น้ำมันเมล็ดฝ้าย

องค์ประกอบ

น้ำมันปกติจะประกอบด้วยกรดไขมันไม่อิ่มตัว (เป็นกรดไขมันไม่อิ่มตัวมีพันธะคู่เดี่ยว 18% และมีพันธะคู่หลายคู่ 52%) และมีกรดไขมันอิ่มตัว 26%
เมื่อเติมไฮโดรเจนให้เต็ม (fully hydrogenated) มันจะประกอบด้วยกรดไขมันอิ่มตัว 94% และกรดไขมันไม่อิ่มตัว 2% (1.5% มีพันธะคู่เดี่ยวและ 0.5% มีพันธะคู่หลายคู่)
ตามบริษัทในกลุ่มอุตสาหกรรม น้ำมันนี้ไม่ต้องเติมไฮโดรเจนเท่ากับน้ำมันไม่อิ่มตัวมีพันธะคู่หลายคู่อื่น ๆ เพื่อให้ได้ผลเช่นเดียวกัน
สารก๊อสสิพอล (Gossypol) เป็นสารประกอบโพลีฟีนอล (polyphenolic compound) มีสีเหลืองเป็นพิษ ที่ได้จากฝ้ายและพืชอื่น ๆ ในวงศ์ชบา (Malvaceae) เช่น กระเจี๊ยบ
สารประกอบมีสีนี้เกิดตามธรรมชาติในต่อมเล็ก ๆ ในเมล็ด ใบ ก้าน เปลือกรากแก้ว และรากของต้นฝ้าย
หน้าที่ทางวิวัฒนาการของสารนี้ก็คือใช้ต้านแมลง
เรื่องสำคัญเมื่อทำให้บริสุทธิ์ ฟอกสี และกำจัดกลิ่นก็คือ ต้องกำจัดสารพิษก๊อสสิพอล
เฟอริกคลอไรด์มักใช้กำจัดสีของน้ำมัน

คุณสมบัติทางกายภาพ

เมื่อแปรรูปแล้ว น้ำมันเมล็ดฝ้ายจะมีรสจืดและมีสีทองอ่อน ๆ โดยขึ้นอยู่กับการทำให้บริสุทธิ์ความหนาแน่นจะอยู่ในระหว่าง 0.917-0.933 ก./ซม³
น้ำมันมีจุดก่อควันค่อนข้างสูงทำให้สามารถใช้ผัด/ทอดอาหารได้
เหมือนกันน้ำมันมีกรดไขมันโซ่ยาวอื่น ๆ น้ำมันเมล็ดฝ้ายมีจุดก่อควันที่ประมาณ 450 องศาเซลเซียส
มีโทโคฟีรอลมาก จึงทำให้เสถียรและมีอายุการเก็บรักษานาน ผู้ผลิตจึงมักใช้ในผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปต่าง ๆ

