verzeping en Joodgetal van vetten.pdf - Ik heb een vraag

1Chemlab proef: vettenKwalitatieve en kwantitatieve analyse van vetten (en olie)1 Voorbereiding1.1 InleidingLipiden, de verzamelnaam voor vetten (vast bij kamertemperatuur) en olie(vloeibaar bij kamertemperatuur) zijn apolaire of hydrofobe verbindingen: zelossen zeer slecht op in H 2 O (het voorbeeld van een polair solvent), doch goed inapolaire solventen als chloroform (CH 3 Cl), CCl 4 , petroleumether en ether.Lipiden bevatten chemisch zeer verschillende moleculen; de best gekende zijnechter triglyceriden: drie vetzuren veresterd aan glycerol en fosfolipiden, debasismoleculen van membranen.Teken de structuurformule van glycerol, een vetzuur, een triglyceride en eenfosfoglyceride; je mag schematiseren (∧ of R) als je weet wat het betekent.glycerol:vetzuur:triglyceride:fosfoglyceride:Let op het onderscheid vetzuur en vet (meestal triglyceride bedoeld)!

3De vloeibaarheid bij kamertemperatuur van vetdepots en membranen is zeerbelangrijk voor enzymen (opbouw- en afbraak) en andere eiwitten (bijv.transportproteïnen) die erin moeten werken en daarvoor moeten kunnenbewegen. In een vloeibare omgeving kan dit, in een starre vaste structuur niet!Dierlijk vet, dat beduidend minder dubbele bindingen bevat, omdat de syntheseenzymenvoor meervoudig onverzadigde vetzuren ontbreken, wordt vloeibaargehouden door vetten en vetzuren met dubbele bindingen uit de voeding, maarook door cholesterol (eigen of uit de voeding). Plantaardige olie en vetten zijnvoor onze voeding erg belangrijk: ze bevatten essentiële vetzuren en geencholesterol (wel andere steroïden).1.2 Het joodgetalHet aantal dubbele bindingen in een vet of olie, bepaald via het joodgetal, ismeteen een gezondheidsindicator voor voedingsvetten. Hou echter eveneensrekening met het feit dat de moderne minarines ongeveer 50% water bevatten,gebonden in de apolaire lipide-massa via gelatine (eiwit uit beenderen enbindweefsel). Bij consumptie van deze minarines krijg je dan ook slechts dehelft vetten binnen, hetgeen eveneens belangrijk kan zijn in onze maatschappijvan ‘over’consumptie. Een idee over het watergehalte van vetten krijg je doorvet te smelten en het vormen van 2 lagen (zie lab) na afkoeling: boven devetlaag, beneden de waterlaag (hogere dichtheid).Zoek de definitie van het joodgetal op; let op dat deze definitie praktischhanteerbaar is: hoeveel g vet, welke eenheden (zie 3. kwantitatieve testen).Schrijf de chemische reactie die aan de basis ligt van de berekening van hetjoodgetal voor een vet (triglyceride) en een vetzuur met x dubbele bindingen.

4vetzuur:triglyceride:Als je het M r kent (symbool M r ) en het aantal dubbele bindingen (x) geef dan aanhoeveel mol en hoeveel gram I 2 verbruikt wordt in de reactie per 100 g vet ofvetzuur: noteer dit onder de reacties. (voorgaande kaders)Hieronder worden de formules van twee vetzuren gegeven.Bereken van elk de molecuulmassa en het joodgetal:Arachidonzuur:CH 3 – (CH 2 ) 4 – CH = CH – CH 2 – CH = CH – CH 2 – CH = CH – CH 2 – CH =CH – CH 2 CH 2 CH 2 - COOHM r :X:JG:

5Linoleenzuur:CH 3 CH 2 – CH = CH – CH 2 – CH = CH – CH 2 – CH = CH – (CH 2 ) 7 - COOHM r :X:JG:De methode om het joodgetal te bepalen steunt op het volgende principe: eengekende hoeveelheid te onderzoeken margarine of vet wordt opgelost in een vetoplosmiddel,waaraan vervolgens een gekende hoeveelheid broom-oplossingwordt toegevoegd. Br 2 reageert identiek, maar sneller met de dubbele bindingendan I 2 . Nadien doen we alsof het niet Br 2 maar I 2 was dat aan het vet geaddeerdwerd. Daarna wordt een KI-oplossing toegevoegd, die met de overmaat Br 2reageert tot I 2 en KBr. Het vrijgestelde I 2 wordt tenslotte getitreerd met eennatriumthiosulfaatoplossing (Na 2 S 2 O 3 ).Schrijf de gebruikte reacties, uitgaande van de deelreacties. Duid onder deredoxreactie telkens aan wat in overmaat toegevoegd wordt. Welke concentratie,welk volume of welke hoeveelheid bepalen we via de titratie? Schrijf diteveneens onder de betreffende reactie. Redeneer dan terug als we dit weten,kunnen we berekenen … Beredeneer stap voor stap hoe je het ‘jood’ (of praktisch‘broom’) – getal uit deze titratie bekomt:

6Br 2 -additie:Overmaat Br 2 + KI:Titratie van I 2 :Doe dezelfde redenering bij de blanco-proef. Er is dan geen vet, toch voeg je Br 2bij (precies hetzelfde volume, uit dezelfde oplossing), er zal niets wegreageren,….enzovoort.

7Ter illustratie geven we in volgende tabel voor enkele soorten vetten en oliën de waardevan het joodgetal.VetkokosvetboterkakaobotervarkensvetolijfoliemaïskiemoliezonnebloemolielijnolieJG7 – 1030 – 4332 – 4250 – 7080 – 85120 – 130125 – 150175 - 200

81.3 Het verzepingsgetalDe esterbindingen in triglyceriden (en ook fosfolipiden) kunnen gehydrolyseerdworden. Hydrolyse is splitsen met H 2 O. Als dit uitgevoerd wordt met NaOH ofKOH als katalysatoren (boven pijl schrijven) ontstaan uit de gevormde vetzurenin reactie met deze basen, zogenaamde zouten (dus K + of Na + zouten) vanvetzuren (dus zepen). Deze totale reactie noemt men de verzepingsreactie.Schrijf ze voor een triglyceride met de 2 deelreacties (hydrolyse en zuur-basereactie):

9Omdat deze reactie stoechiometrisch uit te voeren is (aflopend en volgens devoorgetallen), kan je uit de verbruikte hoeveelheid base de hoeveelheidtriglyceride per gewichtseenheid vet (in de veronderstelling dat al het vet bestaatuit triglyceriden) bepalen en dus ook het gemiddeld molecuulgewicht van deaanwezige vetzuren. Zo komt men tot het zogenaamde verzepingsgetal, dat eenaanduiding is van de gemiddelde lengte van de vetzuurketens in de triglyceriden.Zoek de (hanteerbare!) definitie van het verzepingsgetal op: (eenheden!)Bereken hoeveel mol en hoeveel mg KOH nodig zijn uitgaande van ……… g vetvoor de verzepingsreactie en noteer dit onder de betreffende reactievergelijkingvan vorige bladzijde.Uit het verzepingsgetal (VP) haal je ook het (gemiddeld) molecuulgewicht (M r )van de triglyceriden uit het vet of de olie. Leid een formule af (onder dereactievergelijking van vorige blz. Schrijf de formule dan over:Of M r omgekeerd: (triglyceride) als = je de lengte kent van de 3 vetzuren uit een triglyceride (n 1 ,n 2 , n 3 : aantal koolstoffen) kan je het molecuulgewicht berekenen en hetverzepingsgetal (VP).Of omgekeerd: als je de lengte kent van de 3 vetzuren uit een triglyceride kan jehet molecuulgewicht berekenen en het verzepingsgetal (VP).

10Boter bevat bijvoorbeeld nogal wat boterzuur (vandaar de benaming!), een zeerkort vetzuur (4 koolstoffen). Levert dit een relatief hoog of laag verzepingsgetal?Leg uit!Oefening: In een triglyceride hebben de eerste en de derde alkylgroep alsformule – (CH 2 ) 16 CH 3 , en de tweede alkylgroep - (CH 2 ) 12 CH 3 .Bereken het verzepingsgetal van dit triglyceride.

112 Kwalitatieve testen: lab2.1 Oplosbaarheid van vettena) In een reageerbuisje wordt een kleine hoeveelheid olie gebracht, er wordt 10ml water toegevoegd, en er wordt krachtig geschud.b) Doe hetzelfde met telkens 10 ml van een organisch solvent zoals chloroform,ether of petroleumether.Noteer je waarnemingen (wat zie je?) en conclusies (hoe komt dit of watbetekent dit?):a. olie + water:b. olie + organisch solvent:2.2 Emulgerende (emulsievorming) werking van zepen en detergenten1. PrincipeDe reinigende werking van zepen en detergenten steunt op het feit dat dezemoleculen tensidemoleculen zijn of oppervlak actieve stoffen, die eenhydrofiel (polair) en een hydrofoob (apolair) gedeelte in de molecule bezitten,wat hen geschikt maakt om vuildeeltjes (meestal apolair!) te omringen en zoin emulsie te houden in H 2 O via micelvorming.2. ReceptBreng in reageerbuis 1: 5 ml waterreageerbuis 2: 5 ml water en enkele druppels zeepoplossingreageerbuis 3: 5 ml water en enkele druppelsdetergentoplossingVoeg bij elke reageerbuis 2 druppels olie, schud krachtig, en voeg vervolgens2 druppels (niet teveel) Sudan III (0.1% in ethanol) toe, waardoor de vetten

