Ölprotokoll.

Institut für Lebensmittelchemie
Kurspraktikum Teil III „Gaschromatographie, UV-Spektroskopie“
Protokoll
Identifizierung eines Speiseöls
Analysennummer:
18
Probeneingang:
06.2007
Probenart:
Speiseöl
Probencharakterisierung:
Aussehen:
gelblich
Konsistenz:
ölig
Geruch:
blumig, charakteristisch nach Öl
Geschmack: neutral, leicht bitter
Ziel:
Durch die Bestimmung der Iodzahl nach Kaufmann, der Verseifungszahl, der Aufnahme eines
UV – Differenzspektrums sowie der gaschromatographischen Ermittlung der prozentualen
Fettsäurezusammensetzung nach erfolgter Umesterung ist das ausgegebene Speiseöl
einwandfrei zu identifizieren.
1. Bestimmung der Iodzahl nach Kaufmann
Literatur:
[1]
[2]
Praktikumsanweisung; Technischen Universität Dresden, Fakultät Mathematik und
Naturwissenschaften, Fachrichtung Chemie und Lebensmittelchemie, Professur
Lebensmittelchemie. Für das 5. Fachsemester
Matissek,Schnepel,Steiner: „Lebensmittelanalytik“, 2.Auflage, Springer-Verlag
Prinzip der Methode:
Das gelöste Fett wird mit einem Überschuss Brom versetzt. Die nicht zur Anlagerung an die
Doppelbindungen verbrauchte Bromlösung oxidiert eine Iodid-Lösung zu Iod, das im
Anschluss durch Titration mit Natriumthiosulfat-Lösung bestimmt wird. Die
Additionsreaktion wird im Dunkeln ausgeführt, um lichtinduzierte radikalische
Nebenreaktionen (und dadurch einen vorgetäuschten Mehrverbrauch an Halogen)
auszuschließen [2].
1
R1
Br
R2
Br2 +
R2
R1
Br
2Br- + I2
Br2 + 2II2 + 2S2O32-
2I- + S4O62-
Durchführung:
Siehe Praktikumsanweisung [1]
Analysendaten:
Probe
I
II
III
Blindwert
Einwaage des
Öls in g
0,2635
0,3076
0,2032
0
Reaktionsdauer Verbrauchtes Volumen an
in min:sec
Na2SO32- in ml
30:45
22,5
30:30
18,3
30:00
27,6
30:02
45
Iodzahl
111,03
112,87
111,34
-
Es wurde eine Reaktionsdauer von ca. 30 min eingeräumt, da eine niedrige Iodzahl erwartet
wurde (IZ<120).
Berechnungen:
Iodzahl:


b

a
c
t
126
,
91
IZ

E

10
b
- Verbrauch an Na2SO3-Lösung der Probe in ml
a
- Verbrauch an Na2SO3-Lösung des Blindwertes in ml
c
- Konzentration der Na2SO3-Lösung in mol/l
t
- Titer der Na2S2O3-Lösung: t = 1,0200
E
- Einwaage der Probe
3
Mittelwert:
i
i

