Matoljans viskositet och omättade fettsyror

Tillhör kategori: fysikalisk kemi, kemisk struktur, kemiska metoder, livsmedel

Författare: Staffan Johansson

Introduktion Riktlinjer Säkerhet Materiel Förarbete Utförande Förklaring Kemisk bakgrund Fördjupning Litteratur Fler experiment

Tid för förberedelse: 20 minuter

Tid för genomförande: 40 minuter

Antal tillfällen: 1

Säkerhetsfaktor: Ofarligt

Svårighetsgrad: Kräver viss labvana

Introduktion

Vi får fler och fler olika sorters matoljor i våra hem. Men vad är det egentligen för skillnad mellan olja och smör? Vad är det som påverkar hur trögflytande en olja är? Många som förvarat flaskan med olivolja för kallt har säkert märkt att den blir grumlig. Rapsolja eller majsolja kan däremot förvaras kallt utan att den blir märkbart förändrad.

I detta experiment ska du få undersöka några vanliga oljors viskositet och få kunskap om vad som är förklaringen till detta.

Riktlinjer

Laborationen kan utföras som elevförsök på högstadiet och gymnasiet. Eleverna kan arbeta i mindre grupper, t.ex. två och två där de hjälps åt med påfyllnad av olja och tidtagning av varje försöksomgång. Laborationens längd kan varieras beroende på hur många olika oljor man har tillgång till att undersöka. En snabb variant kan vara att varje grupp får undersöka en olja och klassens samtliga resultat sammanställs i slutat av lektionen. För att eleverna på ett bättre sätt ska förstå koppling mellan oljornas konsistens och molekylära uppbyggnad passar det bra att läraren går igenom detta i nära anknytning till laborationstillfället. Beroende på vilken elevgrupp man undervisar väljer man naturligtvis hur djupt man vill gå in på detta.

Säkerhet

Endast matoljor ingår i detta experiment, som är helt ofarligt.

Överbliven matolja hanteras som vanligt köksavfall.

Materiel

Förarbete

Inget förarbete, men tänk på att oljorna måste ha samma temperatur eftersom detta påverkar viskositeten.

Utförande

  1. Ställ upp utrustningen (tänk på att använda samma Pasteurpipett under alla delförsök eftersom storleken mellan två till synes lika pipetter kan variera och påverka resultatet).
  2. Titta närmare på oljeflaskorna och ställ en hypotes om vilken av oljorna som kommer att ta längst respektive kortast tid att rinna igenom pipetten.
  3. Gör ett "förförsök". Eftersom pipetten har en väldigt tunn spets kommer inte all olja att rinna igenom. Fyll upp Pasteurpipetten med någon av oljorna och låt denna rinna igenom (du behöver ej ta tid denna gång). Markera istället med tuschpenna på pipetten där tiden skall stoppas. Det viktiga är att man kan jämföra sina delförsök med varandra.
  4. Undersök en olja åt gången genom att låta den rinna igenom pipetten och anteckna tiden för detta. Upprepa gärna samma försök (samma olja) flera gånger och ta ett medelvärde av tiderna.
  5. Undersök innehållsförteckningen på oljeflaskorna och skriv upp fördelningen av de olika fettsyrorna i en tabell tillsammans med de tider som du fått genom dina försök. Nu kan du försöka se samband och dra egna slutsatser av vad som påverkar oljans viskositet.
  6. Rita gärna ett diagram över de värden som du erhållit.

Tips: Försök förutsäga vilken typ att fettsyra som fast smör respektive margarin innehåller. Ta sedan fram ett sådant paket och konstatera om det innehåller mycket eller lite mättade fettsyror.

Förklaring

Det tar olika tid för oljorna att rinna igenom pipetten eftersom varje olja har en alldeles speciell fördelning av fettsyror. Beroende på hur stor andel av fettsyrorna som är mättade, enkelomättade respektive fleromättade kommer oljan vara mer eller mindre lättflytande. Ju större andel enkelomättade och fleromättade fettsyror som en olja innehåller desto mer lättflytande blir den. Detta beror på den kemiska strukturen hos dessa fettsyror.

Innehåller fettsyran inga dubbelbindningar är den mättad och kolkedjan är rak. Innehåller däremot kolkedjan i fettsyran dubbelbindningar kommer den att bli böjd. Böjda kolkedjor har svårare att packas samman till skillnad från raka kolkedjor. Om fettsyrorna packas tätare kommer detta att göra oljan mer trögflytande och rinner därför långsammare genom pipetten.

