Fette und Öle

Philipps-Universität Marburg Fachbereich Chemie

Sommersemester 2004

Ausarbeitung zum Experimentalvortrag Organik

Leitung: Prof. Neumüller, Dr. Reiß, Prof. Koert, Prof. Müller

Fette und Öle

Daniela Michel Herrmannstrasse 1 35037 Marburg

Telefon: 06421 / 933233

E-mail: daniela.michel@gmx.de

Hinweis:

Dieses Protokoll stammt von der Seite www.chids.de (Chemie in der Schule).

Dort können unterschiedliche Materialien für den Schulunterricht herunter geladen werden, unter anderem hunderte von Experimentalvorträgen so wie der vorliegende:

http://online-media.uni-marburg.de/chemie/chids/veranstaltungen/uebungen_experimentalvortrag.html

Inhaltsverzeichnis ^Seite

I. Geschichte und Gewinnung 3

II. Aufbau und Eigenschaften 7

III. Gesättigte und ungesättigte Fettsäuren 15

IV. Lecithin 18

V. Verwendung von Fetten 19

VI. Besonderheiten 21

I.

Geschichte und Gewinnung

Fette für die menschliche Ernährung wurden ursprünglich entweder durch das Pressen fettreicher Pflanzensamen oder aus tierischen Fetten gewonnen. Heute kann man zusätzlich Fette mit entsprechenden Lösungsmitteln extrahieren.

Als streichfähiges Fett sind Butter und Schmalz seit mindestens 2000 Jahren bekannt. Die Fettversorgung war stets eine wesentliche Grundlage der menschlichen Ernährung, da Fette die energiereichsten Nahrungsmittel sind.

In den letzten 200 Jahren änderten sich in Europa die Lebensbedingungen jedoch so

nachhaltig, dass davon auch die Ernährungsgewohnheiten und die allgemeine Versorgung der Bevölkerung mit Fetten beeinflusst wurde: Die industrielle Entwicklung war nun infolge eines intensiveren Arbeitseinsatzes mit Schichtarbeit und einseitiger schwerer körperlicher

Belastung möglich. Zudem stieg unter anderem durch Verbesserung der hygienischen Verhältnisse die Lebenserwartung allgemein an. Die Folge: Die Bevölkerungsdichte nahm deutlich zu, so dass mit der Zeit Fette knapp und immer teurer wurden.

Um die Fettversorgung, insbesondere der französischen Armee zu sichern erteilte Napoleon der 3. 1866 den Auftrag, ein geeignetes Speisefett zu entwickeln.

Der Wissenschaftler Hippolyte Mége-Mouriés erkannte 1869 durch Experimente, dass Kühe auch dann Milchfett abgeben, wenn sie zeitweise hungern, das Milchfett also offenbar aus eigenem Körperfett erzeugen. Er verarbeitete daher Rindertalg mit Magermilch zu einem Fett, das streichfähig war.

Da tierische Fette jedoch nicht in ausreichender Menge anfielen, begann die Suche nach anderen Fetten.

Pflanzenfette waren zwar billig und in ausreichender Menge verfügbar, sie hatten jedoch den Nachteil, dass aus den flüssigen Fetten kein streichfähiges Fett herstellbar war.

Später in der Ausführung wird näher erläutert, wie aus flüssigen Ölen feste Fette hergestellt werden.

Margarinesorten, die uns geläufig sind:

• Standardware: Mischung aus pflanzlichen und tierischen Fetten

• Pflanzenmargarine

• Diätmargarine

• Halbfettmargarinen bzw. fettreduzierte Margarinen

Zunächst ist die Standardware zu nennen. Es handelt sich um eine Mischung aus tierischen

Bilderklärung: Presse mit einer Olivenmasse zur

Olivenölherstellung

Bei Pflanzenmargarine muss der Fettanteil zu mindestens 97% aus pflanzlichen Fetten bestehen. Stammt der Fettanteil zu mind. 97% aus dem Öl einer Pflanzenart, so kann der Name der Pflanze bei der Bezeichnung des Erzeugnisses verwendet werden (z. B.

Sonnenblumenmargarine).

Diätmargarinen unterliegen den Forderungen der Diät-Verordnung und dienen besonderen Ernährungszwecken. So werden beispielsweise Diätmargarinen für eine natriumarme Ernährung in den Verkehr gebracht.

