Refraktometrische Fettbestimmungen in Ölsaaten mit Bromnaphthalin

71. Band. ] W. L ei t h e, Refraktometrische Fettbestimmungen. 33 ,Jamlar 1936.J

Refraktometrische Fettbestimmungen in (}lsaaten mit Bromnaphthalin.

Vol~

~Volfgang Leithe.

Mit t e i lung aus dem II. Chemischen L a b o r a t o r i u m tier U n i v e r s i t ~ t Wien.

[J~ingegangen am 13. November 1935.]

Das Prinzip der refi'aktometrischen Fettbes~immung besteht darin, das Fett der Probe in einer gemessenen Menge eines geeigneten Lbsungsmittels aufzunehmen and aus der Yeri~nderung, die das L6sungsmittel hierbei beztiglich seines Lichtbrechungs- vermbgens erfi~hrt, den Fettgehalt zn berechnen. Zeigt das Lbsnngsmittel einen h6heren Brechungsexponenten als das Fett der Probe, so hat die Fettaufnahme eine Vermin- derung, im umgekehrten Fall eine Erh6hung der Refraktion zur Folge. Der zuerst genannte Fall liegt in einem Fettbestimmungsverfahren fiir Olsaaten yon W e s s o n , ferner yon D. A. C o l e m a n und H. C. F e l l o w s ~ ) , S. K a l o y e r e a s und Mitarbeitern 2) mit C h l o r n a p h t h a l i n (Halowax61) als LOsungsmittel, sowie in einem neuestens yon mir ausgearbeiteten Verfahren zur Fettbestimmung in Kase mit B r o mn ap h th a l in 3) vor, der zweite ist in der yon mir far 01saaten4) sowie auch far andere Stoffe (Kakao und Schokolade ~), Milch 6)), ausgearbeiteten Methode m it Ben zin verwirklicht.

Beziiglich der refraktometrischen Messung wird dasjenige L6sungsmittel die ge- nauere Fettbestimmung erm6glichen, dessert Brechungsindex durch die Aufnahme einer kleinen Fettmenge die sti~rkere -~nderung im Brechungsverm6gen erleidet. Es li~ft sich zeigen, daft diese ,,refraktometrische Empfindlichkeit" um so gr6l~er ist, je grbi~er tier Unterschied yon Fett (riD ~ 1,46--1,48) und LSsungsmittel beziiglich des Licht- brechungsverm6gens ist. In dieser Hinsicht ist daher Chlornaphthalin (nD ~-1,63), noeh mehr aber Bromnaphthalin (nD = 1~66) dem zur refraktometrischen Analyse ver- wendeten Benzin (riD ~ 1,40) tiberlegen.

Ein weiterer Vorteil dieses gr6feren Unterschiedes im Lichtbrechungsverm0gen ~iegt in der geringeren Auswirkung der nattirlichen sortenmafiigen Refraktions-Schwan- kungen der 01e einer Pfianzenart, die eine Fehlerquelle bei der Berecbnung des Fettgehaltes ergeben. Man erkennt~ dal~ diese Abweichungen yon einem festgesetzten 5Iittelwert (siehe unten) um so weniger ins Gewicht fallen, je gr01~er die Differenz nFettlOsung--nFett an sich ist.

Dagegen bringt das Chlornaphthalinverfahren der amerikanischen Autoren einige Nachteile mit sich. Die Probe wird mit Chlornaphthalin zur Extraktion des Fettes in einem auf 70 o erwarmten M6rser verrieben nnd durch Faltenfilter abfiltriert. Hierbei verfltichtigt sich aber, wie man leicht feststellen kann, so viel L6sungs- mittel, daf hierdurch eine Zunahme des Fettgehaltes yon einigen Zehntelprozenten

1) U. S. Dep. of Agriculture: Technical Bull. Nr. 71 ; Chem. Zentralbl. 1928, II , 2305. - - i t . Zander : Diese Zeitschrift 1926, 51, 324.

e) J0urn: Pharmac. Chim. 1928, 8, 407; Chem. Zentralbl. 1929, I, 2002. a) Diese Zeitschrift 1935, 70, 91. 4) Angew. Chem. 1934, 47, 734; Le i the und hii i l ler: Angew. Chem. 1935 , 48, 414. 5) Diese Zeitsehrift 1934, 68, 369. 6) Diese Zeitschrift 1934, 681 293.

