Podstawy biotechnologii żywności

Ćwiczenie 4

Wpływ procesów oksydacyjnych na jakość tłuszczu w żywności.

Wyznaczanie stałych tłuszczowych: liczba kwasowa (LK), liczba nadtlenkowa (LOO, LN, liczby Lea), liczba zmydlenia (LZ). Ocena rozpuszczalności tłuszczów.

1. Wprowadzenie:

Jednym z podstawowych wskaźników jakości tłuszczu jest analiza składu kwasów tłuszczowych, które decydują o właściwościach tłuszczu. Analizę jakościową i ilościową kwasów tłuszczowych przeprowadza się obecnie metodą chromatografii gazowej. Na podstawie uzyskanego chromatografu identyfikuje się poszczególne kwasy tłuszczowe, a następnie przeprowadza się ilościową ocenę składu analizowanej mieszaniny.

Do dalszej charakterystyki tłuszczu jak i określenia zmian zachodzących w tłuszczu podczas przechowywania służą tzw. stałe tłuszczowe. Liczba jodowa (LJ), liczba zmydlania (LZ) i liczb estrowa (LE) służą do identyfikacji tłuszczu, natomiast liczba kwasowa (LK), liczba nadtlenkowa (LOO), liczba hydroksylowa (LOH), liczba anizydynowa (LA) — są wskaźnikami zmian zachodzących w tłuszczu.

Liczba jodowa (LJ) — jest miernikiem zawartości w tłuszczu nienasyconych kwasów tłuszczowych. Określa ją ilość gramów związanego chlorowca w przeliczeniu na jod, która przyłącza się w określonych warunkach do podwójnych wiązań kwasów tłuszczowych znajdujących się w 100 g badanego tłuszczu.

Liczba zmydlenia (LZ) — pozwala na określenie średniego ciężaru cząsteczkowego kwasów tłuszczowych i glicerydów. Jest to liczba miligramów wodorotlenku potasu potrzebna do zmydlenia wolnych kwasów i estrów zawartych w l g badanego tłuszczu.

Liczba estrowa (LE) — zależy od długości łańcuchów węglowych wchodzących w skład glicerydów danego tłuszczu; jest tym wyższa, im łańcuchy są krótsze. Określa ją ilość miligramów wodorotlenku potasu potrzebna do zmydlenia estryfikowanych kwasów tłuszczowych zawartych w l g badanego tłuszczu.

Liczba kwasowa (LK) — określa ilość wolnych kwasów tłuszczowych. Jest to ilość miligramów wodorotlenku potasu potrzebna do zobojętnienia wolnych kwasów tłuszczowych zawartych w l g badanego tłuszczu.

Liczba nadtlenkowa (LOO, LN, liczba Lea) — jest miarą zawartości nadtlenków występujących jako produkty uboczne utleniania tłuszczu. Jest to ilość substancji w próbce, które utleniają jodek potasu w opisanych warunkach oznaczania, wyrażona jak milirównoważnik aktywnego tlenu w kilogramie. Traktowana jest jako wskaźnik stopnia zjełczenia tłuszczu — w tłuszczach świeżych jest bliska zeru, podczas ich przechowywania wzrasta.

2. Przebieg ćwiczenia:

Oznaczanie stałych tłuszczowych:

1. Oznaczanie liczby kwasowej (LK)

Zasada metody

Oznaczenie polega na zobojętnieniu mianowanym roztworem wodorotlenku potasu wolnych kwasów tłuszczowych występujących w badanej próbce tłuszczu.

Odczynniki, sprzęt i aparatura

0,1 mol/dm³ roztwór KOH, 1% roztwór alkoholowy fenoloftaleiny, mieszanina alkoholu etylowego i eteru dietylowego w stosunku 1:1, waga analityczna, kolby stożkowe ze szlifem, pojemność 250 cm³, mikrobiureta (10 cm³ z podziałką co 0,02 cm³).

