CENTRO UNIVERSITÁRIO FEEVALE

INSTITUTO DE EXATAS E TECNOLOGIA

ENGENHARIA QUÍMICA

AVALIAÇÃO DO ÍNDICE DE SAPONIFICAÇÃO EM ÓLEO DE SOJA,

GIRASSOL E CANOLA

JÉSSICA HAAS OST

LETÍCIA JOHN

NOVO HAMBURGO, 2013.

INTRODUÇÃO

1. JUSTIFICATIVA

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1Óleos e gorduras

Os lipídios são substâncias cuja principal característica é serem insolúveis

em água, hidrofóbicos. Entre eles um grupo de grande importância são os

óleos e gorduras. [8] Estes podem ser de origem vegetal, animal ou mesmo

microbiana. Quando na forma sólida, a temperatura ambiente, são

denominados gorduras, já quando estão sob forma líquida são denominados

óleos. [4;5]

Os óleos e gorduras estão presentes na dieta humana como fonte calórica e

fonte e veículo de vitaminas lipossolúveis. Exercem ainda ação lubrificante e

fornecem componentes nutricionais específicos, como os ácidos graxos

essenciais. [4]

Os glicerídeos são produtos resultantes da esterificação de uma molécula

de glicerol com até três moléculas de ácidos graxos. Podendo resultar em

mono, di ou triglicerídeo conforme o número de moléculas de ácido graxo

ligadas ao glicerol. Os óleos e gorduras são majoritariamente formados por

ésteres de triacilgliceróis, onde ocorreu uma esterificação completa do glicerol. [3] Em óleos brutos o percentual de triacilgliceróis é cerca de 95-97% do total,

chegando a mais de 99% em óleos refinados. [4]

Figura 1: Estrutura Triacilglicerol, onde R são radicais graxos.

Ácidos graxos são ácidos carboxílicos de cadeia longa que podem estar

livres ou esterificados. Quando saturados possuem apenas ligações simples

entre os carbonos e pouca reatividade química. Já os ácidos graxos

insaturados, contêm uma ou mais ligações duplas e são mais reativos e mais

suscetíveis a termo-oxidação. [5]

É comum nos óleos e gorduras que três ácidos graxos diferentes estejam

ligados a mesma molécula de glicerol. Outro aspecto importante nestes

lipídeos é que eles apresentam uma mistura complexa de ácidos graxos

saturados, moinsaturados e poli-insaturados em sua estrutura. [1]

Figura 2: Principais ácidos graxos presentes em óleos e gorduras: (i) saturados (a. palmítico

com 16 carbonos; b. esteárico com 18 carbonos); (ii) insaturados com 18 carbonos (c. oleico

com uma ligação dupla; d. linoleico com duas e, linolênico com 3 ligações duplas).

Além de triacilgliceróis os óleos contêm vários componentes em menor

proporção, como mono e diglicerídeos, ácidos graxos livres, tocoferol,

proteínas, esteróis e vitaminas. [4;5]

Como um óleo ou gordura é uma mistura complexa de uma quantidade

muito grande de moléculas, sua composição química é usualmente expressa

em função dos ácidos graxos presentes e não dos compostos químicos

efetivamente presentes na mistura. Suas propriedades físico-químicas são

resultantes da interação de todos esses componentes. [8]

A cadeia carbônica do ácido graxo influencia no ponto de fusão, sendo que

os triacilglicerídeos que contêm ácidos graxos poli-insaturados tem menor

ponto de fusão do que os que contêm ácidos graxos saturados. Isto porque há

dificuldade de “empacotamento” entre as cadeias insaturadas, de forma que a

interação intermolecular entre elas se reduz. Já no caso dos ácidos saturados,

sua estrutura possui rotação livre, favorecendo uma melhor interação entre as

cadeias carbônicas, resultando numa força de atração maior e pontos de fusão

mais altos. Por outro lado, no caso de insaturações com isomeria trans, a

interação entre as cadeias não é comprometida, sendo verificadas interações

quase tão fortes quanto em cadeias saturadas. A viscosidade, resistência de

um líquido ao escoamento, também é resultante desta interação, será maior

quanto mais atração houver entre as cadeias. [8]

Os óleos e gorduras são passíveis de várias alterações químicas durante

seu processamento, armazenamento e consumo. Uma série destas alterações

são causadas pela oxidação, como alterações sensoriais, perda do valor

nutricional e ligações cruzadas. Para verificar a estabilidade destes lipídeos

podem ser feitos testes químicos como índice de acidez, índice de

saponificação, índice de peróxido, entre outros. [1]