L. 3~. 3

3 4 W. L e i t h e , I Zeitschr. f. Untersuc~ung L der Lebensmittel.

vorget~uscht wird; dabei verursacht der durchdringende Geruch des Chlornaphthalins eine arge Bel~stigung far den Untersucher. Ferner gelingt es mitunter nur schwer~ eiue geniigende Menge Klarlauf zu erhalten.

Die giinstigen Ergebnisse bei der Ausarbeitung des refraktometrischen Fettbe- stimmungsverfahrens in K~se mit B r o m na p h t h a l i n regten dazu an, dieses L6sungs- mittel auch zur Fettbestimmung in ( ) l s a a t e n , Kuchen und Schroten zu verwenden. Hierbei war zun~chst der u mafigebend, den Bromnaphthalin gegentiber Chlor- naphthalin infolge seiner grS{~eren refraktometrischen Empfindlichkeit zeigt; ferner schien es wiinschenswert, durch geeignete Ma~nahmen die angefiihrten Nachteile des Verfahrens der amerikanischen Autoren zu vermeiden.

Zung~chst zeigte sich~ dal~ die Extraktion mit Bromnaphtha]in schon bei Zimmer- temperatur in 1 - - 2 Minuten vollst~ndig ist, wenn man die gewogene Probe vor dem Zusatz des L~sungsmittels mit Seesand in der Reibschale gr~indlich verrieben hat. Bromnaphthalin zeigt nur schwachen Geruch, und es besteht unter diesen Bedingungen keine Gefahr einer merklichen u Ferner hat es sich bewhhrt~ an Stelle der offenen Filtration das Gemenge auf einer passenden Porzellan-Nutsche bei schwach vermindertem Druck abzusaugen. Man kann dann das Mengenverh~ltnis yon Einwaage und L6sungsmittel ganstiger whhlen und damit die refraktometrische Empfindlichkeit gegenaber dem Halowaxverfahren erheblich steigern. Me~technisch hat dies den u teil~ dal~ man nunmehr aueh mit Universalrefraktometern~ die den Breehungsindex nur bis zur 4. Dezimale angeben~ z .B . dem • sehr genaue Er- gebnisse (~-0~1% im Fettgehalt) erzielen kann.

Die Anwendung entsprechend kleiner Nutschfilter ermSglicht es, im Bedarfsfall auch k l e i n e S a m e n m e n g e n , z .B. einzelne Sojabohnen, mit 0~5 cem Bromnaph- thalin zn verarbeiten. In dieser Form kann das Yerfahren entspreehend der fraher genannten Benzinmethode dem P f 1 a n z e n z ~i c h t e r bei Ausleseversuchen nt~tzlich sein.

A u s f i i h r u n g d e r B e s t i m m u n g e n .

A. Bei Verwendung eines Refraktometers mit einer Ablesegenauigkeit yon 1---2 Einheiten der 4. Dezimale yon nD und einem Mel3bereich yon 1~66 bis unter 1,58 (z. B. nach Abbe) verfhhrt man folgenderma~en:

Die Probe wird zun~chst soweit zerkleinert~ als zur Einwaage eines richtigen Durchschnittsmusters n6tig ist. 2 g hiervon werden in einer Porzellanreibschale yon etwa 12 cm Durchmesser mit etwa der doppelten Menge Seesand 2 Minuten sehr kr~ftig und sorgf~ltig vermahlen. Hierauf fiigt man a-Bromnaphthalin 1) mit einer auf den Ausflufi yon genau 3 ccm dieser Fl~issigkeit nachgeeichten Vollpipette zu und verreibt weitere 2 Minuten. Sodann wird an der Porzellannutsche ~) klar abgesaugt, und einige Tropfen des Filtriats werden im Refraktometer gemessen. Man bestimmt immer zu Anfang und Ende einer Me]~reihe bei gleicher Temperatur auch den Brechungs-

1) Es kSnnen auch billige technische Produkte verwendet werden, wenn sie frei yon leicht flilchtigen Verunreinigungen sind.