ประวัติทางเศรษฐกิจ

เพราะเมล็ดฝ้ายเป็นผลิตผลพลอยได้จากกระบวนการแปรรูปให้ได้ฝ้าย เมล็ดจึงเกือบไม่มีค่าอะไรก่อนคริสต์ทศวรรษที่ 19
เมื่อผลิตฝ้ายมากขึ้น ๆ ในช่วงคริสต์ศตวรรษที่ 17, 18 และ 19 เมล็ดฝ้ายที่เก็บก็มีมากขึ้น ๆ
แม้จะมีบางส่วนที่ใช้ปลูกพืช ทำปุ๋ย และทำอาหารสัตว์ แต่ที่เหลือโดยมากก็ทิ้งไว้จนเน่าหรือลอบทิ้งลงแม่น้ำอย่างผิดกฎหมาย
ในช่วงคริสต์ทศวรรษ 1820 และ 1830 ยุโรปเกิดขาดแคลนไขมันและน้ำมันเนื่องจากการขยายตัวประชากรอย่างรวดเร็วเนื่องกับการปฏิวัติอุตสาหกรรม และผลตามมาของการปิดล้อมทางน้ำของกองทัพเรืองอังกฤษในช่วงสงครามนโปเลียน
ความต้องการไขมันและน้ำมันที่เพิ่มขึ้นบวกกับปริมาณสินค้า (อุปทาน) ที่ลดลงทำให้ราคาเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว
ผลก็คือ คนยุโรปจำนวนมากไม่มีเงินพอซื้อไขมันและน้ำมันเพื่อประกอบอาหารหรือใช้เป็นเชื้อเพลิงเพื่อแสงสว่างได้นักลงทุนในสหรัฐจึงเริ่มแสวงหาประโยชน์จากความต้องการน้ำมัน (อุปสงค์) ที่สูงขึ้นและจากการมีเมล็ดฝ้ายเป็นจำนวนมากด้วยการบีบอัดเมล็ดฝ้ายสกัดน้ำมัน
แต่การแยกเปลือกออกจากเนื้อในเมล็ดเป็นเรื่องยาก ดังนั้น ธุรกิจโดยมากจึงล้มเหลวภายในไม่กี่ปี
ต่อมาปี 1857 จึงได้ประดิษฐ์เครื่อง huller ซึ่งแยกเปลือกจากเนื้อเมล็ดฝ้ายได้อย่างมีประสิทธิภาพ
น้ำมันเมล็ดฝ้ายจึงได้เริ่มใช้เป็นเชื้อเพลิงตะเกียงเพื่อเสริมน้ำมันวาฬและน้ำมันหมูที่แพงขึ้นเรื่อย ๆ
แต่เมื่อถึงปี 1859 นี่ก็ยุติลงเพราะอุตสาหกรรมปิโตเลียมได้เกิดขึ้น
น้ำมันเมล็ดฝ้ายได้ใช้ปลอมปนไขมันสัตว์และไขมันหมูอย่างผิดกฎหมาย
คือ ผู้ฆ่าและขายเนื้อสัตว์ได้ลอบผสมน้ำมันเมล็ดฝ้ายกับไขมันสัตว์ แต่ก็ถูกเปิดโปงในปี 1884
คือบริษัทอเมริกันบริษัทหนึ่งพยายามผูกขาดตลาดน้ำมันหมูแล้วพบว่า ตนได้ซื้อน้ำมันหมูมากกว่าที่หมูทั้งหมดที่มีจะผลิตได้รัฐสภาสหรัฐจึงได้เข้าตรวจสอบ แล้วผ่านกฎหมายบังคับให้ผลิตภัณฑ์เสริมด้วยน้ำมันเมล็ดฝ้ายขึ้นป้ายว่า "ไขมันหมูประกอบ (lard compound)"
โดยนัยเดียวกัน น้ำมันมะกอกบ่อยครั้งก็ปลอมปนผสมน้ำมันเมล็ดฝ้ายเช่นกัน
เมื่อถูกเปิดโปงแล้ว ประเทศต่าง ๆ จึงได้เพิ่มภาษีศุลกากรแก่น้ำมันมะกอกอเมริกัน โดยอิตาลีได้ห้ามไม่ให้นำเข้าผลิตภัณฑ์โดยสิ้นเชิงในปี 1883
กฎบังคับทั้งสองนี้ได้ลดยอดขายและการส่งออกน้ำมันเมล็ดฝ้ายจากอเมริกา ทำให้มีน้ำมันมากเกินแล้วลดราคาของน้ำมันอีก
จึงทำให้บริษัทที่เพิ่งตั้งใหม่คือพรอคเตอร์ แอนด์ แกมเบิล สามารถถือเอาประโยชน์จากเหตุนี้
เหตุการณ์ทางเศรษฐกิจในปี 1837 (Panic of 1837) ทำให้พี่น้องเขยรวมธุรกิจผลิตเทียนไขและสบู่เข้าด้วยกันเพื่อลดค่าใช้จ่ายในการผลิตและรับมือกับเศรษฐกิจช่วงขาลง
