原理 飽和 脂肪酸残基、一価不飽和 脂肪酸残基、および三価不飽和 (多価不飽和)脂肪酸残基を含む油脂の鹸化性画分中に存在するトリグリセリド の例。構造の中央には、三価エステル化グリセロール (黒色で表示)が見られる。このようなトリグリセリドはヨウ素価が高い(約119)。下図は、不飽和脂肪酸残基の4つのC=C二重結合に4当量のヨウ素または臭素を付加した後の反応生成物である。 ヨウ素価の測定は、ヨウ素滴定法の具体的な例です。ヨウ素 (I₂ ) 溶液は黄褐色を呈します。しかし、このヨウ素溶液を試験対象溶液に加えると、ヨウ素と反応する化学基(この試験では通常、C=C 二 重結合)は、溶液からヨウ素を除去することで、色の濃さ、つまり色の大きさを効果的に減少させます。 したがって、溶液が特徴的な黄褐色を維持するために必要なヨウ素の量は、溶液中に存在するヨウ素感受性基の量を測定するために効果的に利用できます。
この分析方法に関連する化学反応は、ジヨードアルカン(RとR'はアルキル基 またはその他の有機基を表す)の生成を伴う。
R − CH = CH − R ′ + 私 2 ⟶ R − CH ( 私 ) − CH ( 私 ) − R ′ {\displaystyle {\ce {R-CH=CH-R' + I2 -> R-CH(I)-CH(I)-R'}}} 前駆体アルケン (RCH=CHR' )は無色であり、有機ヨウ素 生成物(RCHI−CHIR' )も無色である。
一般的な手順では、脂肪酸を過剰量のハヌシュ溶液またはワイス溶液 で処理します。これらはそれぞれ、氷酢酸中の 臭化ヨウ素 (IBr)と塩化ヨウ素(ICl)の溶液です。未反応の 臭化 ヨウ素(または塩化ヨウ素) は、ヨウ化カリウムと反応してヨウ素 I₂ に変換され、その濃度は チオ硫酸ナトリウム ( Na₂S₂O₃ ) 標準溶液 を 用いた逆滴定 によって決定できます。[ 2 ] [ 3 ]
ヨウ素価の測定方法
ヒューブル法ヨウ素価の基本原理は、もともと1884年にAV Hüblによって「ヨウザール 」として導入されました。彼は、脂肪溶解剤として塩化第二水銀 (HgCl 2 )と四塩化炭素 (CCl 4 )の存在下でヨウ素アルコール溶液を使用しました。[注1] 残留ヨウ素は、終点指示薬としてデンプンを使用したチオ硫酸ナトリウム溶液で滴定されます。[ 4 ] この方法は現在では時代遅れと考えられています。
Wijs/Hanuš法JJA Wijs は Hübl 法を改良し、氷酢酸中の塩化ヨウ素(ICl) を使用し、 HgCl 2 試薬を省略してWijs 溶液 として知られるようになった。[ 4 ] あるいは J. Hanuš は、光から保護すると ICl よりも安定な臭化ヨウ素(IBr) を使用した。通常、脂肪は クロロホルム に溶解し[注 2] 、過剰の ICl/IBr で処理される。ハロゲンの一部は不飽和脂肪の二重結合と反応し、残りは残る。
R − CH = CH − R ′ + ICl ( 過剰 ) ⟶ R − CH ( 私 ) − CH ( Cl ) − R ′ + ICl ( 残り ) {\displaystyle {\ce {R-CH=CH-R' + {\underset {(過剰)}{ICl}}-> R-CH(I)-CH(Cl)-R' + {\underset {(残存)}{ICl}}}}} 次に、この混合物にヨウ化カリウム (KI)の飽和溶液を加えると、残っている遊離のICl/IBrと反応して塩化カリウム (KCl)とヨウ化カリウム(I₂ ) が生成される。
ICl + 2 KI ⟶ KCl + KI + 私 2 {\displaystyle {\ce {ICl + 2 KI -> KCl + KI + I2}}} その後、遊離したI 2を デンプン存在下でチオ硫酸ナトリウムで滴定し 、反応したヨウ素の濃度を間接的に決定する。[ 5 ]
私 2 + スターチ ( 青 ) + 2 ナ 2 S 2 O 3 ⟶ 2 NaI + スターチ ( 無色 ) + ナ 2 S 4 O 6 {\displaystyle {\ce {I2{}+ {\underset {(青色)}{デンプン}}{}+ 2 Na2S2O3 -> 2 NaI{}+ {\underset {(無色)}{デンプン}}{}+ Na2S4O6}}} IV(g I/100 g) は次の式から計算されます 。
IV = ( B − S ) × N × 12.69 W {\displaystyle {\textrm {IV}}={\frac {({\textrm {B}}-{\textrm {S}})\times {\textrm {N}}\times 12.69}{\textrm {W}}}} どこ: Wijs による IV の測定は、DIN 53241-1:1995-05、AOCS Method Cd 1-25、EN 14111、ISO 3961:2018 などの国際規格で現在認められている公式の方法である。 の主な制限の 1 つは、ハロゲンが 共役二重結合 (特に一部の乾燥油 に豊富に存在する)と化学量論的に反応しないことである。したがって、Rosenmund-Kuhnhenn 法は、この状況でより正確な測定を行う。[ 6 ]
