Методические указания к лабораторной работе по химии липидов на тему: Качественные исследования жиров и масел. Химические показатели липидов 2004

Методические указания к лабораторной работе по химии липидов на тему: Качественные исследования жиров и масел. Химические показатели липидов.

Методические указания по специальности «Технология жиров и жирозаменителей» со специализацией «Технология эфирных масел» к лабораторной работе по химии липидов на тему: Качественные исследования жиров и масел. Химические показатели липидов.

Содержание

Введение ………………………………………………..4

1. Химические показатели жиров. Основные

определения и понятия……………………………...4

2.Экспериментальная часть…………………………8

2.1. Качественные исследования жиров и масел….8

2.2. Методы определения химических показа-

телей жиров…………………………………………10.

2. Контрольные вопросы и задачи………………...15

3. Литература…………………………………………16

Введение

Определение качественных показателей жиров и масел, а так же их химических показателей является важнейшим элементом анализа и исследования большинства природных объектов, содержащих липиды. К анализу жиров можно отнести идентификацию образца жира, относящегося к группе жиров, описанных в литературе, установление чистоты жира, качественное или количественное определение отдельных известных компонентов жира и т. д. Под исследованием жиров и их компонентов подразумевают решение более сложных вопросов, например, изучение различных превращений этих веществ под влиянием физических и химических агентов или изучение структуры жирных кислот.

Настоящие методические рекомендации призваны ознакомить студентов с приемами лабораторного исследования качественных показателей жиров. Кроме этого они содержат общие сведения о химических показателях жиров и описание лабораторных опытов для их определения.

Цель работы: Ознакомиться с качественными реакциями на наличие жира и химическими показателями жиров.

Задача практикума: освоить приемы определения основных химических показателей жиров; приобрести устойчивые навыки лабораторной работы.

1. Химические показатели жиров. Основные понятия и определения

Для характеристики качества и природы жира используются химические показатели (числа).

1) Кислотное число – число миллиграммов едкого кали (КОН), необходимое для нейтрализации СвободныХ Жирных кислот, содержащихся в 1г жира.

Кислотное число характеризует качество жира. При неправильном хранении жира содержание свободных жирных кислот значительно возрастает. Этот процесс наблюдается при хранении влажного жира, особенно в плохо вычищенных ёмкостях, и при повышенной температуре. Присутствие значительного количества свободных жирных кислот в пищевых жирах нежелательно. Они должны быть удалены щелочной рафинацией. По кислотному числу отделяют расход каустической соды (NаОН) на проведение этого процесса.

2) Число омыления жира – число миллиграммов едкого кали (КОН), необходимое для омыления ацилглицеринов и фосфатидов и нейтрализации свободных жирных кислот, входящих в состав 1г жира.

Этот показатель является характеристикой средней молекулярной массы смеси свободных жирных кислот, входящих в состав ацилглицеринов исследуемого жира. Неомыляемые вещества понижают число омыления (1% неомыляемых веществ снижает число омыления на 1,5–2ед.). Свободные жирные кислоты увеличивают число омыления. По числу омыления контролируют расход щелочи на варку мыла.

3) Эфирное число – число миллиграммов единого кали (КОН), необходимое для омыления сложных эфиров, ацилглицеринов и фосфолипидов, входящих в состав 1г жира. Для жиров, не содержащих свободных жирных кислот, эфирное число совпадает с числом омыления. Фактически эфирное число – это разность между числом омыления и кислотным числом. По эфирному числу определяют Теоретический выход Глицерина из того или иного жира на основании реакции:

3 * 56,11 г / моль 92,06 г / моль

C3 H5 (OCOR)3 + 3 KOH ® C3H5 (OH)3 + 3R COOK

Выход глицерина Х (в мл.) из 1г жира находится по пропорции:

Х : 92,06 = эфирное число: (3 * 56,11)

Х = 92,06 * эфирное число = 0,547 * эфирное число

3 * 56,11

Для пересчета выхода глицерина в процентах полученное значение уменьшают в 10 раз (относят не 1000 мг. жира, а к 100мг. ! )

4) Йодное число – условная величина, представляющая собой число граммов йода, эквивалентное галогену, присоединившемуся к 100г. исследуемого жира, выраженное в процентах йода.