1
IZ


3
Vertrauensbereich:
Ergebnis:
IZ

111
,
03

112
,
87

111
,
34
3

111
,
7


VB


0
,
59

x

x


1
,
1
max
min
IZ = 111,7  1,1
2
Auswertung:
Die ermittelte Iodzahl liegt zwischen 110,6 und 112,8. Anhand der Tabellen zu Fettkennzahlen [1]
lässt sich die Auswahl auf einige wenige pflanzliche Öle und Walöl einengen.
mögliche Öle:
Baumwollsaatöl, Bohnenöl, Bucheckernöl, Erbsenöl, Gartenkressenöl, Gerstenöl, Haferöl,
Kerbelsamenöl, Kirschkernöl, Krotonöl, evtl. Kürbiskernöl (sensorisch aber auszuschließen),
Maiskeimöl, Möhrenhirsenöl, Paprikasamenöl, Pfirsichkernöl, Rapsöl, Reiskeimöl, Safloröl,
Schwarzkümmelöl, Senfsamenöl, Sesamöl, Sonnenblumenöl, Teesamenöl, Tomatensamenöl,
Traubenkernöl.
Weiterhin handelt es sich bei Probe um ein schwach trocknendes Öl, da die Iodzahl zwischen
100 und 140 liegt [2].
2. Bestimmung der Verseifungszahl
Literatur:
[1]
[2]
Praktikumsanweisung; Technischen Universität Dresden, Fakultät Mathematik und
Naturwissenschaften, Fachrichtung Chemie und Lebensmittelchemie, Professur
Lebensmittelchemie. Für das 5. Fachsemester
Matissek,Schnepel,Steiner: „Lebensmittelanalytik“, 2.Auflage, Springer-Verlag
Prinzip der Methode:
Die Fettprobe wird mit einem Überschuss an ethanolischer Kaliumhydroxid – Lösung
verseift. Die nicht verbrauchte KOH – Lösung wird durch Titration mit Salzsäure bestimmt
[2]. Als Indikator wurde eine 1%ige ethanolische Phenolphthalein – Lösung verwendet.
Durchführung:
nach [1]
Analysedaten:
Probe
I
II
III
Blindwert
Einwaage des
Öls in g
2,00
2,03
2,02
-
Verbrauch HCl
(0,5N) in ml
11,7
11,8
11,8
25,3
VZ
181,7
177,7
178,5
Berechnung:
Verseifungszahl:
(
b

a
)
c
t56
,
1
VZ

E
b
a
c
- Verbrauch an HCl (0,5 N) im Blinversuch in ml
- Verbrauch an HCl (0,5 N) im Hauptversuch in ml
- Konzentration der HCl in mol/L (0,5 mol/L)
3
t
E
56,1
- Titer der Salzsäure ( t = 0,9524)
- Einwaage der Probe in g
- molare Masse von KOH
3
Mittelwert:
Vertrauensbereich:
Ergebnis:
VZ

181
,
7

177
,
7

178
,
5
i
i

1
VZ


3
3

179
,
3
VB


0
,
59

(
VZ

VZ
)


2
,
4
max
min
VZ = 179 ± 2
Auswertung:
Die ermittelte Verseifungszahl liegt zwischen 177 und 181, das vorliegende Öl besteht
demnach hauptsächlich aus C18 – Säuren.
Berechnung der erwarteten Anzahl an Doppelbindungen:
Mit Hilfe der der ermittelten Iodzahl und der Verseifungszahl ist es möglich die
durchschnittliche Anzahl an Doppelbindungen zu berechnen.
1. Berechnung der mittleren Molmasse aus der VZ:
m
[
mg
]


179
mg
[
KOH
]
0
,
179
g
KOH
KOH
VZ






1
g
Fett
1
g
Fett
1
g
Fett
- 1 g Fett reagiert mit y mol KOH
- 1 mol Fett reagiert mit 3 mol KOH (Triglyceride)
- molare Masse der KOH entspricht 56 g/mol


0
,
179
g
KOH

3



3
,
196

10
mol
KOH
g
entspricht der Molmenge KOH für 1g Fett
56
mol
3
g
mittlerMol
masse


938
,
7

3
3
,
196

10mol
2. Berechnung der Anzahl der DB aus mittlerer Molmasse und Iodzahl:

 111
g
Hal
,
7
g
IZ


 100


100
g
Fett
g
Fett
- für eine DB ist ein I2 nötig (Molmasse: 254g/mol)
- für 100g Fett sind 111,7g Halogen notwendig
- 1 mol des Fettes entsprechen 938,7 g
4
938
,
7
g
g