Halbfettmargarine bzw. Fettreduzierte Margarine wurde als Kalorienreduziertes Lebensmittel entwickelt, bei dem Fett gegen Wasser ausgetauscht wurde. Auf diesen Packungen muss wegen des Wasseranteils ein Warnhinweis stehen, da sie ungeeignet zum Kochen, Backen und Braten ist.

Verbrauch an Nahrungsfetten (in kg pro Kopf, Deutschland)

Zunächst ist ein höherer Verbrauch an Butter zu verzeichnen, bis ca. 1950 erstmals der Verbrauch bzw. Konsum von Margarine den der Butter übertraf. Einen deutlichen Anstieg kann man von 1950 bis 1960 erkennen, welcher auf das Wirtschaftswunder zurückzuführen ist. Die Menschen lebten u. a. was die Nahrungsaufnahme anging im Überfluss. Die

nachfolgende stetige Abnahme ist auf den auch heute noch praktizierten gesunden Lebenswandel mit weniger Fett zurückzuführen.

Aktueller Pro-Kopf-Verbrauch ist durchschnittlich 12 kg pro Jahr.

Raffination von gebrauchtem Frittierfett

In Deutschland gibt es die Fleischverordnung, die generell das Raffinieren von tierischen Fetten und die Behandlung von Milchfett verbietet. Dies geschieht nicht zum Schutz des Verbrauchers sondern wegen protektionistischer Maßnahmen.

Ausnahmen bestehen, wenn es sich um die Herstellung von Margarine oder Futtermittel handelt.

Man trennt die Raffination in die chemische und die physikalische Raffination, wobei die chemische R. der konventionelle Weg ist. Die chemische Raffination kann bis zu sechs Schritte/Stationen durchlaufen, die physikalische, umweltfreundlichere Methode, hingegen läuft in nur zwei Schritten ab.

Die physikalische Raffination verzichtet auf Seifenspaltung, Fettsäure fällt als Fettsäure aus.

Es fällt fast kein Abwasser an.

Praktisch die gesamte Menge an verkauften Samenölen und –fetten sowie Fischöl wird raffiniert.

Butter 1,00 5,00 6,10 8,30 8,60 6,80

<

<

>

>

>

>

Margarine 0,50 4,00 8,00 11,00 8,80 8,20 Jahr

1914/18

1919/23

1950

1960

1970

1993

Wichtige Schritte der Chemischen Raffination:

1. Entschleimung (mit Phosphor- und Zitronensäure) 2. Bleichen

3. Desodorierung (Dämpfung) 4. Entsäuerung (Neutralisation)

Versuch 1: Raffination von gebrauchtem Frittierfett

Chemikalien:

50 mL Petrolether

5 g gebrauchtes Frittierfett 5 g Kieselgel (70….230 mesh) Materialien:

Chromatographiesäule Waage

Stativmaterial

2 Bechergläser (100 mL) Glasstab

Messzylinder (50 mL) Pulvertrichter

Glaswolle Durchführung:

5 g Kieselgel werden abgewogen und mittels Pulvertrichter auf die - mit Glaswolle unten verschlossene - Chromatographiesäule gegeben.

In einem 100-mL-Becherglas werden 5 g der Fettprobe in 25 mL Petrolether gelöst und vorsichtig auf die vorbereitete Säule gegeben. Die Fettlösung fließt langsam durch die Kieselgelschicht hindurch. Kurz bevor die Lösung in das Kieselgel eingesickert ist, gibt man weitere 25 mL Petrolether auf die Säule. (Achtung, es kann zu Pfropfbildung kommen!) Die austretende farblose Lösung wird in einem 100-mL-Becherglas gesammelt.

Auswertung:

Man erhält ein helles Fett, das nicht von ungebrauchtem Frittierfett unterschieden werden kann. Das gelöste Fett zu Beginn des Versuches weist eine gelbliche Farbe auf. Die austretende Flüssigkeit ist farblos. Verunreinigungen wurden von der Kieselgelsäule adsorbiert.

Bei einem anschließenden Abdampfen des Lösungsmittels würde man weißes Fett erhalten.

Die Inhaltsstoffe der Margarine:

Das Bild ist im Hintergrund mit einer blauen (wässrige Phase) und einer gelben (ölige Phase) Farbe hinterlegt. Die aufgezeigten Inhaltsstoffe sind, ihrem chemischen Verhalten bzw. ihrem

„Aufenthaltsort“ in der Margarine nach, der passenden Phase zugeordnet. Der Emulgator steht für die Verbindung der zwei Phasen und bedeckt darum einen Teil der gelben und der blauen Phase. Auf den Emulgator Lecithin sowie den Farbstoff ß-Carotin wird im Weiteren noch eingegangen.

