Делаем химию видимой: простые демонстрации с оливковым маслом

Оливки представляют собой кулинарный ландшафт, в котором оценка уникальной химической природы является ключом к реальному пониманию. Химическая структура природных биомолекул оливкового масла может быть связана с развитием характерного цвета, вкуса и запаха масел. Эти уникальные биомолекулы позволяют считать оливковое масло полезным для здоровья.

Рост мирового рынка оливкового масла и расширение производства в регионах вызвали необходимость разработки новых международных стандартов для защиты потребителей и предотвращения попадания на рынок поддельных масел.

Основная часть оливкового масла состоит из триглиеридов, которые представляют собой жирные кислоты, связанные с глицерином. Свободные жирные кислоты (СЖК) являются естественными продуктами деградации этих триглицеридов. Основным FFA в оливковом масле является олеиновая кислота (названная в честь Олео Европа дерево). Хотя может быть очень сложно почувствовать разницу между оливковым маслом с разным содержанием СЖК из-за самих жирных кислот, высокое содержание кислоты обычно связано с другими негативными характеристиками, такими как неправильная обработка или хранение оливок до прессования. Стоимость масла будет частично определяться тем, классифицируется ли оно как экстра вирджин (менее 0.8% СЖК) или первичное (менее 1.5% СЖК).

Стандартный анализ свободных жирных кислот (СЖК) представляет собой титрование стандартным основанием, широко известным как щелочь (гидроксид натрия-NaOH). В профессиональной аналитической лаборатории СЖК извлекаются из масла с использованием смешанного растворителя, состоящего из равных частей этанола и диэтилового эфира, пары которого являются ядовитыми и легковоспламеняющимися. Мы продемонстрируем, как измерить кислотность с помощью более простого реагента, чтобы дать качественный ответ на вопрос, соответствует ли масло определенному стандарту. Вкратце, реагент использует индикатор pH в растворе, содержащем известное количество NaOH. Когда количество СЖК превышает количество основания, индикатор меняет цвет.

Рисунок 1: Тест на ализариновый желтый на маслах с возрастающими концентрациями олеиновой кислоты. Слева направо: 0%, 0.50%, 1.0%, 1.5%, 2.0%, 2.5%, 3.3%. Реагент был выбран для тестирования на 1.5% олеиновой кислоты, что объясняет изменение цвета, начиная с пробирки 4.

Вкус - одно из качеств оливкового масла, которое является наиболее важным, но трудно поддающимся количественной оценке. Специалисты по составу оливкового масла знают взаимосвязь между конкретными компонентами, вкусом и свойствами масла. Чтобы визуально связать химическую меру этих компонентов со вкусом, мы разработали несколько простых анализов, которые демонстрируют наличие или отсутствие важных компонентов масла. Мы связали эти тесты со вкусом и кулинарными свойствами масла.

Одним из наиболее спорных аспектов вкуса оливкового масла является его горечь. Во время семинара в Турции мы стали свидетелями споров между традиционалистами, которые не считают, что масло должно быть горьким, и производителями элитного масла, которые гордились горечью своего масла. Горькие и вяжущие компоненты представляют собой в основном полифенольные соединения, полученные из гидрокситирозола, который состоит из одной из основных аминокислот, тирозина. Другие соединения, включая флавоноиды, такие как таксифолин и лютеолин, добавляют глубины вкусовой палитре. Все эти соединения являются довольно активными антиоксидантами, что объясняет некоторые, но не все их преимущества для здоровья.

Антиоксидантные свойства оливкового масла можно продемонстрировать с помощью красителя, известного как берлинская лазурь. Здесь действует та же химия, которая использовалась полвека назад при создании архитектурных чертежей. Смесь солей железа реагирует на присутствие антиоксиданта, образуя темно-синий краситель, хорошо демонстрируя свою активность. Хотя это не позволяет нам различать тонкие различия, оно показывает разницу между маслами с антиоксидантами (оливковое масло) и без него (например, масло из семян).

Рисунок 2: В то время как минеральное масло (пробирка 1) и большинство ореховых масел, таких как подсолнечное масло, не реагируют, оливковое масло хорошего качества должно дать положительный результат теста на ярко-синий цвет (пробирки 2–5). Здесь оливковое масло, приготовленное из диких, а не культивируемых оливок, тюбик 4, дало самый глубокий синий цвет.

Преобладающий желтый цвет оливкового масла в значительной степени обусловлен лютеином, а β-каротин придает оранжевый оттенок. Более зеленые оливковые масла содержат молекулы из семейства хлорофиллов. Обычно для количественного определения цвета требуется спектрофотометр, но основные функции этого дорогого прибора можно имитировать с помощью iPhone с таким приложением, как Irodori, для измерения вклада красного/зеленого/синего (RGB) в цвет оливкового масла. . Фотография делается на iPhone, и программа разбивает ее на образцы цвета. Пользователь выбирает наиболее характерный цвет для анализа, и сообщается вклад RGB (проходящий свет) для этого образца. Для такого измерения требуется фоновый контроль. Каждая фотография была сделана при одинаковых условиях освещения, с одинаковым объемом раствора и на белом фоне.

Еще одной особенностью нашей панели простых демонстраций химии оливковых масел является взаимодействие масел с лазерным излучением. Мы показываем, как простые лазерные указки могут освещать некоторые из более тонких особенностей более зеленых масел, содержащих хлорофилл.

Одним из наиболее полезных аспектов работы химиком является способность глубже понимать материалы, с которыми мы сталкиваемся каждый день. Оливковое масло — отличный пример повседневного вещества, которое выглядит удивительно сложным, когда вы видите, из чего оно сделано. Знание состава также позволяет нам связать наше вкусовое наслаждение с полезными для здоровья результатами потребления.