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Native (auch als nativ bezeichnete) Speiseöle werden durch schonende mechanische Verfahren ohne Wärmezufuhr gewonnen, um die wertvollen Inhaltsstoffe zu erhalten. Diese Öle sind in der Regel von hoher Qualität und gelten als besonders gesund und wertvoll. So ist beispielsweise natives Olivenöl aufgrund seiner Fettsäurezusammensetzung, die sich durch ein hohes Verhältnis von einfach ungesättigten zu mehrfach ungesättigten Fettsäuren auszeichnet - ein wichtiger Faktor für die Oxidationsstabilität des Öls - ziemlich oxidationsbeständig. Außerdem enthält es einige starke Antioxidantien, die als Polyphenole bekannt sind. Die meisten dieser Verbindungen werden bei der Raffination entfernt und sind in raffinierten Speiseölen in viel geringeren Mengen vorhanden als in nativen Ölen [2].
In diesem Blogbeitrag erfahren Sie, was Speiseöl ist, wie es hergestellt wird, wie man es prüft und welche Parameter bei der Analyse hinsichtlich Qualität und Sicherheit wichtig sind.
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Was ist Speiseöl?
Speisefette oder Speiseöle gelten als für den menschlichen Verzehr geeignet und werden hauptsächlich für Lebensmittel oder in kosmetischen Produkten verwendet. Sie enthalten wichtige Vitamine sowie gesättigte und/oder ungesättigte Fettsäuren. Sowohl Speisefette als auch Speiseöle bestehen hauptsächlich aus wasserunlöslichen Estern von Fettsäuren und Glycerin, den sogenannten Glyceriden.
Fette und Öle werden im Allgemeinen danach eingeteilt, ob sie bei Zimmertemperatur fest oder flüssig sind. Grundsätzlich unterscheidet man zwischen pflanzlichen Fetten und Ölen, die aus den Samen und Früchten von Ölpflanzen gewonnen werden, und Fetten und Ölen aus tierischen Quellen. Synthetische Speisefette und -öle können jedoch auch durch chemische Verfahren wie das Fischer-Tropsch-Verfahren aus Rohstoffen hergestellt werden.
Generell gilt: Je höher der Anteil an ungesättigten Fetten (insbesondere mehrfach ungesättigten Fettsäuren), desto gesünder ist das Fett oder Öl. Sonnenblumen-, Raps-, Distel-, Soja- und Olivenöl haben einen besonders hohen Anteil an ungesättigten Fettsäuren und mehrfach ungesättigten Fettsäuren. Obwohl sie zum Kochen und Braten verwendet werden können, sollten sie am besten in ihrem natürlichen Zustand verzehrt werden. Kokosnussöl, Palmkernöl, Butterfett und Palmöl enthalten dagegen sehr viele gesättigte Fettsäuren. Sie werden hauptsächlich zum Backen, Braten, Frittieren und zur Herstellung von industriellen Seifen oder Kosmetika verwendet.
Beispiele für Speiseöle (zum Vergrößern anklicken):
Sonnenblumenöl ist sehr beliebt, da es als Frittieröl bei sehr hohen Temperaturen verwendet werden kann. Aufgrund seines neutralen Geschmacks und seines hohen Rauchpunkts wird es häufig beim Backen verwendet, um den Geschmack und die Konsistenz von Backwaren zu verbessern. Aufgrund seines Gehalts an ungesättigten Fettsäuren und Vitamin E wird Sonnenblumenöl auch in Hautpflegeprodukten verwendet, da es weichmachend, feuchtigkeitsspendend und entzündungshemmend wirkt und vor UV-Schäden schützt.
Rapsöl (auch bekannt als Canolaöl) ist geschmacksneutral und bleibt auch bei kühleren Temperaturen fließfähig. Wegen seines neutralen Geschmacks und seiner hellen Farbe ist es ein häufiger Bestandteil von Mayonnaise und verleiht dieser eine cremige Konsistenz. Wegen seines neutralen Geschmacks und seines hohen Rauchpunkts wird Rapsöl auch zur Herstellung von frittierten Lebensmitteln und knusprigen Snacks wie Pommes frites und Popcorn verwendet.
Kokosnussöl wird häufig in Lebensmitteln verwendet, weil es einen leichten Kokosgeschmack und -geruch verleiht und auch bei hohen Temperaturen stabil bleibt. Aufgrund seines hohen Gehalts an gesättigten Fettsäuren ist es bei Raumtemperatur ein Feststoff, schmilzt jedoch bei etwa 24 °C. Aus diesem Grund wird Kokosnussöl für die Verwendung in wärmeren Klimazonen häufig hydriert, wodurch sein Schmelzpunkt auf 36-40 °C angehoben wird. Kokosnussöl wird vor allem beim veganen Backen bevorzugt, da es als Butterersatz dienen kann. Es wird auch in der Kosmetikindustrie verwendet, insbesondere für Feuchtigkeitscremes für Haare und Körper.
