Biochimie, biotechnologies

Lipides. Détermination des indices de saponification et indice d'acidité
دراسة الدهنيات

LIPIDES. INDICES

lipides

Les lipides dont les lipides à acides gras (lipides saponifiables) sont impliqués dans plusieurs structures, dont la formation des membranes cellulaires. Ils sont caractérisés par des indices, comme l'indice de saponification et l'indice d'iode
La détermination des indices (indice de saponification, indice d'iode, indice d'acidité, ..) fait appel à des dosages (titrations) acide-base, oxydo-réduction, ..


رقم التصبن
Indice de saponification

الدهنيات هى إستيرات الكليسيرول والأحماض الدهنية الكربوكسيلية طويلة السلسلة. تكون الصيغة العامة لهذة المركبات كما يظهره الرسم التالي.
تسمى هذه الجزيئات الجليسيريدات (دهنيات بالجليسيرول).
عندما يكون R1=R2=R3 ،  فإن هذة الجليسيريدات تسمى 'جليسيريدات بسيطة' (Glycérides simples).
وعندما تكون مجموعات الألكيل مختلفة فإنها تسمى 'كليسيريدات مختلطة (Glycérides mixtes).
الصابون (Savon) خليط من أملاح البوتاسيوم (K) أو الصوديوم (Na) لأحماض دهنية طويلة السلسلة يمكن الحصول عليها بغليان (تسخين) الدهنيات في وسط قلوى، غالبا ما يكون هيدروكسيد البوتاسيوم (KOH) أو هيدروكسيد الصوديوم (NaOH). وتسمى هذة العملية بالتصبن (Saponification) وهى أساس صناعة الصابون.

lipide. Saponification

Définition de l'indice de saponification


L'indice de saponification (IS) d'un corps gras est le poids en milligramme de potasse (KOH) nécessaire pour saponifier les esters d'acides gras et neutraliser les acides gras non estérifiés dans un gramme de matière grasse. L'indice de saponification est lié aux autres indices, comme l'indice d'acidité (IA) et l'indice d'ester (IE), par la relation: IS = IE + IA. La quantité de potasse KOH utilisée dans la mesure de IS varie avec la masse molaire des acides gras. Plus la masse molaire (PM) est élevée, plus l'indice de saponification est faible. En effet, plus le PM est élevé plus les chaînes carbonnées des acides gras sont longues et moins labiles (hydrolysables). Ceci rend compte que IS varie inversement avec le PM des lipides. Ainsi, l'indice de saponification est une mesure indirecte de la masse molaire des acides gras. Il permet de classer les huiles en fonction de la longueur des chaînes d'acides gras qui les composent, critère lié au poids moléculaire (PM) des acides gras.
AVERISSEMENT: Si le corps gras est un triglycéride pur, l'indice de saponification permet de connaître son poids moléculaire. Ainsi, si on utilise KOH dans la saponification, PM = (3 x 56 X 10^3)/Is, avec IA = 0 (huile pure). Si le lipide analysé est un mélange de glycérides et d'acides gras libres, la mesure de Is ne permet pas de connaître directement sa masse molaire. Dans ce cas, Il faut d'abord déterminer l'indice d'acide et calculer l'indice d'ester et PM = (3 x 56 X 10^3)/IE, avec IE = Is - IA (huile non pure). Voir exercices sur l'indice de saponification.

Comment varie l'indice Is ?
La mesure de IS est utile car cet indice reste variable selon:
- Les conditions de pressage.
- La qualité de l'huile: vierge (brute) ou raffinée. Ainsi, une huile de tournesol oléique (Le 'tournesol oléique' appelé 'tournesol haut oléique' est un tournesol sélectionné dont la composition des acides gras a été modifiée pour obtenir un taux d'acide oléique proche de 82 %, similaire à celui de l'huile d'olive, mais sans le goût de cette dernière) vierge a un indice de saponification compris entre 200 et 215, alors que IS baisse pour l'huile raffinée (IS compris entre 160 et 194). Ces variations sont en rapport avec la part des insaponifiables présents dans l'huile et des opérations de raffinage des huiles destinées à les diminuer (exemple dégommage éliminant les phospholides) . Cette action réduit en mêle temps la part des saponifiables et explique en partie les différences dans IS entre une huile vierge et raffinée.

Rappel sur l'insaponifiable:
La part de l'insaponifiable est composé de constituants moins solubles dans l'eau après saponification (hydrolyse basique). Ils restent solubles dans les solvants des corps gras.
La part d’insaponifiable dépend de l'état du corps gras lié à l'application ou non du raffinage. Un corps gras non raffiné (brut) contient en moyenne 1% d'insaponifiables (stérols, tocophérols, pigments, ..).

