ΤΕΙ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ Σχολή Τεχνολογίας Γεωπονίας και Τεχνολογίας Τροφίμων και Διατροφής Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων Μέτρηση οξύτητας ελαιολάδου Κουτρουμπής Φώτιος Γεωπόνος Αγγελής Γεώργιος Γεωπόνος MSc Το Εργαστήριο Περιλαμβάνει Θεωρητικό Μέρος Ορισμοί Λιπίδια, Λίπη-Έλαια, Ελαιόλαδο, Παρθένο ελαιόλαδο. Οξύτητα ελαιολάδου. Πειραματικός Μέρος Όργανα Σκεύη Πειραματική Πορεία Αποτελέσματα Υπολογισμοί Απαντήσεις στις ερωτήσεις-ασκήσεις ΛΙΠΙΔΙΑ: Τα λιπίδια είναι ουσίες αδιάλυτες στο νερό, που μπορούν να εξαχθούν από τα κύτταρα με οργανικούς διαλύτες μικρής πολικότητας π.χ. διαιθυλαιθέρας, χλωροφόρμιο κ.α. ΛΙΠΗ: Τα λίπη είναι η σημαντικότερη κατηγορία λιπιδίων. Αποτελούν κύρια συστατικά των αποθηκευτικών λιπαρών κυττάρων και εφεδρεία τροφήςσε ζώα και φυτά. ΕΛΑΙΑ: Τα υγρά λίπη ονομάζονται έλαια. Τα λίπη και τα έλαια είναι μίγματα τριεστέρων της γλυκερόλης με οξέα που έχουν 4-20 άτομα C. Τα τριγλυκερίδια διακρίνονται σε απλά και μεικτά. Στα πρώτα τα τρία υδροξύλια της γλυκερίνης είναι εστεροποιημένα με το ίδιο λιπαρό οξύ, ενώ στα δευτέρα με διαφορετικό. Παρακάτω φαίνεται η αντίδραση παραγωγήςλιπών. 1
Φυσικές Ιδιότητες Τα λίπη έχουν μεγάλη περιεκτικότητα (30-50%) σε κορεσμένα οξέα, ενώ τα έλαια υπερτερούν σε ακόρεστα λιπαρά οξέα (έως 90%). Λόγω των διπλών δεσμών, τα ακόρεστα οξέα είναι περισσότερο δραστικά σε σύγκριση με τα κορεσμένα. Τα περισσότερα από τα φυσικά ακόρεστα οξέα είναι υγρά σε θερμοκρασία περιβάλλοντος. Ο οργανισμός προτιμά έλαια (και όχι λίπη) διότι λόγω της υγρής μορφής τους προσδίδουν στο κύτταρο μια ημιυγρή μορφή η οποία διευκολύνει την κίνηση των πρωτεϊνών και άλλων ουσιών, ιόντων κλπ. Παρόλο που ο οργανισμός προτιμά ακόρεστα λίπη (έλαια) η βιομηχανία παρασκευάζει κορεσμένα, διότι οι διπλοί δεσμοί προσβάλλονται πιο εύκολα από το οξυγόνο και την υγρασία, με αποτέλεσμα την ανάπτυξη άσχημων οσμών και γεύσης (τάγγισμα των λιπών). Επιπλέον η βελτίωση της εμφάνισης ενός τροφίμου απαιτεί στερεά λίπη και όχι υγρά. Κορεσμένη ανθρακική αλυσίδα αιτία στερεής κατάστασης των λιπών Ακόρεστη ανθρακική αλυσίδα αιτία υγρής κατάστασης των ελαίων o Το ελαιόλαδο είναι μίγμα εστέρων της γλυκερίνης με οργανικά (λιπαρά) οξέα, κυρίως ελαϊκό (ακόρεστο), στεατικό και παλμιτικό (κορεσμένα). Οι εστέρες αυτοί, λόγω υδρόλυσης, διασπώνται εν μέρει σε γλυκερίνη και ελεύθερα οξέα. Η παρουσία ελεύθερων οξέων μειώνει την ποιότητα του ελαιολάδου. o Κύριος δείκτης ποιότητας του ελαιολάδου, αλλά και των άλλων λιπαρών ουσιών, είναι ο αριθμός υπεροξειδίου, που είναι το μέτρο του βαθμού της ταγγίσεως του και στη βιομηχανία χρησιμοποιείταισε συνδυασμό με την οξύτητα. o Στο εμπόριο ελαιολάδου έχει επικρατήσει να χρησιμοποιείται ως δείκτης ποιότητας η ογκομετρουμένη οξύτητα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός, ότι ο προσδιορισμός της ογκομετρουμένης οξύτητας στο ελαιόλαδο είναι πολύ πιο εύκολος από τον προσδιορισμό του αριθμού υπεροξειδίου. 2