Wie könnte eine Strategie zur Analyse der Margarine in der Schule aussehen?

Auftretende Fragen von Schülern könnten unter anderem folgende sein:

Warum ist Margarine gelb-orange gefärbt?

Warum ist nach dem Erhitzen nur eine Phase gelb-orange gefärbt?

oder

Wieso ist der Brotaufstrich trotz des hohen Wasseranteils fest?

Ein möglicher Trennungsgang für die Schule:

II.

Aufbau und Eigenschaften

Fett (altgriech.: lipos)

Fette und Öle gehören zur Naturstoffklasse der Lipide. Lipide sind Stoffe, die aus biologischem Material mit unpolaren oder schwach polaren Lösungsmitteln z. B.

Kohlenwasserstoffen herausgelöst werden können.

Fette und Öle sind Ester der Fettsäuren. Einige sind gesättigt, andere enthalten eine oder mehrere Doppelbindungen (ungesättigt).

Des Weiteren sind sie Ester mit dem dreiwertigen Alkohol Glycerin. Jede der drei Hydroxy- Gruppen ist mit je einem Molekül einer Fettsäure verestert. Diese entstandenen Ester werden auch Triglyceride genannt.

Natürliche Fette und Öle sind Gemische verschiedener Triglyceride. Auch im einzelnen Triglycerid-Molekül können verschiedene Carbonsäuren gebunden sein, wie hier zu sehen:

1 Palmitinsäure 2 Stearinsäure 3 Ölsäure

Eigenschaften von Fetten und Ölen

Zu der Konsistenz kann man zunächst sagen, dass feste Fette mehr langkettige und/oder gesättigte Fettsäuren haben und flüssige Fette (so genannte Öle) reich an ungesättigten und/oder kurzkettigen Fettsäuren sind.

Margarine

Obere Phase

Dünnschicht – Chromatographie

Untere Phase

Wassernachweis / Fettnachweis

Biuret-Reaktion Wassernachweis /

Fettnachweis

Ölige Phase

ß-Carotin

Wässrige Phase

Eiweiß - Gelatine -

O O O

CH

O

CH

O

O

CH

1 2

3

Die Erklärung dafür liegt in der cis-Anordnung der C-C-Doppelbindung. Es bilden sich starre Knicke, die eine parallele Anordnung der Fettmoleküle verhindern. Zudem wirken van-der- Waalsche Kräfte mit zunehmender Molekülgröße.

Ursachen für das Ranzigwerden von Fetten liegen in der hydrolytischen Spaltung der Esterbindungen unter Mitwirkung von Bakterien.

Bei Butter ist das charakteristisch der Geruch nach Buttersäure.

Allgemein sind feste Fette länger haltbar als flüssige Fette, da der Angriff von Luftsauerstoff auf Öle leichter ist.

Um die Haltbarkeit von Fetten zu erhöhen ist es einerseits möglich ihnen das Wasser zu entziehen oder andererseits kann man den Luftzutritt verhindern.

Im Jahr 1902 entwickelte der Chemiker Wilhelm Norman ein Verfahren, wodurch die

flüssigen Fette bei Überdruck und in Anwesenheit von Nickel als Katalysator zu festen Fetten umgewandelt wurden. Dieses Verfahren der Fetthärtung wird später erläutert.

Fett als Schutzfunktion

Fette erfüllen Schutzfunktionen im Organismus. Sie dienen dem Wärmeschutz

(Unterhautfettgewebe), bieten Schutz gegen Druck und Stoß (Nierenfett), sie sind Polster für bewegliche Organe (Augäpfel) und schützen Haut und Haar durch ihre Wasser abstoßende Wirkung.

Fette zählen zu den energiereichsten Nahrungsmitteln mit einem physiologischen Brennwert von etwa 40 kJ/g. Im Vergleich haben Kohlehydrate und Eiweiß nur etwa die Hälfte (etwa 17,2 kJ/g).

Fette sind zudem geschmacksträger.

Essentielle Fettsäuren

Sehr wichtig für den menschlichen Körper sind die essentiellen Fettsäuren Linolsäure und Linolensäure. Diese müssen über die Nahrung aufgenommen werden, da sie nicht vom Körper selbst synthetisiert werden können.

