E.K.Φ.Ε ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ Εργαστηριακή Άσκηση: Έλεγχος ποιότητας ελαιολάδου

Έλεγχος ποιότητας ελαιολάδου Στόχος Στόχος της παρούσας εργαστηριακής άσκησης είναι ο προσδιορισμός της % περιεκτικότητας ελαιολάδου του εμπορίου σε ελαϊκό οξύ (προσδιορισμός οξύτητας) και ο έλεγχος του για πιθανή νοθεία με σπορέλαια. Στόχοι Μετά το τέλος της άσκησης να μπορούν οι μαθητές:  να πληροφορηθούν για τις σημαντικότερες χημικές ουσίες που περιέχει το ελαιόλαδο, τις ποιότητές του και τις νοθείες που ενδέχεται να γίνουν σε αυτό  να εξασκηθούν στην μέτρηση της οξύτητας του ελαιολάδου με τη μέθοδο της ογκομέτρησης  να αναφέρουν μερικές ευεργετικές ιδιότητες του ελαιολάδου στον οργανισμό μας Λίγες γνώσεις παραπάνω… Σύμφωνα με τα στοιχεία του Διεθνούς Συμβουλίου Ελαιολάδου η Ελλάδα βρίσκεται στην τρίτη θέση παραγωγής λαδιού σε παγκόσμια κλίμακα. Το ελληνικό ελαιόλαδο υπερέχει σε όρους ποιότητας, αφού το 75% της ελληνικής παραγωγής είναι εξαιρετικά παρθένο ελαιόλαδο, έναντι 45% της ιταλικής και 30% της ισπανικής. Το ελαιόλαδο είναι μίγμα εστέρων της γλυκερίνης HOCH2CH(OH)CH2OH (προπανοτριόλη) με οργανικά (λιπαρά) οξέα, κυρίως ελαϊκό οξύ C17Η33CΟΟΗ (ακόρεστο), στεατικό οξύ CH3(CH2)16COOH και παλμιτικό οξύ CH3(CH2)14CΟΟΗ (κορεσμένα). Οι εστέρες αυτοί, λόγω υδρόλυσης, διασπώνται εν μέρει σε γλυκερίνη και ελεύθερα οξέα. Η παρουσία ελεύθερων οξέων μειώνει την ποιότητα του ελαιολάδου. Η % w/w περιεκτικότητα του ελαιολάδου σε ελεύθερα οξέα ονομάζεται οξύτητα. Στο εμπόριο ελαιολάδου έχει επικρατήσει να χρησιμοποιείται ως δείκτης ποιότητας η 2 ογκομετρουμένη οξύτητα. Όταν στην ετικέτα του ελαιολάδου που αγοράζουμε αναγράφεται π.χ. οξύτητα 1 % w/w (κ.β.), σημαίνει ότι σε 100 g ελαιολάδου περιέχεται 1 g ελεύθερων λιπαρών οξέων. Επειδή τα λιπαρά οξέα που περιέχονται σε κάθε δείγμα ελαιολάδου 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, CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH ή πιο απλά C17H33COOH (Μr=282). Σύμφωνα με την ισχύουσα ποιοτική κατάταξη «παρθένο ελαιόλαδο» είναι: το έλαιο που λαμβάνεται μόνο με μηχανικές μεθόδους ή άλλες φυσικές επεξεργασίες, με συνθήκες που δεν προκαλούν αλλοίωση του ελαίου και τα οποία δεν έχουν υποστεί καμία άλλη επεξεργασία, πλην της πλύσης, της μετάγγισης, της φυγοκέντρισης και της διήθησης. Επομένως, το «παρθένο ελαιόλαδο» είναι το λάδι ‘φυσικός χυμός’, το οποίο περιέχει ανέπαφα όλα τα βασικά συστατικά που περιείχε και μέσα στον ελαιόκαρπο (βιταμίνες, ιχνοστοιχεία, μικροστοιχεία κτλ) και κατ’ επέκταση εκείνο που έχει όλες τις ευεργετικές για την υγεία ιδιότητες. Τα «παρθένα ελαιόλαδα» κατατάσσονται και ταξινομούνται αναλυτικά με τις ακόλουθες ονομασίες, ανάλογα με την περιεκτικότητά τους σε ελεύθερα λιπαρά οξέα (οξύτητα) και με κάποια ιδιαίτερα χαρακτηριστικά που προβλέπονται για την κάθε κατηγορία (Κανονισμός 2568/91 της Ε.