ΚΑΝΟΝΙΣΜΟΣ (ΕΕ) αριθ. 61/2011 Για την τροποποίηση του κανονισμού (ΕΟΚ) αριθ. 2568/91 σχετικά με τον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών των ελαιολάδων και των πυρηνελαίων καθώς και με τις μεθόδους προσδιορισμού ΚΡΙΤΗΡΙΑ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ ΕΛΑΙΟΛΑΔΟΥ Βασικά κριτήρια αξιολόγησης της ποιότητας του: 1. Οξύτητα - υδρόλυση (υδρολυτικό τάγγισμα) 2. Οξείδωση - (οξειδωτικό τάγγισμα) 3. Χρώμα και 4. Άρωμα - γεύση Τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά αντανακλούν τη σύσταση του ελαιολάδου, που διαμορφώνεται ήδη στον καρπό, μέχρι την κατανάλωση 3
1. Οξύτητα ελαιολάδου Το βασικότερο κριτήριο ποιοτικής αξιολόγησης του ελαιολάδου, αφού διακρίνει το ελαιόλαδο σε φαγώσιμο ή βιομηχανικό διαμορφώνει την τιμή και την εμπορευσιμότητα του Αντανακλά την υδρόλυση (λιπόλυση) των τρι-γλυκεριδίων (υδρορυτικό τάγγισμα) σε λιπαρά οξέα. Η απελευθέρωση των λιπαρών οξέων στο λάδι, αυξάνει την οξύτητα, αλλοιώνοντας τη γεύση Διαμορφώνεται στον ελαιοκαρπό, όπου δρουν τα ένζυμα (λιπάσες), που καταλύουν την υδρόλυση των τριγλυκεριδίων (ενζυμική), καθώς και οι μικροοργανισμοί (μικροβιακή λιπόλυση) 1. Οξύτητα ελαιολάδου (συν.) Η υδρόλυση επηρεάζεται από: υγρασία, θερμοκρασία ένζυμα και μικροοργανισμούς κυρίως στο στάδιο της αποθήκευσης του καρπού, ΠΡΙΝ την παραλαβή του ελαιολάδου Μεταβάλλεται πολύ λίγο μετά * Μικρή αύξηση της οξύτητας του ελαιολάδου, μετά την παραλαβή του από τον ελαιόκαρπο, οφείλεται κυρίως στην παρουσία υδρολυτικών ενζύμων και υγρασίας στο ίζημα (μούργα), που συγκεντρώνεται στον πυθμένα των δοχείων αποθήκευσης και διατήρησης Εκφράσεις Οξύτητας α)βαθμός οξύτητας Ο αριθμός των ml 1Ν διαλύματος ΝaΟΗ ή ΚΟΗ, που απαιτείται για την πλήρη εξουδετέρωση των ελευθέρων λιπαρών οξέων που περιέχονται σε 100 g λιπαρής ύλης. β)αριθμός οξύτητας: Τα mg ΚΟΗ, που απαιτούνται για την πλήρη εξουδετέρωση των ελευθέρων λιπαρών ουσιών που περιέχονται σε 1 g λιπαρής ύλης. γ) Εμπορικός Βαθμός Οξύτητας Η περιεκτικότητα 100gr ελαιολάδου σε ελεύθερα λιπαρά οξέα και εκφράζεται χημικά σε γραμμάρια ελαϊκού Οξέος. 4