Linolensäure Linolsäure

COOH

COOH

Versuch 2: Löslichkeitsversuch

Chemikalien:

Öl Wasser Petrolether Materialien:

2 Reagenzgläser Reagenzglashalter 2 Stopfen

Durchführung:

Man lege in beiden Reagenzgläsern etwas Öl vor und gebe in das eine Reagenzglas etwas Wasser (1. RG) und in das andere Reagenzglas etwas Petrolether (2. RG). Nun schüttelt man beide Reagenzgläser gut durch.

Auswertung:

Emulsion Lösung

Man kann beobachten, dass in dem 1. Reagenzglas eine Phasentrennung erfolgt, im 2.

Reagenzglas kann man keine Phasentrennung beobachten. Das Öl hat sich in dem Petrolether gelöst.

Ein Blick auf die Strukturformel erklärt diesen Versuch.

Wasser ist ein polarer Stoff, das Sauerstoff-Atom ist δ– geladen und die Wasserstoff-Atome δ+ geladen sind. Neben dem Wasser ist exemplarisch eine Fettsäure abgebildet. Diese hat einen länglichen unpolaren Teil (Kohlenstoffkette) und einen kurzen polaren Teil

(Carboxylatgruppe). Öl zählt wegen dem größeren unpolaren Teil zu den unpolaren Stoffen.

Petrolether ist völlig unpolar.

Es gilt: Gleiches löst sich in Gleichem, darum löst sich Öl in Petrolether nicht aber in Wasser.

H O

H OH

O

Wasser Öl Octan

Löslichkeiten von lipophilen Stoffen

ß-Carotin (E 160 a) wurde erstmals 1831 von Wackenroder aus Karotten isoliert. Karotten werden im folgenden Versuch zur Demonstration von Löslichkeiten benötigt.

Die Strukturformel von ß-Carotin besteht aus aneinander geknüpften Isopren-Bausteinen wobei sich an den jeweiligen Enden Iononringe befinden. Die Farbigkeit von ß-Carotin lässt sich unter anderem durch das stark ausgedehnte π-System erklären. Die konjugierten

Doppelbindungen können über das gesamte Molekül „geklappt“ werden. Das

Absorptionsmaximum liegt bei Lambda = 497 nm, wodurch dem menschlichen Auge Carotin orange erscheint.

Gelborange S (E 110) wird ebenso wie ß-Carotin zum Färben von Lebensmitteln verwendet.

Versuch 3: Löslichkeit von lipophilen Stoffen

Chemikalien:

Wasser Öl

Möhren (geraspelt) Materialien:

2 Reagenzgläser Becherglas (100 mL) Bunsenbrenner Gestell mit Drahtnetz Durchführung:

Man gibt einige g Möhrenraspel, etwa 70 mL Wasser und einen Schuss Öl in das Becherglas.

Einige mL der Flüssigkeit werden nun in das erste Reagenzglas abgenommen. Man sollte darauf achten, dass von beiden Phase (Wasser und Öl) etwas abgenommen wird. Für einen späteren Vergleich Reagenzglas zur Seite stellen.

OH

O

S

N N SO

Na

Na

Nun wird der Inhalt des Becherglases über dem Bunsenbrenner erhitzt und einige Minuten gekocht. Für gute Ergebnisse muss etwa 10 Min. gekocht werden. Nun nimmt man erneut eine Probe der Flüssigkeit ab und vergleicht diese mit dem ersten Reagenzglas.

Auswertung:

Nach dem Kochen hat sich die Ölschicht auf dem Wasser orange gefärbt. ß-Carotin, welches in der Karotte enthalten ist, ist ein lipophiler („fettliebender“) Farbstoff und sammelt sich in der oberen öligen Phase an. Die untere wässrige Phase weist keine Farbveränderung auf.

Erhitzt man Margarine eine Weile, so trennt sie sich zwei Phasen. Diese Phasen kann man getrennt voneinander untersuchen.

Versuch 4: H 2 O-Nachweis

Chemikalien:

CuSO

(getrocknet) (Im Trockenschrank bei ca. 200 °C getrocknet) CuSO

5 H

O

Materialien:

3 Reagenzgläser

2 Pipetten (wahlweise Scheidetrichter) Durchführung:

Von den drei Reagenzgläsern wird eines mit Kupfersulfat-Pentahydrat befüllt, die anderen zwei Reagenzgläser füllt man mit getrocknetem Kupfersulfat. Reagenzglas 1 dient nur zum Vergleich. Nun gibt man in RG 2 die obere abgetrennte Phase der zuvor erhitzten Margarine und in RG 3 die untere Phase. Da dieser Versuch sehr empfindlich ist, müssen die Phasen sauber getrennt werden!

