Étkezési zsiradékok analitikája*

Étkezési zsiradékok analitikája* (Szem elvények az étkezési zsiradékok an alitik ája köréből.) JÁKY MIKLÓS Növényolaj és Háztartás Vegyipari Kutató Intézet, Budapest. É rk ezett: 1958. á p rilis 30. A zsiradék an a litik a a legutóbbi években nagy fejlődésen m ent és jelenleg is m egy k eresztül. V onatkozik ez elsősorban az étkezési zsiradékokra, m elyeknek m inősítésénél ú j szem pontok jönnek tekintetbe, ezek főképpen táp lálkozásélettani, zsiradék-stabilitási jelentőségűek. A legrégibb időkben csupán érzékszervi és egyszerűbb fizikai m ódszerek á llta k a zsiradékanalitik a rendelkezésére (szín, szag, íz, fajsúly, olv. p., derm, p., oldhatóság stb.). Fontos szerepet já ts z o tt a színm érés, különösen a növényi zsiradékoknál, a finom ítási technológia fejlődésével azonban elvesztette jelentőségét, m iu tán bebizonyosodott, hogy a színanyagok főképpen term észetes kísérő anyagok, m elyek a fin o m ítás fázisaiban a zsiradékból eltávoznak. A zsiradékanalitika ezen első történelm i szakaszában a Chevreul iskola v itte a főszerepet. E z u tá n k ö v e tk e z e tt az értékjellem zők kora. E bben az időben az osztrák vegyészek m űködtek legeredm ényesebben: Hehner, Köttslorfer, Reichert, M eissl, H übl, Harms, H azura és Benedikt, ezeknek még m anapság is érvényes a n a litik a i m ódszereit ism erjük és alkalm azzuk. A következő fejlődési szakaszban rendszerezték a vizsgálati m ódszerek e t és fontossági sorrendet á llíto tta k fel. A fontosabb kém iai értékjellem zőket k é t cso p o rtra oszto tták : 1. acim etrikus értékjellem zők, ilyenek a savszám (Ssz), elszappanosítási (K öttstorfer) szám, észter szám, R eichert Meissl szám, A és В szám, vajsavszám stb. ; a m ásodik csoportba az ún. enom etrikus érték jellem zőket osztották, m elyek a zsiradék telítetlenségi állap o tára a d n a k felvilágosítást. Ide tarto zn ak a jódszám, hidrogénjódszám, eliénszám, polibrom idszám és rodánszám. A rodánszám bevezetésével in d u l h a to tt meg a szisztem atik u s zsiiadékanalízis felé a törekvés, am ennyiben K aufm ann klasszikus kísérletei és szám ításai alapján m ost m ár a zsiradékokat alkotó zsírsavak m inőségi és m ennyiségi összetételét m eg lehetett állapítani. E z a K aufm ann á lta l,,enom etria -nak nevezett an alitikai terü let m ár új szem pontok érvényesülését te tte lehetővé a zsiradékok m inősítésénél (száradó, nem száradó, félig száradó, a dom ináló zsírsav szerinti zsiradék csoportosítás stb.). A to v áb b i fejlődés során, eddig m érsékelt sikerrel vezették be a zsiradékokat alkotó gliceridek analitikai szétválasztását. E téren tőképpen Böhmer és H ilditcli fejtettek ki ú ttö rő m unkásságot. Nem lehet vitás, hogy a zsiradékoknak gliceridkcm ponensek szerinti osztályozása és értékelése ism ét új te rü le te t fog n y itn i a zsiradékok m inősítésénél A legújabb időkben az érdeklődés középpontjába, a korszerű fizikai módszerek k erü ltek. A frakcionált desztilláeió és kristályosítás (főképpen m ély hőm érsékleteken) terén elért eredm ények am erikai k u tató k neveihez fűződnek. A k o n ju g á lt zsírsavak jelenlétének felfedezését a term észetes zsiradékokban az abszorpciós spektrográfja alkalm azása te tte lehetővé és ugyancsak ennek a m űszernek fontosságát em elték az izolált kötésű telítetlen * A Magyar Tudományos Akadémia élelmiszeripari szakbizottságában elhangzott előadás (Szerk.) 222