Ε.):  Εξαιρετικό Παρθένο Ελαιόλαδο (οξύτητα ≤ 0,8 % w/w)  Παρθένο Ελαιόλαδο (οξύτητα ≤ 2,0 % w/w)  Ελαιόλαδο Λαμπάντε (οξύτητα > 2,0 % w/w) (είναι ακατάλληλο για κατανάλωση ως έχει και προορίζεται για ραφινάρισμα ή για βιομηχανική χρήση). Το αγνό παρθένο ελαιόλαδο προστατεύει το καρδιαγγειακό μας σύστημα, συμβάλλει στην πρόληψη εγκεφαλικών επεισοδίων και την μείωση της αρτηριακής πίεσης. Λόγω των πλούσιων μονοακόρεστων και πολυακόρεστων λιπαρών που περιέχει μειώνει τον κίνδυνο κατάθλιψης, βοηθά στην διατήρηση υγιών επιπέδων χοληστερόλης και μειώνει τον κίνδυνο διαβήτη. Η βιταμίνη Ε, τα μονοακόρεστα λιπαρά οξέα και οι αντιοξειδωτικές ουσίες που περιέχει δρουν προληπτικά για κάποιες μορφές καρκίνου, την οστεοπόρωση και την ρευματοειδή αρθρίτιδα. Έχει αντιγηραντικές ιδιότητες, επιδρά θετικά στην ανάπτυξη του κεντρικού νευρικού συστήματος και βοηθά στην πέψη των άλλων λιπαρών και μη τροφών, διευκολύνοντας τις εκκρίσεις της χολής. Συντελεί στην μακροζωία και τη ζωτικότητα. Για τον προσδιορισμό της ποσότητας των οξέων στο δείγμα του ελαιολάδου χρησιμοποιείται η μέθοδος της ογκομέτρησης εξουδετέρωσης. Το δείγμα διαλύεται αρχικά σε μίγμα αιθανόλης – αιθέρα και στη συνέχεια ογκομετρείται με πρότυπο διάλυμα NaOH και δείκτη φαινολοφθαλεΐνη (C20H14O4). Ογκομέτρηση είναι η διαδικασία ποσοτικού προσδιορισμού μιας ουσίας με μέτρηση του ελάχιστου όγκου ενός διαλύματος γνωστής συγκέντρωσης άλλης ουσίας που απαιτείται για την πλήρη αντίδραση με την αρχική ουσία. -Πρότυπο διάλυμα: ονομάζεται το διάλυμα της ουσίας με τη γνωστή συγκέντρωση και τοποθετείται στην προχοΐδα. -Ισοδύναμο σημείο: είναι το σημείο της ογκομέτρηση στο οποίο έχει αντιδράσει πλήρως (στοιχειομετρικά) η ογκομετρούμενη ουσία με το πρότυπο διάλυμα. - Καμπύλη ογκομέτρησης είναι η γραφική παράσταση του pΗ του άγνωστου διαλύματος που ογκομετρούμε σε συνάρτηση με τον όγκο του πρότυπου διαλύματος που προσθέτουμε. 3 Η καμπύλη ογκομέτρησης μίας αλκαλιμετρίας πάντα “ανεβαίνει”, γιατί με την προσθήκη βάσης το pH του διαλύματος αυξάνεται, ενώ στην οξυμετρία η καμπύλη ογκομέτρησης “κατεβαίνει”, γιατί με την προσθήκη οξέος το pH του διαλύματος μειώνεται. Στην περιοχή του ισοδύναμου σημείου παρατηρείται πάντα απότομη μεταβολή του pH και η καμπύλη ογκομέτρησης γίνεται σχεδόν κατακόρυφη ευθεία. Το pH του ισοδύναμου σημείου αντιστοιχεί πρακτικά