Auswertung:

In RG 2 kann man beobachten, dass das getrocknete Kupfersulfat von der öligen Phase umschlossen wird. Es findet dort keine Farbänderung statt (lediglich eine Intensivierung der bestehenden Farbe). In RG 3 ändert sich nach Zugabe der wässrigen Phase die Farbe. Aus dem getrockneten Kupfersulfat ist mit Hilfe der unteren Phase durch Hydratation

Kupfersulfat-Pentahydrat rückgebildet worden.

vorher nachher

Versuch 5: Fettgehaltvergleich

Chemikalien:

Sudan III (Ceresinrot) Materialien:

Palmin, Margarine und Halbfettmargarine je 250 g 3 Magnetrührer

3 Rührfische

3 Erlenmeyerkolben (300 mL) Spatel

Waage

3 Wasserbäder

Durchführung:

Die Fette werden auf die Erlenmeyerkolben aufgeteilt und geschmolzen (90°C Wasserbad). In die Schmelze wird nun je eine Spatelspitze Sudan III gegeben. Nach etwa 5 min. Rühren erfolgt Trennung in wässrige und ölige Phase.

Auswertung:

Nur die ölige Phase ist durch Sudan III rot gefärbt.

Sudan III ist ein Azofarbstoff, der lipophil ist und sich demnach nur in der oberen öligen Phase befindet.

Der Fettgehalt von Palmin: 100%

Butter: 80%

Margarine: 40%

Die Farbintensität ist in diesem Versuch nicht ausschlaggebend, hier wird vielmehr der H

O-Anteil der in Butter und Margarine enthalten ist verdeutlicht, da der Farbstoff sich ausschließlich im geschmolzenen Fett befindet. Das Wasser, das in der Margarine und der Butter enthalten ist, befindet sich am Grunde des Becherglases.

Demonstration: Fettsäurenachweis mit DC

N

N N

N

O

H

Chemikalien:

Fließmittel: Trichlormethan Petrolether

Iod

Verschiedene Fette und Öle DC-Alufolien

Geräte:

Kapillaren Spateln saubere Unterlage

Bleistift Pasteurpipetten Becherglas 50 mL

Lineal Pipettenhütchen Bunsenbrenner

Fön Uhr Tiegelzange

2 DC-Kammern (groß) Waage Präparategläschen 1-mL Spritze Durchführung:

Um eine gute Kammersättigung zu erreichen wird gleich zu Beginn der Vorbereitungen die DC-Kammer mit dem Fleißmittel (ca. 100 mL) befüllt.

Konzentrationen der Proben: 10 mg der Fette bzw. 3 Tropfen der Öle werden in 1 mL Petrolether gelöst.

Kokosfett

Margarine

Speiseöl

Butter

Fleischwurst

Triglyceride

Fettsäuren

Cholesterol

Diglyceride

Die Fließmittelfront befindet sich 1,5 cm vom unteren Rand entfernt. Die Proben werden gleichmäßig über die Startlinie verteilt, die äußeren Punkte befinden sich 2 cm vom rechten bzw. linken Rand. Die Laufzeit beträgt bei einer Laufhöhe von 16 cm etwa 90 Minuten.

Entwicklung des Chromatogrammes:

Das Chromatogramm wird entnommen und vor der Detektion getrocknet. Die Entwicklung erfolgt in einer mit Ioddampf gesättigten Kammer. Dazu am besten die Iodkörnchen in ein vorher erwärmtes Becherglas fallen lassen, welches seitlich in der zweiten DC-Kammer steht.

Versuch 6: Nachweis für Fettsäuren

Chemikalien:

Margarine

Ethanolische KOH - Lösung (w = 0,1) HCl (c = 2 mol/L)

Materialien:

Erlenmeyerkolben 100 mL Messzylinder

Spatel H

O-Bad

Waage Reagenzglas mit Stopfen

Magnetrührer Pipette

Rührfisch

Durchführung:

5 g Margarine in 100 mL Erlenmeyer vorlegen und schmelzen. 30 mL KOH zugeben und unter ständigem Rühren auf dem Wasserbad erwärmen. Trübung verschwindet nach ca. 10 Minuten.

Eine Probe Seifenlösung wird mit Wasser verdünnt, unter schütteln kommt es zu einer Schaumbildung. Zur entstandenen Seifenlösung gibt man einige Tropfen HCl. Nach erneutem Schütteln kommt es zu keiner weiteren Schaumbildung. Es fällt ein weißer Niederschlag aus.

Einen Teil der Seifenlösung benötigt man noch für Versuch 7.