zsírsavak m inőségi és m ennyiségi m eghatározására kidolgozott analitik ai módszerek. E té ren legterm ékenyebben a K aufm ann iskola m ű k ö d ö tt és m űködik. Egészen különleges szerepet játszik legújabban a zsiradékvizsgálatokn ál k é t an alitik ai irán y : a papírkrom atografia és a radiom etria. E téren is K aufm ann és m u n k atársa i végeztek és végeznek ú ttö rő m u n k át. E rövid tö rtén eti áttek in tés u tá n szeretném a zsiradékanalitika jelenlegi helyzetét a lényegesebb vizsgálati m ódszerek és m ó d o síto tt eljárások rövid ism ertetésével jellem ezni. A zsiradékok m inőségi jellem zésére régebben bevezették pl. azok alkoholban való k ritik u s oldási hőm érsékletét. E z az ún. Crismer szám, mely bizonyos zsiradékcsoportokra jellem ző. A 90% -os alkohol a legtöbb zsiradékot csak az alkohol forrpontján felüli hőm érsékleten oldja fel. E zen érték szám ot behatóbban vizsgáltuk és m egállapítottuk, hogy az irodalom ban ism erte tett m ódszer szerint dolgozva m egbízhatatlan eredm ényeket k ap u n k. E nnek o k át ab b an lá ttu k, hogy Grismer az egyik lényeges tényezőt, a vizsgálandó zsiradék szabad zsírsav tartalm át figyelm en k ív ü l hagyta. Számos kísérlettel m egállap ítottuk ugyanis, hogy az alkohol-oldási hőm érséklete a zsiradék szabad zsírsavtartalm ának em elkedésével csökken és függetlenül a zsiradékot alkotó zsírsavak m inőségétől a k ritik u s oldási hőm érséklet a szoba tem p eratú rát is elérheti. A Crismer szám te h á t csak úgy a d h a t reális k ép et és kiértékelhető eredm ényt, h a a vizsgálandó zsiradék szabad zsírsav ta rta lm á t egészen kis konstans értéken ta rtju k. K ritik a i vizsgálat tárg y áv á téve az elszappanosítási ( Köttstorfer f.) szám ot, m egállapítható, hogy a hivatalos m ódszer előírásainak legszigorúbb b etartása m ellett is 2 10 egységnyi eltérésben k a p ju k meg az értékeket és ex a k t vizsgálatokra a m ódszer nem alkalm as. M iután K aufm ann és Baltes m egállapították, hogy az elszappanosítási szám nem csak egyes zsiradékcsoportra jellem ző érték (a zsírsavak átlagos m olekulasúlyának növekedésével az elszappanosítási szám csökken pl. repceolaj 170, arachisz olaj 195), hanem fontos a d a t a zsiradékokat alkotó zsírsavak átlagos m olekulasúlyán ak az összes és a szabad zsírsavak, trigliceridek és glicerin m ennyiségének kiszám ításánál, az elszappanosítási szám jelenleg alkalm azásban levő m ódszerét is ex aktabbá kell tenni. E z tulajdonképpen meg is tö rté n t a Grossfeld-f. módszer kidolgozásával, m elynek h ib ah atára ± 0,1 %. A m ódszer a K öttstorfer eljárás durvább hibaforrásait küszöböli k i azáltal, hogy tek intetbe veszi a titrálan d ó szappanoldat hidrolitikus bom lását, P H értékét, és a lúgfelesleget is konstans értéken ta rtja, to v áb b á az elszappanosításhoz szükséges alkoholos K O H -t nem csak térfogat, hanem súly szerint is lem éri, azaz a megfelelő korrekciós érték ek et m egállapítja és szám ításba veszi. A zsiradékok tö résm u tató ja m eghatározott hőm érsékleten szintén jellemző érték lehet nem csak a zsiradék m inem űségének megítélésénél, hanem a zsiradék állapotán ak (autoxidációs fokozat, avasság, rom lottság stb.) a vélem ényezésénél is. Thiem e kísérletei szerint a refraktom étriás m érés lényegesen jobb és több oldalú értékelésre a d h at tám p o n to t, h a a zsiradékok tö ré sm u ta tó já t az olvadáspont a la tti hőm érsékleteken m érjük és a folyékony fázisnak különböző hőfokon m ért értékeit diagram ban ábrázoljuk. A görbék alap ján az egyes zsiradékok minőségbelileg és állap o tu k n ak megfelelően is jobban értékelhetők m in t egy-egy szám ad attal közölt törésm utató érték alapján. A görbék alapján követk eztetni lehet a zsiradékok term ikus kezelésénél bekövetkező változásokra (kristályosodási folyam at, zsírkem ényítés, átészterezés stb.). Thiem e és K aufm ann ú jab b an kidolgozták az ún. olvadási 223