เมื่อสืบหาสิ่งที่จะมาแทนที่ไขมันสัตว์ราคาสูง พี่น้องคู่นี้ก็ได้ตกลงใช้น้ำมันเมล็ดฝ้าย
บริษัทจึงได้รวบยอดซื้อน้ำมันเมล็ดฝ้ายผูกขาดตลาดเพื่อหลีกเลี่ยงการผูกขาดน้ำมันสัตว์ของผู้ฆ่าและขายเนื้อสัตว์
แต่เมื่อเกิดไฟฟ้าขึ้น ความต้องการเทียนไขก็ได้ลดลง
บริษัทจึงได้ค้นหาการใช้น้ำมันเป็นอาหาร
ด้วยเทคโนโลยีที่จดสิทธิบัตร พี่น้องทั้งสองจึงสามารถเติมไฮโดรเจนใส่น้ำมัน แล้วพัฒนาผลิตไขมันที่คล้ายกับมันหมู
ในปี 1911 บริษัทจึงได้โหมวางตลาดขายเนยขาวจากพืชคือ Crisco ซึ่งสามารถใช้แทนมันหมู
บริษัทได้โฆษณาในหนังสือพิมพ์ว่า ผลิตภัณฑ์ "ย่อยได้ดีกว่า เป็นทางเลือกการปรุงอาหารที่ดีต่อสุขภาพยิ่งกว่าไขมันสัตว์
และถูกกว่าเนย"
บริษัทยังแจกคู่มือประกอบอาหารซึ่งอาหารแต่ละอย่างล้วนให้ใช้ Crisco
ในคริสต์ทศวรรษ 1920 บริษัทได้พัฒนาคู่มือประกอบอาหารสำหรับคนชาติพันธุ์ต่าง ๆ ในภาษาของตน ๆ
นอกจากนั้น บริษัทยังมีรายการวิทยุเรื่องประกอบอาหาร
เช่นกัน ในปี 1899 นักเคมีอาหารคนหนึ่งได้พัฒนาน้ำมันเมล็ดฝ้ายไร้กลิ่นซึ่งวางขายในยี่ห้อ Wesson
ซึ่งก็โหมวางตลาดแล้วกลายเป็นที่นิยมเช่นกัน
30 ปีต่อมาในสหรัฐอเมริกา น้ำมันเมล็ดฝ้ายจึงได้กลายเป็นน้ำมันสำคัญ
น้ำมันยี่ห้อทั้งสองนี้ได้ทดแทนการใช้น้ำมันหมูและน้ำมันราคาสูงกว่าอื่น ๆ ในการอบ ผัด/ทอด
แต่ในสงครามโลกครั้งที่สอง การขาดน้ำมันทำให้ต้องใช้ของทดแทนอีกอย่างคือน้ำมันถั่วเหลือง
ในปี 1944 การผลิตน้ำมันถั่วเหลืองจึงเกินน้ำมันเมล็ดฝ้ายจนราคาของน้ำมันถั่วเหลืองได้ลดลงต่ำกว่าน้ำมันเมล็ดฝ้าย
ในปี 1950 น้ำมันถั่วเหลืองก็ได้แทนการใช้น้ำมันเมล็ดฝ้ายในเนยขาว เช่น Crisco เพราะราคาถูกกว่า
น้ำมันเมล็ดฝ้ายยังมีราคาสูงขึ้นเพราะการปลูกข้าวโพดและถั่วเหลืองแทน ซึ่งเป็นแนวโน้มที่มีเหตุโดยหลักจากความต้องการน้ำเชื่อมข้าวโพดและเอทานอลที่สูงขึ้น
น้ำมันเมล็ดฝ้ายจึงผลิตลดลงเรื่อย ๆ ในกลางและปลายคริสต์ศตวรรษที่ 20
ในกลางจนถึงปลายคริสต์ทศวรรษ 2000 ผู้บริโภคเริ่มหลีกเลี่ยงไขมันทรานส์มากขึ้น บวกกับกฎบังคับให้ขึ้นป้ายไขมันทรานส์ในบางประเทศ จึงทำให้บริโภคน้ำมันเมล็ดฝ้ายมากขึ้น
โดยมีผู้ชำนาญการทางสุขภาพ
และองค์กรสุขภาพของรัฐ
ที่แนะนำว่าเป็นน้ำมันซึ่งถูกสุขภาพ
และ Crisco และบริษัทอื่น ๆ ก็ได้เปลี่ยนน้ำมันเมล็ดฝ้ายให้มีไขมันทรานส์น้อยมากหรือไม่มีเลย
อย่างไรก็ดี ผู้ชำนาญการทางสุขภาพบางท่านอ้างว่า น้ำมันมีอัตราส่วนไขมันไม่อิ่มตัวมีพันธะคู่หลายคู่ต่อไขมันไม่อิ่มตัวมีพันธะคู่เดี่ยวสูง และเพราะต้องแปรรูป จึงไม่ถูกสุขภาพ