Auswertung:

Carboxylatanion-Bildung

Der Einfluss von Hitze auf Fett

Der Einfluss von Hitze auf Fett ist dem größten Teil der Schüler und Eltern bekannt. In der Küche oder der Pommes-Bude kommen ab und an stechend riechende Dämpfe vor.

Fette können beim Braten oder Frittieren von Lebensmitteln leicht Temperaturen von 200°C und höher ausgesetzt sein.

Die bevorzugten Angriffsstellen bei Fetten sind die Esterbindungen zwischen Glycerid und den Fettsäuren sowie die Doppelbindungen der ungesättigten Fettsäuren.

Als Beispiel eignet sich die Entstehung des Aldehyds Acrolein

Es handelt sich um eine Eliminierungsreaktion. Glycerin wird an der OH-Gruppe protoniert,

H

O fungiert als gute Abgangsgruppe. Es entsteht als Zwischenstufe ein Enol und nach

erneuter Wasserabspaltung entsteht das ungesättigte Aldehyd Acrolein.

Bei Acrolein handelt es sich um ein ungesättigtes Aldehyd und von diesem kommt jetzt das Thema gesättigte und ungesättigte Fettsäuren.

III.

Gesättigte und ungesättigte Fettsäuren

Vorgestellt werden hier beispielhaft nur vier Fettsäuren:

Laurinsäure Palmitinsäure als gesättigte und Ölsäure

Linolsäure

als ungesättigte Fettsäuren.

In fast allen natürlichen Fettsäuren ist eine gerade Anzahl an Kohlenstoff-Atomen vorhanden.

Betrachtet man die Schmelzpunkte, so ist deutlich zu erkennen, dass die gesättigten Fettsäuren höhere Schmelzpunkte haben (Smp. °C 44, 63)

im Vergleich zu den ungesättigten Fettsäuren (Smp. °C 13,4 , -5).

Hier wirken wie schon bei der Konsistenz von Fetten und Ölen erläutert bei den gesättigten Fettsäuren hohe van-der-Waals-Kräfte (zunehmend mit steigender Molekülgröße).

Erneut hindert die cis-Anordnung eine parallele Anordnung der ungesättigten Fettsäuren.

Gibt es nur eine Doppelbindung in der Fettsäure so spricht man von einfach ungesättigt, sind mehrere Doppelbindungen vorhanden von mehrfach ungesättigten Fettsäuren.

Versuch 7: Nachweis der C-C-Doppelbindung

Chemikalien:

Bromwasser

Seifenlösung aus Versuch 6

Natriumthiosulfat-Lösung (zur Sicherheit) Materialien:

Reagenzglas Reagenzglashalter

Pipette Stopfen

Durchführung:

Im Abzug arbeiten !

COOH

COOH

COOH

COOH

Man legt etwas Bromwasser in einem Reagenzglas vor.

Nun gibt man eine Probe der Seifenlösung hinzu.

Auswertung:

Nach Zugabe der Seifenlösung wird das vorher bräunliche Bromwasser entfärbt.

Eine Erklärung erfolgt anhand einer allgemeinen Doppelbindung. Wie schon erwähnt sind ungesättigte Fettsäuren in der Margarine enthalten.

Die Reaktion wird vereinfacht an einer allgemeinen Doppelbindung erläutert.

Die Br-Br-Bindung ist polarisierbar. Es kommt zunächst zu einer heterolytischen Spaltung der Br-Br-Bindung. Das Bromid-Anion besitzt einen induzierten Dipol und wird von der

Doppelbindung (π-Elektronenwolke hat nucleophilen Charakter) angezogen. Es bildet sich ein cyclisches Bromoniumion wobei die Bindungen von den C-Atomen zum Bromid-Ion länger sind als die Bindung der C-Atome selbst. Es gibt zwei mögliche Angriffsstellen für das zweite Bromid-Ion. Man erhält über eine nucleophile Anti-Addition eine vicinale

Dibromverbindung.

Die Hydrierung von Öl

Die Hydrierung von Öl wird durchgeführt um die Haltbarkeit durch Fetthärtung zu erhöhen.

Die Hydrierung darf nur einen Teil der Doppelbindungen beseitigen, denn Fette ohne ungesättigte Fettsäuren sind schwer verdaulich, außerdem führt es zum Verlust der essentiellen Fettsäuren.

Über 90% der Doppelbindungen, die in natürlich vorkommenden Fettsäuren enthalten sind, haben cis-Konfiguration.

