Як зробити хімію видимою: прості демонстрації з оливковою олією

Оливка створює кулінарний ландшафт, в якому оцінка унікальної хімічної природи є ключем до справжнього розуміння. Хімічна структура природних біомолекул оливки може бути пов’язана з розвитком характерного кольору, смаку та запаху олії. Ці унікальні біомолекули дають підставу ідентифікувати оливкову олію як здорову олію.

Зростання світового ринку оливкової олії та регіональне розширення продуктивності зумовили необхідність розробки нових міжнародних стандартів для захисту споживачів та запобігання потраплянню на ринок шахрайських масел.

Основна частина оливкової олії містить тригліцериди, які є жирними кислотами, зв’язаними з гліцерином. Вільні жирні кислоти (ВЖК) є природними продуктами розпаду цих тригліцеридів. Основною СЖК в оливковій олії є олеїнова кислота (названа на честь Oleo europa дерево). Хоча може бути дуже важко відчути різницю між оливковою олією з різним вмістом FFA через самі жирні кислоти, високий вміст кислоти зазвичай пов’язаний з іншими негативними характеристиками, такими як неправильне поводження або зберігання оливок перед пресуванням. Вартість олії буде частково визначатися в залежності від того, чи вона класифікується як екстра чиста (менше 0.8% СЖК) чи незаймана (менше 1.5% СЖК).

Стандартний аналіз на вільні жирні кислоти (FFA) — це титрування стандартною основою, загальновідомою як луг (гідроксид натрію-NaOH). У професійній лабораторії аналізу FFA витягують з олії за допомогою змішаного розчинника з рівних частин етанолу та діетилового ефіру, пари якого є шкідливими та легкозаймистими. Ми продемонструємо, як виміряти кислотність за допомогою більш простого реагенту, щоб дати якісну відповідь, чи відповідає масло певному стандарту. Якщо коротко, реагент використовує індикатор рН у розчині, що містить відому кількість NaOH. Коли кількість СЖК перевищує кількість основи, індикатор змінює колір.

Малюнок 1: Алізарин жовтий тест на оліях із збільшенням концентрації олеїнової кислоти. Зліва направо 0%, 0.50%, 1.0%, 1.5%, 2.0%, 2.5%, 3.3%. Реагент був обраний для перевірки 1.5% олеїнової кислоти, що пояснює зміну кольору, починаючи з пробірки 4.

Смак є однією з найголовніших якостей оливкової олії, але її важко визначити кількісно. Фахівці з виготовлення оливкової олії знають зв’язок між конкретними компонентами та смаком і властивостями олії. Щоб візуально зв’язати хімічні показники цих компонентів зі смаком, ми розробили кілька простих аналізів, які демонструють наявність або відсутність важливих складових олії. Ми пов’язали ці тести зі смаковими та кулінарними властивостями олії.

Одним із найбільш суперечливих аспектів смаку оливкової олії є його гіркота. Під час семінару в Туреччині ми стали свідками неабиякої дискусії між традиціоналістами, які не вважають, що нафта має бути гіркою, і висококласними виробниками олії, які пишалися гіркотою своєї олії. Гіркі та в’яжучі компоненти – це в першу чергу поліфенольні сполуки, отримані з гідрокситирозолу, який виготовляється з однієї з основних амінокислот, тирозину. Інші сполуки, включаючи флавоноїди, такі як таксіфолін і лютеолін, додають глибину смакової палітри. Всі ці сполуки є досить активними антиоксидантами, що пояснює деякі, але не всі переваги для здоров’я.

Антиоксидантні якості оливкової олії можна продемонструвати, використовуючи барвник, відомий як прусський блакитний. Діюча хімія тут — та сама хімія, яку півстоліття тому використовували для виготовлення архітектурних креслень. Суміш солей заліза реагує на присутність антиоксиданту, утворюючи темно-синій барвник, добре демонструючи активність. Хоча це не дозволяє нам розрізняти дрібні відмінності, воно показує різницю між маслами з антиоксидантами (оливкова олії) і без них (наприклад, олії насіння).

Малюнок 2: Хоча мінеральне масло (пробірка 1) і більшість горіхових олій, таких як соняшникова олія, не реагують, оливкова олія хорошої якості повинна мати позитивний результат, щоб отримати яскраво-синій колір (пробірки 2 – 5). Тут оливкова олія, виготовлена ​​з диких, а не культивованих оливок, трубка 4, дала найглибший синій колір.

Переважаючий жовтий колір оливкової олії здебільшого обумовлений лютеїном, тоді як β‑каротин надає помаранчевий відтінок. Більш зелені оливкові олії містять молекули з родини хлорофілу. Зазвичай для кількісного визначення кольору потрібен спектрофотометр, але основні функції цього дорогого приладу можна імітувати за допомогою iPhone з додатком, таким як Irodori, для вимірювання внеску червоного/зеленого/синього (RGB) у колір оливкової олії. . Знімок робиться за допомогою iPhone, і програма розбиває його на зразки кольорів. Користувач вибирає найбільш характерний колір для аналізу, і повідомляється про внесок RGB (прохідного світла) для цього зразка. Для такого вимірювання потрібен контроль фону. Кожне фото було зроблено при однакових умовах освітлення, з однаковим об’ємом розчину та білим фоном.

Ще однією особливістю нашої панелі простих демонстрацій хімії оливкової олії є взаємодія олій з лазерним світлом. Ми показуємо, як прості лазерні указки можуть висвітлити деякі тонкі риси зелених масел, що містять хлорофіл.

Одним з найбільш корисних аспектів роботи хіміка є здатність глибше розуміти матеріали, з якими ми стикаємося щодня. Оливкова олія — чудовий приклад повсякденної речовини, яка виглядає надзвичайно складною, коли бачиш, з чого вона зроблена. Знання косметики також дозволяє нам пов’язувати наше смакове задоволення з корисними результатами нашого споживання.