تعريف :
رقم التصبن هو عدد ميليغرامات هيدروكسيد البوتاسيوم (KOH) اللازمة لتعادل الاحماض الدهنية (Neutralisation des acides gras) الناتجة عن تحلل غرام واحد من الدهون.
رقم التصبن يعطى دلالة على طبيعة الاحماض الدهنية المكونة للدهون فهو يعتمد على الوزن الجزيئى للاحماض الدهنية المكونة للدهون فكلما زاد الوزن الجزيئى كلما زاد طول سلسلة الكاربون كلما قل عدد الاحماض الدهنية المنطلقة من كل واحد غرام من الدهون المتحللة ومن ثم قل رقم التصبن والعكس.

الكواشف :
1- دهنيات مثل زيت الزيتون (Olive) و زيت جوز الهند (Coco) و زيت السمسم (Sésame).
2- مذيب دهون عبارة عن حجمان متساويان من الكحول الإيثيلى 95 % والإيثير.
3- بوتاسا كاوية كحولية (KOH 0.5 مول / لتر ).
4- فينولفثاليين (مؤشر لوني للمعايرة).
5- حمض هيدروكلوريك (HCl 0.5 مول / لتر ).


Réactifs:

- Lipides comme l'huile d'olive; huile de coco et huile de sésame
- Solvant constitué d'un mélange 1:1 d'éthanol 95% et d'éther.
- Potasse caustique alcoolique (KOH) de concentration 0,5 M.
- Phénolphtaléine (indicateur coloré).
- Acide chlorhydrique (HCl) de concentration 0,5 M.


IS: طريقة العمل
Mode opératoire

1. قم بوزن 1 غرام من المادة الدهنية وضعها فى كأس زجاجى ثم أضف إليها 3 مل مذيب دهون مناسب ( خليط من الإيثانول 95 % وثنائى إيثيل إيثر بنسبة 1: 1).
2. قم بنقل محتويات الكأس إلى دورق زجاجى مخروطى سعة 250 مل وذلك بشطف الكأس عدة مرات ببضع ميلليلترات من المذيب.
3. أضف 25 مل من هيدروكسيد البوتاسيوم الكحولى ( KOH تركيز 0.5 عيارى) ثم ضع مكثف عاكس على الدورق.
4. حضر دورق مخروطى اخر ونضع فيه 3 مل مذيب دهون ثم أضف 25 مل هيدروكسيد بوتاسيوم كحولى تركيز 0.5 عيارى ثم ضع المكثف ( تعتبر هذة العينة بالشاهد).
5. سخن كل من الدورقين بإحتراس فى حمام مائى ب 100°C لمدة 30 دقيقة مع الرج الدائرى من ان لاخر.
6. أترك كلا من الدورقين ليبردا حتى يصلا لدرجة حرارة الغرفة ثم نضيف بضع قطرات من الفينولفيثالين ككاشف.
7. قم بمعايرة فائض KOH بإستخدام حمض الكلورهيدريك (HCl 0.5 عيارى ) حتى يختفى اللون الوردى .
8. سجل الحجم المستهلك من حامض الكلورهيدريك ( E مل ) بالنسبة لعينة الاختبار و(T مل ) بالنسبة لعينة الشاهد .

1/ Dans un becher, peser 1 g de corps gras et ajouter 3 ml de solvant. Agiter
2/ Transvaser le contenu du becher dans un erlenmeyer de 250 ml. Récupérer le reste du corps gras en rinçant le becher avec quelques ml de solvant.
3/ Ajouter 25 ml de KOH alcoolique et fermer bien l'erlenmeyer.
4/ Préparer un autre erlenmeyer, y mettre 3 ml de solvant et 25 ml de KOH alcoolique et bien fermer l'erlenmeyer. Cet échantillon constitue un témoin (ou ‘blanc' de la réaction).
5/ Chauffer les deux erlenmeyers dans un bain-marie à 100°C pendant 30 minutes, avec agitation, de temps en temps.
6/ Laisser refroidir les erlenmeyers jusqu'à la température ambiante et y ajouter quelques gouttes de phénolphtaléine (coloration rose).
7/ Titrer l'excès de KOH par HCl, jusqu'à la disparition de la coloration rose.
8/ Noter les volumes d'HCl versés pour chacun des deux tests.
On réalise ici un dosage en retour selon le schéma suivant:

dosage retour

Exemple d'une présentation du protocole de détermination de IS (Etudiants, FSSM, Cadi Ayyad University, Marrakech, Morocco). TP sur huiles d'olive et huile de tournesol
huiles tournesol, olive

INDICE SAPONIFICATION HUILE

Calcul de l'indice de saponification
الحسابات :

بمعرفة الفرق فى أحجام HCl بين عينتى الشاهد (VT) والاختبار (V) ، أي (VT-VE)،  يمكن استخراج عدد الجزيئات الغرامية (مول، moles) من هيدروكسيد البوتاسيوم اللازمة لتصبن غرام واحد من الدهون.