2.2Óleo de Soja

A soja, ou Glycine max L., pertence à família das leguminosas e é originária

da Ásia Oriental. Ainda hoje a soja domina o mercado mundial tanto de

proteína vegetal como de óleo comestível. [5;10]

Ao ser extraído, o óleo de soja bruto é impróprio para consumo devido à

presença de substâncias indesejáveis, tais como gomas, ceras e ácidos graxos

livres, que diminuem sua qualidade. Este óleo passa pelo processo de refino,

sendo as principais etapas: degomagem (hidratação), neu.tralização

(desacidificação) e branqueamento (clarificação). Neste processo há uma

melhora da aparência, odor e sabor do óleo. [10]

Características Físicas e Químicas:

Densidade relativa 0,919- 0,925 (20oC/20oC)0,916 - 0,922 (25oC/25oC)

Índice de refração (n D 40) 1,466 - 1,470Índice de saponificação 189 -195Índice de iodo (Wijs) 120 – 143Matéria insaponificável, g/100g Máximo 1,5Acidez, g de ácido oléico/100g- óleo refinado- óleo semi-refinado

Máximo 0,3Máximo 0,5

- óleo degomado- óleo bruto

Máximo 1,0Máximo 2,0

Fósforo, g/100g. Óleo degomado Máximo 0,02Índice de peróxido, meq/kg Máximo 10

Tabela 1: Características Físicas e Químicas do Óleo de Soja. [2]

Composição de ácidos graxos:

Ácido graxo Nomenclatura g/100gC< 14 - < 0,1C 14:0 Mirístico < 0,5C 16:0 Palmítico 7,0 - 14,0C 16:1 Palmitoléico < 0,5C 18:0 Esteárico 1,4 - 5,5C 18:1 Oléico 19,0 - 30,0C 18:2 Linoléico 44,0 - 62,0C 18:3 Linolênico 4,0 - 11,0C 20:0 Araquídico < 1,0C 20:1 Eicosenóico < 1,0C 22:0 Behênico < 0,5

Tabela 2: Composição de ácidos graxos do Óleo de Soja. [2]

2.3 Óleo de Girassol

Óleo de girassol é o óleo comestível obtido de semente de Helianthus

annus L. (girassol) é originário da América, entre o México e o Peru, e

atualmente os principais produtores mundiais são a Rússia, Argentina, Estados

Unidos e China. [5]

Devido ao alto índice de ácido linoléico e de tocoferóis (vitamina E), o Óleo

de Girassol vem sendo indicado em dietas para redução do colesterol, por sua

baixa quantidade de ácidos graxos saturados. [5]

Características Físicas e Químicas:

Densidade relativa 0,918- 0,923 (20oC/20oC)0,915 - 0,920 (25oC/25oC)

Índice de refração (n D 40) 1,467 - 1,469Índice de saponificação 188 -194Índice de iodo (Wijs) 110 – 143Matéria insaponificável, g/100g Máximo 1,5Acidez, g de ácido oléico/100g- óleo refinado Máximo 0,3

- óleo semi-refinado- óleo degomado- óleo bruto

Máximo 0,5Máximo 2,0Máximo 2,0

Índice de peróxido, meq/kg Máximo 10

Tabela 3: Características Físicas e Químicas do Óleo de Girassol. [2]

Composição de ácidos graxos

Ácido graxo Nomenclatura g/100gC< 14 - < 0,4C 14:0 Mirístico < 0,5C 16:0 Palmítico 3,0 - 10,0C 16:1 Palmitoléico < 1,0C 18:0 Esteárico 1,0 - 10,0C 18:1 Oléico 14,0 - 35,0C 18:2 Linoléico 55,0 - 75,0C 18:3 Linolênico < 0,3C 20:0 Araquídico < 1,5C 20:1 Eicosenóico <0,5C 22:0 Behênico < 1,0C 22:1 Erúcico < 0,5C 24:0 Lignocérico < 0,5C 24:1 Tetracosenóico < 0,5

Tabela 4: Composição de ácidos graxos do Óleo de Girassol. [2]

2.4Óleo de Canola

Óleo de canola é o óleo obtido de sementes de Brassica campestris L. e

Brassica napus L. (canola). Os principais produtores são China, Japão, Índia,

Canadá, União Européia e Austrália. [3]