3) Zweckm~8ig sind sog. Hirsch-Tr ichter mit einer weitporigen Siebplatte yon etwa 2~ cm Durchmesser. Als Filter bew~hrt sieh Schleicher & Schiill h~r. 598. Das Filter- scheibchen ist zun~ehst anzupressen, der (}lbrei bei m~fiiger Saugwirkung aufzugie~en, wobei sehliel~lich die Platte ausgeffillt sein soil Man l~l~t bei mSglichst schwacher Saugwirkung langsam abtropfen, solange noeh keine Schaumbildung dutch Mitsaugen yon Luft zu beobaehten ist. Bei einiger Ubung erh~lt man immer eingenfigend klares Filtrat.

7 t . B a n d . ] Januar 1936.J Refraktometrische Fettbestimmungen. 35

index des L6sungsmittels und bildet die ,,Breehungsdifferenz" (nLsgm--nLsg). Diese Brechungsdifferenz ist erfahrungsgemal3 innerhalb Temperaturen yon 15--250 yore Absolutwert der Temperatur praktisch unabhi~ngig. Es gentlgt daher, das Temperier- wasser des Refraktometers auf Raumtemperatur zu bringen und wahrend der Me~reibe konstant (:~ 0 ,1 - -0 ,2 o) zu halten.

B. Bet Verwendung des Z eiss 'schen Eintauchrefraktometers mit Prisma XI (Me~- genauigkeit etwa + 0,00004, Me~bereich 1 ,622~1 ,653) empfiehlt es sich, zunachst einen gr0~eren Vorrat yon Bromnaphthalin durch Zuftigen einer kleinen Menge reiner Kakaobutter auf den Teilstrich 4, entsprechend n~ ~ 1,6508~ bet 200 einzustellen. Diese ,,Stamml6sung" wird dann wie oben als L(isungsmittel verwendet. Ferner mu~ das Mengenverhi~ltnis yon Einwaage und zugesetztem LOsungsmittel dem kleineren Mel~bereich des Prismas angepai]t werden. Bet den fettarmeren Schroten, Kuchenmehlen sowie bet Soja oder Lupinen k0nnen wie oben 2 g auf 3 ccm verwendet werden; bet fettreicheren Proben kommen 1 g a u f 3 ~ 4 ccm oder 2 g auf 6 - - 8 ccm. Die geringere Konzentration erfordert hier eine erh6hte Scharfe der refraktometrischen Messung, so- dal~ sehr klare Fettl6sungen und genaue Temperatureinstellung notwendig sind.

B e r e c h n u n g d e r E r g e b n i s s e .

I. G e b r a u c h yon T a b e l l e 1. Zur bequemen Umwertung der nach A erhaltenen 5Ie~ergebnisse in den Fettgehalt der Probe dient Tabelle 1 (S. 36). Sie enthi~lt ftir die haufigsten ()lsaaten sowie deren Kuchen und Schrote die der gefundenen Brechungs- differenz (zJ n ~ nBrom m --nFettlsg" �9 10 a) entsprechenden Fettprozente, unter der Voraus- setzung~ dab genau 2 g Einwaage und 3 ccm Br0mnaphthalin yon nD (20 ~ ~ 1,6575 + 0 , 0 0 0 5 verwendet worden sind.

Die 3 ccm-Pipette ist auf den Ausflu~ yon genau 3 ccm Bromnaphthalin nachzueichen, d. h. dis Marke ist so anzubringen, dal3 das Gewicht der ausflie~enden Menge BromnaphthMin~ dividiert durch die Dichte bet 20 ~ genau 3 betr~gt. Ftir Temperaturen. die yon 20 ~ stark abweichen, ist die Pipette mit entsprechenden Korrekturmarken zu versehen. Weicht der Brechungsindex des verwendeten Bromnaphthalin-Pr~parates um mehr als 0,0005 yon 1,6575 ab, so sind in einem grSl~eren u bet zu niedrigem n dis fliichtigsten und am schw~chsten lichtbrecbenden Bestandteile abzudestillieren; bet zu hohem n sind entweder die am schwersten flfichtigen Anteile zu entfernen, oder es kaan eine entsprechende kleine Menge Kakaobutter zugesetzt werden.