12gekleurd worden. Meng door krachtig schudden, en laat even rusten. Waarbevindt zich de kleurstof en waar dus de vetten? Conclusie?1. olie + water + kleurstof:2. olie + zeep + kleurstof:3. olie + detergent + kleurstof2.3 De onoplosbaarheid van calciumzepen1. PrincipeEén van de nadelen van de klassieke zepen is het feit dat ze met calciumionenonoplosbare calciumzepen vormen. Dit is trouwens één van de redenenwaarom klassieke zepen niet meer gebruikt worden in waspoeder: degevormde calciumzouten slaan neer op de te reinigen weefsels, en op demachineonderdelen. In deze test wordt de onoplosbaarheid in water vancalciumzouten van zeep aangetoond.2. ReceptBreng in een reageerbuisje 5 ml zeepoplossing, en voeg druppel per druppeleen 10% oplossing van CaCl 2 in water toe. Het ontstaan van een vlokkigneerslag wijst op de aanwezigheid van (RCOO) 2 Ca(v) (wit)Noteer je waarnemingen en conclusies:reactie:

133 Kwantitatieve testen: lab3.1 Het joodgetalPrincipeEen maat voor het aantal dubbele bindingen in vetten of vetzuren is hetjoodgetal JG. Een typische organische reactie van koolstof-koolstof dubbelebindingen is de electrofiele additie van halogenen X 2 (Br 2 of I 2 ).Bij onverzadigde vetten of oliën kan men aan de C=C bindingen X 2 adderen, enbovendien is de hoeveelheid X 2 die hierbij geaddeerd wordt een maat voor hetaantal koolstof-koolstof dubbele bindingen dat aanwezig is.Schrijf de reactie:Een maat voor de hoeveelheid X 2 die reageert met een bepaalde hoeveelheid vetof olie is het joodadditiegetal of joodgetal: het joodgetal geeft per definitie hetaantal gram jood aan dat gebonden wordt door 100 gram vet of olie.Werk uit in een formule (JG) hoe je uit dit joodgetal het aantal dubbele bindingen(x) van een vet of olie (met gemiddeld M r ) bepaalt: (zie voorbereiding)formule: x =In deze proef bepalen we experimenteel het joodgetal van enkele merken vanmargarines, of van vetten.

14gebruikt vet of olie:Recept:Weeg in een miniatuurbekertje (afgeslepen reageerbuisje) een hoeveelheidmargarine of vet (na ontmengen: neem enkel uit de vetlaag!) af, in functie vanhet te verwachten jood-getal:verwacht joodgetal0-2020-6060-120>120af te wegen aantal gram0.5-1.00.3-0.50.20.1-0.12Het vet wordt vooraf gesmolten en gefilterd om een emulsie (met H 2 O en gelatine) tebreken. Je krijgt dan twee lagen. Let op dat je enkel materiaal neemt uit de apolairelaag (lichter). Breng het bekertje in een erlenmeyer van 500 ml, voeg 10 ml chloroformtoe, en zwenk goed om, om de margarine of het vet op te lossen (bekertje niet uit deerlenmeyer nemen!).Voeg voorzichtig 25.0 ml broomreagens volgens Kaufmann toe, meng zeervoorzichtig door omzwenken, sluit de erlenmeyer met de stop, en laat 1 uur inhet donker rusten.Voeg na 1 uur rusten 20 ml van een 10% KI oplossing in water toe, en 100 mlgedeïoniseerd water, en meng. Titreer met een natriumthiosulfaat-oplossing(ongeveer 0.1 N). Voeg aan het einde van de titratie enkele druppels zetmeeloplossingtoe als indicator.Voer gelijktijdig hiermee op identieke wijze een blancoproef uit. Hiervoor wordtalleen 10 ml chloroform gebruikt, en 25.0 ml broomreagens (ook 1 uur indonker!).Bereken het joodgetal van het opgegeven vet. Controleer jezelf via de tabel!