Überlegungen zu Lagerung und Qualität
Haltbarkeitsdauer und Produktqualität sind sehr wichtig. Speiseöle und -fette können gären, während der Lagerung verderben, entweder durch natürliche Substanzen aus der Ölquelle oder Spuren von Pestiziden verunreinigt oder sogar absichtlich verfälscht werden.
Diese Produkte können durch Autoxidation ranzig werden, wobei langkettige Fettsäuren abgebaut werden und kurzkettige Verbindungen (z. B. Buttersäure) entstehen. Die Hydrolyse von Fetten und Ölen fördert die Spaltung von Triacylglycerinen in freie Fettsäuren (FFA), Mono- und Diacylglycerine. Diese freien Fettsäuren können einer zusätzlichen Autoxidation unterliegen. Außerdem führt die Oxidation von Triacylglycerinen zur Bildung von Carbonsäuren mit einem Glycerin-Grundgerüst, was den Säuregehalt des Öls erhöht [1].
Speiseöle werden durch eine Vielzahl von Verfahren gewonnen, meist durch direkte Extraktionstechniken. Zu den wichtigsten Verfahren gehören das Pressen (Abbildung 1), die Extraktion mit flüchtigen Lösungsmitteln und die Reinigung oder Raffination mit ätzenden Chemikalien (Bleichen).
Bei der Pressung unterscheidet man zwischen „Kaltpressung“ und „Heißpressung“, was zu völlig unterschiedlichen Endprodukten führt. Bei der Kaltpressung wird das Öl bei Raumtemperatur extrahiert. Kaltgepresste Speiseöle müssen nicht raffiniert werden, da der Säuregehalt relativ gering ist, so dass das Endprodukt nach Ausfällung und Filtration gewonnen wird. Bei der Heißpressung werden die Speiseöle, wie der Name schon sagt, bei hohen Temperaturen extrahiert. Dabei steigt der Säuregehalt deutlich an und das Öl verliert einen Großteil seiner natürlichen Eigenschaften - daher werden heißgepresste Öle raffiniert, um sie genusstauglich zu machen.
Zu den verschiedenen Kategorien von Ölen gehören: natives Öl, nicht raffiniertes Öl, raffiniertes Öl, hydriertes Öl, umgeestertes Öl, fraktioniertes Öl, konfektioniertes Öl und kältebeständiges Öl. Diese werden im Folgenden näher erläutert (klicken Sie auf das jeweilige Thema, um es zu aufzuklappen).
Unraffinierte Speiseöle werden durch Schmelzen, Pressen oder Zentrifugieren gewonnen. Diese Verfahren werden in der Regel zur Herstellung von Speiseölen tierischen Ursprungs verwendet. Häufig wird Wärme zugesetzt oder toleriert. Diese Öle werden nicht chemisch behandelt und enthalten noch viele wertvolle Bestandteile, die die hohen Temperaturen überstanden haben.
Raffinierte Speiseöle werden zusätzlichen chemischen und/oder mechanischen Behandlungen unterzogen. Sie können zum Beispiel gebleicht, gefiltert, entsäuert und desodoriert werden. Infolgedessen gelten sie im Allgemeinen als nicht besonders gesund und werden weniger für den direkten Verzehr als vielmehr für industrielle Zwecke in der Lebensmittel- und Kosmetikindustrie verwendet.
Gehärtete Speiseöle sind Fette, die raffiniert wurden und deren Fettsäuren durch Hydrierung weiter verändert wurden. Sie gelten als ungesund und sind insbesondere wegen der bei der Hydrierung entstehenden Transfettsäuren in die Kritik geraten. Sie können sich negativ auf den Fettstoffwechsel und den Cholesterinspiegel auswirken.
Umgeesterte Speiseöle sind raffinierte Speiseöle (oder deren Mischungen), die unter dem zusätzlichen Einfluss von Katalysatoren hergestellt werden. Dadurch verändern sich die Anordnung der Fettsäuren und das Schmelzverhalten.
Fraktionierte Speiseöle werden aus raffinierten oder unraffinierten Speiseölen durch Kühlung und anschließende Abtrennung des Stearins von den ölhaltigen Bestandteilen hergestellt. Mit diesem Verfahren lassen sich bestimmte Eigenschaften des Endprodukts erzielen.
Konfektionierte Speiseöle (auch als verarbeitete Speiseöle bezeichnet) werden durch Hydrierung, Umesterung und fraktionierte Destillation oder durch eine Kombination dieser Verfahren hergestellt.