Este óleo apresenta vantagens não apenas pelo baixo teor de gordura

saturada, apenas 6% contra 15% no óleo de soja e 11% no óleo de girassol,

como também pelo fato de conter elevados teores de gorduras insaturadas que

podem prevenir riscos de doenças circulatórias e coronárias. Sua composição

permite diminuir os índices no sangue de colesterol LDL e manter o colesterol

HDL dentro da normalidade. [7]

Características Físicas e Químicas:

Densidade relativa 0,914- 0,920 (20oC/20oC)

0,911 - 0,917 (25oC/25oC)Índice de refração (n D 40) 1,465 - 1,467Índice de saponificação 182 -193Índice de iodo (Wijs) 110 – 126Matéria insaponificável, g/100g Máximo 2,0Acidez, g de ácido oléico/100g- óleo refinado- óleo semi-refinado- óleo degomado- óleo bruto

Máximo 0,3Máximo 0,5Máximo 1,0Máximo 2,0

Fósforo, g/100g. Óleo degomado Máximo 0,02Índice de peróxido, meq/kg Máximo 10Brassicasterol, g/100g.. Mínimo 5,0Ácido erúcico, g/100g Máximo 2,0

Tabela 5: Características Físicas e Químicas do Óleo de Canola. [2]

Composição de ácidos graxos:

Ácido graxo Nomenclatura g/100gC 14:0 Mirístico < 0,2C 16:0 Palmítico 2,5 - 6,5C 16:1 Palmitoléico < 0,6C 18:0 Esteárico 0,8 - 3,0C 18:1 Oléico 53,0 - 70,0C 18:2 Linoléico 15,0 - 30,0C 18:3 Linolênico 5,0 - 13,0C 20:0 Araquídico 0,1 - 1,2C 20:1 Eicosenóico 0,1 - 4,3C 22:0 Behênico < 0,6C 22:1 Erúcico < 2,0C 24:0 Lignocérico < 0,2C 24:1 Tetracosenóico < 0,2

Tabela 6: Composição de ácidos graxos do Óleo de Canola. [2]

2.5 Índice de Saponificação

O índice de saponificação de óleos e gorduras é definido como a massa,

em miligramas de hidróxido de potássio, que neutraliza os ácidos graxos livres

obtidos por hidrólise de 1g de óleo ou gordura. [6]

Esta determinação tem por objetivo informar sobre o comportamento dos

óleos e gorduras em certas aplicações alimentícias, como, por exemplo,

estabelecer o grau de deterioração e estabilidade, verificar se propriedades dos

óleos estão de acordo com as especificações e identificar possíveis fraudes e

adulterações. [9]

A saponificação consiste no aquecimento de uma solução alcoólica de

hidróxido de potássio, com quantidade definida de amostra dissolvida, até

completa saponificação. Nesta reação ocorre a quebra da molécula do

triglicerídeo em seus ácidos graxos, liberando glicerol e formando sais de

ácidos graxos. [1;7]

Figura 3: Representação geral de uma reação de saponificação em óleos e gorduras.

O índice de saponificação depende da natureza dos ácido graxos

presentes no óleo ou gordura. Ácidos graxos livres aumentam este índice e

quanto maior ele for menor será o peso molecular do analito. [7]

É usado para estimar o peso molecular médio dos ácidos graxos que

constituem a gordura, pois um grama de gordura contém uma quantidade

maior de ácidos graxos se estes são de cadeia curta. O peso molecular pode

ser estimado pela fórmula: [9]

P.M= (3 * PMKOH * 1000) / I.S.

Onde, o PM é o peso molecular do ácido graxo e o número 3 indica que

para desesterificar uma molécula de triglicerídeo, são necessários 3 moléculas

de KOH.

3. MATERIAIS E MÉTODOS

3.1 Reagentes Utilizados

Ácido Clorídrico concentrado PA.