Йодное число позволяет судить о степени ненасыщенности жирных кислот, входящих в состав жира. По йодному числу может быть ориентировочно определена природа жира и его чистота. При гидрогенизации жиров и масел йодное число используют для вычисления количества водорода, необходимого для насыщения непредельных кислот. Теоретически необходимое количество водорода для полного насыщения жирных кислот подсчитывают по формуле:

Х = J / 127, где J – йодное число, Х – число гидрирования.

5) Родановое число – условная величина, представляющая собой число граммов родана (SCN)2, выраженное в эквивалентном количестве йода, вступающее во взаимодействие со 100 г исследуемого жира.

Свободный родан (SCN)2 способен присоединяться к ненасыщенным органическим соединениям по месту разрыва двойных связей. В отличие от присоединения галогенов присоединение родана идет селективно: у олеиновой кислоты с одной двойной связью родан присоединяется количественно, так что йодное и родановое числа совпадают; линолевая кислота с двумя двойными связями присоединяет родан только к одной связи; линоленовая кислота с тремя двойными связями присоединяет родан к двум связям. К кислотам с тройными связями родан не присоединяется. Различие между йодным и родановым числами позволяет определить (с некоторой долей приближения) состав смеси жирных кислот, содержащих олеиновую, линолевую и линоленовую кислоты.

6) Числа Рейхерта – Мейссля и Поленске

Число Рейхерта – Мейссля – условная величина, выражаемая числом миллилитров децинормального (0,1 н) раствора КОН, необходимого для нейтрализации растворимых в воде летучих жирных кислот, выделенных в строго определенных условиях из 5г исследуемого жира.

Оно характеризует наличие в жире низкомолекулярных жирных кислот, способных растворятся в воде и испарятся при нагревании.

Число Поленске – условная величина, выражаемая количеством миллилитров 0,1 н КОН, необходимого для нейтрализации нерастворимых в воде Летучих жирных кислот, выделенных в строго определенных условиях из 5г исследуемого жира.

Оно характеризует наличие в жире низкомолекулярных жирных кислот, способных испарятся при нагревании, но не обладающих растворимостью в воде. По числу Поленске обнаруживают в пробе жира наличие кокосового или пальмоядрового масла.

7) Ацетильное число – условная величина, выражаемая числом миллиграммов КОН, эквивалентным количеству уксусной кислоты, высвобождаемой из 1г. продукта взаимодействия гидроксилсодержащих соединений с уксусным ангидридом (ацетилированного продукта).

Оно является условной мерой свободных гидроксильных групп в жире. В природных жирах этот показатель не превышает 10. Однако для касторового масла, содержащего около 80 % рицинолевой кислоты ацетильное число ~ 160.

При длительном хранении масел за счет окисления ацетильное число повышается.

8) Гидроксильное число – условная величина, выражаемая числом миллиграммов КОН, эквивалентным количеству уксусной кислоты, вступающей в строго определенных условиях в реакцию со свободными гидроксильными группами, содержащимися в 1г исследуемого вещества.

Этот показатель, в отличие от предыдущего, характеризует содержание гидроксильных групп в пересчете на 1г вещества, а не на 1г ацетилированного продукта!

Определение гидроксильного числа основано на количественной этерификации гидроксильных групп уксусным ангидридом в присутствии пиридина:

RОН + (СН3СО)2О + С5Н5N ® RО СОСН3 + С5Н5N СН3 СООН

9) Перекисное число – условная величина, представляющая собой число йода в процентах, эквивалентное йодистоводородной кислоте, прореагировавшей в строго определенных условиях с имевшейся в жире перекисной или гидроперекисной группой.

Характеризует степень прогоркания жиров

2 .Экспериментальная часть

2.1. Качественные исследования жиров и масел

Пробы на наличие жира

Жиры растительного и животного происхождения являются сложными эфирами глицерина и высокомолекулярных жирных кислот - ацилглицеринами. Обнаружение в пробе глицерина и жирных кислот может служить убедительным доказательством того, что в пробе содержится жир.

Опыт 1.1. Обнаружение глицерина – проба на акролеин.

Реактивы и оборудование: 1) пробы, исследуемые на наличие жира; 2) NaHSO4 – кристаллический; 3) раствор фуксинсерной кислоты; 4) пробирка с газоотводной трубкой; 5) спиртовка ; 6) пробиркодержатель.