Kältebeständige oder kältestabile Speiseöle werden aus raffinierten oder unraffinierten Ölen durch Winterisierung hergestellt. Bei der Winterisierung wird das Öl abgekühlt und die ausfallenden Fraktionen werden gefiltert. Das gefilterte Produkt kann dann bei niedrigen Temperaturen gelagert werden, ohne dass es ausflockt.
Kurz gesagt, je stärker das Speiseöl verarbeitet ist, desto schlechter ist seine Qualität. Die Qualität von Speiseöl kann und sollte anhand verschiedener Testparameter überprüft und analysiert werden.
Die Prüfung der Qualität von Speiseölen erfordert genaue, reproduzierbare und einfache Analysemethoden, die menschliche Fehler minimieren.
Es gibt mehrere gut etablierte Methoden. Zu den bekanntesten absoluten Methoden gehören die Titration oder die Stabilitätsmessung, und zu den bekanntesten relativen Methoden gehört die Nah-Infrarot Spektroskopie.
In den folgenden Abschnitten werden verschiedene Methoden zur Prüfung der Speiseölqualität beschrieben.
Die Titration ist eine absolute und universelle Methode, die quantitative Ergebnisse liefert, ohne dass eine geräte- oder anwendungsspezifische Kalibrierung erforderlich ist. Als quantitative Methode wird die Titration in der Regel als primäre Referenzmethode für andere Analysetechniken wie die Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) verwendet.
Im Kern basiert die Titration auf dem "Zählen" von Ionen oder Molekülen in einer Probe. Ein Titrator kann für die Bestimmung einer Vielzahl von Analyten ausgerüstet werden, von anorganischen Ionen bis hin zu komplexen Molekülen. Die Abweichung der Reproduzierbarkeit beträgt in der Regel weniger als 1 %, und die Leistung des Titrationssystems kann durch die Automatisierung der Flüssigkeitshandhabung oder der Probenvorbereitung weiter verbessert werden.
Was sind die chemischen Voraussetzungen für eine erfolgreiche Titration? Zunächst basiert jede Titration auf einer quantitativen chemischen Reaktion zwischen der Probe (d. h. dem Analyten) und der Reagenzlösung (d. h. dem Titriermittel). Um die Menge des Analyten in der Probe zu berechnen, muss die Stöchiometrie dieser chemischen Reaktion bekannt sein. Daher muss die Probe vollständig in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst sein. Es muss eine geeignete Nachweismethode vorhanden sein, um den Verlauf der chemischen Reaktion zu verfolgen.
Erfahren Sie mehr über die Titration in unserem entsprechenden Blog-Artikel.
Ranzig werden ist der Prozess, durch den Öle und Fette teilweise oder vollständig oxidiert werden, nachdem sie Feuchtigkeit, Luft oder sogar Licht ausgesetzt wurden. Auch wenn es nicht immer so offensichtlich ist, können Lebensmittel ranzig werden, lange bevor sie alt werden.
Die Methode zur Bestimmung der Oxidationsstabilität von Speiseölen ist auch als Rancimat-Methode bekannt. Sie beruht auf einem einfachen Prinzip der Reaktionskinetik, wonach die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion (in diesem Fall die Oxidation von Fettsäuren) durch Erhöhung der Temperatur beschleunigt werden kann.
Während der Bestimmung wird ein Luftstrom bei konstanter Temperatur durch die Probe geleitet. Die entstehenden Oxidationsprodukte werden durch den Luftstrom in ein Messgefäß geleitet und dort durch die Leitfähigkeitsänderung einer Absorptionslösung nachgewiesen. Die Auswertung erfolgt über die sogenannte Induktionszeit. Diese kann für Vergleiche, z. B. bei Langzeit- oder Lagertests, herangezogen werden. Letztlich gibt sie Auskunft über die Oxidationsstabilität und Qualität eines Speiseöls.
Es gibt drei grundsätzliche Rancimat-Methoden: die direkte Messung (am häufigsten bei Speiseölen), die indirekte Messung (z.B. durch Kaltextraktion, am häufigsten bei bereits zu Lebensmitteln verarbeiteten Speiseölen) und die PEG-Methode (zur Bestimmung des Antioxidantiengehalts oder bei Proben mit geringem Fett- oder hohem Wassergehalt).
Weitere Informationen zur Bestimmung der Oxidationsstabilität von Speiseölen mit dem Rancimaten lesen Sie in unserem Blogartikel.
Gaschromatographie
Die Gaschromatographie (GC) wird zur Bestimmung der Fettsäurezusammensetzung von Speiseölen nach der Veresterung der Fettsäuren zu den entsprechenden Fettsäuremethylestern (FAMEs) eingesetzt.