Água Deionizada

Hidróxido de Potássio PA

Fenolftaleína PA

Álcool Etílico PA

Biftalato de Potássio PA (dessecado previamente por 3 horas a

105°C)

3.2Aparelhagem

Balança analítica

2 frascos âmbar de 1L para armazenagem das soluções

preparas

1 conta-gotas para fenolftaleina

2 Erlenmeyer de 125 ml

Bureta de 50 mL

Balão volumétrico de 1000 ml

Bastão de vidro

Funil de vidro

Algodão

2 Becker de 250 mL

Pipeta volumétrica de 25 ml

Proveta de 50 ml

Pêra de sucção

Pérolas de vidro

3 (ou mais) Balões de fundo chato com junta esmerilhada

3 (ou mais) Condensador de bola

Banho de glicerina de no mínimo 100°C para refluxo

Mangueiras, hastes e pinças para prender os condensadores

3.3 Procedimento de preparo de fenolftaleína

Pesar, com precisão, aproximadamente 1 grama de fenolftaleína PA em um

Becker de 150 ml na balança analítica. Adicionar com a proveta 6 ml de etanol

P.A. e agitar com bastão de vidro até completa dissolução. Completar com

água deionizada até a marca do menisco de 100mL. Homogeneizar e transferir

para embalagem adequada.

3.4 Procedimento de preparo e padronização de KOH 0,5N

3.4.1 Preparo da Solução

No Becker de 250 ml, pesar, com precisão, aproximadamente, a

quantidade de Hidróxido de Potássio PA referente à Normalidade desejada,

conforme cálculo abaixo:

PA= Nd X 56,1 X100

Pb

Onde:

PA = Quantidade de KOH a ser pesada, em gramas

Nd = Normalidade desejada.

Pb = Teor de Pureza do Hidróxido de Potássio (vide embalagem).

Adicionar cerca de 100 ml de água deionizada e homogeneizar. Resfriar até

temperatura ambiente e transferir quantitativamente para o balão volumétrico

de 1000 ml. Completar o balão com álcool etílico PA até o menisco e

homogeneizar. Transferir para embalagem adequada e deixar em repouso por

24 horas. Filtrar a solução, ambientando a embalagem com a solução já

filtrada.

3.4.2 Padronização da Solução

No erlenmeyer de 125 ml, pesar analiticamente 2,5g de biftalato de

potássio (seco em estufa por 3 horas a 105ºC e resfriado em dessecador por

30 minutos). Diluir com cerca de 50 ml de água deionizada e adicionar 4 a 6

gotas de fenolftaleína. Titular com a solução de KOH até o aparecimento de

uma coloração rósea persistente por aproximadamente 30 segundos.

3.4.3 Cálculo da Normalidade Real

Nr= PA X 1000V X204,23

Onde:

Nr = Normalidade real para cada prova.

PA = Peso da amostra de Biftalato de Potássio, em gramas.

V = Volume de KOH gasto, em ml.

3.4.4 Cálculo do Fator:

F= NrNd

Onde:

Nr = Normalidade real.

Nd = Normalidade desejada.

3.5 Procedimento de preparo e padronização de HCl 0,5N

3.5.1 Preparo da Solução

Calcular a massa de Ácido Clorídrico pela fórmula abaixo:

PA = Nd X 35,5 X100

Pb

Onde:

PA = Quantidade de HCl a ser pesada, em gramas.

Nd = Normalidade desejada.

Pb = Teor de pureza do Ácido Clorídrico (vide embalagem).

Transformar a massa acima calculada em volume, usando a fórmula

abaixo:

V= PAd

Onde:

V = Volume de HCl a ser pipetado.

PA = Massa de HCl calculada acima.

d = Densidade do HCl (vide embalagem).

Adicionar cerca de 150 ml de água deionizada ao Becker de 250 ml. Pipetar

com pipeta graduada, o volume (V), de Ácido Clorídrico PA calculado acima e,

sob agitação, adicionar lentamente ao Becker. Resfriar até temperatura

ambiente. Transferir quantitativamente para o balão volumétrico e completar o

volume do balão com água deionizada até o menisco. Homogeneizar, transferir

para embalagem adequada e deixar em repouso por 24 horas.

3.5.2 Padronização da Solução

Com a pipeta volumétrica, pipetar 25 ml de uma solução de KOH 0,5N e

transferir para o erlenmeyer de 125 ml. Adicionar cinco gotas de fenolftaleína e,

sob agitação, titular com a solução de Ácido Clorídrico 0,5N até que a

coloração passe de rósea para incolor e anotar o volume (V).

3.5.3 Cálculo da Normalidade Real

N1 X V1 = N2 X V2

Onde:

N1 = Normalidade Real para cada prova.

N2 = Normalidade Real da Solução de Hidróxido de Potássio, utilizada como

padrão.