Kemisk bakgrund

Vy för utskrift av kemisk bakgrund och fördjupning

Experimentet

En typisk mätserie

Så här kan resultatet från en mätning av tiden för olika matoljor att rinna genom en pipett se ut.

matolja fleromättade fettsyror (%) tid (min:sek)
solrosolja 61 2:47
majsolja 58,5 2:55
rapsolja 30-35 3:07
jordnötsolja 27 3:30
olivolja 10 3:41
Trenden är att viskositeten minskar med andelen fleromättade fettsyror i matoljan.
Bild: © Staffan Johansson

Mättade eller omättade fettsyror

Fettsyrorna som är byggstenar i våra matoljor skiljer sig genom att de har olika längd på kolvätekedjan samt om det förekommer en eller flera dubbelbindningar mellan kolen i kedjan. Finns det inga dubbelbindningar i fettsyran kallas den mättad. Förekommer det dubbelbindningar i kolkedjan kallas den omättad. Fettsyran är enkelomättad om det finns en dubbelbindning i kolkedjan och fleromättad om det förekommer två eller flera.

exempel på mättad fettsyra: stearinsyra
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH
exempel på enkelomättad fettsyra: oleinsyra
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2=CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH
exempel på fleromättad fettsyra: linolensyra
CH3-CH2-CH2=CH2-CH2-CH2=CH2-CH2-CH2=CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH

Molekylernas struktur och storlek påverkar viskositeten

Om en olja innehåller omättade fettsyror finns dubbelbindningar på kolkedjan. Detta resulterar i att dessa fettsyror har svårare att packa ihop sig och oljan blir då flytande även vid lägre temperaturer. Vid jämförelse mellan olika oljor kan man konstatera att den olja som innehåller flest omättade fettsyror också blir mer lättflytande. Med detta experiment kan man se en tydlig koppling mellan oljans viskositet och andelen fleromättade fettsyror. Om man däremot adderar andelen enkelomättade och fleromättade fettsyror kan man se att det borde vara jordnötsoljan som skulle ha tagit längst tid och rapsoljan kortast. Det är alltså inte bara andelen omättade fettsyror som påverkar oljornas viskositet utan även fördelningen mellan enkel- och fleromättade fettsyror.

Som tabellen visar innehåller olivoljan mer omättade fettsyror än jordnötsoljan men eftersom jordnötsoljan har en större andel fleromättade fettsyror (27%) än olivoljan (10%) kommer detta att göra så att tiden det tar för oljorna att rinna igenom pipetten blir kortare.

matolja mättade
fettsyror
(%)
enkelt
omättade
fettsyror
(%)
fleromättade
fettsyror
(%)
omega3
(%)
omega6
(%)
tid (min:sek)
solrosolja 11,5  27,5 61 - 61 2:47
majsolja 13  28,5 58,5 - 56 2:55
rapsolja 4-7 50-65 30-35 4-12 12-13 3:07
jordnötsolja 20 53 27 - 22 3:30
olivolja 15 75 10 - - 3:41

Fetter

Förening mellan glycerol och fettsyra

Triglyceridens fettsyror R1, R3 och R3 är bundna med esterbildning till glycerolskelettet.
Bild: © Svante Åberg

Fetter är uppbyggda av fyra byggstenar, alkoholen glycerol samt tre fettsyror. Fetter kallas därför även för triglycerider. Vilka dessa fettsyror är beror på var fettet kommer ifrån. Fetter från djurriket kallas för animaliska fetter och fetter från växtriket kallas för vegetabiliska. Det är de olika fettsyrorna som ger de olika fetterna deras speciella egenskaper, t.ex. smältpunkter. Bindningarna mellan glycerolen och fettsyrorna kallas esterbindningar. Dessa kan brytas om vatten finns närvarande och om temperaturen är hög. Esterbindningen kan även brytas om det finns fettspjälkande enzymer närvarande i livsmedlet. Då lossnar fettsyrorna från glycerolen.

Fetter i kosten

När vi äter något som innehåller fett måste fettsyrorna frigöras för att vi ska kunna använda dessa som byggstenar i kroppen. Eftersom kroppen inte på egen hand tillverka alla de viktiga fettsyror som vi behöver är det viktigt att vi får i oss dessa genom kosten. Vi bör däremot inte få i oss för mycket fett eftersom det ökar risken för övervikt och hjärt-, kärlrelaterade sjukdomar. Enligt svenska näringsrekommendationer bör högst en tredjedel av energiintaget utgöras av fett. Vi bör däremot inte få i oss för mycket fett.

LDL och HDL

Fetterna som vi får i oss via kosten transporteras i blodet i form av lipoproteiner. Dessa är uppbyggda av ett ytskikt av kolesterol, fosfolipider och proteiner som gör fettet vattenlösligt samt en kärna av triglycerider, kolesterolestrar och estrar av fettlösliga vitaminer.