111
,
7
g

1048
,
5
100
g

mol
mol
für ein Mol des Fettes wird also 1048,5 g I2 benötigt
pro Seitenkette: 1048,5g/3 = 349,5g I2 (Triglycerid)
349
,5
g
DB


1
,4
254
g
Jede Seitenkette des Triglycerids besitzt im Durchschnitt 1,4 Doppelbindungen. In einem Mol
Fett sind demnach ca. 4 DB zu finden.
3. UV – Spektroskopie
Literatur (zum Prinzip der Methode):
[1]
Praktikumsanweisung; Technischen Universität Dresden, Fakultät Mathematik und
Naturwissenschaften, Fachrichtung Chemie und Lebensmittelchemie, Professur
Lebensmittelchemie. Für das 6. Fachsemester
Prinzip der Methode:
Es wird ein UV-Differenzspektrum des zu untersuchenden Speiseöles gegen
Stearinsäuremethyletster im Wellenlängenbeich von 210 bis 350 nm aufgenommen.
Zur Charakterisierung des Öles sind die erhaltenen Spektren bezüglich auftretender
Konjuenmaxima auszuwerten, eine Wertung nach der von HADORN und ZÜRCHER
aufgestellten empirischen Skala vorzunehmen (s. S 14, Konzentration der Öllösung
berücksichtigen!) und des Speiseöl in den zugehörigen Typ I bis VI einzuordnen [1].
Durchführung:
Siehe Praktikumsanweisung. [1]
Analysendaten:
Nummer des
Wellenlänge der lokalen Absorption
Differenz
lokalen
Absorptionsmaxima in nm
spektrum
Maximums
(1%ige
1
215,84
0,4547
Stearinsä
2
237,00
0,9508
uremethyl
3
278,51
0,1175
ester4
300,47
0,0494
Lösung in
5
315,38
0,0223
n-Hexan
von Probe 18a abgezogen ergibt Probe 18b):
Spektren sind als Anhang 6 beigeheftet
Auswertung:
5
Die Form der des Absorptionsspektrums unserer Probe lässt nur Typ VI der Einteilung nach
HADORN und ZÜRCHER zu, da eine starke Dienbande bei ca. 237 nm zu erkennen ist und
diese die Trienbande (müsste bei 258 nm liegen) überdeckt. Des Weiteren sind bei 300 nm
und 315 nm sehr schwache Tetraenbanden zu erkennen.
Der Typ VI ist wie folgt definiert:
Ausgeprägte Dienbande, die alle anderen Banden überragt und die Trienbande bei 258 nm
meist überlagert. Es handelt sich wie beim Typ V um autoxidierte, mit Bleicherde behandelte
Öle. Typ VI ist häufig bei raffinierten Rapsölen anzutreffen [1].
Da unsere GC-Analyse zweifelsfrei ein Rapsöl ergeben hat und diese Spektrenform für
raffinierte Rapsöle häufig anzutreffen ist, kann von einem raffinierten Öl ausgegangen
werden, welches sehr viele konjugierte Diene enthält.
4. Bestimmung der prozentualen Fettsäurezusammensetzung über Kapillargaschromatographie
Literatur:
[1]
[2]
[3]
Matissek,Schnepel,Steiner: „Lebensmittelanalytik“, 2.Auflage, Springer-Verlag
Praktikumsanweisung; Technischen Universität Dresden, Fakultät Mathematik und
