鹸化価（SAP値）とは：何を測り、なぜ表によって違うのか

鹸化価（英語ではsaponification value、略してSAP値）は、苛性ソーダの計算に欠かせない、油脂ごとの一つの数値です。このガイドでは、それが何を測るのか、検査機関がどう求めるのか、なぜどの油脂にも唯一の真の値がないのか、なぜ本や計算ツールによって載っている値が違うのか、そしてそれらすべてを考えると、どれだけの余裕が必要なのかを扱います。

この数値の意味

鹸化価は、油脂一グラムを鹸化するのに必要な水酸化カリウムのミリグラム数です。グリセロールに結合しているか遊離しているかにかかわらず、油脂中のすべての脂肪酸を数えます。ISO 3657はこれを「遊離酸およびエステル化された酸」の尺度と呼んでいます。オリーブオイルの鹸化価は約190で、オリーブオイル一グラムは190 mgのKOHを消費します。

鎖一本ごとに水酸化物イオンが一つ必要なので、この値は実際にはグラムあたりの鎖の数を数えたもので、鎖が短いほど一グラムに含まれる鎖の数は多くなります。炭素数12と14のラウリン酸とミリスチン酸に富むココナッツオイルの公表値が248〜265なのに対し、大部分が炭素数18のオレイン酸であるオリーブオイルの公表値が184〜196なのはこのためです。化学のガイドでは、分子そのものからこれらの数値を計算しています。純粋なトリラウリンは263.4、純粋なトリオレインは190.1です。

検査機関での測り方

Codexの油脂規格が挙げる二つの方法、ISO 3657とAOCS Cd 3-25は、同じしくみです。約2 gの油脂を、0.5 mol/lの水酸化カリウムのエタノール溶液25 mlとともに、還流冷却器を付けて一時間、融点の高い油脂なら二時間煮ます。アルカリは油脂が使える量よりはるかに多く入れます。熱いアルコールは油脂とアルカリを一緒に溶かすので、通常の油脂ならその時間で完全に鹸化します。残ったアルカリを0.5 mol/lの塩酸で滴定し、同時に空試験のフラスコも滴定します。二つの滴定の差が、油脂が消費したKOHです。

鹸化価 =（空試験で使った酸 − 試料で使った酸）× c × 56.1 ÷ m

酸はミリリットル、cはその濃度（mol/l）、mは油脂のグラム数です。

実測値にもある程度の誤差があります。ISO 3657の根拠となった共同試験では、22の検査機関が同じ試料を分析しました。一つの検査機関の二つの結果は、約2 mg KOH/g以内で一致しました。検査機関の間ではばらつきがもっと大きく、再現性限界、つまり二つの検査機関の結果の差がそれを超えるのが二十回に一回だけという差は、菜種油（平均190.2）で5.0 mg KOH/g、パーム油（199.5）で5.7、ココナッツオイル（256.8）で11.7でした。

NaOH、KOH、そして小数点

石けんの作り手向けの表が、検査機関の数値を載せることはまれです。載っているのは油脂一グラムあたりの苛性ソーダのグラム数で、比なのでどんな単位でも使えます。そして水酸化ナトリウムの値、水酸化カリウムの値、あるいはその両方を載せています。どちらも一モルで同じ働きをするので、NaOHの値は、KOHの値にモル質量の比39.997 ÷ 56.106 = 0.7129を掛け、1000で割ったものです。

計算ツールが使う値で、各油脂の公表範囲の中央値です。

二つの列はよく似ていて、取り違えることがこのテーマで最も危険な間違いです。水酸化ナトリウムのレシピにKOHの値を使うと、油脂が必要とする量より40%多い苛性ソーダを求めることになり（0.135のつもりが0.190）、腐食性のある石けんになります。水酸化カリウムのレシピにNaOHの値を使うと29%足りず、やわらかくべたつくペーストになります。水酸化ナトリウムで作るレシピの横にKOHだけの表を載せた石けんの本もあるので、表の数値を信じる前に、必ずその表の見出しを読んでください。

ほかに小さな落とし穴が二つあります。古い表の中には、苛性ソーダのディスカウントをあらかじめ差し引いた二つ目の列を持つものがあり、計算ツールのスーパーファットでさらにもう一度差し引くことになります。また、KOHの値は純粋な水酸化カリウムを前提としていますが、フレークは純度約90%で売られており、計算ツールはそれを補正しています。純度の設定についてはNaOHとKOHのガイドで説明しています。