Wykonanie oznaczenia

Do kolby stożkowej o pojemności 250 cm³ odważyć 10g tłuszczu z dokładnością do 0,01g. Do kolby dodać 50 cm³ mieszaniny alkoholowo-eterowej i dokładnie wymieszać- Wymieszać i miareczkować 0,1 mol/dm³ KOH wobec fenoloftaleiny do wystąpienia różowego zabarwienia utrzy­mującego się przez 30 s. Równocześnie wykonać próbę ślepą (z taką samą ilością rozpuszczalnika i w takich samych warunkach, ale bez tłuszczu).

Obliczanie wyniku

Liczbę kwasową (LK) oblicza się w mg KOH /g tłuszczu za pomocą wzoru:

(a - b) * 5,611

LK=

m

gdzie:

a - objętość 0,1 mol /dm³ KOH zużyta do zmiareczkowania próby właściwej

[cm³],

b - objętość 0,1 mol /dm³ KOH zużyta do zmiareczkowania próby ślepej [cm³],

m - naważka tłuszczu [g],

5.611 - liczba mg KOH zawarta w l cm³ 0,1 mol/dm³ KOK

Interpretacja wyników

Maksymalne dopuszczalne wartości liczby kwasowej [mg KOH/g] w wybranych produktach spożywczych wynoszą: 0,6 — oleje rafinowane, 2,0 — masło śmietankowe, 1,5 — margaryna, 4,0 — oleje tłoczone na zimno, 5,0 — smalec.

2. Oznaczanie liczby nadtlenkowej (LOO, LN, liczby Lea)

Zasada metody

Metoda polega na ilościowym oznaczaniu jodu wydzielonego z jodku potasu w wyniku działania nadtlenków znajdujących się w badanym tłuszczu. Uwolniony jod odmiareczkowuje się mianowanym roztworem tiosiarczanu sodu.

Odczynniki, sprzęt i aparatura:

Nasycony roztwór jodku potasu, 0,01 lub 0,002 mol /dm³ roztwór tiosiarczanu(VI) sodu, świeżo przygotowany 1% roztwór skrobi, chloroform, kwas octowy lodowaty, naczyńka wagowe, waga analityczna, kolby stożkowe z korkiem na szlif, pipety, biureta.

Wykonanie oznaczenia

Do kolby stożkowej z korkiem na szlif odważyć około 1g tłuszczu z dokładnością do 0,001g. Natychmiast dodać 10 cm³ chloroformu i mieszać do całkowitego rozpuszczenia próbki. Następnie dodać 15 cm³ lodowatego kwasu octowego i 1 cm³ nasyconego roztworu jodku potasu. Kolbę szybko zamknąć korkiem, mieszać przez min i pozostawić w ciemności na 5 min. Następnie dodać 75 cm³ wody destylowanej, spłukując przy tym dokładnie korek, oraz kilka kropli roztworu skrobi. Wymieszać i natychmiast miareczkować uwolniony jod roztworem tiosiarczanu(VI) sodu do odbarwienia roztworu utrzymującego się co najmniej przez 30 s. Równocześnie wykonać próbę ślepą .Zużycie 0,002mol/l roztworu tiosiarczanu(VI) sodu na ślepą próbę nie powinno przekraczać 0,5cm³, natomiast przy użyciu 0,01mol/dm³-0,1cm³. Jeżeli wynik ślepej próby przekroczy podane wartości roztworu tiosiarczanu sodu, należy wymienić zanieczyszczone odczynniki. Oznaczenia nie wolno wykonywać w bezpośrednim świetle słonecznym.

Obliczanie wyniku

Zawartość nadtlenków obliczyć:

• w mikrogramach aktywnego tlenu w l g tłuszczu według wzoru:

8000 * (a - b) * M

LOO =

p

gdzie:

a — objętość roztworu tiosiarczanu(VI) sodu zużyta do zmiareczkowania próby właściwej [cm³],

b — objętość roztworu tiosiarczanu(VI) sodu zużyta do zmiareczkowania próby ślepej [cm³],

M — molowość roztworu tiosiarczanu(VI) sodu zużyta do zmiareczkowania,

p — naważka próbki [g],

8000 — współczynnik przeliczeniowy liczby w cm³ zużytego tiosiarczanu(VI) sodu na mikrogramy O₂ w l g tłuszczu.