στο μέσο της καμπύλης. Καμπύλη ογκομέτρησης ασθενούς οξέος με ισχυρή βάση. Το ισοδύναμο σημείο έχει pH μεταξύ 8,2 και 10,5 και επομένως ενδείκνυται ως δείκτης η φαινολοφθαλεΐνη Το διάλυμα που θα χρησιμοποιηθεί ως δείκτης παρασκευάζεται με τη διάλυση 0,05 g φαινολοφθαλεΐνης σε μίγμα αποτελούμενο από 50 mL νερό και 50 mL αιθανόλη. Το διάλυμα αυτό μπορεί να είναι ερεθιστικό για τα μάτια και το δέρμα, γι' αυτό επιβάλλεται η χρήση ειδικών γυαλιών και γαντιών στο εργαστήριο κατά τη χρήση του. Απαιτούμενα όργανα και αντιδραστήρια - Προχοΐδα - κωνικές φιάλες - ογκομετρικοί κύλινδροι - γυάλινα χωνιά - σπάτουλες - ηλεκτρονικός ζυγός - πλαστικά γάντια και προστατευτικά γυαλιά - στερεό NaOH - φαινολοφθαλεΐνη - ελαιόλαδο - βενζίνη (καθαρισμού) - αιθανόλη (96% - αλκοολούχος λοσιόν) - σε ογκομετρική φιάλη Ασφάλεια από την εκτέλεση των πειραμάτων - Φορέστε εργαστηριακή ποδιά, προστατευτικά γυαλιά και γάντια - Μην αγγίζεται και μη δοκιμάζεται τα λάδια και τις χημικές ουσίες 4 Πειραματική διαδικασία Α. Παρασκευή 100 mL υδατικού διαλύματος υδροξειδίου του νατρίου 0,1 M Ζυγίζουμε με ακρίβεια 0,4 g υδροξειδίου του νατρίου (NaOH, Mr= 40) και παρασκευάζουμε υδατικό διάλυμα NaOH όγκου 100 mL, συγκέντρωσης C = 0,1 Μ. (σε ογκομετρική φιάλη) Β. Ογκομέτρηση ελαιολάδου Ζυγίζουμε 10 g ελαιολάδου μέσα σε κατάλληλη κωνική φιάλη. Προσθέτουμε 25 mL μίγματος αιθανόλης - βενζίνης και 5-6 σταγόνες δείκτη φαινολοφθαλεΐνης. Ανακατεύουμε καλά για τη διάλυση του ελαιολάδου και το ογκομετρούμε με το διάλυμα ΝaΟΗ συγκέντρωσης C = 0,1 Μ, μέχρι να εμφανιστεί ελαφρά ρόδινο χρώμα στο διάλυμα με το ελαιόλαδο. Αν καταναλώθηκαν V ml από το διάλυμα του ΝaΟΗ τότε η οξύτητα του ελαιολάδου σε ελαϊκό υπολογίζεται ως εξής: C17H33COOH + ΝaΟΗ  C17H33COOΝa + H2O n (mol) οξέος = n (mol) βάσης = CV Μάζα ελαϊκου οξέος: mελαϊκού = CV10-3 282 = 0,282CV g Οξύτητα % =         ά m ά 28,2 CV 100 m 0,282 CV (g ελαϊκού/100g ελαιολάδου) Επομένως, για τη μάζα των 10 g ελαιολάδου θα ισχύει η σχέση: Οξύτητα = 0,282·V % w/w, (όπου V ο όγκος του διαλύματος NaOH 0,1 M σε mL) Αποτελέσματα: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Γ. Μια γρήγορη και αποτελεσματική ογκομέτρηση ελαιολάδου Το παραπάνω πείραμα μπορεί να γίνει εύκολα μέσα στην τάξη ή στο σπίτι χρησιμοποιώντας κατάλληλες σύριγγες (χωρίς βελόνα). Σε ένα ποτήρι προσθέτουμε με σύριγγα 11 mL ελαιολάδου, 10 mL καθαρής αιθανόλης και λίγες σταγόνες φαινολοφθαλεΐνης. 