Naturwissenschaften, Fachrichtung Chemie und Lebensmittelchemie, Professur
Lebensmittelchemie. Für das 6. Fachsemester
Souci,Fachman,Kraut : „Zusammensetzung der Lebensmittel“ , 6.Auflage,
Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, Januar 2000
Prinzip der Methode:
Die Gaschromatographie (GC) ist ein Verfahren zur Trennung flüchtiger Verbindungen, die
in einem Gasstrom über/durch die in einem langen, dünnen Rohr fixierte stationäre Phase
strömen. Das Trägergas (Inertgas; im Versuch N2) übernimmt dabei den Transport der die
eingespritzte Probe repräsentierenden Mischung. Grundvoraussetzung für eine Trennung ist,
dass die einzelnen Komponenten von der stationären Phase gelöst und adsorbiert werden. Je
nach den chemischen Eigenschaften der Komponenten und Phase wirkt die Phase als Löseoder Adsorbtionsmittel. Die verschiedenen Komponenten werden von der Phase somit mehr
oder weniger stark zurückgehalten (retardiert) und erreichen den sich am Ende der Säule
befindlichen Detektor dementsprechend nach kürzerer oder längerer Strömungszeit des
Trägergases [1].
Die GC kann qualitative und quantitative Aussagen liefern. Prinzipiell können folgende
Trennalternativen angestrebt werden:
- bei hoher Auflösung ist die Trennung auch strukturell chemisch ähnlicher
Verbindungen bei allerdings (relativ) hohem Zeitaufwand möglich
- bei geringer Auflösung gelingt die schnelle Trennung von Mischungen einfacher
bekannter Verbindungen [1]
Nach Überführung der Triglyceride in die entsprechenden Fettsäuremethylester kann die
prozentuale Fettsäurezusammensetzung eines Speisefettes verteilungschromatographisch in
einer partiell polaren Kapillarsäule ermittelt werden [2].
6
Die erfolgreiche Umesterung wurde mittels Mini – DC kontrolliert. Hierbei wurden die
verschiedene Fettbestandteile dünnschichtchromatographisch auf einer Kieselschicht mit nHexan/Ether/Eisessig getrennt und mit Molybdatophosphorsäure detektiert.
Durchführung:
Siehe Praktikumsanweisung [2]
Analysedaten:
Kontrolle der Umesterung durch DC
Reihenfolge des Auftragens (Anhang 1)
1
2
3
Probe 1
Probe 2
nicht umgeestertes Öl
Rf = 1,3
Rf = 1,3
Rf = 0,3
Die Rf – Werte der umgeesterten Probe unterscheiden sich maßgeblich von dem Wert des
nicht umgeesterten Öls.
Die zu untersuchende Probe wurde je zweimal injiziert, des Weiteren wurde Cyclohexan
(Anhang3) und eine Fettsäuremethylesterstandardzusammensetzung (Anhang2) vermessen.
Es konnten mit deren Hilfe folgende Peaks der Proben identifiziert werden.
tR(FS