Bei der GC werden verschiedene Verbindungen in einem Gemisch getrennt, indem eine flüssige oder gasförmige Probe in eine mobile Phase (inertes Trägergas) injiziert wird, die die flüchtigen Substanzen im Gasstrom an einer stationären Phase mit Adsorptionsmittel vorbeiführt. Die Analyten haben unterschiedliche Affinitäten für die stationäre Phase und werden vor dem Nachweis getrennt, dieser erfolgt häufig durch Massenspektrometrie (MS) oder andere Techniken.
Oxidationsindikatoren bei bestimmten UV-Wellenlängen
Die UV/VIS-Spektroskopie wird verwendet, um die Absorptionsspektren einer festen oder gelösten Verbindung zu bestimmen. Der UV/VIS-Bereich umfasst den Wellenlängenbereich von 200-800 nm. Jede Art von Speiseöl hat einzigartige Absorptionseigenschaften im Wellenlängenbereich von 350-700 nm. Daher kann der UV-visuelle Bereich zur Anzeige und Unterscheidung verschiedener Speiseöle verwendet werden.
Veränderungen der Adsorption im UV-Bereich werden als Qualitäts-, Reinheits- und Echtheitskriterien für Fette und Öle verwendet.
Die Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) ist eine schnelle und zuverlässige Methode zur Messung chemischer und physikalischer Eigenschaften in Feststoffen und Flüssigkeiten. NIR-Spektrometer messen die Absorption von Licht aus einer Probe bei verschiedenen Wellenlängen im NIR-Bereich (780-2500 nm).
Lesen Sie unseren Blog-Artikel, um mehr über die NIR-Spektroskopie zu erfahren.
Als sekundäre Technik erfordert die NIRS, dass zunächst ein Vorhersagemodell erstellt wird. Dazu müssen mehrere Spektren mit bekannten Konzentrationen oder bekannten Parameterwerten gemessen werden, die mit einer Primärmethode wie der Titration gewonnen wurden. Aus diesen Spektren wird mit Hilfe einer chemometrischen Software ein Vorhersagemodell erstellt. Dann kann die Routineanalyse der Proben beginnen.
Wie helfen Vorkalibrierungen bei der schnellen Einführung der NIR-Spektroskopie? Erfahren Sie mehr in diesem Blog-Artikel..
Die NIR-Spektroskopie ist eine zerstörungsfreie Technik und kann verschiedene Parameter in Sekundenschnelle ohne Probenvorbereitung vorhersagen. Darüber hinaus ist sie umweltfreundlich, da keine Lösungsmittel oder Reagenzien verwendet werden.
Diese Technik ist besonders empfindlich für das Vorhandensein bestimmter funktioneller Gruppen wie -CH, -NH, -OH und -SH. Daher ist NIRS eine ideale Methode zur Quantifizierung chemischer Parameter in Speiseölen, wie z. B. Wassergehalt, Jodzahl, Säurezahl und mehr.
Erfahren Sie mehr über den Einsatz von NIRS bei der Qualitätskontrolle von Palmöl in unserem Blogbeitrag und in dem unten stehenden Video.
Screening und Qualitätskontrolle von Palmöl mittels NIR-Spektroskopie
Speiseöl-Analyseparameter
Zur Beurteilung der Qualität und Eigenschaften von Speiseölen werden verschiedene Parameter herangezogen. Diese beinhalten Wassergehalt (Feuchtigkeitsgehalt), Oxidationsstabilität, Jodwert, Peroxidwert, Verseifungszahl, Säurezahl und freie Fettsäuren, Fettsäurezusammensetzung, Hydroxylwert, Oxidationsindikatoren, Brechungsindex und mehr.
Wassergehalt
Der Wasser- oder Feuchtigkeitsgehalt ist ein Maß für die in einer Probe enthaltene Wassermenge. Dieser Parameter wird in verschiedenen Bereichen verwendet und in % ausgedrückt, die von 0 (völlig trocken) bis 100 (reines Wasser) reichen können. Er kann auf volumetrischer oder gravimetrischer (Masse) Basis angegeben werden. Die Analyse des Feuchtigkeitsgehalts ist eine der am häufigsten durchgeführten Laborbestimmungen.
Der Feuchtigkeitsgehalt von Speiseölen muss in einem engen Bereich gehalten werden, um Verderb durch Bakterien und Pilze zu vermeiden. Bei einem Feuchtigkeitsgehalt von 0,05 % bis 0,3 % besteht die Gefahr, dass diese Produkte ranzig werden. Die meisten Vorschriften legen für Speiseöle einen maximal zulässigen Feuchtigkeitsgehalt von 0,2 % fest. Butter hingegen kann bis zu 16 % Wasser enthalten.