ΣΥΣΤΑΣΗ ΕΛΑΙΟΛΑΔΟΥ Το ελαιόλαδο είναι, κυρίως, μίγμα εστέρων της γλυκερίνης (τριγλυκερίδια) με ανώτερα λιπαρά οξέα, κυρίως: Ελαϊκό (ακόρεστο), Στεατικό (κορεσμένο). Παλμιτικό (κορεσμένο). Οι εστέρες αυτοί λόγω υδρόλυσης διασπώνται εν μέρει σε γλυκερίνη και ελεύθερα οξέα. Εκτός από τριγλυκερίδια, το ελαιόλαδο περιέχει σε μικρές ποσότητες άλλα συστατικά, ελεύθερα λιπαρά οξέα, στερόλες, λεκιθίνες, φαινόλες, τοκοφερόλες, χρωστικές και κάποιες ρητινοειδείς και ζελατινοειδείς ουσίες. Η παρουσία ελεύθερων οξέων μειώνει την ποιότητα του ελαιολάδου. CH 2 ΟCΟR 1 CH ΟCΟR 2 CH 2 ΟCΟR 3 ΣΥΣΤΑΣΗ ΕΛΑΙΟΛΑΔΟΥ Το μεγαλύτερο ποσοστό των λιπαρών οξέων του ελαιόλαδου είναι ακόρεστα οξέα Από αυτά το μονοακόρεστο ελαϊκό (C18 : 1) περιέχεται σε μεγαλύτερη ποσότητα Το δεύτερο κατά σειρά είναι το λινελαϊκό (C18 : 2) Περιέχονται και άλλα ακόρεστα οξέα όπως το λινολενικό και το παλμιτολεϊκό, αλλά σε πολύ μικρές ποσότητες Από τα κορεσμένα οξέα σε μεγαλύτερο ποσοστό συναντάται το παλμιτικό (C16: 0) και ακολουθεί το στεατικό (C18 : 0) ΣΥΣΤΑΣΗ ΕΛΑΙΟΛΑΔΟΥ Τα κύρια γλυκερίδια του ελαιόλαδου είναι αυτά του ελαϊκού οξέος τα οποία ξεπερνούν το 70 80% του βάρους. Τα γλυκερίδια αυτά είναι υγρά σε θερμοκρασία δωματίου και κατά συνέπεια το ελαιόλαδο παραμένει σε υγρή κατάσταση στις συνηθισμένες θερμοκρασίες δωματίου. Στο ελαιόλαδο υπάρχει και μεγάλος αριθμός (περισσότερες από 70) γευστικών και αρωματικών συστατικών, που του προσδίδουν το χαρακτηριστικό άρωμα και την ευχάριστη γεύση. 5
Εμπορική Οξύτητα Η επί τοις 100 κατά βάρος περιεκτικότητα του ελαιολάδου σε ελεύθερα οξέα. Όταν στην ετικέτα του ελαιολάδου που αγοράζουμε αναγράφεται π.χ. οξύτητα 0,5 % κ. β. (5 γραμμές κατά τον παραγωγό) αυτό σημαίνει ότι σε 100 g του ελαιολάδου, περιέχονται 0,5 g ελεύθερων λιπαρών οξέων. Τα λιπαρά οξέα που περιέχονται σε κάθε ελαιόλαδο ποικίλουν ποιοτικά και ποσοτικά. Για τον προσδιορισμό της οξύτητας του ελαιολάδου δεχόμαστε ότι η συνολική ποσότητα των ελεύθερων λιπαρών του οξέων υπάρχει αποκλειστικά με τη μορφή του ελαϊκού οξέος. CH 3 (CH 2 )7CH=CH(CH 2 )7COOH ή πιο απλά C17H33COOH (Μr=282). Προσδιορισμός οξύτητας ελαίου Πειραματικό μέρος Όργανα Σκεύη Αντιδραστήρια Διάλυμα 0,1 Μ NaΟΗ σε αλκοόλη. Δείκτης φαινολοφθαλεΐνης (διάλυμα 1% σε 95% αιθανόλη) Μείγμα αιθανόλης - διαιθυλαιθέρας 1:1 εξουδετερωμένο με 0,1 Μ NaΟΗ Κωνική φιάλη των 250 ml Προχοΐδα Τιτλοδότηση Τιτλοδότηση = Ογκομετρική μέθοδος ανάλυσης Προσδιορισμός της υδατικό διάλυμα. συγκέντρωσης ενός οξέος ή μιας βάσης σε Η αρχή της μεθόδου στηρίζεται στην αντίδραση πλήρους εξουδετέρωσης ενός οξέος από μια βάση και ο προσδιορισμός της συγκέντρωσης γίνεται με τη μέτρηση του όγκου του διαλύματος του αντιδρώντος γνωστής συγκέντρωσης (διάλυμα τιτλοδότησης) που απαιτείται για να αντιδράσει πλήρως με συγκεκριμένη ποσότητα διαλύματος του άλλου αντιδρώντος. 6