• w milirównoważnikach aktywnego tlenu na l kg tłuszczu

1000 * (a - b) * M

LOO=

p

gdzie:

1000—współczynnik przeliczeniowy liczby w cm³ zużytego tiosiarczanu(VI) sodu na milirównoważniki O₂ w l kg tłuszczu.

-jako liczbę Lea (LN) - czyli liczbę cm³ 0,002 mol/dm³ tiosiarczanu(VI) sodu zużytego na związanie jodu wydzielonego z jodku potasowego w wyniku działania nadtlenków zawartych w l g tłuszczu

500 * (a - b) * M

liczba Lea =

p

gdzie:

500 — współczynnik przeliczeniowy liczby w cm³ zużytego 0,001 mol/dm³ tiosiarczanu(VI) sodu na liczbę cm³ 0,002 mol/dm³ tiosiarczanu(VI) sodu w odniesieniu do l g tłuszczu.

Interpretacja wyników

Maksymalne dopuszczalne wartości LOO [milirównoważników tlenu/kg]
w wybranych produktach spożywczy wynoszą; w olejach rafinowa­nych — 10,0, maśle — 4,5, margarynie — 4,0, w smalcu — 3,0

1. Oznaczanie liczby zmydlenia (LZ)

Zasada metody

Oznaczenie polega na zmydleniu estrów występujących w tłuszczu oraz zobojętnieniu wolnych kwasów tłuszczowych nadmiarem roztworu wodorotlenku potasu, a następnie ilościowym oznaczeniu niezwiązanego KOH przez miareczkowanie roztworem HC1.

Odczynniki, sprzęt, aparatura:

0,5 mol/dm³ KOH, roztwór alkoholowy, 0,5 mol/dm³ HC1, 1% roztwór alkoholowy fenoloftaleiny, 96% alkohol etylowy, kolby stożkowe, pipety, biureta, waga analityczna

Wykonanie oznaczenia

Do kolby stożkowej o pojemności 100 cm³ odważyć 2 g tłuszczu z dokładnością do 0,001g. Dodać pipetą 25 cm³ roztworu 0,5 mol/dm³ KOH. Na kolbę nałożyć chłodnicę powietrzną i umieścić w łaźni wodnej na 30 minut, mieszając co pewien czas. Po zakończeniu zmydlania tłuszczu mieszanina powinna być klarowna. Następnie zdjąć chłodnicę i na gorąco miareczkować roztwór wobec fenoloftaleiny roztworem 0,5 mol/dm³ HCl aż do zaniku barwy wskaźnika. Jeżeli w trakcie ogrzewania zmniejszy się objętość roztworu, należy przeć miareczkowaniem uzupełnić ją do pierwotnej objętości etanolem. Równocześnie wykonać próbę „ślepą” z zachowaniem tych samych warunków.

Obliczanie wyników

Liczbę zmydlenia oblicza się w mg KOH /g tłuszczu ze wzoru:

(a - b) * 28,055

LZ=

m

gdzie:

a — objętość roztworu HCI zużyta do zmiareczkowania próby ślepej [cm³],

b — objętość roztworu HCl zużyta do z miareczkowania próby właściwej [cm³],

m — naważka próbki [g],

28,55 — ilość KOH znajdująca się w l cm³ 0,5 mol/dm³ KOH [mg].

Interpretacja wyników

Wartość liczby zmydlenia pozwala sądzić o charakterze kwasów tłuszczowych zawartych w olejach, np.: LZ około 175 — długołańcuchowe kwasy tłuszczowe (np. erukowy), około 190 — kwasy tłuszczowe rzęch C18, 200—210 — kwas palmitynowy obok stearynowego, 240—250 — kwas laurynowy, mirystynowy i inne niższe kwasy tłuszczowe.

Liczba zmydlenia niektórych tłuszczów jadalnych wynosi: w maśle 220—236, margarynie 190—200, tłuszczach zwierzęcych ogólnie 190—200, tłuszczach roślinnych ogólnie 185—268.

2. Oznaczanie liczby jodowej (LJ)

Zasada metody

Metoda polega na ilościowym oznaczeniu chlorowca przyłączonego w miejscu podwójnego wiązania w nienasyconych kwasach tłuszczowych.