OMe
)
tR(rel
)
tR(IS
)
tR(FS-OMe)…
tR(IS)…
tR(rel)…
IS…
Einwaage
Retentionszeit des jeweiligen FS-Methylesters
Retentionszeit des inneren Standards
relative Retentionszeit
Interner Standard
Probe 1 = 22,1 mg
Probe 2 = 17,6 mg
Probe 11
Fettsäuremethylester
Palmitinsäure
Margarinsäure (IS)
Stearinsäure
Ölsäure
Linolsäure
Linolensäure
Arachinsäure
C 16:0
C 17:0
C 18:0
C 18:1
C 18:2
C 18:3
C 20:0
Retentionszeiten [min]
tR(FS-OMe)
tR(rel)
17,956
0,914
19,637
1,000
21,575
1,099
21,970
1,119
22,898
1,166
24,339
1,239
26,563
1,352
Fläche Flächenanteil [%]
Retentionszeiten [min]
Fläche Flächenanteil [%]
3093
----1094
42512
13886
6516
899
4,55
-----1,61
62,52
20,42
9,58
1,32
Probe 12
Fettsäuremethylester
7
Palmitinsäure
Margarinsäure (IS)
Stearinsäure
Ölsäure
Linolsäure
Linolensäure
Arachinsäure
C 16:0
C 17:0
C 18:0
C 18:1
C 18:2
C 18:3
C 20:0
tR(FS-OMe)
17,971
19,656
21,597
21,993
22,922
24,366
26,592
tR(rel)
0,914
1,000
1,099
1,119
1,166
1,239
1,352
3102
----1096
42410
13845
6497
888
4,57
-----1,62
62,52
20,41
9,58
1,31
Probe 21
Fettsäuremethylester
Palmitinsäure
Margarinsäure (IS)
Stearinsäure
Ölsäure
Linolsäure
Linolensäure
Arachinsäure
C 16:0
C 17:0
C 18:0
C 18:1
C 18:2
C 18:3
C 20:0
Retentionszeiten [min]
tR(FS-OMe)
tR(rel)
18,001
0,914
19,695
1,000
21,649
1,099
22,061
1,119
22,982
1,166
24,425
1,239
26,653
1,352
Fläche Flächenanteil [%]
Retentionszeiten [min]
tR(FS-OMe)
tR(rel)
18,001
0,914
19,699
1,000
21,652
1,099
22,068
1,119
22,987
1,166
24,427
1,239
26,656
1,352
Fläche Flächenanteil [%]
4333
----1539
60686
19617
9101
1306
4,49
------1,59
62,83
20,31
9,42
1,35
Probe 22
Fettsäuremethylester
Palmitinsäure
Margarinsäure (IS)
Stearinsäure
Ölsäure
Linolsäure
Linolensäure
Arachinsäure
C 16:0
C 17:0
C 18:0
C 18:1
C 18:2
C 18:3
C 20:0
4440
----1601
61954
20053
9378
1321
4,50
-----1,62
62,74
20,31
9,50
1,34
Chromatogramme befinden sich im Anhang 4
Auswertung:
Die relativen Retentionszeiten der verschiedenen Fettsäuremethylester unterscheiden sich in
allen 4 Durchläufen nicht. Es ist nur zu erkennen, dass die Peakfläche und die damit
verbundenen prozentualen Anteile konzentrationsabhängig sind und sich in Probe 1 und 2
leicht unterscheiden. Die Differenz der Einwagen liegt bei 4,5 mg und erklärt somit die
geringen Abweichungen der Peakflächen
Gemittelte Flächenanteile:
Fettsäuremethylester
Flächenanteil [%]
8
Palmitinsäure
Margarinsäure (IS)
Stearinsäure
Ölsäure
Linolsäure
Linolensäure
Arachinsäure
C 16:0
C 17:0
C 18:0
C 18:1
C 18:2
C 18:3
C 20:0
4,53
-------1,61
62,65
20,36
9,52
1,33
Die Hauptbestandteile der Probe sind klar die C18 – Fettsäuren, des Weiteren ist die
Palmitinsäure und ein geringer Anteil der Arachinsäure detektiert worden.
5. Zusammenfassung der Ergebnisse
Iodzahl:
110,6 – 112,8
Verseifungszahl:
177 – 181
UV/Vis – Spektroskopie:
stark ausgeprägte Dienbande, überdeckte Trienbande, sehr
schwache Tetraenbande
GC:
hauptsächlich C18 – Fettsäuren, Palmitinsäure, Arachinsäure
Im Anhang 5 befindet sich die chemische Zusammensetzung des Rüböls (Rapsöls) [3].
Mit der Bestimmung der Iodzahl und der Verseifungszahl konnten einige Öle ausgeschlossen
werden. Weiterhin konnte mit Hilfe der UV/Vis – Spektroskopie eine Abschätzung der
vorhandenen Diene und Triene erfolgen. Durch die gaschromatische Untersuchung der
Fettsäurezusammensetzung konnte dann das Öl zweifelfrei als Rapsöl bestimmt werden.
Ergebnis:
Bei der zu untersuchenden Probe handelt es sich um ein raffiniertes, leicht
autooxidiertes, mit Bleicherde behandeltes Rapsöl.
Dresden, den ____________________
-----------------------Gottwald, Axel
----------------------Ronczka, Stefan
9