Det finns fyra klasser av lipoproteiner varav LDL (low density lipoproteins) och HDL (high density lipoproteins) är de vanligast förekommande. LDL kan tas upp av makrofager i blodådrornas väggar. Detta är sannolikt ett viktigt steg i utvecklingen av ateroskleros (åderförkalkning). LDL kallas därför för det "onda kolesterolet". HDL har däremot i en rad undersökningar visat sig medföra en lägre risk för hjärt-kärlsjukdom. HDL kallas för det "goda kolesterolet".

Typen av fett vi får i oss via kosten är av större betydelse än den totala mängden. Mättade fettsyror påverkar halten av LDL-kolesterolhalten i blodet. Om mättade fettsyror byts ut mot omättade minskar också LDL-halten. Mängden HDL kan man förutom ändrade kostvanor påverka genom en förändrad livsstil. Fysisk aktivitet har visat sig höja HDL-halten i blodet.

Varför innehåller fiskar nyttigt fett?

Hos feta fiskar som lax och sill lagras fettet i muskulaturen. Fiskfett innehåller mer omättade fettsyror än fett från däggdjur och fåglar. Detta har sin förklaring i att fiskar till skillnad från däggdjur och fåglar är växelvarma och anpassar sin kroppstemperatur efter omgivningens (vattnets) temperatur. Eftersom vattentemperaturen ofta är låg måste fiskarna ha fetter som är flytande vid låga temperaturer. Fetter med låg stelningstemperatur innehåller mycket omättade fettsyror.

Hur gör växter?

Växter lagrar i allmänhet sin energi som kolhydrater. I vissa fröer, nötter och frukter lagras dock en del av energin i form av fett. Exempel på livsmedel där vi hittar sådana här fetter är raps- och solrosfrön, jordnötter, kokosnötter, sojabönor, kakaobönor och oliver. Fettet är tänkta att användas av nästa generation, d.v.s. den planta som skall växa ur fröet. Vegetabiliska fetter innehåller i allmänhet mera omättade fettsyror än animaliska fetter.

Några vanliga fettsyror

De fyra vanligaste fettsyrorna i livsmedel är palmitinsyra, stearinsyra, oleinsyra (= oljesyra) och linolsyra. I många matoljor, bl.a. solrosolja, majsolja och sojaolja innehåller en stor andel linolsyra. Raps och sojaolja är goda källor till α-linolensyra. Olivolja, men också rapsolja, är rik på oljesyra. Många nötter innehåller också en stor mängd oljesyra.

Mättade karboxylsyror är raka, omättade böjda.
Bild: © Svante Åberg

Viskositet

Viskositet är en fysikalisk egenskap som kan ses som ett mått på friktionen i en vätska eller gas. En lättflytande vätska som t.ex. etanol har låg viskositet medan olja som är "tjockare", har hög viskositet. Det är Newton som ligger bakom teorin som behandlar denna egenskap och de vätskor och gaser som kan beskrivas med denna teori kallas newtonska.

Newtonska vätskor

Hos Newtonska vätskor är viskositeten bara beroende av temperaturen. Däremot har flödeshastigheten eller tiden ingen inverkan. Exempel på Newtonska vätskor är

Icke-Newtonska vätskor

Hos icke-Newtonska vätskor inverkar flödeshastigheten på viskositeten. Det har alltså betydelse hur snabbt du rör om i vätskan för hur tjockflytande den är. För vissa vätskor påverkar tiden viskositeten, för andra inte.

Tidsberoende icke-Newtonska vätskor

Här är några exempel på icke-Newtonska vätskor som inte förändrar sin viskositet med tiden:

Mätning av viskositet

Bild: © Svante Åberg

Viskositeten hos en vätska kan mätas genom att fylla en pipett med vätskan och sedan mäta hur lång tid det tar innan all vätska runnit ut. En annan metod är att släppa ned en kula i vätskan och mäta hur lång tid det tar innan kulan når bottnen. Det är lämpligt att ha vätskan i ett ganska högt kärl för att tiderna ska bli tillräckligt långa.

Bild: © Svante Åberg

Metoderna fungerar bara med Newtonska vätskor, dvs vätskor vars viskositet är oberoende av flödeshastighet och tid. Man får bara ett relativt mått på viskositeten, men det är ett enkelt sätt att jämföra olika vätskor.

En bättre metod är att sänka ned en roterande cylinder i en bägare med vätskan och mäta hur stor vridningskraften blir på bägaren. Det fungerar även för icke-Newtonska vätskor.