ВНИМАНИЕ: Опыт проводить под тягой!

Ход анализа. 2–3 капли исследуемого вещества нагревают в пробирке на открытом огне с 1,5-2 частями гидросульфата натрия (NaHSO4). При температуре 320–340 ºC наступает разложение жира с образованием непредельного альдегида – акролеина:

СН2OH СН2

НО – СН NaHSO4 СН

СН2ОН 2H2O С

Акролеин имеет резкий запах и вызывает слезоточение, являясь лакриматором.

Если пары акролеина отвести в пробирку с фуксинсерной кислотой, то последняя приобретает красную окраску.

Опыт 1.2. Проба на омыление.

Реактивы и оборудование: 1) пробы, исследуемые на наличие жира; 2) спиртовой раствор NаОН или КОН ≈ 20 %; 3) пробирка; 4) пробиркодержатель; 5) спиртовка.

Ход анализа. Нагревают 2–3 капли испытуемого вещества в пробирке с 5мл. раствора спиртовой щелочи. После удаления спирта нагреванием в пробирку приливают дистиллированную воду. Образовавшееся мыло легко растворяется в воде, а мыльный раствор при встряхивании дает пену:

C3 H5 (OCOR)3 + 3NаOH → C3 H5 (OH)3 + 3R COOK

Опыт 1.3. Камфарная проба.

Реактивы и оборудование: 1) пробы, исследуемые на наличие жира;

2) камфара (тв.); 3) стакан на 50 мл.

Ход анализа: Небольшое зернышко камфары помещают на поверхность дистиллированной воды при этом оно начинает непрерывно вращаться. Внести на поверхность небольшое количество жира – движение камфары мгновенно прекращается.

Опыт 1.4. Проба с галоидами.

Реактивы и оборудование: 1) пробы, исследуемые на наличие жира;

2) диэтиловый эфир; 3) бромная вода; 4) пробирка.

Ход анализа: Растворяют 2 – 3 капли жира в небольшом (3–5 мл.) количестве эфира; добавляют 1–2 капли бромной воды. Исчезновение желтой окраски бромной воды указывает на присутствие ненасыщенных жирных кислот.

2.2. Методы определения химических показателей жиров.

Опыт 2.1. Определение кислотного числа (спиртовый метод )

Реактивы и аппаратура: 1)образцы жиров и масел; 2) 0,1 %-ный раствор фенолфталеина; 3) спиртовой раствор КОН 0,1 моль / л ;

4) спирт, нейтрализованный по фенолфталеину; 5) колбы на 250мл.; электрическая плитка; весы; бюретки для титрования.

Ход определения: В коническую колбу на 250мл помещают навеску 2–5 г жира и прибавляют 25мл нейтрализованного горячего спирта. Нейтрализацию спирта проводят после нагревания до кипения в присутствии индикатора фенолфталеина (3–4 капли) 0,1н раствором КОН.

Спиртовой раствор жира нагревают до кипения на электроплитке и титруют 0,1н раствором КОН до слабо-розового окрашивания.

Кислотное число определяют по формуле :

К. Ч. = 5,611 • К • V ,

Где V – объём щелочи, израсходованной на титрование, мл;

К – поправка к титру 0,1 н КОН

q – навеска жира, г;

5,611 – титр точно 0,1 н раствора КОН, мл.

Опыт 2.2.Определение числа омыления.

Реактивы и аппаратура: 1) образцы жиров и масел; 2) спиртовой 0,5 н раствор КОН; 3) раствор НСI 0,5 н ; 4) индикатор-фенолфталеин 0,1 % раствор; 5) колбы на 250 мл с обратными холодильниками; водяная баня с кипящей водой; весы, бюретки для титрования.

Ход анализа: В колбу на 250 мл. с пришлифованным обратным холодильником берут навеску жира 1–2 г (точность до 0,001г). Из бюретки приливают 25 мл спиртового 0,5 н раствора КОН. Ставят колбу на водяную баню и нагревают с обратным холодильником в течение часа. Происходит омыление жира с выделением жирных кислот.

Избыток щелочи оттитровывают в горячем состоянии 0,5 н НСl в присутствии фенолфталеина. Параллельно ставят холостой опыт.