กฎบังคับ

"น้ำมันเมล็ดฝ้าย" ในแคนาดาต้องสกัดมาจากเมล็ดของพืชสกุลฝ้าย (Gossypium)
เมื่อผลิตมาจากน้ำมันเมล็ดฝ้าย 100% ผลิตภัณฑ์ต้องขึ้นป้ายบรรจุภัณฑ์เช่นนั้น
น้ำมันเมล็ดฝ้ายที่วางขายว่าทานได้ควรจะแปรรูปและทำให้บริสุทธิ์จากองค์ประกอบที่อาจเป็นอันตราย
โดยเฉพาะคือสารก๊อสสิพอล (Gossypol) ซึ่งเป็นสีธรรมชาติในเมล็ดฝ้ายและมีฤทธิ์เป็นเครื่องป้องกันแมลงและสัตว์อื่น ๆ ตามธรรมชาติ แต่ก็เป็นพิษต่อมนุษย์และอาจทำให้ชายเป็นหมันได้

การสกัด

เหมือนกับน้ำมันพืชอื่น ๆ น้ำมันเมล็ดฝ้ายสกัดมาจากเมล็ด ไม่ว่าจะโดยกระบวนการทางกล เช่น การบดอัดแล้วบีบ หรือกระบวนการทางเคมี เช่น ใช้ตัวทำละลาย
แต่ก็ใช้ตัวทำละลายเพื่อสกัดอย่างสามัญที่สุด

การทำให้บริสุทธิ์

เมื่อสกัดน้ำมันได้แล้ว จะต้องแปรรูปและทำให้บริสุทธิ์ก่อนที่จะนำไปบริโภค เพื่อกำจัดสิ่งไม่บริสุทธิ์รวมทั้งกรดไขมันอิสระ (free fatty acid ตัวย่อ FFA) ฟอสโฟลิพิด สี และสารระเหยอื่น ๆ

การกำจัดกัม (degumming)

การกำจัดกัม (degumming) เป็นขั้นตอนแรกในการทำน้ำมันให้บริสุทธิ์จากฟอสโฟลิพิด กัม ไข และสิ่งเจือปนอื่น ๆ ที่มีในน้ำมันดิบ
คือจะใช้น้ำหรือกรดเจือจางอื่น ๆ เช่น กรดฟอสฟอริก เพราะฟอสโฟลิพิดจะดูดกับน้ำเหตุเป็นสารแอมฟิฟิลิก (amphipathic) (คือชอบน้ำข้างหนึ่ง ชอบไขมันอีกข้างหนึ่ง) ซึ่งเปลี่ยนลิพิดให้เป็นกัมอิ่มน้ำ (hydrated gum)
กัมเช่นนี้ละลายในน้ำมันไม่ได้ จึงสามารถแยกออกด้วยเครื่องหมุนเหวี่ยง
กัมที่แยกออกก็จะทำให้แห้งแล้วทำเป็นตัวทำอิมัลชัน (emulsifying agent) เช่น เลซิทิน

การทำให้เป็นกลาง (neutralization)

ขั้นที่สองในการทำน้ำมันให้บริสุทธิ์ก็คือการแยกกรดไขมันอิสระ (FFA) ออกจากน้ำมันผ่านการทำให้เป็นกลางด้วยด่าง (alkaline neutralization)
ขึ้นอยู่กับน้ำมันที่ต้องการ อาจมีขั้นตอน 2-3 ขั้นในกระบวนการนี้ การผ่านทั้ง 3 ขั้นจะทำให้ได้น้ำมันคุณภาพดีที่สุด
และน้ำมันเมล็ดฝ้ายจะผ่านทั้ง 3 ขั้นตอน
ขั้นแรกของการทำให้เป็นกลางก็คือเติมโซดาไฟ (sodium hydroxide, NaOH) ใส่น้ำมันหลังจากปัมพ์มันผ่านเครื่องกรองแล้วให้ความร้อนจนถึง 133 องศาเซลเซียส (°C)
ปฏิกิริยาเปลี่ยนเป็นสบู่ (saponification) จะทำน้ำมันให้เป็นกลางเมื่อผสมกับโซดาไฟแล้ว
ในกระบวนการนี้ ประจุบวกของกรดไขมันอิสระ (FFA) จะทำปฏิกิริยากับหมู่ไฮดรอกซิลของโซดาไฟแล้วกลายเป็นสบู่และกลีเซอรอล (glycerol)
ส่วนนี้ซึ่งเรียกในภาษาอังกฤษว่า soapstock จะแยกออกจากน้ำมัน
ขั้นที่สองเป็นการซ้ำขั้นแรกโดยใส่โซดาไฟลงในน้ำมันเพิ่มขึ้น
ส่วนขั้นสุดท้ายเป็นการล้างด้วยน้ำครั้งที่สองเพื่อให้สบู่เหลือน้อยที่สุด