Ορολογία Τιτλοδότηση: H διαδικασία μέτρησης του όγκου ενός πρότυπου διαλύματος που απαιτείται για να αντιδράσει με ένα δεδομένο όγκο (ή μάζα) της αναλυόμενης ουσίας. Δείκτες: Ουσίες που προστίθενται στο υπό ανάλυση διάλυμα για να προκαλέσουν μία φυσική μεταβολή (τελικό σημείο) στο/ ή κοντά στο ισοδύναμο σημείο. Συνήθως πρόκειται για την εμφάνιση, εξαφάνιση ή αλλαγή του χρώματος. Ορολογία Ισοδύναμο σημείο Το σημείο στο οποίο το ποσό του τιτλοδότη είναι χημικά ισοδύναμο με το ποσό της υπό ανάλυση ουσίας. Τελικό σημείο Το σημείο στο οποίο παρατηρείται η φυσική μεταβολή. Λάθος τιτλοδότησης Η διαφορά στον όγκο ή τη μάζα ανάμεσα στο ισοδύναμο σημείο και τα τελικό σημείο. Δείκτες Οργανικά μόρια, τα υδατικά διαλύματα των οποίων έχουν την ιδιότητα να αλλάζουν το χρώμα τους σε μια συγκεκριμένη περιοχή τιμών ph. Σε μια αντίδραση οξέος-βάσης, οι μεταβολές του ph είναι μικρές μέχρι το σημείο ισοδυναμίας. Από το σημείο αυτό και μετά μια πολύ μικρή προσθήκη οξέος ή βάσης προκαλεί μια μεγάλη και ταχεία μεταβολή στο ph. Η μεταβολή αυτή στο ph έχει ως συνέπεια την αλλαγή του χρώματος του δείκτη, πράγμα που σηματοδοτεί το τέλος της τιτλοδότησης, δηλαδή την πλήρη εξουδετέρωση του ενός αντιδραστηρίου από το άλλο. Γι αυτόν το λόγο η εκλογή του δείκτη είναι πολύ κρίσιμη για την τιτλοδότηση και θα πρέπει πάντα το σημείο που σηματοδοτεί το τέλος της τιτλοδότησης (endpoint) να βρίσκεται πολύ κοντά στο σημείο ισοδυναμίας. 7
Δείκτες Τυπική μορφή καμπύλης τιτλοδότησης ισχυρού οξέος με ισχυρή βάση 8
Προσδιορισμός οξύτητας ελαίου ΠειραματικήΠορεία Σε κωνική φιάλη των 100 ml φέρονται 10 g ή 11 ml (d=0.91g/ml) δείγματος ελαιόλαδου. Προσθέτουμε 10 ml μείγμα ίσων μερών αλκοόλης και αιθέρα, το οποίο έχει εξουδετερωθεί (προσθήκη NaOH). Αναδεύουμε για τη διάλυση των λιποσφαιρίων και ογκομετρούμε παρουσία τριών σταγόνων φαινολοφθαλεΐνης με διάλυμα 0,1 Μ NaΟΗ μέχρι να μετατραπεί το χρώμα από αχυροκίτρινο σε ροζ. 9
Μεταβολή Χρώματος 10
Παρασκευή Αναλώσιμων Υπολογισμός Αριθμού Οξύτητας Διαδικασία: Ζυγίζονται με ακρίβεια 5gr λιπαρής ουσίας σε φυάλη Erlenmeyer των 500 cm 3 και προσθέτονται 75 100 cm 3 ζεστή εξουδετερωμένη αλκοόλη. Ανακατεύεται το διάλυμα δυνατά και ζεσταίνεται, αν χρειαστεί, για να διαλυθούν εντελώς τα λιπαρά οξέα. Προσθέτονται 0,5 cm 3 δείκτη και γίνεται τιτλοδότηση, με σύγχρονο ανακάτεμα, χρησιμοποιώντας διάλυμα NaOH 0.5 N/ Η Τιτλοδότηση συνεχίζεται μέχρι να σχηματιστεί ροζ χρώμα το οποίο να διαρκεί 30 11
Υπολογισμός Αριθμού Οξύτητας Αριθμός οξύτητας = ό 56,10 ά ί ( gr) Ερωτήσεις - Ασκήσεις 1. Η κατανάλωση διαλύματος 0,1 Μ NaΟΗ για την εξουδετέρωση των ελευθέρων λιπαρών οξέων σε δείγμα ελαιόλαδου 10 g είναι 1,3 ml,. Ποια είναι η οξύτητα τον εκφρασμένη σε ελαϊκό οξύ; 2. Αναφέρεται τις τρεις κατηγορίες κατάταξης του ελαιολάδου με βάση την οξύτητά του. 12