Als Grundlage zur tIerstellung der Tabelle 1 diente die Formel I :

Lm : LSsungsmittel (Bromnaphthalin oder ,StammlSsung") �9 Lsg: FettlSsung % Fett ----- vLm de nLm ~ nLs~ �9 102 F:Fet t

gEi ..... g+ nL+g - - nF VL~ ,: Volumen des zugesetzten LSsungsmittels,

die aus der Mischungsregel: n 1 + 2" (vl § v2) = nlvl n u n2v2 folgt. Um festzustellen, welche Werte ftir n F einzusetzen sind ~ das Einsetzen v0n hi)

(20 ~ des 01es in Substanz ware nur bet strenger Giiltigkeit der Mischungsregel beziiglich n und d (Dichte) statthaft --~ wurden Messungen an L5sungen verschiedener 01e in Brom- naphthalin ausgefiihrt mit dem Ergebnis, dal~ der als nF einzusetzende Wert allgemein um etwa 0,0010 h6her ist als der Brechungsindex des 01es in Substanz. Damit ist den Abweichungen yon der strengen Additiviti~t bezaglich n und d Rechnung getragen; sie sind abrigens so gering, dal~ z. B. ihre Abhangigkeit v o n d e r Konzentration nicht zu beriicksichtigen ist. Far dF wurde folglich d (~a) des 01es in Substanz eingesetzt.

3*

[Zeitschr. f. Unterst tchung 86 W. L e i t h e, t der Lebensmit te l .

A~

10 20 30 40 50 60 70 80 90

100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 24o 25O 260 270 280 290 300

I

Tabelle 1. A. : (nLm--nLsg) �9 104

I: Lein II : Soja, Sonnenblumen (Lupinen, Mohn)

III : Sesam (Baumwollsaat, Kiirbiskerne, Bucheln)

4 4 4 4 4 5 5 5 5

i

IV: Raps, Riibsen V: Erdnfisse

VI: Kopra, Palmkerne

Die zur Aufstellung der Tabelle 1 bei den verschiedenen 01saaten verwendetea Werte ft'lr d (~o_) sowie far n~ and nF, Mittelwerte aus selbst hergestellten 01en ver- schiedener Herkunft, entsprechen Durchschnittszahlen des Schrifttums. Sie sind in Tabelle 2 wiedergegeben. 1Jber die Berticksichtigung yon abweichenden Zahlen siehe unten.

61

I 0,929 1,4815 1,4825 ] 0,922 1,4755 1,4765 [ 0,919 1,4730 1,4740 ] 0,910 1,4725 1,4735 [ 0,914 1,4705 1,4715 ]

II D L LeinS1 . . SojaS1 . . Sesam51 . RfibS1 Erdnul~51"

Tabelle 2.

Fett

Cocosfett. Palm kernfett' Mittelwert C + ' P '

d (in L6sung)

0,929 0,925 0,927

n~

1,4487 1,4503

nF (in LSsung)

1,4562 1,4577 1,4570

II. B e r e c h n u n g n a c h F o r m e l I. Ergebnisse an 01saaten, die in Tabelle 1 nicht enthalten sind~ oder die mit abweichenden Mengen yon Einwaage und zugesetztem L0sungsmittel erhalten worden sind, (Mikromethode, ferner bei Verwendung yon Prisma XI nach B.) k6nnen an H~nd der Formel I berechnet werden.

71. B a n d . ] 37 Januar 1 9 3 6 . ] Kefraktometrische Fettbestimmungen.

For dF wird d2o des ()les, far nF (n~ + 0,0010) eingesetzt (s. ouch Tabelle 2). Da diese Gr(il~en nur for 200 gelten~ so setzt man, wenn die Messung yon nLm und nLsg bei einer anderen Temperatur t erfolgte, in Formel I for nLm den Wert n 2~ des Brom- naphthalins bezw. der ,Stamml0sung" und for nLsg den Wert n ~~ des Bromnaphthalins bezw. der ,StammlSsung" minus der bei der Temperatur t gefundenen ,Brechungs-

n t 11 ~ differenz" ( Lm - - L~) ein. Diese Berechnungsweise beruht auf der Erfahrung, daft die Brechungsdifferenz yon der Temperatur praktisch unabhi~ngig ist.