Odczynniki, sprzęt i aparatura:

Kwas lodowaty octowy, chloroform, 10% jodek potasu, 0.l mol/dm³ tiosiarczan (VI) sodu, 0,5% skrobia rozpuszczalna, roztwór Hanusa (13g sproszkowanego jodu rozpuszcza się w małej ilości kwasu octowego, dodaje 8 g bromu i uzupełnia kwasem octowym do objętości 1000 cm³. Roztwór należy wytrząsać do całkowitego rozpuszczenia jodu), kolby stożkowe ze szlifem, pipety, biureta.

Wykonanie oznaczenia

Do kolby z korkiem na szlif o pojemności 500 cm³ odważyć 0,7g tłuszczu stałego lub 0,1—0,2 g oleju, dodać 10 cm³ chloroformu, a następnie pipetą 25 cm³ odczynnika Hanusa. Kolbę natychmiast zamknąć korkiem i odstawić w ciemne miejsce na 1 godz. Następnie dodać 15 cm³ 10% jodku potasu l cylindrem 30 cm³ wody destylowanej. Nadmiar jodu odmiareczkować tiosiarczanem sodu. Pod koniec miareczkowania (w momencie gdy roztwór przybierze barwę pomarańczową) dodać skrobi jako wskaźnika i miareczkować do całkowitego odbarwienia. Równocześnie wykonać próbę ślepą.

Obliczenie wyników

Liczbę jodową LJ oblicza się ze wzoru:

12,69 * n * (a - b)

LJ=

m

gdzie:

a — objętość roztworu tiosiarczanu(VI) sodu zużyta do zmiareczkowania próby ślepej [cm³],

b — objętość roztworu tiosiarczanu(VI) sodu zużyta do zmiareczkowania próby właściwej [cm³],

m — naważka próbki [g],

n — stężenie molowe roztworu tiosiarczanu(VI) sodu,

12.69 — współczynnik przeliczeniowy

12,70 — współczynnik przeliczeniowy.

Interpretacja wyników

Liczba jodowa wybranych tłuszczów wynosi: oleju rzepakowego: 100—126, oleju słonecznikowego 110—143, oleju sojowego 120—143, smalcu 52—70, tłuszczu mlecznego 26—46.

3. Oznaczanie liczby estrowej (LE)

Liczba estrowa oznacza ilość mg KOH potrzebną do zmydlenia z estryfikowanych kwasów tłuszczowych obecnych w l g tłuszczu.

Liczbę estrową oblicza się z różnicy między liczbą zmydlenia, a licz­bą kwasową:

LE = LZ - LK

% glicerolu = 0,0547 * LE

Badanie rozpuszczalności tłuszczu w różnych rozpuszczalnikach.

Wykonanie:

Przygotować 4 probówki szklane. Do każdej z nich dodać 3-4 krople oleju roślinnego. Następnie do pierwszej wlać 1 m wody destylowanej, do drugiej - 1 ml detergentu rozcieńczonego 4 - krotnie wodą destylowaną, do trzeciej - 1 ml etanolu, do czwartej - 1 ml chloroformu, a do piątej - 1ml benzyny ekstrakcyjnej. Zawartość probówek wymieszać dokładnie na wortexie. Obserwować rozpuszczalność tłuszczu. Zanotować spostrzeżenia.

OPRACOWANIE WYNIKÓW

Porównać otrzymane wyniki z wartościami zalecanymi przez polskie normy. Ocenić czy jakość badanych tłuszczy jest zgodna z obowiązującymi normami.

LITERATURA

Norma PN-ISO 3961:1998. Oleje i tłuszcze roślinne oraz zwierzęce - Oznaczanie liczby jodowej.

Norma PN-ISO 660:1998. Oleje i tłuszcze roślinne oraz zwierzęce - Oznaczanie liczby kwasowej i kwasowości.

Norma PN-ISO 3960:1996. Oleje i tłuszcze roślinne oraz zwierzęce - Oznaczanie liczby nadtlenkowej.

Norma PN-ISO 3657:1994. Oleje i tłuszcze roślinne oraz zwierzęce - Oznaczanie liczby zmydlania.

8

---