一つの油脂に幅がある理由

Codexは鹸化価を、必須の脂肪酸範囲とともに参考値の範囲として公表しており、当サイトのデータベースの油脂全体で見ると、公表されている範囲は典型的には中央値の約±3%です。理由は物理的なもので、それを知っておくと、手元の油が範囲の端にありそうなときがわかります。

鎖の長さがばらつく。オリーブオイルの規格は、パルミチン酸（炭素数16）7.5〜20%、オレイン酸（18）55〜83%を認めています。短い鎖が多いほど、グラムあたりの分子数が多くなり、値が高くなります。品種改良で油が大きく変わり、別の名前が付くこともあります。Codexは、ハイオレイックひまわり油を182〜194、一般のひまわり油を188〜194とし、菜種油を168〜181、低エルカ酸菜種油、つまりキャノーラ油を182〜193としています。エルカ酸は炭素数22の鎖だからです。英国とEUでは、食品として売られる植物油のエルカ酸は2%までと決められているので、スーパーで売られている菜種油は計算ツールがキャノーラ油と呼ぶ油で、高エルカ酸の菜種油は工業用の製品です。

油の一部は油脂ではない。ステロール、スクワレン、ワックスなどの不鹸化物は苛性ソーダを消費しないので、値を薄めます。ほとんどの油では一、二パーセントですが、シアバターでは2〜12%です。シアバターやアボカドオイルが、脂肪酸だけから予想されるより少し少ない苛性ソーダしか必要としないのはこのためです。

グレードと精製で製品が変わる。ワックスの多い未精製の米ぬか油は、Codexの範囲180〜199の下限にあります。純粋なステアリン酸は197 mg KOH/gを消費しますが、作り手が買うトリプルプレスのステアリン酸は約半分がパルミチン酸で、206〜212を消費します。

本、計算ツール、検査機関で値が違う理由

二冊の本や二つの計算ツールで同じ油脂を調べると、苛性ソーダの量が違うことがあり、たいていは一、二パーセントの差です。どちらかが間違っているとは限りません。差はほぼ必ず、次の四つのどれかから生じます。

1. 出発点の数値が違う。作り手の間で出回っている表の多くは、油脂ごとに小数点以下三桁の数値を一つ載せていて、出典はなく、互いの数値を写し合っているものも少なくありません。この計算ツールは一次資料（Codexや国の規格、薬局方モノグラフ、生産者の規格書、論文）の範囲から出発し、その資料を油脂のページに明記し、典型値が載っていればそれを、なければ範囲の中央値を使っています。
2. 実測の油か純粋な油脂か、そしてどのグレードか。検査機関は目の前の油を、不鹸化物も含めて測りますが、脂肪酸から計算した値は純粋な油脂を前提としています。ひまわり油、菜種油、米ぬか油、ステアリン酸、シアバターは、それぞれ値の異なるグレードで売られており、古い表がどれを指しているのかを書いていることはまれです。
3. 換算と丸め。検査機関はグラムあたりのKOHのミリグラム数で報告します。本はそれをNaOHのグラム数に換算して小数点以下三桁に丸めるので、丸めだけで数値が0.4%動くことがあります。
4. 伝わってきた誤り。ある表に写された間違った数値は、次の表にも現れがちです。

公表されている範囲は、こうした差のほとんどより広いものです。オリーブオイルの範囲は12 mg KOH/gにわたり、値の6%を超えます。妥当なスーパーファットでそれらをカバーできるのはこのためで、計算ツールが使う数値だけでなく範囲そのものも表示するのもこのためです。

当サイトの数値と石けん作りの本の比較

私たちが調べた石けん作りの本のうち十四冊が鹸化価を載せていて、約105の油脂について539行あります。二人の著者が自分の表を再掲しているので、独立した出典は十二になり、そのうち一冊は、著者が買い入れた油脂を自ら測定した1908年の石けん工場のハンドブックです。本に載っているレシピのうち533件を二回計算しました。一回は当サイトの数値で、もう一回は本の数値（油脂ごとの中央値、出典ごとに一つの数値、誤植は除外）です。両者の差の中央値は0.2%で、当サイトの数値のほうがわずかに低くなりました。二十のレシピのうち十九が1%以内、つまり油脂1 kgのバッチで水酸化ナトリウム約1.5 g以内に収まり、100件中99件が2%以内で、3%を超えてずれたものは一つもありませんでした。オリーブ、ココナッツ、パーム、ひまし油、シアバターの普通の石けんは、当サイトの数値では油脂一キログラムあたり水酸化ナトリウム148.4 g、本の数値では148.8 gです。