Число омыления определяют по формуле:

Ч. О. = 28,055 К (V–V1) ,

Где 28,055 – количество КОН, соответствующее 1мл 0,5 н раствора НСl, мг;

К – фактор пересчета титра НСl;

V, V1-объёмы кислоты, израсходованной на титрование основной и холостой пробы;

Q – навеска жира.

Опыт 2.3. Определение общей ненасыщенности жира (йодного числа) по методу Вобурна.

Реактивы и аппаратура: 1) образцы жиров, содержащих ненасыщенные кислоты; 2) раствор Вобурна (раствор 0,32н ВrJ в ледяной уксусной кислоте); 3) 15 % раствор КЈ; 4) хлороформ; 5) 0,17 н раствор гипосультита натрия; 6) 1 % раствор крахмала; 7) колбы на 250 мл. с протертыми пробками; бюретки для титрования; весы.

Ход анализа: Навеску жира 0,06–0,16 г помещают в сухую колбу на 250 мл с притертой пробкой. Жир растворяют в 10 мл хлороформа и из бюретки добавляют точно 25 мл раствора Вобурна. Перемешивают раствор и ставят на 1 час в темное место. После этого в колбу добавляют 20 мл 15% раствора КЈ и титруют 0,17 н Na2S2O3 в присутствии крахмала в качестве катализатора.

При выпалнении анализа происходят реакции:

СН3 (СН2)5 СН = СНСН = СН (СН2)7 СООН + 2Вr J

® CН3 (СН2)5 СНВr СН J СНВr СН J (СН2)7 СООН;

Вr J + КJ ® КВr + J2 ;

J2 + 2Na2 S2 O3 ® 2Na J + Na2 S4 O6

Параллельно ставится контрольный опыт без навески жира.

Йодное число вычисляют по формуле:

Й. Ч. = 100 (V – V1) • К • 0,02157 ,

Где V и V1 – объём 0,17 н раствора Na2S2O3, прошедшее на титрование контрольной и основной проб, мл;

К – поправка к титру;

0,02157 – титр 0,17 н раствора гипосульфита, выраженный по йоду.

Приготовление раствора JВr.

В 100см³ безводной уксусной кислоты растворяют 13 г J2, а затем добавляют 8,2 брома (2,6 см³). Избыток брома не допускается, т. к. он вызовет замещение атомов водорода. После приготовления брома объём раствора доводят до 1л ледяной уксусной кислотой и хранят в темной склянке.

Опыт 2.4. Определение йодного числа по методу Маргошеса.

Метод основан на применении в качестве реагента йодноватистой кислоты HJО, которая образуется при взаимодействии йода с водой:

J2 + H2 O ® HJO + HJ

При растворении йода в спирте реакция диспропорционирования практически не идет, но при сильном раазбавлении водой равновесие реакции смещается вправо. Образующаяся йодноватистая кислота взаимодействует с этиленовыми связями количественно и быстрее галоидов:

CH3 (СН2)7 СН = СН (СН2)7 СООН + J2 + Н2О ®

CH3 (СН2)7СНОН • СНJ (СН2)7 СООН + НJ

Реактивы и аппаратура: 1) растительные масла; 2) раствор Маргошеса (25 г J2 растворяют в 1л 96 % С2Н5ОН); 3) этиловый спирт (безводный); 4) 0,1н раствор Na2S2О3; 5) 1 % раствор крахмала; 6) колба на 500 мл воздушный холодильник, водяная баня, весы, бюретки для титрования.

Ход анализа: В колбу емкостью 500 мл берут навеску 0,1–0,15г растительного масла. Добавляют 10–15 мл безводного этилового спирта, закрывают пробкой с воздушным холодильником и кипятят 15–20 минут на водяной бане (50-60º C). Охлаждают колбу до комнатной температуры, приливают 25 мл раствора Маргошеса и 200 мл дистиллированной воды. Через 5 минут титруют смесь 0,1 н раствором Na2S2О3 с несколькими каплями крахмала. Параллельно проводят холостой опыт.

Йодное число вычисляют по формуле:

Й. Ч. = 1,269 (V–V1) • K ,

Где V1 и V – объёмы 0,1н раствора гипосульфита, израсходованное на титрование контрольной и основной проб, мл;

Q – навеска масла, г;

К – поправка к титру 0,1 н Na2S2О3 ;

ВНИМАНИЕ ! Титрование гипосульфита проводят медленно, закрывая по временам склянку пробкой и встряхивая её. Когда жидкость станет соломенно-желтой, добавляют крахмал, а после продолжают добавлять по Каплям гипосульфит до исчезновения синей окраски раствора.