B eispiel : Einwaage 0,208 g Soja, VLn ~ (0,5 ccm-Pipette) ----- 0,476, t = 25 ~ n ~ L~ = 1,6554, n2~ ~ 1,6577, n~e~ = 1~6419; n ~~ = 1,6577~(1,6554) ~ 1~6419) = 1,6442

% Fett = 0,476- 0,922. 1~6577-- 1,6442 10 ~ = 17,0 %. 0,208 ] ,6442 - - 1,4765

III. Schliei~lich kOnnen zur Ermittelung des Fettgehaltes auch empirische Mef- kurven verwendet werden, die unter sinngemi~fer Anwendung frtiherer 1)Angaben auf einfache Weise for die verschiedenen 01saaten angefertigt werden k0nnen.

G e n a u i g k e i t der ~ [ e t h o d e und V e r g l e i e h mit a n d e r e n V e r f a h r e n . Die r e l a t i v e Ubereinstimmung bei refraktometrischen Parallelbestimmungen

betr~gt, wie sich auf Grund yon etwa 50 Bestimmungen ergeben hat, bei gleichm~figer Probenahme etwa + 0A--0~2 Einheiten der Fett-Prozente. Sie entspricht der 1gel- genauigkeit des A bbe-Refraktometers yon + 0,0001 im Bereiche h~herer Brechungs- indices.

Bez0glich des V e r g l e i c h e s der refraktometrischen Ergebnisse mit den durch E x t r a k t i o n und W ~ g u n g ermittelten Zahlen ist zu ber0cksichtigen~ daf die gewichts- analytische Methode je nach Wahl des L~sungsmittels~ der Dauer und Geschwindigkeit der Extraktion sowie der Korngr0fe der Probe abweichende Werte gibt. Im vor- liegenden Falle wurden die vergleichenden Extraktionen so ansgef~ihrt~ daf die geschrotete Probe in einer Anordnung naeh Gr~fe (entsprechend der meist Oblichen Twisse lmann-Appara tur ) etwa 2 Stunden mit Benzin yore Sdp. 45--55 o extrahiert~ hiera~uf mit Seesand feinst vermahlen und neuerlich 4 Stunden extrahiert wurde.

Unter diesen Bedingungen wurden die gewichtsanalytischen Werte in der Regel um 0,1--0,3% Fett h0her gefunden als die refraktometrischen Werte. Es ist wohl anzunehmen~ daf diese Differenz nicht in einer unvollst~ndigen Extraktion der eigent- lichen Fette beim refraktometrischen u begrondet ist~ sondern ihre Ursaehe darin hat, daf die schwerlSsliehen Bestandteile des Rohfettes (Lecithine usw.) natur- gem~f bei der Dauerextraktion in grSferem Ausmafe in L6sung gehen als beam ein- maligen u Die Abweichung d~rfte im 0brigen for die meisten Zwecke zu vernachl~ssigen sein.

Eine Fehlerquelle bei der Berechnung der refraktometrischen Ergebnisse kSnnte schlieiilich in einem anormalen, d.h. vom Mittelwert der betreffenden ()lsorte stark ab- weichenden B rechungsvermSgen des 01es der Pr0be geiegen sein. Beziiglich der Anwendung des Halowax-Verfahrens auf Oliven hat K al o y e rea s ~) daher vorgeschlagen, den Breehungs- exponenten des 01es der vorliegenden Probe jeweils gesondert zu bestimmen und im Falle grS~erer Abweichungen vom Mittelwert eine entsprechende Korrektur anzubringen. Wie ein- gangs erw~hnt, bringt die Verwendung yon Bromnaphthalin yon vorneherein eine Verringerung dieser Fehlerquelle mit sich. Ihr Ausmal~ kann mit Hilfe der Formel I berechnet werden.

1) Siehe die FuBn0ten 4, 5 und 6 j ~lif S. 33. ~) Siehe auch Angew. Chem. 1935, 48, 487 (Aussprache Heller), sowie F. F r i t z ,

Chem.-Ztg. 1935, ~9, 695.