カウフマン法 1935年にHP Kaufmannによって提案されたこの方法は、メタノール に溶解した過剰の臭素 と無水臭化ナトリウムを使用して二重結合を 臭素化するものである。この反応では、次のような ブロモニウム 中間体が形成される。 [ 7 ]
不飽和脂肪酸の臭素化 次に、未使用の臭素はヨウ化物( I − )によって臭化物 に還元されます。
Br 2 + 2 私 − ⟶ 2 Br − + 私 2 {\displaystyle {\ce {Br2 + 2 I- -> 2 Br- + I2}}} 次に、生成されたヨウ素の量をチオ硫酸ナトリウム溶液を用いた逆滴定によって測定する。
臭素ラジカルの生成は光によって促進されるため、反応は暗所で行う必要があります。光によって望ましくない副反応が起こり、結果として臭素の消費量が偽りになる可能性があります。[ 8 ]
教育目的のため、Simurdiak ら (2016) [ 3 ] は、化学の授業 でより安全で反応時間を大幅に短縮できる臭素化試薬としてピリジニウムトリブロミド を使用することを提案した。
その他の方法 公定法によるヨウ素価の測定は時間がかかり(Wijs溶液で30分間のインキュベーション)、危険な試薬や溶媒を使用する。[ 3 ] ヨウ素価を決定するための非湿式法がいくつか提案されている。例えば、純粋な脂肪酸やアシルグリセロール のヨウ素価は、理論的には次のように計算できる。[ 11 ]
IV = 2 × 126.92 × 二重結合の数 × 100 分子量 {\displaystyle {\text{IV}}={\frac {2\times 126.92\times {\text{no. of double bonds}}\times 100}{\text{molecular weight}}}} したがって、オレイン酸 、リノール酸 、リノレン酸 のIVはそれぞれ90、181、273です。したがって、混合物のIVは次の式で近似できます 。[ 12 ]
IV 混合 = ∑ A f × IV f {\displaystyle {\textrm {IV}}_{\textrm {mixture}}=\sum A_{f}\times {\textrm {IV}}_{f}} その中で A f {\displaystyle A_{f}} そして IV f {\displaystyle {\text{IV}}_{f}} はそれぞれ、混合物中の各脂肪酸fの量(%)とヨウ素価である。 脂肪や油の場合、混合物の IV は、ガスクロマトグラフィー で決定された脂肪酸組成プロファイルから計算できます( AOAC Cd 1c-85; ISO 3961:2018)。ただし、この式は 不鹸化物中の オレフィン性 物質を考慮していません。したがって、この方法は、かなりの量のスクアレン を含む可能性がある魚油には適用できません。[ 13 ]
IV は、 ν (C=C) バンドとν (CH 2 ) バンドの強度の比を使用して、近赤外 、FTIR 、ラマン 分光法のデータからも予測できます。[ 14 ] [ 15 ] 高分解能プロトン NMR は 、このパラメータの迅速かつかなり正確な推定も提供します。[ 16 ]
意義と限界 GC などの最新の分析法では不飽和度を含むより詳細な分子情報が得られますが、ヨウ素価は依然として油脂の重要な品質パラメータとして広く認識されています。さらに、IVは一般的に脂肪の酸化安定性 を示し、これは不飽和度に直接依存します。このようなパラメータは、脂肪ベース製品の加工、保存期間、および適切な用途に直接影響を与えます。また、潤滑油および燃料産業にとっても非常に重要です。バイオディーゼルの仕様では、規格 EN 14214 に従って、 IVの必要限度は120 g I 2 /100 gです。[ 17 ]
IV法は、水素化 や揚げ物 といった工業プロセスを監視するために広く用いられている。しかし、シス /トランス 異性体を区別できないため、追加の分析によって補完する必要がある。
G. Knothe (2002) [ 12 ] は、脂肪エステル化生成物の酸化安定性の仕様として IV を使用することを批判しました。彼は、酸化感受性には二重結合の数だけでなく位置も関係していることに気付きました。たとえば、2 つのビスアリル位 (二重結合 Δ9、Δ12、および Δ15 の間の炭素番号 11 と 14) を持つリノレン酸 は、1 つのビスアリル位 (Δ9 と Δ12 の間の C-11) を示すリノール酸よりも自動酸化しやすいです。 その ため、 Knothe は、クロマトグラフィー分析の積分結果から直接計算できるアリル位および ビスアリル 位当量 (APE および BAPE)と呼ばれる代替指標を導入しました。
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