refraktom etriás m érések m ellett a zsiradék szilárd fázisának a refrakciós m érési lehetőségét a hőm érséklet változás függvényében és ilyen m ódon a zsiradékok konzisztenciájára alkalm asabb és reálisabb ért ék jellem zők m egállap ítása v á lt lehetővé, m in t egyszerű penetrációs értékkel való jellem zéssel. A vizsgálat azon alapszik, hogy a konzisztens zsiradékból, a szilárd fázist m eghatározott konstans hőm érséklet m ellett sajtolással különválasztjuk a folyékony résztől, Abbé-féle refraktom éter prizm ájára felkenik a szilárd részt és em elkedő hőm érséklet m ellett m érik a törésm utató értékek változását. A hőm érsékletet az ún. tiszta olvadáspontig em elik, e fölött a törésm utató érték bizonyos m eghatározott hőm érsékletre való redukciós értéke m ár nem változik. A hőm érséklet függvényében felv ett görbék nem csak azt teszik lehetővé, hogy annak egyes pontjaihoz tarto zó hőm érsékleteken a szilárd fázis m ennyiségét szám íthassuk ki, hanem k ép et n y ú jta n a k arra is, hogy a zsiradékban m ilyen m ennyiségi m egoszlásokban szerepel a nagyobb és kisebb olvadáspontú szilárd rész és ezek az értékek az eredeti zsiradék konzisztenciájára közvetlenül jellem zőek és m értékadók. Term észetesen h iv atk o zn i kell K aufm ann m egállapítására, m ely szerint egy zsiradék k o n zisztenciája egy-két a d a tta l nem jellem ezhető kielégítően, m ivel ez kom plex hatások függvénye, m elyek k ö z ö tt szerepet játszik a viszkozitás, plaszticitás, elaszticitás, nyújthatóság, szakítási szilárdság, szeletelési szilárdság, alakíthatóság, kenhetőség stb. A vizsgálati m ódszerek m ódosításával kapcsolatban foglalkozni kell a jódszám kérdéssel. A zsiradékok enom etrikus és spektrografikus vizsgálatán ál nélkülözhetetlen a jódszám érték ism erete. E szám jelentősége nagyon fontos a zsiradékok m inősítésénél, ennek egyik bizonyítéka, hogy nagyon sok m ódszert dolgoztak k i és vezettek be. (H übl, K anus, Wijs, Winkler, K aufm ann, Rosenm und és K ühnheim, Margosches, M c Lhiney stb.). A jelenlegi szabvány előírások a W ijs, K aufm ann és K anus eljárásokat vezették be, m in t legm egbízhatóbbakat m ind külföldön, m ind hazánkban. Ezek a m ódszerek azonban többé-kevésbé bizonytalanok, m ert a halogén kötés pl. konju g ált kötésű telítetlen zsírsavaknál nem tökéletes ; erősebben h ató halogének addicionálás m ellett szubsztitúció form ájában is h atn ak. A jelenleg alk alm azo tt eljárások közül a K anus, K aufm ann és W ijs m ódszer a legkevésbé bizonytalan, viszont a kém szerek készítése igen nagy gondosságot igényel. L egexaktabbnak a hidrogénes m ódszer tekinthető, m ert bebizonyosodott, hogy az előírt hidrálási körülm ények b e ta rtá sa m ellett valóban csak a telítetlen kötések telítődnek, a keto- és oxiesoportok nem. E z a m ódszer m égsem te rje d t el, m ivel kom plik áltabb berendezést kíván és körülm ényes. L egújabban K aufm annék kidolgozták a radiom etrikus papírkrom a- r tografiával k o m binált eljárást. A m ódszer lényege, hogy 131-es töm egszám ú jódot jódm onobrom id alak b a n hozzuk össze a krom otografiai p apírra felv itt 20 60 y-nyi vizsgálandó zsiradék-folttal. A reakció befejezését jó l in d ik álja a folt m egsárgulása. E zu tán a feles kém szer kim osása következik 10% -os etilalkoholos vízzel, m ajd szárítás u tá n Frischke és Hoepfner F K 44-es m érőm űszerrel m érjük 5 percen keresztül a reakcióban részt v e tt izotóp jód sugárzási im pulzus szám át és 1 percre v o n a tk o z ta to tt átlag ra szám ítjuk az im pulzus szám okat, m ajd az így k a p o tt érték et a Gauss-féle hibaelm életi k ép lettel korrigálva m egkapjuk a jódtartalom m al arányos valós értéket. Az im pulzus szám és jódszám érték grafikusan ábrázolva egyenest ad, m elynek alap ján a jódszám kiszám ítható. A m ódszert még nem volt m ódunkban kipróbálni, nem foglalkozik az 224

