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Fette und
fette Öle (8h)
Bauprinzip und
Eigenschaften
Vorkommen und Nachweis:
Speck, Haselnüsse, Sonnenblumenkerne usw. Versuch:
Fettfleckprobe wirtschaftlich bedeutsam: Sojaöl, Sonnenblumen- und Palmöl,
Erdnussöl, Baumwollsaatöl, Kokosfett neuartige Nutzpflanzen (Chemie-Rohstoffe, regenerativ) Bedeutung:Energiereserve - hoher physiologischer Brennwert: ca. 40 kJ/g, doppelt so
hoch wie bei Eiweiß und Kohlenhydraten Versuch: Öllämpchen - Depotfett, z.B. bei Winterschläfern und Zugvögeln - Hungerzustand? Mobilisierung fettlöslicher Stoffe? DDT als
Modellsubstanz - Anreicherung in der Nahrungskette Strukturbestandteil Fettähnliche Stoffe, z.B. Lecithin sind Hauptbestandteil der
Membranen (ER, Mitochondrien usw.). Zum Aufbau sind essentielle
Fettsäuren notwendig: Mehrfach ungesättigte Fettsäuren (z.b. Linolsäure,
Linolensäure), die der Organismus nicht selbst synthetisieren kann. Ist völlig fettfreie Ernährung möglich? (fettlösliche Vitamine A,D,E,K - essentielle FS). Extreme
Ernährungsgewohnheiten! Gewinnung:
- Butterherstellung, Milchfett - Ausschmelzen tierischer Fette - Extraktion mit Lösungsmitteln - Auspressen Versuch: Verseifung eines Fetts und Nachweis der
Reaktionsprodukte (P)
Salatöl mit konz. Natronlauge erhitzen, Oberphase mit Wasser
schütteln: Schaumbildung - nach Zugabe von halbkonz. Salzsäure
bis zur sauren Reaktion: weißer Niederschlag. Untere Phase mit 1 Tr. Kupfersulfatlösung versetzen - kein
Niederschlag, blaue Lösung (Kontrollversuch mit Natronlauge und
Natronlauge/Glycerin): Glycerinnachweis Ergebnis: Fette sind Ester des trifunktionellen Alkohols
Glycerin mit langkettigen Carbonsäuren (=Fettsäuren). Bei der Verseifung eines
Fetts mit Alkalilauge entstehen Glycerin und Seife (=Alkalisalze langkettiger
Fettsäuren): Beispiel für ein Fettmolekül und Verseifung durch
Natronlauge Fettmolekül, aus Glycerin verestert mit Palmitinsäure
(C16), Stearinsäure (C18) und Ölsäure (C18, ungesättigt)
Glycerin
Natriumsalze
der Fettsäuren Seifen sind Alkalisalze langkettiger Fettsäuren Zusammensetzung
verschiedener Fette
Versuch: Nachweis von Doppelbindungen durch Entfärbung von
Brom (Addition) oder durch Braunfärbung von alkalischer Kaliumpermanganatlösung
(Baeyer-Probe, Oxidation) Zusammenhang zwischen Struktur und Eigenschaften:
Konsistenz fest (Fett) - flüssig (Öl) Vergleich der quantitativen Zusammensetzung verschiedener
Fette und Öle (Diagramm, Folie) ergibt: Feste Fette enthalten mehr langkettige
und/oder gesättigte Fettsäuren. Flüssige Fette sind reich an ungesättigten
Fettsäuren und/oder kurzkettigen Fettsäuren. Erklärung: Durch die cis-Anordnung an den
Kohlenstoff-Doppelbindungen auftretende starre Knicke verhindern eine parallele
Anordnung der Fettmoleküle. Van-der-Waalsche Kräfte wirken mit zunehmender
Molekülgröße. Versuch: Nachweis des ungesättigten Charakters Löslichkeit: Fette sind in Wasser unlöslich, in Alkohol teilweise und in
unpolaren Lösungsmitteln leicht löslich. Praktische Anwendung in der chemischen Reinigung und bei der
Fleckenentfernung im Haushalt. Regeln für den Umgang mit halogenierten Kohlenwasserstoffen - Lebensmittel? - Abwasser? - Grundwasser? - Ozon - Leber -
Anreicherung in der Nahrungskette - Vorkommen und
Bedeutung *)
Einteilung
der Lipide
(löslich in organischen Lösungsmitteln, unlöslich in
Wasser): - Neutralfette (=Triglyceride) - Lipoide
- Phospholipide (z.B. Lecithin)
- Glycolipide
- Steroide (z.B. Cholesterin)
- Carotinoide Haltbarkeit
von Fetten, oxidativer Fettverderb
Ursachen für das Ranzigwerden von Fetten: - hydrolytische Spaltung der Esterbindungen unter Mitwirkung
von Bakterien (Geruch nach Buttersäure!) - Wassergehalt notwendig! - Angriff des Luftsauerstoffs an den Doppelbindungen (Autoxidation),
Bildung stark oxidierend wirkender Peroxide als Zwischenprodukte, schließlich
Spaltung in kurzkettige Carbonsäuren an den Doppelbindungen Möglichkeiten, die Haltbarkeit von Fetten zu erhöhen: - Wasserentzug: Butterschmalz (früher) - Luftzutritt verhindern - Fetthärtung: Hydrierung der Doppelbindungen Butter und Margarine - Fetthärtung
Butter Zusammensetzung: - 83% Milchfett - 16% Wasser - 1% fettfreie Trockenmasse fettlösliche Vitamine A, D, E Carotin Aromastoffe Beim Butterschlagen vollzieht sich eine Phasenumkehr: Die Öl-in-Wasser-Emulsion
des Rahms wird durch Schlagen in eine Wasser-in-Öl-Emulsion übergeführt.