Allgemein werden bei der Hydrierung nicht alle Doppelbindungen hydriert. Ein signifikanter Anteil wird durch den Katalysator zur entsprechenden trans-Doppelbindung isomerisiert, so dass Doppelbindungen auf jedem Fall im Endprodukt enthalten sind.

Über die Frage, ob der Genuss von trans-Fettsäuren Einfluss auf unsere Gesundheit hat gibt es

mehrere Studien. In den 60er und 70er Jahren zeigten Studien, dass sich trans-Fettsäuren in

der Zellmembran ansammeln und sich negativ auf die Gesundheit auswirken. Die Forschung

ist diesbezüglich etwas schwierig, da jedes Nahrungsmittel mit trans-Fettsäuren auch

Das Verfahren der Fetthärtung beruht darauf, dass einem Teil der in pflanzlichen Fetten enthaltenen ungesättigten Fettsäuren katalytisch Wasserstoff angelagert wird. Die ungesättigten Fettsäuren mit niedrigem Schmelzpunkt werden dadurch zu gesättigten Fettsäuren mit höherem Schmelzpunkt umgewandelt.

IV.

Lecithin

Im Labor wurde der Versuch mit einem Pd auf Al

O

-Kat.

durchgeführt.

Da dieser sehr fein

verteilt vorliegt, ist

er aus dem Produkt

nicht leicht zu

entfernen.

Lecithin, wie man hier vereinfacht abgebildet sieht, besteht aus Fettsäuren, einem Glycerin- Gerüst, einem Phosphorsäure-Teil und einem Cholin-Rest (organische Base). Lecithin gehört zur Gruppe der Phospholipide und besitzt einen amphiphilen Charakter.

Zu finden ist es unter anderem in Eigelb wie auch im folgenden Versuch gezeigt.

Versuch 8: Emulgiervermögen von Lecithin

Chemikalien:

Eigelb Öl Wasser Materialien:

Reagenzglas Stopfen

Reagenzglasgestell Durchführung:

In ein Reagenzglas werden gleiche Teile Öl und Wasser vorgelegt. Zu diesen zwei Phasen wird ein Eigelb zugegeben und kräftig geschüttelt.

Auswertung:

Es kommt durch das Eigelb zu einer Mischung der beiden Phasen.

Die Fettsäuren bilden den hydrophoben Teil, der Cholin- und Phosphorsäure-Teil bilden den hydrophilen Anteil. Es kommt zu einer Micellenbildung, hydrophile Reste lagern sich nach innen, hydrophobe Reste richten sich nach außen aus.

(Nach einiger Zeit kommt es zur Trennung, da vermutlich nicht ausreichend Lecithin im Eigelb vorhanden ist.)

V.

Verwendung von Fetten

H

O

Öl

Zur weiteren Verwendung von Fetten zählt die Herstellung von Seife. Ein Triglycerid- Molekül reagiert mit Hydroxid-Ionen zu Glycerin und Alkalisalzen der Fettsäure.

Schmierseife erhält man bei Anwesenheit von Kaliumsalzen, Kernseife bei der Anwesenheit von Natriumsalzen.

Versuch 9: Herstellung von Seife

Chemikalien:

Natronlauge (c = 8 mol/L) (160 g NaOH

in 500 mL Wasser lösen)

Gesättigte Kochsalzlösung (ca. 150 g NaCl in 500 mL Wasser bei 50-60°C lösen, nach Abkühlen vom Bodensatz abgießen )

50 g Speisefett (z. B. Palmin) Duftöl

Materialien:

Becherglas 400 mL Bunsenbrenner

Becherglas 800 mL Dreifuß mit Drahtnetz

Glasstab (oder Magnetrührer mit Thermofühler)

Thermometer Durchführung:

50 g des Speisefettes werden in einem Becherglas (400 mL) auf ca. 90°C erhitzt. Unter ständigem Rühren (Glasstab oder Rührfisch) werden 25 mL der Natronlauge zugegeben. Es wird bei etwa 90°C so lange erhitzt, bis eine zähe Emulsion entstanden ist (etwa 30 min).

Zum Aussalzen der Seife wird im Anschluss die rohe Seifenmasse im Becherglas mit 50 mL heißem Wasser (90°C) versetzt. Unter Rühren wird erhitzt, bis sich die Seifenmasse ganz aufgelöst hat (evtl. etwas mehr Wasser hinzufügen). Nun werden unter weiterem Rühren ca.