5 Με μία άλλη σύριγγα προσθέτουμε υδατικό διάλυμα NaOH 0,357 M και αναδεύουμε μέχρι να εμφανιστεί ελαφρά ρόδινο χρώμα. Έτσι κάθε mL του διαλύματος της βάσης θα αντιστοιχεί σε 1 βαθμό οξύτητας του ελαιολάδου. Νοθεία στο ελαιόλαδο Γενικά με τον όρο ‘‘νοθεία’’ εννοούμε την προσθήκη στα τρόφιμα ουσιών που απαγορεύεται η χρήση τους ή που υπερβαίνουν τα επιτρεπτά όρια της περιεκτικότητάς τους. Μη νοθευμένο θεωρείται ένα τρόφιμο εφόσον αναγράφεται στη συσκευασία η σύσταση και ταυτίζεται με τη σύνθεσή του. Οι λόγοι νοθείας ενδέχεται να είναι οικονομικοί, τεχνικοί ή/και άγνοια προσωπικού. Η νοθεία μπορεί να είναι επικίνδυνη για την υγεία ή ακίνδυνη για την υγεία αλλά να ζημιώνει οικονομικά τον καταναλωτή. Ο έλεγχος των τύπων νοθείας του ελαιόλαδου είναι πολλές φορές πολύπλοκος, γι’ αυτό και υπάρχει μια σειρά διαδικασιών για να αποδειχθεί η αυθεντικότητα του ελαιολάδου και το είδος της νοθείας. Ως μέσα νοθείας του παρθένου ελαιολάδου, υπάρχουν πάρα πολλά προϊόντα. Τα πιο συνηθισμένα είναι: - Ιχθυέλαιο, το οποίο παράγεται από την σάρκα λιπαρών ψαριών και περιέχει υψηλά ποσοστά πολυακόρεστων λιπαρών οξέων. - Πυρηνέλαιο, είναι το προϊόν που λαμβάνεται από επεξεργασία του πυρήνα του ελαιόκαρπου (εκχύλιση με οργανικούς διαλύτες), το οποίο μπορεί να θεωρηθεί βρώσιμο έπειτα από κατάλληλη επεξεργασία. - Σπορέλαιο. Τα σημαντικότερα σπορέλαια είναι το σογιέλαιο, το ηλιέλαιο, το αραβοσιτέλαιο, το κραμβέλαιο (από φυτό Canola oil) και το φοινικέλαιο. - Ορυκτέλαιο, το οποίο κατηγοριοποιείται σε παραφινέλαιο, λάδια αυτοκινήτου και γενικά σε λάδια εσωτερικής καύσης, τα οποία σε πολλές περιπτώσεις είναι επικίνδυνα για την υγεία μας. Η αντίδραση Συνοδινού – Κώνστα χρησιμοποιείται για την ανίχνευση ξένων προς το ελαιόλαδο ελαίων. Με την αντίδραση αυτή, στην οποία χρησιμοποιείται πυκνό HNO3, ανιχνεύεται σχετικά εύκολα η νοθεία στο ελαιόλαδο. Δεν είναι γνωστό σε ποιες ενώσεις οφείλονται τα χρώματα που σχηματίζονται. Απαιτούμενα όργανα και αντιδραστήρια - Γυάλινο χωνί, πτυχωτός ηθμός - Κωνική φιάλη των 50 mL, δοκιμαστικός σωλήνας (μεγάλος) με πώμα - Πυκνό νιτρικό οξύ (65 % - d = 1,40 g/mL) - Ενεργός άνθρακας Πείραμα Σε κωνική φιάλη των 50 mL φέρονται 30 mL του δείγματος και 3 g ενεργού άνθρακα. Αναδεύουμε και διηθούμε με πτυχωτό ηθμό. 10 mL του διηθημένου ελαίου φέρονται σε δοκιμαστικό σωλήνα των 50 mL, προστίθενται 10 mL π. ΗΝΟ3 (d = 1,40 g/mL), πωματίζουμε και αναταράσσουμε για 30 sec. Αμέσως μετά και μέχρι 5 min παρατηρούμε την Εργαστηριακή Άσκηση: Έλεγχος ποιότητας ελαιολάδου Φύλλο Εργασίας Ημερομηνία………………………………… Τμήμα…………………… Ονοματεπώνυμο………………………………………………………………..……………………………………… 1. Σε ποια χημική ουσία οφείλεται κυρίως η οξύτητα του ελαιόλαδου; Πάνω από ποια τιμή οξύτητας (% w/w) το ελαιόλαδο είναι ακατάλληλο για κατανάλωση; ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2. Να αναφέρετε 4 ευεργετικές για την υγεία μας ιδιότητες του ελαιόλαδου. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3. Ποια πρέπει να είναι η συγκέντρωση του διαλύματος NaOH, ώστε κατά τη διαδικασία ογκομέτρηση 10 g ελαιόλαδου, κάθε mL από την προχοΐδα να αντιστοιχεί σε οξύτητα 1 % w/w; ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 4. Να αναφέρετε 3 έλαια με τα οποία νοθεύεται το ελαιόλαδο. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 5. Να περιγράψετε την απλή πειραματική μέθοδο με την οποία προσδιορίζουμε τη νοθεία στο ελαιόλαδο με πυρηνέλαια ή σπορέλαια ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 7 Επισημάνσεις για τους εκπαιδευτικούς: Α. Η αιθανόλη ή το μείγμα αιθανόλης/βενζίνης (ή αιθέρα) πρέπει να είναι εξουδετερωμένο (pH= 7). Αυτό γίνεται με την προσθήκη ελάχιστων σταγόνων υδατικού διαλύματος NaOH 0,1 M, ώστε να εξουδετερωθούν τα ελεύθερα οξέα που ενδέχεται να υπάρχουν μέσα σ’ αυτούς του διαλύτες. Η αιθανόλη (ή το μείγμα αιθανόλης/βενζίνης) αναμειγνύονται με το ελαιόλαδο πριν την ογκομέτρηση, για την αποφυγή της αντίδρασης σαπωνοποίησης (υδρόλυση των τριγλυκεριδίων του ελαιολάδου από το διάλυμα NaOH). Β. Στα ελαιοτριβεία και στο εμπόριο χρησιμοποιούνται: i) Ειδική μεζούρα για τη μέτρηση 11 mL ελαιολάδου, τα οποία αντιστοιχούν σε 10 g (d= 0,916 g/mL). ii) Ως διαλύτης χρησιμοποιείται συνήθως μόνο καθαρή και εξουδετερωμένη αιθανόλη 10 mL. iii) Έτοιμο τυποποιημένο υδατικό διάλυμα NaOH 0,357 M (14,28 g NaOH σε 1 L διαλύματος, σε ογκομετρική φιάλη) και λίγες σταγόνες του δείκτη φαινολοφθαλεΐνη. Έτσι κάθε mL του διαλύματος NaOH να αντιστοιχεί σε οξύτητα ενός βαθμού (1 % w/w). Γ. Αντίδραση Συνοδινού - Κώνστα 

Ενδεικτική βιβλιογραφία - Εργαστηριακός οδηγός Χημείας Β’ Λυκείου θετικής Κατεύθυνσης https://drive.google.com/file/d/0Bxcx3Ed4MUg5bWtZSEtZY21aazQ/view - Τετράδιο Εργασιών Χημείας Β’ Λυκείου θετικής Κατεύθυνσης https://drive.google.com/file/d/0Bxcx3Ed4MUg5ZHZtMHhxWDA5Slk/view - Εργαστηριακός οδηγός Χημείας Γ’ Λυκείου http://ekfe.eyr.sch.gr/erg_odhgoi/erg_od_xhm_g_kat_lyk.pdf - Εργαστηριακός Οδηγός Χημείας Β’ Γυμνασίου, Σ. Αβραμιώτης κ.ά., ΟΕΔΒ, ΑΘΗΝΑ http://ekfe.eyr.sch.gr/erg_odhgoi/erg_od_xhm_b_gym.pdf - Εργαστηριακός Οδηγός Χημείας Γ’ Γυμνασίου, Θεοδωρόπουλος Π. κ.ά., ΟΕΔΒ, ΑΘΗΝΑ https://drive.google.com/file/d/0Bxcx3Ed4MUg5YVRoRUxiS0V0eEE/view - ΟΓΚΟΜΕΤΡΗΣΗ ΕΛΑΙΟΛΑΔΟΥ - Determination of olive oil acidity (video) https://www.youtube.com/watch?v=z7bquHihmM0 - Έλεγχος αλλοίωσης - νοθείας στο ελαιόλαδο http://foodtechlab.deapt.upatras.gr/