Neben der Ofentrocknung oder der radiometrischen Methode wird häufig die Karl-Fischer-Titration zur Messung des Wassergehalts in verschiedenen Produkten eingesetzt. Die coulometrische Karl-Fischer-Titration ist wegen des geringen Wassergehalts reiner Öle und Fette die bevorzugte Methode für diese Analyse. Für streichfähige Fette wie Butter und Margarine mit höherem Wassergehalt wird die volumetrische Karl-Fischer-Titration empfohlen. Eine weitere beliebte Methode zur Messung des Feuchtigkeitsgehalts ist die NIR-Spektroskopie, da sie äußerst empfindlich auf die funktionelle Gruppe -OH reagiert.
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Oxidationsstabilität
Die Oxidation von Fettsäuren ist die Ursache für eine erhebliche Verschlechterung der chemischen, sensorischen und ernährungsphysiologischen Eigenschaften von Speiseölen. Die oxidative Ranzigkeit beruht auf dem Prinzip der Reaktionskinetik, wonach die Oxidationsgeschwindigkeit von Fettsäuren durch Erhöhung der Temperatur beschleunigt werden kann. Das bedeutet, dass die Zersetzung des Produkts - in Abhängigkeit von Zeit, Temperatur und Luft - in wenigen Minuten bis Stunden nachvollzogen werden kann, was wertvolle Informationen für Speiseölhersteller liefert. Die Bewertung erfolgt auf der Grundlage der Induktionszeit.
Der Parameter Oxidationsstabilität gibt Aufschluss über die Frische eines Speiseöls. Frische Öle und Fette enthalten mehr Antioxidantien und bieten eine höhere Stabilität gegenüber erhöhten Temperaturen und Sauerstoff. Die Rancimat-Methode, die häufig zur Bestimmung der Oxidationsstabilität von Ölen verwendet wird, kann auch zum Vergleich verschiedener Chargen desselben Produkts eingesetzt werden. So lassen sich Qualitätsunterschiede frühzeitig erkennen. Die Induktionszeit kann auch mit NIRS gemessen werden [2].
Die direkte Messung mit dem Rancimaten wird hauptsächlich für Speiseöle verwendet. Die Probe wird einem Luftstrom bei einer konstanten Temperatur ausgesetzt, die typischerweise zwischen 100 °C und 180 °C liegt. Leichtflüchtige sekundäre Oxidationsprodukte werden mit dem Luftstrom in das Messgefäß überführt, wo sie in der Messlösung absorbiert werden. Die Leitfähigkeit der Messlösung wird kontinuierlich erfasst. Durch die Bildung von sekundären Oxidationsprodukten erhöht sich die Leitfähigkeit der Lösung. Die Zeit bis zum Auftreten dieses deutlichen Leitfähigkeitsanstiegs wird als Induktionszeit bezeichnet - ein guter Indikator für die Oxidationsstabilität.
| Probe | Induktionszeit (in Stunden) |
|---|---|
| Maisöl | 4–6 |
| Haselnussfett | 10–12 |
| Haselnussöl | 7–11 |
| Schmalz | 1–3 |
| Leinsamenöl | 0,5–2 |
| Margarine | 2–6 |
| Olivenöl | 6–11 |
| Palmöl | 7–12 |
| Erdnussfett | 9–10 |
| Erdnussöl | 3–15 |
| Kürbiskernöl | 6–8 |
| Rapsöl | 3–5 |
| Distelöl | 1–2 |
| Sesamöl | 4–6 |
| Sojaöl | 1–7 |
| Sonnenblumenöl | 1–4 |
| Talg | 3–8 |
Die Bestimmung der Oxidationsstabilität von Speiseölen ist auch mit Hilfe der NIR-Spektroskopie möglich. Als Referenzwerte werden Daten aus Rancimat-Messungen als primäre Methode verwendet. Die berechneten Werte aus NIR-Messungen der gleichen Proben zeigen eine gute Korrelation (R2 = 0,973), wie in der Korrelationskurve in Abbildung 2 dargestellt.
- Klicken Sie hier für verwandte Applikationen der Oxidationsstabilität
Jodwert/-zahl
Jod reagiert mit den Doppelbindungen in ungesättigten Fettsäuren. Die Jodzahl ist ein Summenparameter, der Auskunft über den Grad der Ungesättigtheit von Ölen und Fetten gibt, ausgedrückt in Gramm Jod pro 100 Gramm Öl.
