Valor de saponificación
Miligramos de una base necesarios para saponificar 1 g de grasa

Reacción de saponificación de un triglicérido.
Ejemplo de reacción de saponificación de una molécula de triglicérido (izquierda) con hidróxido de potasio (KOH) produciendo glicerol (púrpura) y sales de ácidos grasos ( jabón ).

El valor de saponificación o número de saponificación ( SV o SN ) representa el número de miligramos de hidróxido de potasio (KOH) o hidróxido de sodio (NaOH) necesarios para saponificar un gramo de grasa en las condiciones especificadas. [1] [2] [3] Es una medida del peso molecular medio (o longitud de cadena) de todos los ácidos grasos presentes en la muestra en forma de triglicéridos . Cuanto mayor sea el valor de saponificación, menor será la longitud media de los ácidos grasos, más ligero será el peso molecular medio de los triglicéridos y viceversa. Prácticamente, las grasas o aceites con alto valor de saponificación (como el aceite de coco y de palma) son más adecuados para la fabricación de jabón .

Determinación

Para determinar el valor de saponificación, la muestra se trata con un exceso de álcali (generalmente una solución etanólica de hidróxido de potasio) durante media hora a reflujo . El KOH se consume por reacción con los triglicéridos, que consumen tres equivalentes de base. Los diglicéridos consumen dos equivalentes de KOH. Los monoglicéridos y los ácidos grasos libres, así como otros ésteres como las lactonas, consumen un equivalente de base [4] : 98  Al final de la reacción, la cantidad de KOH se determina por titulación utilizando una solución estándar de ácido clorhídrico (HCl). La clave del método es el uso del indicador fenolftaleína , que indica el consumo de base fuerte (KOH) por el ácido, no la base débil (carboxilatos de potasio). El SV (mg KOH/g de muestra) se calcula de la siguiente manera: [2]

Ecuación 1

ES = ( B − S ) × METRO × 56.106 Yo aceite/grasa {\displaystyle {\textrm {SV}}={\frac {({\textrm {B}}-{\textrm {S}})\times {\textrm {M}}\times 56.106}{{\textrm {W}}_{\textrm {aceite/grasa}}}}} (1)
dónde:
B {\displaystyle {\textrm {B}}} es el volumen de solución de HCl utilizado para la prueba en blanco, en mL;
S {\displaystyle {\textrm {S}}} es el volumen de solución de HCl utilizado para la muestra analizada, en mL;
METRO {\displaystyle {\textrm {M}}} es la molaridad de la solución de HCl, en mol/L;
56,1 es el peso molecular de KOH, en g/mol;
Yo aceite/grasa {\displaystyle {{\textrm {W}}_{\textrm {oil/fat}}}} es el peso de la muestra, en g.

Por ejemplo, los métodos estándar para la determinación del SV de grasas vegetales y animales son los siguientes:

ProductoMétodo estándar
Grasas y aceitesISO 3657:2020
ASTM D5558
Productos derivados del petróleoASTM D94
Aceites mineralesDIN 51559

El SV también se puede calcular a partir de la composición de ácidos grasos determinada mediante cromatografía de gases ( AOCS Cd 3a-94). [5]

Los fabricantes de jabón artesanal que buscan fabricar jabón en barra utilizan hidróxido de sodio (NaOH), comúnmente conocido como lejía , en lugar de KOH (potasa cáustica), que produce jabones en pasta, gel o líquidos suaves. Para calcular la cantidad de lejía necesaria para fabricar jabón en barra, los valores de KOH de SV se pueden convertir a valores de NaOH dividiendo los valores de KOH por la relación de los pesos moleculares de KOH y NaOH (1,403). [6]

Cálculo del peso molecular medio de grasas y aceites

El SV teórico de una molécula de triglicérido puro se puede calcular mediante la siguiente ecuación (donde MW es su peso molecular): [7] [8]

Ecuación 2

MW oil/fat = 3 × 1000 × 56.106 SV + 38.049 {\displaystyle {\textrm {MW}}_{\textrm {oil/fat}}={\frac {3\times 1000\times 56.106}{\textrm {SV}}}+38.049} (2)
dónde:
3 es el número de residuos de ácidos grasos por triglicérido
1000 es el factor de conversión de miligramos a gramos
56,1 es la masa molar de KOH. [7]
38.049 es la masa molecular de la cadena principal de glicerol

Por ejemplo, la trioleína , un triglicérido presente en muchas grasas y aceites, tiene tres residuos de ácido oleico esterificados a una molécula de glicerol con un peso molecular total de 885,4 (g/mol). Por lo tanto, su SV equivale a 190 mg de KOH/g de muestra. [9] En comparación, la trilaurina con tres residuos de ácidos grasos más cortos ( ácido láurico ) tiene un peso molecular de 639 y un SV de 263.