irodalom a k ritik a i értékeléssel sem, de feltehető, hogy az eljárás pontosabb, m egbízhatóbb és rep rodukálhatóbb eredm ényeket szolgáltat és kellő felkészültséggel lényegesen előnyösebben használható, m in t az eddigi jódszám módszerek. Az enom etriás zsiradék-analízis to v áb b i k é t fontos értékszám a a rodán és diénszám. E k é t érték jellem ző közül a rodánszám m eghatározására még m indig egyedül a K aufm a n n -féle m ódszer ism eretes. E z a m ódszer azonban igen nehézkes. A parciális jódszám m ódszerrel K aufm ann könnyíteni ip ark o d o tt a nehézségeken, de ez a m ódszer viszont zsiradék m inőségektől függően ± 2 5 egységnyi p o n tatlanságú eredm ényeket ad és csak úgy használható, h a m inden zsiradékfajtára m odellgörbét veszünk fel. Az enom etriás zsiradékanalitika előfeltétele te h á t a jódszám, ro d án szám, diénszám, a te líte tt zsírsavak m ennyiségének és az el nem szappanosíth ató részek m ennyiségének ism erete. E zen adatokból kiszám ítható az olaj, linói, linóién, lik án és eleosztearinsav, v alam in t a glicerinm aradék %-os mennyisége. M int em lítettü k, egészen új h á n y t jelent a zsiradékanalitikában a papírkrom atografia. E téren is K aufm ann végzett és végez úttö rő m u n k át, de jelenleg m ár m ás szakem berek is foglalkoznak beh ató b b an papírkrom a- tografiai vizsgálatokkal. H azán k b an is m egindult ilyen h á n y ó m u n k a és több értékes eredm ény is született. E gyelőre in k áb b a k u ta tá si vonalon jelent nagy előnyt a papírkrom a- tografia, am ennyiben igen kis anyagm ennyiségekből m egállapítható egy zsiradék zsírsavösszetétele m ind k v alitatív e, m ind k v antitatív e, m egállapíth ató a szabad zsírsavak m ennyisége és minősége. Ily en irán y ú m érésekkel k itű n t pl., hogy a nagy o lajsav taitalm ú zsiradékok szabad zsírsavjainak zöm ét m in t eddig h itté k nem olajsav, hanem linói, esetleg linolénsav képezi. E bből következik, hogy nem reális a savszám ból való szabad zsírsav m ennyiségét álta lá b a n olajsavra szám ítani. K önnyűszerrel k im u tath ató k és identifikálhatok a m ono és digliceridek, a konju g ált zsírsavak, a foszfatidok, szterinek és olaj vitam inok, v alam in t lipokróm ok. K ülön terü letet jelent a gliceridek papírkrom atografiai vizsgálata. E zen a terü leten m ég kizárólag tapogatózó kísérleti m u n k a folyik és legfeljebb kezdeti sikerekről lehet beszám olni. E ddig m ég nincs tudom ásunk arról, hogy papírkrom atografiai vizsgálati m ódszerek hiv atalosan bevonultak volna a szabvány m ódszerek közé, de m ár m ost meg lehet állapítani, hogy rövidesen nagy segítséget fognak n y ú jtan i a zsiradékok m inősítési vizsgálatainál és értékelésénél és sok bizonytalanságra fognak fén y t deríteni. P éldául k ev ert zsiradékoknál (ham isításoknál) az idegen zshadék k im u tatását. T udjuk, hogy jelenlegi vizsgálati m ódszereinkkel sokszor m ilyen nehéz feladat egy kis m ennyiségben jelen levő idegen zshadék kim utatása. P apírkrom atografiával idegen zshadékokkal 5 10% -ban fertő zö tt zsiradékban az idegen alkatrész jelenlétét k ö n n y ű szerrel teljes bizonyossággal aránylag rövid idő a la tt meg lehet állapítani. U gyanis m in denfajta zsiradéknak m ég akkor is jellegzetes zsírsav-krom a- to g ram ja van, h a zsírsav összetételük esetleg hasonló is egym áshoz (pl. napraforgó és tökm ag olaj, vagy len és perilla, em ber-zsír és lózsír, libazsír vagy kacsazsír stb.). K is m ennyiségű idegen zshadék jelenlétében az eredeti krom atogram eltorzulását jól meg lehet figyelni. A zsiradékanalitika nagy fejlődése term észetszerűleg újab b m inősítési szem pontokat is előtérbe hozott. K ülönösen az étkezési zshadékok esetében figyelem re m éltók ezek a szem pontok. A legtöbb országban pl. fin o m íto tt sertészsírt étkezési célra forgalom ba hozni nem szabad. K aufm ann vizsgálatai szerint ezt a kérdést fiziológiai 225