การฟอกสี

ขั้นที่สามในกระบวนการทำให้บริสุทธิ์เป็นการกำจัดสบู่ กัม และสีที่เหลือด้วยการฟอกสี (bleaching)
สารฟอกขาว (bleaching agent) ที่ใช้อย่างสามัญที่สุดก็คือดินฟอกสี (bleaching earth) ซึ่งเป็นดินเหนียวเบนทอไนต์ (bentonite) ประเภทหนึ่ง
เมื่อใส่ดินแล้ว ก็จะกวนให้ดินสามารถจับกับสิ่งเจือปนในน้ำมัน ไม่ว่าจะโดยกล (เช่น แรงแวนเดอร์วาลส์ [Van der Waals force]) หรือโดยเคมี
แล้วก็จะกรองสารผสมเพื่อกำจัดดินที่จับกับสิ่งเจือปน

การกำจัดกลิ่น

ขั้นตอนที่สี่เพื่อทำน้ำมันให้บริสุทธิ์ก็คือการกำจัดกลิ่น คือสารระเหยทั้งหลาย
โดยการฉีดไอน้ำแรงดันสูงเข้าไปภายใต้สุญญากาศ

Winterization

การทำน้ำมันให้บริสุทธิ์ขั้นที่ 5 ก็คือกระบวนการ winterization เพื่อกำจัดไตรเอซีลกลีเซอรอล (triacylglycerol) เพื่อไม่ให้ผลิตภัณฑ์แข็งตัวที่อุณหภูมิต่ำ
โดยเก็บน้ำมันไว้ในที่เย็นซึ่งมีอุณหภูมิต่ำกว่า 5 องศาเซลเซียส
ในกระบวนการนี้ น้ำมันจะแยกเป็นส่วนของเหลวและของแข็ง
ส่วนที่แข็งจับเป็นผลึกก็เพราะมีไตรเอซีลกลีเซอรอลมาก
แล้วก็จะแยกออกจากกันด้วยการกรอง

การใช้ในอาหาร

น้ำมันเมล็ดฝ้ายเคยใช้ในอาหารเช่น มันฝรั่งทอดแผ่นบาง และใช้เป็นองค์ประกอบหลักในผลิตภัณฑ์เนยขาวของบริษัท Crisco
แต่ผลิตภัณฑ์ปัจจุบันของบริษัทไม่มีน้ำมันเมล็ดฝ้าย
เพราะแพงน้อยกว่าน้ำมันมะกอกและน้ำมันคาโนลามาก 
น้ำมันเมล็ดฝ้ายจึงนิยมใช้ในร้านอาหารและอุตสาหกรรมผลิตอาหารว่าง
น้ำมันเมล็ดฝ้ายใช้ผลิตโภคภัณฑ์อาหารเช่น น้ำมันประกอบอาหาร น้ำสลัด เนยเทียม และเนยขาว

สิ่งที่ไม่ใช่อาหาร

ในการเกษตร น้ำมันเมล็ดฝ้ายทั่วไปมีฤทธิ์ฆ่าแมลงแรงที่สุดในบรรดาน้ำมันพืชทั้งหมด
ซึ่งมักใช้เพราะมีประสิทธิภาพแก้ปัญหาศัตรูพืชผลไม้ที่แก้ยาก
และยังสามารถผสมกับยาฆ่าแมลงอื่น ๆ เพื่อให้มีฤทธิ์ครอบคลุมกว่า และทำให้คุมแมลงได้ดีกว่า

ยาฆ่าแมลง

ในการเกษตร พิษของน้ำมันเมล็ดฝ้ายที่ไม่กำจัดอาจเป็นเรื่องมีประโยชน์ น้ำมันต่าง ๆ รวมทั้งน้ำมันพืชได้ใช้เป็นศตวรรษ ๆ เพื่อควบคุมแมลงและไรที่เป็นศัตรูพืช
ในปี 2010 มีการใช้น้ำมันเมล็ดฝ้ายเพื่อป้องกันลำต้นของต้นแอปเปิลจากผีเสื้อพันธุ์ Synanthedon myopaeformis ซึ่งขุดรูเข้าไปในเปลือกไม้และอาจทำให้ต้นไม้ตายได้
น้ำมันทั่วไปจัดว่ามีฤทธิ์ฆ่าแมลงแรงที่สุดในบรรดาน้ำมันพืชทั้งหลาย