Ungesättigte Fettsäuren gehören zu den gesünderen Fettsäuren. Sie sind auch entscheidend für die Haltbarkeit von Speiseölen, da die Oxidation an diesen Doppelbindungen stattfindet.
Typische Werte für die Jodzahl in verschiedenen Speiseölen sind in Tabelle 3 angegeben.
| Probe | Jodzahl (g Jod/100 g Probe) |
|---|---|
| Palmkernöl | 12–14 |
| Talg | 35–45 |
| Olivenöl | 79–92 |
| Sonnenblumenöl | 109–120 |
| Leinsamenöl | 170–190 |
Die Jodzahl kann bestimmt werden, indem eine bekannte Menge des Speiseöls nach Zugabe von Hilfslösungen mit einer Standardlösung von Natriumthiosulfat titriert wird. Das Volumen des verbrauchten Titriermittels wird aufgezeichnet.
Die Jodzahl kann auch aus dem Fettsäure-NIR-Spektrum berechnet werden. Da auch andere Stoffe (z.B. Carotinoide, Aldehyde, Ketone) mit Jod reagieren, wie es bei kaltgepressten Ölen der Fall ist, muss die berechnete Jodzahl von der chemisch bestimmten unterschieden werden. Aus diesem Grund muss die primäre Methode, mit der die Jodzahl bestimmt wurde, angegeben werden. Die außergewöhnliche Korrelation (R2 = 0,999) zwischen Laborwerten und NIR-Werten ist in Abbildung 3 dargestellt.
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Die Peroxidzahl ist ein Maß für den Gehalt an Peroxidverbindungen in Speiseölen, ausgedrückt in meq O2 pro Kilogramm Öl. Peroxide in Speiseölen können durch die Oxidation von ungesättigten Fettsäuren mit Sauerstoff entstehen. Der Peroxidwert wird durch die Lagerbedingungen beeinflusst und steigt mit dem Alter des Produkts, der Lichteinwirkung oder erhöhten Temperaturen an. Daher kann dieser Parameter verwendet werden, um das Alter und die Qualität eines Speiseöls zu bestimmen.
Die Bestimmung der Peroxidzahl kann durch Titration einer bekannten Menge Speiseöl nach Zugabe von Hilfslösungen mit einer Standardlösung von Natriumthiosulfat erfolgen. Das Volumen des verbrauchten Titriermittels wird aufgezeichnet.
Der Peroxidwert kann in Speiseölen auch durch NIR-Spektroskopie gemessen werden. Abbildung 4 zeigt eine Korrelationskurve zwischen den durch Titration und NIRS bestimmten Peroxidwerten (R2 = 0,889). Eine Liste typischer Werte für die Peroxidzahl in Speiseölen findet sich in Tabelle 4.
| Probe | Peroxidzahl (meq O2/kg Probe) |
|---|---|
| Palmöl | 0–6 |
| Sesamöl | 1–8 |
| Olivenöl (nativ) | Max. 20 |
| Sonnenblumenöl | 6–16 |
| Kokosnussöl | 0–12 |
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Verseifungszahl
Der Verseifungswert ist ein Maß für die gebundenen und freien Fettsäuren in einem Gramm Fett. Sie wird in Milligramm Kaliumhydroxid pro Gramm Öl angegeben. Die Verseifungszahl enthält Informationen über das durchschnittliche Molekulargewicht aller in der Probe vorhandenen Fettsäuren. Je höher die Verseifungszahl ist, desto geringer ist das Molekulargewicht aller Fettsäuren.
Dieser Parameter ist eine wichtige Kennzahl bei der chemischen Charakterisierung von Fetten und Ölen. Er wird hauptsächlich zur Reinheitsprüfung und Qualitätskontrolle verwendet, da er Speiseöle identifiziert.
Für die Bestimmung wird eine bekannte Menge Speiseöl oder -fett mit ethanolischem Kaliumhydroxid unter Rückfluss gekocht. Das überschüssige, nicht verwendete Kaliumhydroxid wird mit einer standardisierten Säure zurücktitriert. Das Volumen des verbrauchten Titriermittels wird aufgezeichnet.
| Probe | Verseifungszahl (mg KOH/g Probe) |
|---|---|
| Rizinusöl | 186–203 |
| Kakaobutter | 194–196 |
| Gereinigte Butter | 218–235 |
| Sonnenblumenöl | 189–195 |
| Kokosnussöl | 248–265 |
| Schmalz | 192–203 |
| Palmöl | 190–209 |
| Palmkernöl | 230–254 |
| Rapsöl | 168–181 |
| Olivenöl | 184–196 |
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Säurewert/-zahl und freie Fettsäuren (FFA)
Die Säurezahl ist ein Maß für den Gehalt an freien Fettsäuren in Speiseöl, ausgedrückt in Milligramm Kaliumhydroxid pro Gramm Öl. Freie Fettsäuren (FFA, ausgedrückt in %) sind nicht an Glycerin im Öl gebunden und entstehen durch Hydrolyse von Triglyceriden während der Ölextraktion, Raffination oder Lagerung.