Dabei scheidet sich Buttermilch ab. Sauerrahmbutter schmeckt aromatischer als Süßrahmbutter. Margarine Hoher Preis und Versorgungsschwierigkeiten bei Butter im
vorigen Jahrhundert gaben den Anstoß zur Entwicklung von Margarine
(Preisausschreiben 1864, Regierung Napoleon III, Meges-Mouries, Rindertalg und
Magermilch) Steigender Margarinebedarf - Ersatz des Rindertalgs durch
andere tierische und pflanzliche Fette und Öle, z.B. Waltran und Kokosfett aber: Öle mit einem hohen Anteil an ungesättigten Fettsäuren
sind für die Herstellung einer festen Margarine ungeeignet, daher Fetthärtung = teilweise Hydrierung der Doppelbindungen durch Reaktion mit
Wasserstoff unter Anwendung von Druck und Katalysator. z.B. wird Ölsäure zu Stearinsäure hydriert: CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH + H2 -Druck,Temp,Kat-> CH3-(CH2)16-COOH Die Hydrierung darf nur einen Teil der Doppelbindungen
beseitigen. Grund: - Fette ohne ungesättigte Fettsäuren sind schwer verdaulich - Verlust der essentiellen Fettsäuren
Auswirkung der Fetthärtung: - Öle werden in feste Fette umgewandelt - Erhöhung der Haltbarkeit - Beseitigung unangenehmen Trangeruchs Bestandteile der Margarine: - 80% Fett (25% ungesättigte Fettsäuren) - Vitamine A, D, E (nachträglich zugesetzt) - Carotin (als Farbstoff) - Emulgatoren (gesäuerte Magermilch, Lecithin) - evtl. Aromastoffe (Diacetyl) - Konservierungsstoffe (z.B. Kochsalz) - kennzeichnenden Zusätze, die chemisch leicht zu
identifizieren sind, um eine Verfälschung von Butter mit Margarine auszuschließen
(z.B. Stärke, Blaufärbung mit Iod).
Aufgaben: A1 Fette bestehen
normalerweise aus Glycerinestern der
verschiedensten Fettsäuren. Im
Gegensatz dazu ist im Fett der Muskatnuss das Glycerin
einheitlich mit drei Molekülen Myristinsäure verestert. Zur Bestimmung der Verseifungszahl wurden 1000 mg davon mit
Kaliumhydroxid umgesetzt. Für die vollständige
Verseifung verbrauchte man 232,7 mg Kaliumhydroxid (=Verseifungszahl). Berechnen Sie aus der
Verseifungszahl die molare Masse des in der Muskatnuss enthaltenen Fettes und
schreiben Sie die Strukturformel für dieses Fett auf!
Abituraufgaben Bayern: 1994 III 3 Strukturformeln, versch. Fettsäureanteile; Schmelzbereiche; Iodzahlen 1995 IV 3 Strukturformel nach Summenformel; Aggregatzustand; Ölsäure wird auf 200° erhitzt 1998 II 3.1 Strukturformel nach Summenformel; Bromaddition 1998 III 4.2 Verseifungszahl 1999 III 3 Aggregatzustand nach Summenformel; cis- und trans-Form; Iodzahl berechnen [Lösung] 2002 III 4.1 Fetthärtung 2003 III 3.2 Vergleich der Verseifungszahlen von Kokosfett und Rinderfett
3.1 Formel des Fettes: C3H5(C18H33O2)2(C18H31O2) Die gesättigte Fettsäure Octadecansäure (Stearinsäure) hätte als Fettsäurerest die Formel (C18H35O2). Es sind also 4 Doppelbindungen vorhanden. Ursache für den flüssigen Aggregatzustand: cis-Konfiguration an der Doppelbindung hat einen Knick zur Folge, der eine parallele Ausrichtung verhindert. Es bilden sich nur schwache Van-der-Waals-Kräfte. 3.2 Synthese liefert die thermodynamisch stabilere trans-Konfiguration - kein Knick - parallele Ausrichtung möglich - stärkere Van-der-Waals-Kräfte - höherer Schmelzpunkt 3.3
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