注意すべき唯一の数値はパーム核油です。それを載せている十冊の本のうち六冊が、グラムあたり約0.155 gのNaOHという値を載せていますが、これはラウリン酸がずっと少ない油脂に合う値です。私たちが確認できた最も古い掲載は1995年のもので、その後の本がそれを写しました。パーム核油はほぼ半分がラウリン酸です。マレーシアのパーム油研究機関は、同国のパーム核油を調査して243〜249 mg KOH/g、平均245としており、これはその油自身の脂肪酸組成とも一致します。Codexはこの油を230〜254（0.164〜0.181）としていて、当サイトは245（0.175）を使っています。パーム核油40%の石けんをそれらの本に従って「スーパーファット5%」で作ると、実際には約10%になり、意図したよりやわらかくなります。

五つの油脂については本と規格が一致しており、計算ツールは規格の値を使っています。

本の行の中には単純なミスもあります。NaOHとKOHの列の入れ違い、ある油脂の行が次の油脂の下に繰り返されているもの、ナッツオイルにココナッツ型の値が載っているもの、キャノーラ油の下に古い高エルカ酸菜種油の値が載っているもの、そして同じ本が一章前では0.178としているのに、表ではココナッツオイルを0.118としているものです。下で説明する組成による確認で、そのほとんどが見つかります。

このために最も役立ったのは、1908年のハンドブックでした。著者たちは工場の化学者で、買い入れた油脂のロットごとに、今日と同じ煮沸と滴定で検査しており、現在規格がある油脂のほとんどについて、彼らの数値はその範囲に収まります。彼らは当サイトの数値の誤りも一つ見つけてくれました。当サイトではコフーンオイルを241としていましたが、これはオレイン酸の多い試料についての現代の記載一件から取ったものでした。ハンドブックはコフーンオイルを253.9〜255.3としていますが、別の量の見出しの下に載せています。このミスは1903年の帝国研究所（Imperial Institute）の会報にさかのぼり、1909年に活字で訂正されました。鹸化価として読めば、この数値は同研究所が1913年に測定したベリーズ産のさらに五つの試料の252〜257と一致し、油の脂肪酸組成とも合います。現在は254.6（0.182）を使っています。

ですから、仕入先の分析証明書に自分のロットの鹸化価が載っていれば、それを使ってください。そうでなければ、丁寧に作られた本とこの計算ツールの差は、スーパーファット5%が残す余裕より小さく、それこそがスーパーファットの役目です。

ありえない数値

最悪の誤りは一次文献にあります。学術誌に載った数値は権威があるように見え、写されていくからです。このデータセットを作る過程で、却下しなければならない数値がいくつも見つかりました。

• アンディローバオイルに関する2018年の論文は、鹸化価を59.5、ヨウ素価を196.6としていました。その論文自身の組成からは約190と60になるはずで、二つのラベルが入れ替わっていたのです。59.5を採用した計算ツールは、油が必要とする苛性ソーダの三分の一しか求めないことになります。
• ブラッククミンシードオイルを211〜244 mg KOH/gとした論文もあります。リノール酸が55〜60%の油は、遊離脂肪酸の状態でさえ約200を超える鹸化価にはなりえず、市販の油の実測値は197〜198でした。
• 2021年の分析は、あるムルムルバターを573.6 mg KOH/gとしていました。どのラウリン系油脂がとりうる値の二倍です。著者たち自身、この値が自国の薬局方が想定する200〜300から外れていることを指摘していました。

これを防ぐ手立ては、検査機関がなくてもできる確認です。

油脂自身の組成で値を確かめる

鹸化価はグラムあたりの鎖の数を数えたものなので、脂肪酸組成から導けます。各脂肪酸の割合とモル質量から、油脂一グラムに含まれる脂肪酸のモル数を計算し、グリセロールの骨格の分を考慮して、ミリモルあたり56.106 mgのKOHを掛けます。モル数で数えることが大切です。代わりに重量で平均したモル質量を使うと、鎖の長さのばらつきが最も大きいココナッツ型の油脂では約3%低くなります。ISO 3657も附属書Bで同じ計算を示しています。二つの数値はたいてい別々に、しばしば別の人によって測られるので、両者が食い違えば、どちらかが間違っています。