Como se puede observar en la ecuación (2) , el SV de una grasa dada es inversamente proporcional a su peso molecular. En realidad, como las grasas y los aceites contienen una mezcla de diferentes especies de triglicéridos, el PM promedio se puede calcular de acuerdo con la siguiente relación: [9]

Ecuación 3

MW oil/fat = 168318 SV + 38.049 {\displaystyle {\textrm {MW}}_{\textrm {oil/fat}}={\frac {168318}{\textrm {SV}}}+38.049} (3)

Esto significa que el aceite de coco con una abundancia de ácidos grasos de cadena media (principalmente ácido láurico) contiene más ácidos grasos por unidad de peso que, por ejemplo, el aceite de oliva (principalmente ácido oleico). En consecuencia, estaban presentes más funciones saponificables de éster por g de aceite de coco, lo que significa que se requiere más KOH para saponificar la misma cantidad de materia y, por lo tanto, un mayor SV. [9] El peso molecular calculado (Ec. 3 ) no es aplicable a grasas y aceites que contienen altas cantidades de material insaponificable, ácidos grasos libres (> 0,1 %), o mono y diacilgliceroles (> 0,1 %). [7]

Insaponificables

Los insaponificables son componentes de una sustancia grasa ( aceite , grasa , cera ) que no forman jabones cuando se tratan con álcali y permanecen insolubles en agua pero solubles en disolventes orgánicos. Por ejemplo, el aceite de soja típico contiene, en peso, entre 1,5 y 2,5% de materia insaponificable. Los insaponificables incluyen componentes no volátiles: alcanos , esteroles , triterpenos , alcoholes grasos , tocoferoles y carotenoides , así como aquellos que resultan principalmente de la saponificación de ésteres grasos (ésteres de esteroles, ésteres de ceras, ésteres de tocoferoles, ...). Esta fracción también puede contener contaminantes ambientales y residuos de plastificantes , pesticidas , hidrocarburos de aceite mineral y aromáticos. [10]

Los componentes insaponificables son una consideración importante al seleccionar mezclas de aceites para la fabricación de jabones. Los insaponificables pueden ser beneficiosos para una fórmula de jabón porque pueden tener propiedades tales como humectación , acondicionamiento , antioxidantes , texturización, etc. Por otro lado, cuando la proporción de insaponificables es demasiado alta (> 3%), o los insaponificables específicos presentes no proporcionan beneficios significativos, puede resultar un producto de jabón defectuoso o de calidad inferior. Por ejemplo, el aceite de tiburón no es adecuado para la fabricación de jabón, ya que puede contener más del 10% de materia insaponificable. [11]

En el caso de los aceites comestibles, el límite tolerado de materia insaponificable es del 1,5% (oliva, soja refinada), mientras que en el caso de los aceites crudos o de orujo de calidad inferior , podría alcanzar el 3%. [12] [13]

La determinación de insaponificables implica un paso de saponificación de la muestra seguido de la extracción del insaponificable utilizando un disolvente orgánico (es decir, éter dietílico ). Los métodos oficiales para grasas y aceites animales y vegetales se describen en ASTM D1065 - 18, ISO 3596: 2000 o 18609: 2000, método AOCS Ca 6a-40.

Valores de saponificación e insaponificables de diversos aceites y grasas

Grasa / aceiteValor de saponificación (mg KOH/g muestra) [14] [15]Materia insaponificable (%) [7] [14] [16]
Cera de abejas60 – 102> 52
Aceite de canola182 – 193< 0,2
Manteca de cacao192 – 2000,2 – 1
Aceite de coco248 – 2650,1 – 1,4
Aceite de maíz187 – 1951 – 3
Aceite de algodón189 – 207< 2
Aceite de pescado [17]179 – 2000,6 – 3
Lanolina [18] [19]80 – 12740 – 50
Manteca de cerdo [20]192 – 203< 10
Aceite de linaza188 – 1960,1 – 2
Aceite mineral0100
Aceite de oliva184 – 1960,4 – 1,1
Aceite de palmiste230 – 254< 1
Aceite de palma190 – 209< 1,4
Aceite de cacahuete187 – 1960,2 – 4,4
Aceite de colza168 – 1810,7 – 1,1
Aceite de cártamo188 – 194< 1,6
Manteca de karité170 – 1906 – 17
Aceite de soja187 – 1951,5 – 2,5
Aceite de girasol189 – 1950,3 – 1,2
Aceite de ballena [4] : 183 185 – 202< 2

Véase también

  • Valor ácido  : miligramos de una base necesarios para neutralizar 1 gramo de un ácido determinado.
  • Valor de amina  : medida del contenido de nitrógeno de un compuesto orgánico.
  • Número de bromo  : masa de bromo absorbida por 100 gramos de una sustancia determinada.
  • EN 14214  – Norma de combustible para biodiesel
  • Valor epoxi  : medida del contenido de epoxi de una sustancia.
  • Índice de hidroxilo  : masa de KOH necesaria para neutralizar 1 gramo de sustancia acetilada
  • Valor de yodo  : masa de yodo absorbida por 100 gramos de una sustancia determinada.
  • Índice de peróxido  : medida del contenido de peróxido de una grasa o aceite.
  • Saponificación  : proceso que convierte la grasa, el aceite o los lípidos en jabón y alcohol.
  • Fabricación de jabón : proceso a pequeña escala para producir jabón.