100 – 150 mL der gesättigten Kochsalzlösung zugesetzt. Es bilden sich zwei Phasen, die obere Phase wird schnell fest (Seife). Zum vollständigen aussalzen lässt man über Nacht stehen.

Im Becherglas hat sich auf der Flüssigkeitsoberfläche eine feste Seifenschicht gebildet, die man einfach herausnehmen kann. Ist die Seife noch weich, drückt man sie in einem Tuch aus und kann sie in eine Form pressen.

Um besonders reine Seife zu erhalten, die man auch zum Waschen verwenden kann, muss man die Seife erneut aussalzen. Die Rohseife enthält noch zuviel Lauge. Dazu löst man die Seife in der gerade nötigen Menge heißem Wasser, gibt gesättigte Kochsalzlösung (100 – 150 mL) hinzu und wartet, bis sich die Seife abscheidet. Ist die Seife gelöst, kann man sie

aromatisieren. Hierzu eigenen sich Duftöle, aber auch selbst hergestellte Ester.

Auswertung:

In alkalischer Lösung findet eine Verseifung des Esters statt, die Salze der Fettsäuren fallen aus, sie stellen die sog. Seife dar.

Mechanismus:

Es erfolgt ein nucleophiler Angriff auf das Carbonylkohlenstoff-Atom, daraufhin erfolgt eine Eliminierung des Alkoholat-Ions, dabei wird gleichzeitig ein Säuremolekül gebildet, welches im nächsten Schritt das Proton an das Alkoholat-Ion abgibt. Der Austausch des

nucleophileren Alkoholat-Ions durch das weniger nucleophile Hydroxid-Ion kann nur deshalb erfolgen, da das Alkoholat-Ion durch Protonenaufnahme zum Alkohol-Molekül reagiert und daher praktisch völlig aus dem Gleichgewicht entfernt wird.

VI.

Besonderheiten

Vergiftetes Speiseöl in Spanien (1981)

Rapsöl wurde von fliegenden Händlern mit Anilin und Acetanilid vergällt. 300 Menschen wurden getötet und insgesamt 20000 Personen wurden verletzt.

Es ist nicht genau bekannt, wieso es zu einer solchen Katastrophe kommen konnte,

Vermutungen werden aber in folgender Richtung geführt:

Rapsöl besteht zu 60% aus Ölsäure, 20% Linolsäure und 10% Linolensäure.

Ungesättigte Triglyceride reagieren mit dem Vergällungsmittel Anilin unter Spaltung der Triglyceride und Bildung der Fettsäureanilide.

Das französische Paradoxon

Korreliert der Fettverzehr mit den Herzerkrankungen?

VII. Literaturverzeichnis

Zeitschriften

Chemie in der Schule (ChidS)

Nr. Jhg Seite

4 1991 1-

9 1992 323-326

(sehr grobe Skizze!)

6 1993 251-252

9 1994 314-322

3 1996 100-104

1 1997 6-14

6 1997 226-233

4 1998 236

6 1998 370

2 2000 86-90

PdN – ChiS

Nr. Jhg Seite

6 2001 2-7; 8-9; 9-13; 17-20; 13-16

Chemie Konkret (ChemKon)

Nr. Jhg Seite

2 1995 58-64

4 1997 208

MNU

Nr. Jhg Seite

5 1976 290-297

1 1998 32-38

4 1999 219-226

7 1999 414-421

Chemie in unserer Zeit (ChiuZ)

Nr. Jhg Seite

3 1982 101

4 1982 138

3 1983 103

5 1985 156-159

4 1992 158

5 1995 260-271

4 2000 254-255

2 2002 90-96

Praxis der Naturwissenschaften – Chemie (PdN-Ch)

Nr. Jhg Seite

2 1977 41-48

10 1978 253-260

6 1980 186-187

3 1984 92-93

2 1985 44-47

1 1989 44-46

2 1990 28-33

3 1993 2-7

Naturwissenschaften im Unterricht (NiU – C)

Nr. Jhg Seite

30 1995 41-44

36 1996 29-30

45 1998 10-14

49 1999 28-32

53 1999 21-23

69 2002 18-21

Bücher

K.P.C. Vollhardt, N.E. Schore: Organische Chemie 3. Auflage, Verlag: Wiley-VCH

Tausch/v. Wachtendonk: Chemie SII Verlag: C.C. Buchner

Charles E. Mortimer: Das Basiswissen der Chemie 6. Auflage Georg Thieme Verlag Stuttgart

Internet:

www.olivenoel-info.net

www.chemlin.de/chemie/experimente.htm

www.deutschesmargarineinstitut.de