V1 = Volume gasto da Solução de Ácido Clorídrico

V2 = Volume da alíquota de Hidróxido de Potássio (para este caso V2 = 25 ml)

3.5.4 Cálculo do Fator

F= NrNd

Onde:

Nr = Normalidade real.

Nd = Normalidade desejada.

3.6 Determinação do Índice de Saponificação

3.6.1 Procedimento

No erlenmeyer de 250 ml pesar a amostra conforme a fórmula abaixo:

PA = 380a420IST

Onde:

IST = índice de saponificação teórico. Para IST abaixo de 40, pesar

aproximadamente 10 gramas;

PA = Peso da amostra

Adicionar com pipeta volumétrica, 25 ml da solução de KOH alcoólico 0,5N

e acrescentar 3 a 5 pérolas de vidro ou pedaços de cápsulas de porcelana.

Conectar os erlenmeyers nos condensadores de refluxo e deixar ferver em

chapa de aquecimento ou banho-maria por uma hora. Enxaguar os

condensadores com cerca de 10 ml álcool etílico neutralizado, usando uma

pipeta graduada. Adicionar 4 a 6 gotas de solução alcoólica de fenolftaleína a

1% e titular ainda a quente, com HCl 0,5N até a mudança de coloração de

vermelha até incolor. Voltar o erlenmeyer para o refluxo e retirá-lo após reiniciar

a fervura (poderá voltar à coloração vermelha). Continuar a titulação, ainda a

quente, gota a gota, até desaparecer a coloração. Repetir o retorno do

erlenmeyer para o refluxo e posterior titulação até que a coloração vermelhada

não volte após a fervura.

3.6.2 Cálculos

IS= (VB−VR ) X FX28,05

P

Onde:

IS = Índice de Saponificação em mg KOH / grama de amostra.

f = fator da solução de HCl 0,5N

VB = volume de HCl 0,5 N gasto na titulação da prova em branco, em ml

VR = volume real de HCl 0,5 N gasto na titulação, em ml

P = peso da amostra, em gramas.

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO

5 CONCLUSÕES

6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] ARAÚJO, Júlio M. A. Química de alimentos: teoria e prática. 5. ed.,

Viçosa, MG: Universidade Federal de Viçosa, 2011.

[2] BRASIL. Resolução RDC n°482, de 23 de setembro 1999. Aprova o

“Regulamento Técnico para Fixação de Identidade e Qualidade de Óleos e

Gorduras Vegetais.” Órgão emissor: ANVISA – Agência Nacional de

Vigilância Sanitária. Disponível em: <www.anvisa.gov.br>. Acesso em: 20 dez.

2013.

[3] CARVALHO, Manuel Araújo. Canola. Conab, 2013. 8p. Disponível em:

<

http://www.conab.gov.br/OlalaCMS/uploads/arquivos/13_06_10_16_35_08_can

olamaio2013.pdf>. Acesso em 23 nov. 2013.

[4] GIOIELLI, Luiz Antonio. Óleos e gosduras vegetais: composição e

tecnologia. Rev. bras. farmacogn. 1996, vol. 5, n.2, p. 211-232. Disponível em:

<http://www.scielo.br/ >. Acesso em: 20 nov. 2013.

[5] INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA.

Tecnologia de Fabricação de Biocombustíveis II. 16p. Apodi.

[6] MENDHAM, J. et al. Vogel Análise Química Quantitativa. 6. ed. Rio de

Janeiro: LTC editora, 2002.

[7] MORETTO, E; Fett, R.; Tecnologia de Óleos e Gorduras Vegetais na

Indústria de Alimentos, 1a. ed., Varela: São Paulo, 1998.

[8] RAMALHO, H. F.; Suarez, P. A. Z. A Química dos Óleos e Gorduras e

seus Processos de Extração e Refino. Rev. Virtual Quim. 2013, 5 (1), p .2-

15. Disponível em: < http://www.uff.br/rvq> . Acesso em: 16 nov. 2013.

[9] RIBEIRO, Eliana Paula; SERAVALLI, Elisena A. G. Química de

alimentos. 2. ed. São Paulo: Edgard Blücher, 2007.

[10] SILVA, Alessandra Ferreira da. Determinação do Índice de Acidez,

Índice de Peróxido e Índice de Saponificação de Óleo de Soja. 2010. 15p.

TCC (Engenharia de Alimentos) - Universidade Federal de Goiás, Goiânia.