自力で動いた。この出来事を記念して、8月10日は「国際バイオディーゼルデー」と宣言された。^{[ 17 ]}バイオディーゼルの最初の特許は1937年に付与された。^{[ 18 ]} 1930年代と1940年代、そして純粋な植物油が科学的に最も高い関心を集めた1970年代と1980年代初頭には、周期的な石油不足がディーゼルの代替品としての植物油の研究を促した。 1970年代には、消費者が車両に植物油をそのまま使用できる最初の商業企業が設立されました。しかし、 エステル交換反応によって油脂から製造されるバイオディーゼルの方が広く使用されています。ブラジルを筆頭に、1990年代には多くの国がバイオディーゼル工場を建設し、現在では自動車での使用が広く普及しており、今日ではヨーロッパで最も一般的なバイオ燃料となっています。フランスでは、フランスのすべてのディーゼル車で使用される燃料に8%の割合でバイオディーゼルが配合されています。^{[ 19 ]}

1970年代半ば、カナダの研究者たちはエルカ酸の少ない菜種品種を開発した。しかし、「菜種」という言葉はマーケティング上最適とは考えられなかったため、「キャノーラ」（「Canada Oil low acid」の略）という名前を考案した。米国食品医薬品局は1985年1月にキャノーラという名称の使用を承認し^{[ 20 ]}、米国の農家はその春から広大な面積で栽培を始めた。キャノーラ油は飽和脂肪酸が少なく、一価不飽和脂肪酸が多い。キャノーラは（コーン油とは異なり）非常にサラサラしており、（オリーブオイルとは異なり）無味無臭であるため、大豆油が綿実油を置き換えることで成功したのと同様に、大豆油を置き換えることで成功を収めている。

パーム油の急激な増加により、2000年から2020年の間に植物油の生産量は125%増加した。^{[ 21 ]}世界の植物油生産量は2000年から2022年の間に130%増加し、2022年には2億1200万トンに達した。これは2000年より1億2000万トン多いが、2021年に観測されたピークより300万トン少ない。パーム油は絶対値と相対値の両方で最大の増加を記録し、生産量は5700万トン、つまり255%増加した。パーム油は2006年に生産された主要な植物油として大豆油を追い抜いた。^{[ 22 ]}

多くの植物油は、直接消費されるか、食品の原料として間接的に消費されます。これは、バター、ギー、ラード、シュマルツなどの動物性脂肪と共通する役割です。これらの油は、この役割においていくつかの目的を果たします。

• ショートニング― 例えば、ペストリーにサクサクとした食感を与えるために使われる。
• 栄養価を高める – カロリーと満足感を摂取にプラスする
• 食感 – 材料の組み合わせ方を変えること、特に脂肪とデンプンの組み合わせ方を変えること
• 香料 – 例としては、オリーブオイル、ゴマ油、アーモンドオイルなどが挙げられる。
• 風味のベース – 油は唐辛子などの他の材料の風味を「運ぶ」こともできます^{[ 23 ]。}多くの風味は油に溶ける化学物質によるものです。

油は水の沸点である100 ℃（212 °F）をはるかに超える温度まで加熱することができ、食品を揚げるのに使用できます。この目的で使用される油は、高い引火点を持つ必要があります。そのような油には、大豆油、キャノーラ油／菜種油、ひまわり油、サフラワー油、ピーナッツ油、綿実油などの主要な食用油と、ココナッツ油、パーム油、米ぬか油などの熱帯油が含まれます。後者は、その非常に高い引火点のため、高温調理用としてアジア文化圏で特に重宝されています。  

植物油は、多くの製造製品の原料または成分として使用されています。

多くの植物油は、石鹸、スキンケア製品、キャンドル、香水、その他のパーソナルケア製品や化粧品の製造に使用されています。一部の油は乾燥油として特に適しており、塗料やその他の木材処理製品の製造に使用されています。アルキド樹脂の製造にも使用されています。たとえば、ダンマル油（亜麻仁油とダンマル樹脂の混合物）は、ほぼ専ら木造船の船体の処理に使用されています。植物油は、環境に無害で、こぼれた場合でも生分解性があり、引火点と燃焼点が高いため、電気産業で絶縁体としてますます使用されています。ただし、植物油は化学的に不安定であるため、一般的には酸素にさらされないシステムで使用され、原油留出物よりも高価です。合成テトラエステルは、植物油に似ていますが、天然エステルに通常見られる3つの脂肪酸鎖に対して4つの脂肪酸鎖を持ち、フィッシャーエステル化によって製造されます。テトラエステルは一般的に酸化に対する安定性が高く、エンジン潤滑剤として利用されている。植物油は生分解性作動油^{[ 24 ]}や潤滑油^{[ 25 ]}の製造に使用されている。

植物油の工業用途における制約要因の一つは、これらの油がすべて酸化しやすいことである。そのため、ベン油や鉱物油など、より安定性の高い油が工業用途に好まれる。ヒマシ油は、脂肪酸にヒドロキシル基が存在するため、工業用途が数多く存在する。ヒマシ油はナイロン11の前駆体である。また、ヒマシ油はエピクロロヒドリンと反応させてグリシジルエーテルを生成することができ、これはエポキシ樹脂の希釈剤および柔軟剤として使用される。