في نهاية المعايرة، يكون عدد مول H3O+ (المنبثق من HCl) يساوي عدد مول  OH- (المنبثق من KOH) و حيث أننا نعرف مولارية (التركيز الجزيئي الحجمي، molarité) للحمض (HCl)، أي CHCl، و القاعدة (KOH)، أي CKOH، و علما أن العيارية (Normalité) تساوي المولارية (Molarité) عند HCl و KOH، نكتب المعادلات التالية:

A la fin de la titration, le nombre de moles d'équivalents OH (provenant de KOH) est égal au nombre de mole d'équivalents H3O + (provenant de HCl). Sachant que la normalité est égale à la molarité pour HCl et KOH, on peut écrire 

Indice de saponification
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Calcul de l'indice de saponification (suite)

في النطبيق الحالي حيث استعملنا HCl 0,5 عياري (0,5 N) يكون رقم التصبن هو: IS = [(VT-VE) x 0,5 x 56,1]/1

يتغير رقم التصبن من دهن إلى آخر بطريقة تناسبية عكسية (Inversement proportionnelle) مع معدل طول الأحماض الدهنية المي تشكل الدهن. و عليه، فالدهنيات برقم تصبن مرتفع تضم أحماضا دهنية ذات سلسلة كاربونية قصيرة. يعطي الجدول التالي رقام التصبن يبعض الدهنيات.
---> Voir Exercices d'applications sur indice de saponification


نوع الدهن -(Type de lipide)-- رقم التصبن(Indice de saponification)
ريت الزيتون (Huile d'olive) -- 188-196
زيت النخيل (Huile de palme) -- 195-205
زيت الذرة (Huile de Maïs) -- 187-193
زيت عباد الشمس (Huile de tournesol) - 188-194
الزبدة (Beurre) ----- 215-235
زيت سمك السردين (Huile de sardine) - 190-196

رقم الحموضة
Indice d'acidité


L'indice d'acidité (IA) d'un lipide est la masse en mg de KOH nécessaire pour neutraliser les acides gras libres contenus dans 1 g de lipide à température ambiante. IA n'a pas d'unité. L'indice d'acidité est aussi appelé 'indice d'acide' ou 'acidité résiduelle'.
Pour qu'une huile soit consommable, la teneur en acide libre ne doit pas dépasser 1 % en masse.
Le dosage de l'acidité peut être réalisé directement ou indirectement (en retour). Un exemple de dosage direct consiste à :
-Dans un erlenmeyer, on verse successivement 20 mL d'éthanol à 95 % (solvant), 0,5 g d'huile et quelques gouttes de phénolphtaléine.
- On titre l'acidité en ajoutant progressivement une solution KOH alcoolique de concentration 0,02 M.
Une coloration rose persistante apparaît (exemple en versant VE=12 mL)
Un dosage indirect consiste à faire réagir KOH alcoolique en excès avec le lipides et déduire KOH ayant neutralisé l'acidité en faisant un témoin (titration de KOH seule, sans lipide).Un exemple de dosage indirecte réalisé durant les travaux pratiques de Biochimie à la FSSM, Université Cadi Ayyad (voir polycopié des TP Biochimie), fait mention des étapes suivantes:
- Pipeter exactement 2 ml d'huile (m = 1,66 g) dans un bécher.
- Ajouter 6 ml de KOH alcoolique 0,5 N ; agiter pendant 30 s.
- Ajouter 2 gouttes de phénophtaléine.
- Titrer l'excès de KOH par H2SO4 0,5 N.
- Faire deux témoins contenant 6 ml de KOH. Noter le volume VT.
Quelques indices d'acidité d'après Codex alimentarius, Normes alimentaires, FAO/OMS, Codex stan-1999, amendée en 2015:
- Huiles raffinées: Ia = 0,6 mg KOH/g huile
- Huiles obtenues par pression à froid et huiles vierges: Ia = 4,0 mg KOH/g huile
- Huiles de palme vierges: Ia = 10,0mg KOH/g huile

Exemple d'une présentation du protocole de détermination de IA (Etudiants, FSSM, Cadi Ayyad University, Marrakech, Morocco)
INDICE ACIDITE LIPIDE

LIENS UTILES

- Lipides. Indice d'Iode رقم اليود عند الدهون
- Lipides. Généralités (classification)
- QCM Lipides acides, acides gras
- Lipides, acides gras. Contrôle S3
- Triglycérides, phospholipides et stérides
- Lipides, acides gras. Structure 3D par JMOL
- Applications biotechnologiques sur les lipides
- TP S3. Chromatographie sur couche mince des lipides du tournesol
- Métabolisme des lipides
- Olestra, lipide artificiel
- Lipides, acides gras. Contrôle S3




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Lipides (indices). Saponification, iode