Упрощенный метод заключается в следующем:

Навеску исследуемой пробы растворяют в 10 мл. спиртового раствора йода и перемешивают 15 минут. Далее титруют Nа2S2О3.

Опыт 2.5. Определение перекисного числа в прогорклом жире.

Реактивы и аппаратура: 1) проба прогорклого жира; 2) ледяная уксусная кислота; 3) хлороформ; 4) свежеприготовленный насыщенный раствор КJ; 5) раствор Nа2 S2 О3 Сэ = 0,002 моль/л 6) 1% водный раствор крахмала; 7) колбы с притертыми пробками, бюретки, пипетки, весы.

Ход анализа: в колбу с пришлифованной пробкой берут навеску жира 1г и растворяют ее в смеси, состоящей из двух частей ледяной уксусной кислоты и одной части хлороформа. К полученному раствору добавляют 1мл насыщенного раствора КJ и смесь выдерживают 20 минут без доступа света (можно вместо этого встряхивать 5 минут). Затем содержимое колбы разбавляют 50 мл дистиллированной водой и выделившийся йод оттитровывают 0,002 Н раствором гипосульфита натрия, добавляя в качестве индикатора 10 капель 1 % раствора крахмала (≈3 мл). Одновременно ставят контрольный опыт.

При наличии в жире гидропероксидов протекают реакции: КJ + СН3 СООН НJ + CН3 СООК;

СН3 (СН2)6 СН • СН = СН (СН2)7 СООН + 2НJ

ООН

СН3(СН2)6 СН • СН = СН (СН2)7 СООН + J2 + Н2О

ОН

J2 + 2 Nа2 S2 O3 ® Nа2 S4 O6 + 2 Nа J

Перекисное число в процентах йода определяют по формуле:

П. Ч. = ( V-V1) • 0.02538 • К ,

Где V и V1 – объем 0,005 м раствора Nа2 S2 O3, пошедший на титрование выделившегося йода в основном и контрольных опытах, мл; К - поправка к титру гипосульфита натрия 0,02538 – титр 0,002 н раствора гидросульфита, выраженный по йоду и умноженный на 100; q - навеска жира, г.

3. Контрольные вопросы и задачи

1. Что такое эфирное число? Как оно определяется и каково его практическое применение?

2. Что характеризует и каково применение

А) кислотного числа;

Б) числа омыления;

В) йодного числа?

3. В чем сходство и в чем существенное различие между ацетильным и гидроксильным числами? Какое из них имеет большее значение для одного и того же образца жира и почему?

4. В чем различие между числами Рейхерта-Мейссля и Поленске? Почему эти показатели определяют в одном опыте?

5. С помощью какого числа можно обнаружить рицинолевую кислоту в смеси с олеиновой и пальмитиновой?

6. Рассчитайте йодное число:

А) олеиновой (18:1),

Б) линолевой (18:2),

В) линоленовой (18:3),

Г) паринаровой (18:4),

Д) арахидоновой (20:4) кислот.

7. Определите число двойных связей в ненасыщенной жирной кислоте, если йодное число равно А %, а молекулярная масса равна М :

Варианты	А	М
А	75	338
Б	90	282
В	181	280
Г	274	278

8. Смесь линолевой и линоленовой кислот имеет йодное число 220. Определите процентный состав смеси.

9. Рассчитайте молекулярную массу и напишите формулу и назовите по систематической и тривиальной номенклатуре алкановую кислоту, если известно число нейтрализации.

Вариант	Число нейтрализации
А	218,80
Б	197,23
В	179,52
Г	164,73

10. Рассчитайте процентный состав смеси стеариновой и лауриновой кислот, если число нейтрализации смеси равно 220.

ЛИТЕРАТУРА.

1. Беззубов Л. П. Химия жиров. М.: Пищевая промышленность, 1975г. - 280 с.

2. Тютюнников Б. Н. Химия жиров. М.: Пищевая промышленность, 1966г. - 632 с.

3. Химия жиров / Б. Н.Тютюнников, З. И. Бухштаб, Ф. Ф. Гладкий и др. – М: 3-е изд., перераб. И доп. – Колос, 1992. – 448 с.