両方の数値が同じ規格から来ているCodexの36の油脂では、計算値は、中央の油脂で公表値の0.84%以内、十のうち九の油脂で2.44%以内に収まります。計算は純粋な油脂を前提とし、未精製の油には不鹸化物が少し含まれるので、平均すると約0.55%高くなります。この計算ツールの背後にあるデータベースは、すべての記録でこの確認を行い、公表値が自身の組成から導かれる値と12%を超えて離れている油脂に印を付けています。該当するのは四つです。トゥクマバター、ムルムルバター、ウクウババターは、約235〜250で鹸化するはずのラウリン酸とミリスチン酸の油脂の組成と並んで、182〜205と公表されています。そしてザクロシードオイルは、典型値が広い範囲の下限になっています。計算ツールは公表値を使います。出典がそう述べているからで、各油脂のページには、二つの値が一致しないことを明記しています。

同じ計算で空白も埋められます。ヘンプシードオイルやペカンナッツオイルのように、値を公表している一次資料がまったくない場合は、油の組成から数値を導き、±3%の幅を付けています。これは、Codexの油脂でのこの方法の精度が裏付ける幅です。計算過程と検証は計算式のページに示しています。

自分のロットを測る

公表されている範囲は、油脂一般を表すものです。手元の瓶の油の値は一つで、それを知る唯一の方法は測ってもらうことです。ロットごとに分析証明書を発行する仕入先もあり、遊離酸度などの数値とともに、そのロットの鹸化価の実測値が載っています。これは、仕入先がすべてのロットについて保証する範囲を示す規格書とは別物です。

計算ツールの「分析証明書（CoA）の実測値」に実測値を入力すると、その油脂の公表値の代わりに使われ、その油脂は不確かさの計算から外れます。オリーブオイル1000 gをスーパーファット5%にすると、公表範囲では水酸化ナトリウムは128.7 gで、124.6 gから132.7 gのどこかになります。

分析証明書にも、その検査機関の誤差はあります。ISOの試験では、異なる検査機関の結果のばらつきは約1%（菜種油で0.9%、ココナッツオイルで1.6%）でした。これはたいていの公表範囲より小さいものの、正確ではないので、それをカバーできるスーパーファットを保ってください。

±3%がスーパーファットに与える影響

スーパーファットは、量った苛性ソーダと、油脂が受け入れられる苛性ソーダとの間の余裕です。鹸化価の誤差はそのまま余裕に響き、おおよそ誤差一パーセントにつきスーパーファット一ポイントです。鹸化価190として苛性ソーダを量ったのに、油が実際には184だったなら、油が必要とする苛性ソーダは与えた量より少なく、余った分は反応する相手がありません。範囲の下限のほうが危険な側で、これは多くの人が予想するのとは逆です。

実際のスーパーファット = 1 −（1 − 設定したスーパーファット）× 使った鹸化価 ÷ 本当の鹸化価

すべての油脂が±3%の幅の同じ側にある場合。

誰かがこう計算したかどうかはともかく、これがスーパーファット5%という石けん作りの習慣の背後にある計算です。3%は3%の誤差に耐えられる最小の値で、残りの2%は、はかり、苛性ソーダの純度、こぼれた分をカバーします。計算ツールは「この数値はどこまで確かか」の項目で、油脂ごとの公表範囲を使ってこの計算を行います。範囲が±3.2%のオリーブオイルだけなら、スーパーファット5%は実際には1.9%から7.9%のどこかになりえます。

100 g、スーパーファット5%の場合95 g：量った苛性ソーダで鹸化され、石けんになる分5 gは油脂のまま石けんに残る作り手が設定する目安苛性ソーダ過多：遊離アルカリ液体石けん普段使いの石けんソルトバー洗濯用石けん-5 %0 %5 %10 %15 %20 %

どの範囲を読むかは、その幅と同じくらい重要です。シアバターのCodexの範囲160〜195を一つのロットの幅とみなすと、シアバターだけの石けんは名目上5%でも、−8.7%から10.8%のどこかになります。実測の範囲179〜190なら、3.0%から8.5%です。規格がこれほど広い油脂では、自分のロットの分析証明書は、188〜194のひまわり油の場合とは違って、求める価値があります。

すべての油脂が同時に範囲の同じ端にあるというのは最悪の場合ですが、失敗すれば腐食性のある石けんになる余裕については、それを問うのが正しい態度です。スーパーファットの値を選ぶほかの理由はスーパーファットのガイドで扱っています。