Die Säurezahl und der FFA-Gehalt wirken sich auf Geschmack, Geruch und Haltbarkeit von Speiseölen aus und geben daher Hinweise auf Frische, Qualität und Stabilität. Eine hohe Säurezahl und ein hoher FFA-Gehalt können auf schlechte Extraktions-, Raffinations- oder Lagerbedingungen oder auf eine Verfälschung durch minderwertige Öle hinweisen. Darüber hinaus wird der Gehalt an freien Fettsäuren zur Reinheitsprüfung verwendet und lässt in bestimmten Fällen Rückschlüsse auf die Vorbehandlung oder vermutete Zersetzungsreaktionen zu.
Die Bestimmung der Säurezahl erfolgt durch Titration einer bekannten Menge Speiseöl mit einer standardisierten Laugenlösung. Das Volumen des verbrauchten Titriermittels wird aufgezeichnet. Die Analyse der freien Fettsäuren kann durch Multiplikation der Säurezahl mit einem Faktor erfolgen, der vom Molekulargewicht der vorherrschenden Fettsäure im Öl abhängt (z. B. Laurinsäure, Palmitinsäure, Erucasäure oder Ölsäure).
Die Analyse der freien Fettsäuren kann auch mittels NIRS durchgeführt werden. Wie in Abbildung 5 dargestellt, korrelieren die Laborwerte (Referenz) recht gut mit den durch NIR-Spektroskopie berechneten Werten (R2 = 0,946).
Typische Werte für die Säurezahl und den Gehalt an freien Fettsäuren in verschiedenen Speiseölen sind in Tabelle 6 aufgeführt.
| Probe | Säurewert/-zahl (mg KOH/g Probe) | Freie Fettsäuren (%) |
|---|---|---|
| Olivenöl (nativ) | 0,8–2 | Max. 0,8 |
| Rapsöl (Canolaöl) | 0,071–0,073 | 0,04–0,06 |
| Sojaöl | 0,60–0,61 | 0,030–0,040 |
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Fettsäurezusammensetzung
Die Fettsäurezusammensetzung (FA) beschreibt die Zusammensetzung und den Gehalt (in %) an Fettsäuren in Speiseölen (z. B. Linolsäure / C18:2n-6 und Linolensäure / C18:3n-3). Dies ist ein wichtiger Parameter, der gemessen werden muss, da es sich hierbei um essenzielle Fettsäuren handelt, die vom Körper nicht synthetisiert werden können und daher über die Nahrung aufgenommen werden müssen.
Die Fettsäurezusammensetzung von Speiseölen kann durch Kapillar-GC-Analyse der Methylester bestimmt werden, die durch Umesterung der Öle mit Kaliumhydroxid in Methanol bei Raumtemperatur gewonnen werden [3].
Mit der NIR-Spektroskopie lässt sich die Fettsäurezusammensetzung einfacher und in Sekundenschnelle ohne Probenvorbereitung oder chemische Reagenzien messen. Die NIRS-Korrelation zwischen den berechneten Werten und den Referenzwerten für die Fettsäurezusammensetzung in Speiseölen ist ausgezeichnet (R2 = 0,958-0,999), wie in Abbildung 6 dargestellt.
Außerdem kann die Fettsäurezusammensetzung mit Hilfe der Raman-Spektroskopie bestimmt werden. Die von Raman-Spektrometern gesammelten Spektralinformationen werden für die quantitative Analyse der Konzentration verschiedener Fettsäuren in Speiseölen verwendet. Ähnlich wie bei NIRS können Kalibriermodelle unter Verwendung einer primären Methode (z. B. GC-MS) für Referenzwerte erstellt werden.
Tabelle 7 enthält typische Werte für verschiedene Fettsäuren in unterschiedlichen Speiseölen [4].
| Öl | Palmitinsäure (16:0) | Stearinsäure (18:0) | Ölsäure (18:1) | Linolsäure (18:2) |
|---|---|---|---|---|
| Palm | 47 | 4 | 38 | 10 |
| Raps | 4 | 1 | 17 | 13 |
| Sonnenblume (Lolin) | 6 | 4 | 32 | 56 |
| Sesam |
9 | 5 | 45 | 41 |
| Oliven |
12 | 2 | 75 | 9 |
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Hydroxylwert/-zahl
Der Hydroxylwert ist definiert als die Anzahl der Milligramm Kaliumhydroxid, die erforderlich sind, um die Essigsäure zu neutralisieren, die sich bildet, wenn ein Gramm einer Substanz mit freien Hydroxylgruppen acetyliert wird. Er wird in Milligramm Kaliumhydroxid pro Gramm Öl angegeben.