szem pontok döntik e l/u g y a n is a finom ítás a la tt a derítőföldes kezelésnél a zsiradékban konju g ált izom er zsírsavak keletkeznek, m elyek valószínűleg karcinogén h atású ak, de m indenesetre a vérképet kedvezőtlenül befolyásolják, te h á t az anyagcsereforgalom ban zav art okoznak. M egállapításukra jelenleg legalkalm asabb a spektrofotom etrikus vizsgálat, am ennyiben kifogástalan sertészsírnál 215 mp. hullám hossznál a görbe m eredeken esik, m íg raffin ált zsírnál 220 230 mp. kö zö tt m axim um van. A nyers sertészsír tájék o ztató vizsgálatára jól beválik a Keller-féle m ódszer, m ely azon alapszik, hogy a nyerszsírban jelenlevő m ikroszkopikus se jtfoszlányok AgNOg-al jól láth ató b arn a csapadékot adnak (színezüst). E z a reakció egyúttal a legtöbb term észetes antioxidáns jelenlétét is indikálja, te h á t k é t oldalról is a zsiradék finom ítatlan ság át bizonyítja. A sertészsír nem fin o m íto tt állap o tára lehet jellem ző az oxidációs érzékenység m eghatározásával k a p o tt érték. I t t Sw ift gyorsavasító készülék h ián y áb an legjobb Schultz m ódszerét használni (petricsészében 5 10 g zsiradék 105 C-on ta rtv a és id ő nként vizsgálva). A Lea- vagy peroxidszám ok v izsgálatát a kísérletsorozatban legtanácsosabb a T äufel Serzisko ja v íto tt kolorim etrikus m ódszerével vizsgálni (Täufel-f. m unkában). T ovábbi szem pont a sertészsírban esetleg jelenlevő idegen zsírok k im u tatása. Főképpen faggyú vagy k em én y ített növényi olaj lehet az idegen kom ponens. Ezek jelenléte m ár 5% m ennyiségben is h atáro zo ttan m egállap íth ató a Thiem e K aufm ann f. többfázisú refraktom etriával. V ajham isítások k im u tatására legújabb m ódszer az A ntoniani féle, m ely a Reichert M eiss és Polenske f. szám ok m eghatározásán alapszik azzal a m ódosítással, hogy a desztillátum különböző frakcióinak illósav értékei k ö zö tt tiszta vaj esetében konstans arán y állap íth ató meg. N övényi étkezési olajnál új m inősítési szem pont lehet a biológiai értékűség. A klasszikus m ódszerekkel raffin ált olaj lehet tetszetős, kellem es ízű és szagú, de biológiailag hatásos term észetes kísérőanyagok tekintetében csökkent értékű. A biológiai értékűségre az el nem szappanosítható részből a szterinek, lipokróm ok és vitam inok m ennyiségéből esetleg az eredeti olaj foszfatidtartalm áb ó l lehet következtetni. I t t is jó szolgálatot tesz m ár a papírkrom atografia. Term észetesen legexaktabb eredm ényt az állatkísérletek adnak. IR O D A L O M K a u f m a n n, H, P, : F. S. 5 2, 210, 1950. K a u f m a n n, H, P, : F. S. 5 2, 713, 1950. S chlenker, E. : F. S. 53, 191, 195Í. K a u f m a n n, В. P. : F. S. 5 3, 2 5 3, 1951. W ü rziger és L in dem an n : F. S. 55, 190, 1953. B a lte s, H.: F. S. 5 5, 517, 1953. T hiem e, J. G..JF. S. 56, 286, 1954. K a u f m a n n, H. P. és T h ie m e, J. G.: F. S. 5 6, 990, 1954. T ä u f e l, L. és V o g e l, R. : F. S. 5 7, 393, 1955. K au fm an n, H, P, és Thiem e J G : F. S. 54, 726. 1955. K a u f m a n n, П. P., T h ie m e, J, G, és V o lb e rt, в. : F. S. 5 8, 505, 1956. T äu fel, L. és Serzisko, R. : F. S. 59, 827, 1957. K a u f m a n n, H. P. és T h ie m e J. G.: F. S. 5 9, 831, 1957. J á k y, M. : F. S. 5 8, 721, 1956. J á k y, M. : É L I P 1 1, 148, 1957.