15Berekening:Besluit:

163.2 Het verzepingsgetalPrincipe:Zoals eerder vermeld zijn vetten en oliën triglyceriden. Deze triglyceridenkunnen door reactie met kaliumhydroxide gehydrolyseerd worden tot enerzijdsglycerol en anderzijds tot zouten van vetzuren. Deze zouten van vetzurenworden gebruikt als zeep, en om die reden wordt de hydrolyse van triglyceridenook de verzeping van de triglyceriden genoemd.De hoeveelheid KOH die nodig is om een welbepaalde hoeveelheid triglyceride teverzepen bepaalt het verzepingsgetal VP. Het verzepingsgetal geeft per definitiehet aantal mg KOH aan dat nodig is voor de volledige verzeping van 1 gramtriglyceride. Dit verzepingsgetal is een maat voor de molecuulmassa van hettriglyceride.Inderdaad, indien het gaat om korte vetzuurketens in het triglyceride dan heeftdit triglyceride een relatief kleine molecuulmassa, zodat 1 gram triglyceride eenrelatief groot aantal mol vertegenwoordigt. Bij de hydrolyse is dan ook meerKOH nodig dan bij de hydrolyse van 1 gram triglyceride met langere ketens, datdus ook een grotere molecuulmassa bezit.Het verzepingsgetal is dus omgekeerd evenredig met de molecuulmassa van hettriglyceride. Dit verzepingsgetal kan experimenteel bepaald worden: een gekendehoeveelheid triglyceride wordt verhit met een gekende overmaat KOH tot volledigeverzeping. De overmaat KOH wordt vervolgens teruggetitreerd met een zuur vangekende normaliteit. Een blanco-proef completeert het geheel.Recept:Ongeveer 1 gram margarine of vet wordt nauwkeurig afgewogen in een erlenmeyervan 250 ml. Met een pipet wordt 25.0 ml van een 0.5 N KOH oplossing inethanol toegevoegd, en enkele kooksteentjes. De erlenmeyer wordt verbondenmet een terugvloeikoeler, en op een draadnet aan de kook gebracht.Er wordt gedurende 30 minuten zachtjes gekookt, waarbij de vloeistof helderwordt. In het begin wordt regelmatig omgezwenkt om de margarine of het vette laten oplossen.

17Aan de nog warme vloeistof wordt 1 ml fenolftaleïne-indicator (1%) toegevoegd,en de warme vloeistof wordt getitreerd met een HCl oplossing van ongeveer 0.5N.Op identieke wijze (ook 30 min. refluxen!) wordt een blancoproef uitgevoerd,waarbij het vet of de olie vervangen wordt door 1 ml water.Bepaal het verzepingsgetal van je vet of olie. Bereken het gemiddeld M r van devetzuren erin en vergelijk met de andere onderzochte vetten.Berekening:Conclusie:

183.3 Samenvatting3.3.1 Gemiddeld aantal dubbele bindingenUit het joodgetal kan je het aantal dubbele bindingen (X) halen als je hetgemiddeldMrvan de triglyceriden uit het vet of de olie kent. Deze heb je berekendbij het verzepingsgetal.bindingen in de triglyceriden:Bereken nu het gemiddeld aantal dubbele- gebruikte olie of vet:- Joodgetal: JG =in juiste eenheden- Verzepingsgetal: VP =in juiste eenheden- gemiddeld M r : =- formule: X =- berekening:- conclusie:

193.3.2 Vergelijking van diverse oliën en vettenIn de loop der jaren verzamelden we volgende gegevens:Staal Joodgetal Verzepingsgetal MolecuulmassaBoter 40 231 727Solo 63 180 933Planta (bakboter) 72 186 903Bertolli (bakboter) 74 220 763Olijfolie 90 176 955Vitelma (bakken en braden) 127 167 990Minelma (minarine) 134 167,5 1003Vitelma (smeren) 137 136 1250Walnotenolie 159 190 882Effi 91 186 901Witte producten - braad 86 178 946Becel 130 189 887Roda 100 174 963Alpro Minarine 110 155 1080Santane 93 170 991Maïskiemolie 122 191 880Solo vloeibaar 55 256 657Becel Essential 120 178 944

20Bespreek deze tabel (inclusief jouw resultaten en deze van je medestudenten).Houd hierbij ook rekening met de (na smelten) zichtbare hoeveelheid water inhet vet: kijk dit na voor de verschillende vetten die dit jaar rondgedeeld werden.bespreking:Let op dat je de betekenis van de verschillende begrippen benadrukt! Dus nietenkel getallen en groter of kleiner, ook de consequentie ervan.