Dieser Wert ist wichtig, weil er hilft, die Stöchiometrie eines Systems zu bestimmen. Er kann auch zur Berechnung des Äquivalentgewichts und, wenn die Funktionalität bekannt ist, des Molekulargewichts verwendet werden. Bei Speiseölen wird die Hydroxylzahl in erster Linie als Qualitätsmerkmal verwendet.
Die Bestimmung der Hydroxylzahl erfolgt durch Titration einer bekannten Menge Speiseöl nach Zugabe von Hilfslösungen mit einer standardisierten Alkalilösung. Das Volumen des verbrauchten Titriermittels wird aufgezeichnet. In Tabelle 8 sind zulässige Bereiche für die Hydroxylzahl in verschiedenen Speiseölen aufgeführt.
| Probe | Hydroxylzahl (mg KOH/g Probe) |
|---|---|
| Rizinusöl | 160–168 |
| Kokosnussöl | 0–5 |
| Palmöl | 60–250 |
| Palmkernöl | 265–279 |
| Rapsöl | 10–20 |
| Olivenöl | 4–12 |
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Oxidationsindikatoren (K-Werte)
Oxidationsindikatoren (oder K-Werte) sind Absorptionsbanden zwischen Wellenlängen von 200 nm und 300 nm, die mit Dien- und Triensystemen in Zusammenhang stehen. Veränderungen der Absorption im UV-Bereich werden als Qualitäts-, Reinheits- und Echtheitskriterien für Speisefette und -öle verwendet. So ist beispielsweise eine geringe Absorption zwischen 200 und 300 nm ein Indikator für ein hochwertiges natives Olivenöl extra, während verfälschte oder raffinierte Öle in diesem Bereich eine höhere Absorption aufweisen.
Die K-Werte von Speiseölproben werden nach Verdünnung in Iso-Oktan mit einem UV/VIS-Spektrophotometer bestimmt. Die K-Werte (K232, K266, K270 und K274) für drei Olivenölsorten sind in Tabelle 9 angegeben. Es wird deutlich, dass die Oxidationsindikatoren mit zunehmender Verarbeitung des Öls ansteigen.
| Qualität des Olivenöls | K232 | K266 | K270 | K274 |
|---|---|---|---|---|
| Extra nativ (EVOO) | 1,897 | 0,151 | 0,148 | 0,135 |
| Nativ(VOO) | 1,436 | 0,240 | 0,248 | 0,223 |
| Olivenöl (OO) | 3,000 | 0,640 | 0,832 | 0,458 |
Zusammenfassung
Die Qualität von Speiseölen kann anhand verschiedener Parameter beurteilt werden. Vor allem der Wassergehalt (Feuchtigkeit), die Oxidationsstabilität, die Jodzahl, die Peroxidzahl, die Verseifungszahl, die Säurezahl und die freien Fettsäuren, die Fettsäurezusammensetzung, die Hydroxylzahl und die Oxidationsindikatoren sollten bestimmt werden, um festzustellen, ob ein Speiseöl zum Verzehr geeignet ist oder nicht. Zur Bestimmung dieser Parameter stehen zahlreiche Analysemethoden zur Verfügung, einschließlich (aber nicht beschränkt auf) Titration, Stabilitätsmessung und Spektroskopie (z. B. NIR und Raman).
Referenzen
[1] Sakaino, M.; Sano, T.; Kato, S.; et al. Carboxylic Acids Derived from Triacylglycerols That Contribute to the Increase in Acid Value during the Thermal Oxidation of Oils. Sci Rep 2022, 12 (1), 12460. DOI:10.1038/s41598-022-15627-3
[2] Cayuela Sánchez, J. A.; Moreda, W.; García, J. M. Rapid Determination of Olive Oil Oxidative Stability and Its Major Quality Parameters Using Vis/NIR Transmittance Spectroscopy. J. Agric. Food Chem. 2013, 61 (34), 8056–8062. DOI:10.1021/jf4021575
[3] Cert, A.; Moreda, W.; Pérez-Camino, M. C. Methods of Preparation of Fatty Acid Methyl Esters (FAME). Statistical Assessment of the Precision Characteristics from a Collaborative Trial. Grasas y Aceites 2000, 51, 447–456. DOI:10.3989/gya.2000.v51.i6.464
[4] Australian Oilseeds Federation Inc. (AOF). Section 1: Quality Standards, Technical Information & Typical Analysis, 2022.