38 D . R . K o o 1 h a a s , [Zeitschr. f. Untersuchung [ der Lebensmittel.

Liegt der Brechungsindex des 01es der Probe um 0,0010 hSher als der der Tabelle 1 zu- grunde liegende Wert ftir n~ der Tabelle 2 (nach unseren Erfahrungen schon eine unge- wiihnlich hohe Differenz), so findet man je nach dem Fettgehalt der Probe zu hohe Werte, und zwar bei Kopra um 0,4, bei Palmkernen und ErdnuB um 0,3, bei Lein, Raps, Sonnen- blumen und anderen um 0,2, bei Soja um 0,1% Fett (Arbeitsweise A). Bei fetti~rmeren Proben wie Kuchenmehlen und extrahierten Schroten sind diese Korrekturen g~nzlich zu vernachl~ssigen. Da die tJbereinstimmung der Brechungsindices aber in der Regel wesentlich besser ist, diirften derartige Korrekturen bezw. die Bestimmung des BrechungsvermSgens des in der Probe enthaltenen Oles wohl fast immer unterbleiben kSnnen.

Was die V o r t e i l e des Verfahrens mit Bromnaphthalin betrifft, so bestehen diese gegenaber der gewiehtsanalytischen Dauerextraktion in der sehr erheblichen Er- sparnis a n Zeit, Raum und Material, ohne dab die Genauigkeit wesentlich geringer whre. Gegentiber der Verwendung yon Chlornaphthalin (Halowaxbl) machen sieh die schon eingangs erwi~hnten Vorteile des Verreibens in der Kalte und die wesentlich geringere Auswirkung der Mel~fehler geltend. Um schliel31ich die Vor- und Naehteile gegenttber der refraktometrischen Methode mit Benzin abzuwagenl), so dtirfte bei der Analyse stark (~lhaltiger Saaten (Kopra, Palmkern, Erdnul3 und andere) das Bromnaphthalin- verfahren vorzuziehen sein, da sieh die Abweichungen im BrechungsvermOgen der 01e im Ergebnis weniger bemerkbar maehen und somit eine h0here Genauigkeit erz ie lbar ist. Andererseits diirfte bei der Analyse yon extrahierten Schroten und Kuchenmehlen, die sehon so fein vermahlen vorliegen , dab sie nicht welter verrieben werden miissen, die Benzinmethode wegen der rascheren und bequemeren Durehftihrung des Ausschattelns und der Messung im Eintauehrefraktometer (Prisma III)~ insbesondere bei Reihen- bestimmungen vorzuziehen sein. Jedenfalls wird sich die Auswahl der Methode auch nach den vorhandenen Mel3gerhten zu richten haben, und es diirfte daher fiir die Praxis yon Wichtigkeit sein, dal3 das A bbe-Refraktometer , das als technisches Uni- versalinstrument ftir die verschiedensten Zwecke in Gebrauch ist, unter Verwendung yon Bromnaphthalin aueh zu genauen Fettbestimmungen herangezogen werden kann, die wegen ihrer rasehen und einfachen Ausfahrbarbeit insbesondere ftir die Betrie.bs- kontrolle der 01mtihlen geeignet sind.

Der Firma C a r l Z e i s s - J e n a bin ich wiederum far die 1Jberlassung yon MeB- geri~ten zu bestem Danke verpfliehtet.

- - 1) Siehe auch L e i t h e : Chem.-Ztg. 1935, 59, 325.

Zusammensetzung von Klebreis. Yon

D. R. Koo lhaas .

M i t t e i l u n g aus 4em L a b o r a t o r i u m v o o r S c h e i k u n d i g 0 n d e r z o e k Yah he t D e p a r t e m e n t van E c o n o m i s c h e Zaken, B u i t e n z o r g ( J a v a ) .

[Eingegangen am 11. November 1935.]

Die Zusammensetzung des Klebreis (Ketan) (0ryza sativa var. glutinosa)l)~ der sich durch seine eigenartige Klebrigkeit in gekochtem Zustande auszeichnet, ist schon

1) Diese Arbeit wurde ausgeffihrt mit Untersttitzung des Instituts ffir Volksern~hrung (Instituut voor volksvoeding) in Batavia, dem an dieser Stelle besonderer Dank ftir die zuteil- gewordene Hilfe ausgesprochen sei.