ペットフードの製造には植物油が使用されています。AAFCO ^{[ 26 ]} はこの文脈において植物油を、食用に加工された種子や果実から油を抽出して得られる植物由来の製品と定義しています。

植物油は、従来のディーゼル燃料と同様に使用できるバイオディーゼルの製造にも使用されます。 ^{[ 27 ]}一部の植物油ブレンドは改造されていない車両で使用できますが、純粋な植物油としても知られる純粋な植物油は、油を加熱して粘度を下げる方法を備えた特別な準備された車両が必要です。代替エネルギーとしての植物油の使用は増加しており、世界中でバイオディーゼルの入手可能性が高まっています。

NNFCCは、燃料生産において化石燃料ベースの代替品の代わりに植物油を使用した場合の温室効果ガスの総正味削減量は18～100％の範囲であると推定している。^{[ 28 ]}

油は「圧搾」または「プレス」と呼ばれる機械的抽出によって取り出すことができます。この方法は、より伝統的な油（オリーブオイル、ココナッツオイルなど）の生産によく用いられ、米国やヨーロッパの健康食品消費者のほとんどに好まれています。機械的抽出にはいくつかの種類があります。^{[ 29 ]}圧搾抽出は一般的ですが、スクリュープレス、ラムプレス、ガニ（電動乳鉢と乳棒）も使用されています。油糧種子プレスは、他の抽出方法が法外に高価になる発展途上国でよく使われています。ガニは主にインドで使われています。^{[ 30 ]}これらの方法で抽出される油の量は大きく異なり、インドでのモウラバターの抽出については次の表に示されています。 ^{[ 31 ]}

商業用途における植物油の加工は、一般的に溶媒抽出法を用いた化学抽出によって行われ、収率が高く、より迅速かつ安価に処理できる。最も一般的な溶媒は石油由来のヘキサンである。この技術は、大豆油やトウモロコシ油などの「新しい」工業用油のほとんどに使用されている。抽出後、混合物を約149 ℃（300 °F）に加熱して溶媒を蒸発させる。^{[ 33 ]}  

超臨界二酸化炭素は、他の溶媒の無毒な代替品として使用できる。^{[ 34 ]}

不飽和植物油は、部分的または完全な水素添加によって、より高い融点を持つ油に変換することができ、その中には、植物性ショートニングのように、室温で固体のままのものもある。

植物油の水素化は、植物油と金属触媒（通常はニッケル）の混合物をほぼ真空状態で非常に高い温度に加熱し、水素を導入することによって行われます。これにより、油の炭素原子が他の炭素との二重結合を切断します。各炭素原子は個々の水素原子と単結合になり、炭素間の二重結合は存在できなくなります。完全に水素化された油（飽和脂肪とも呼ばれる）は、すべての二重結合が単結合に変換されています。多価不飽和油が完全に水素化されていない場合（すべての二重結合が単結合に還元されていない場合）、それは「部分水素化油」（PHO）と呼ばれます。油は、酸化に対する耐性を高めたり、物理的特性を変化させたりするために水素化されることがあります。完全または部分的な水素化によって飽和度が上昇すると、油の粘度と融点が上昇します。

完全水素化では主に飽和脂肪酸が生成されますが、部分水素化では、水素化に使用される熱によって油混合物中の不飽和シス脂肪酸が不飽和トランス脂肪酸に変化します。部分水素化油とそのトランス脂肪酸は、冠状動脈性心疾患による死亡リスクの増加^{[ 35 ]}、およびその他の健康リスクの増加と関連付けられています。これらの懸念から、食品から部分水素化油を除去することを義務付ける規制が設けられました^{[ 36 ]。}

食用油の加工では、油を真空下で発煙点近く、または約232 °C (450 °F)まで加熱し、^{[ 37 ]}油の底に水を導入します。水はすぐに蒸気に変わり、油の中を泡となって通過し、水溶性の化学物質を運び去ります。蒸気スパージングにより、油に不要な風味や臭いを与える可能性のある不純物が除去されます。脱臭は植物油の製造において重要です。スーパーマーケットの棚にある大豆油、トウモロコシ油、キャノーラ油のほぼすべては、微量の臭いや風味を除去し、油の色を明るくする脱臭工程を経ています。しかし、このプロセスでは、一般的にトランス脂肪酸のレベルが高くなり、油の天然化合物が蒸留されます。^{[ 38 ] [ 39 ] [ 40 ]}  

職場では植物油ミストを吸い込むことがあります。米国労働安全衛生局（OSHA）は、職場での植物油ミスト曝露の法的制限（許容曝露限界）を、8時間労働日で総曝露15  mg/m ³  、呼吸器曝露5 mg/m ³に設定しています。米国国立労働安全衛生研究所（NIOSH）は、8時間労働日で総曝露10 mg/m ³、呼吸器曝露5 mg/m ^3の推奨曝露限界（REL）を設定しています。^{[ 41 ]}  

一部の油糧作物の典型的な生産性を、 1ヘクタール（ha）当たりの年間生産油量（トン）で示します。アブラヤシは圧倒的に収量が高く、1ヘクタール当たり年間約4トンのパーム油を生産できます。