Referencias

  1. ^ "Valor de saponificación de grasas y aceites" . Consultado el 18 de enero de 2018 .
  2. ^ ab "Valor de saponificación de grasas y aceites" (PDF) . kyoto-kem.com . Consultado el 8 de julio de 2016 .
  3. ^ Klaus Schumann; Kurt Siekmann (2005). "Jabones". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. págs. a24_247. doi :10.1002/14356007.a24_247. ISBN 3-527-30673-0.
  4. ^ ab Chakrabarty, MM (9 de noviembre de 2003). Química y tecnología de aceites y grasas. Nueva Delhi: Allied Publishers. ISBN 978-81-7764-495-1.OCLC 771847815  .
  5. ^ Knothe, Gerhard (2002). "Índices estructurales en la química de los ácidos grasos. ¿Qué relevancia tiene el valor de yodo?". Journal of the American Oil Chemists' Society . 79 (9): 847–854. doi : 10.1007/s11746-002-0569-4 . ISSN  1558-9331. S2CID  53055746.
  6. ^ "Cuadro de saponificación". www.fromnaturewithlove.com . Consultado el 13 de septiembre de 2020 .
  7. ^ abcd Nielsen, Suzanne (4 de septiembre de 2014). Análisis de alimentos. Springer Science & Business Media. ISBN 978-1-4419-1477-4.:247–248 
  8. ^ Gunstone, FD; Harwood, JL (2007). The Lipid Handbook (Tercera edición). Boca Raton, FL: CRC Press. pág. 424. ISBN 978-1-4200-0967-5.OCLC 327018169  .
  9. ^ abc Gunstone, FD; Harwood, JL (2007). The Lipid Handbook (Tercera edición). Boca Raton, FL: CRC Press. pág. 424. ISBN 978-1-4200-0967-5.OCLC 327018169  .
  10. ^ Belitz, H.-D.; Grosch, Werner; Schieberle, Peter (2013). Química de los Alimentos. Medios de ciencia y negocios de Springer. ISBN 978-3-662-07279-0.
  11. ^ Fryer, Percival J.; Weston, Frank E. (19 de diciembre de 2013). Manual técnico de aceites, grasas y ceras. Cambridge University Press. ISBN 978-1-107-68731-8.
  12. ^ "Norma comercial aplicable a los aceites de oliva y a los aceites de orujo de oliva (COI/T.15/NC No 3/Rev. 14)" (PDF) . internationaloliveoil.org . 2019 . Consultado el 15 de septiembre de 2020 .
  13. ^ "Documento de requisitos de productos básicos del USDA para aceite y sebo a granel" (PDF) . fsa.usda.gov . 2013 . Consultado el 15 de septiembre de 2020 .
  14. ^ ab Gunstone, Frank (2009). Aceites y grasas en la industria alimentaria. John Wiley & Sons. ISBN 978-1-4443-0243-1.
  15. ^ Akoh, Casimir C.; Min, David B. (2008). Lípidos alimentarios: química, nutrición y biotecnología, tercera edición. CRC Press. ISBN 978-1-4200-4664-9.
  16. ^ "Propiedades físicas de grasas y aceites" (PDF) . Deutsche Gesellschaft für Fettwissenschaft eV . Consultado el 14 de septiembre de 2020 .
  17. ^ Turchini, Giovanni M.; Ng, Wing-Keong; Tocher, Douglas Redford (2010). Reemplazo de aceite de pescado y fuentes alternativas de lípidos en alimentos para acuicultura. CRC Press. ISBN 978-1-4398-0863-4.
  18. ^ "Lanolina - CAMEO". cameo.mfa.org . Consultado el 14 de septiembre de 2020 .
  19. ^ Wilkie, John M. (1917). "La estimación de la materia insaponificable en aceites, grasas y ceras". Analyst . 42 (495): 200–202. Bibcode :1917Ana....42..200W. doi :10.1039/AN9174200200. ISSN  1364-5528.
  20. ^ "SECCIÓN 3. Norma del Codex para grasas y aceites de origen animal". www.fao.org . Consultado el 14 de septiembre de 2020 .
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