Fördjupning

Livsmedel

Maten håller igång oss

Livsmedel behövs för att hålla igång vårt biologiska maskineri. Det är via maten som vi får energi att röra oss, tänka, men också att växa och reparera våra celler i kroppen. Kroppens maskineri är oerhört komplicerat, men det klarar att styra flödena av både energi och näring till kroppens olika delar vid rätt tillfälle. Kroppen hanterar också att ta hand om de restprodukter som vi måste göra oss av med.

Processerna i kroppen när maten bryts ned, fördelas, omvandlas och görs av med, är i grund och botten kemiska reaktioner som drivs av energin i maten. Maskinen är vår biologiska kropp, men de enskilda reaktionerna är kemiska. På så sätt kan man säga att vår kropp är en kemisk maskin.

Matens ursprung

Ursprungligen hittade vi vår föda i naturen. I det moderna samhället är de flesta livsmedlen processade på något sätt. Även livsmedel som inte är processade i sig är ofta odlade eller uppfödda med metoder som skiljer sig från det som sker i naturen. Syftet är att öka produktionen och att säkerställa kvalitén.

Att livsmedlen inte är helt naturligt producerade behöver inte vara ett problem. Det är bra att vi kan producera mera med mindre resurser. Det är också bra att vi har koll på kvalitén. Men vissa saker är inte bra. Tillsatser som gör att livsmedlen får längre hållbarhet, ser mer aptitliga ut och smakar bättre är inte alltid nyttiga, även som det kan verka så.

Grunden till all produktion av livsmedel är solens energi och växternas fotosyntes. I nästa steg kan djuren äta växterna och producera kött som vi sedan kan äta, men ursprunget är växterna. Men om inte djuren och människorna fanns, så skulle växterna till slut bli utan koldioxid som de behöver för sin fotosyntes. Djur och människor andas ut koldioxid. Kropparna bryts också ned till koldioxid och mineraler när de förmultnar. Detta tar växterna hand om, ofta med svamparna som mellanled. Det hela är ett kretslopp där både växter, svampar och djur ingår. Allt levande både äter och äts. Det som får kretsloppet att hålla igång är strålningen från solen.

Tycke och smak

Genom evolutionen har vi lärt oss att välja vad som är bra med hjälp av lukten och smaken. Oftast är det som vi gillar också nyttigt. När maten är skämd, brukar den börja lukta illa, vilket gör att vi inte äter det som kan göra oss sjuka.

Men det vi tycker om är inte nödvändigtvis bra för oss. Sötma är en signal att maten är bra, vilket stämde väl när människan levde nära naturen och behövde den energi man kunde finna. Men nu finns socker i överflöd. Det blir för mycket av det goda, så att vi blir feta och får sjukdomar som karies och diabetes.

Smaken för maten är också en kulturell fråga. Den mat vi lär oss tycka om från barnsben tycker vi oftast om resten av livet. Det finns också kulturella aversioner mot vissa typer av mat. I Sverige är vi inte vana att äta insekter, men insekter är förträfflig mat som är både nyttig och miljövänlig.

material på avancerad nivå kommer att läggas in här

Litteratur

  1. Peter Atkins, Atkins Molecules, 2003, Cambridge University Press.
  2. Bo Furugren, Kemi & Biologi i maten, 2001, Natur och Kultur, Stockholm.
  3. Östen Dahlgren, Laga mat - hur man gör och varför, 1994, 1:a upplagan, Liber Utbildning AB, Stockholm.
  4. Mårtensson, Sandin, Försök och fakta. Kemi högstadiet, 1981, Liber läromedel, Malmö.
  5. Fakta om fett och matfetter, Livsmedelsverket
    http://www.slv.se/templates/SLV_Page.aspx?id=3316 (2006-05-10)
  6. Fetter, Shenet
    http://www.shenet.se/ravaror/fett.html (2006-05-10)
  7. Chemical of the Week - Fats and Oils, Bassam Shakhashiri
    http://scifun.chem.wisc.edu/CHEMWEEK/FatsOils/Fats&Oils.html (2006-02-20)
  8. Olivolja, Shenet
    http://www.shenet.se/ravaror/olivolja.html (2006-02-20)
  9. Density of Cooking Oil, Shenet
    http://hypertextbook.com/facts/2000/IngaDorfman.shtml (2006-02-20)
  10. Rheology, Ulf Bolmstedt, Lunds Universitet
    http://www.rheoheat.se (2010-08-16)

Fler experiment


fysikalisk kemi
Avdunstning och temperatur
Bestäm CMC för diskmedel
Bestämning av antalet kristallvatten i kopparsulfat
Blandningar av lösningsmedel
Blå himmel och röd solnedgång
Blåsa ballong med hjälp av PET-flaska
Brus-raketen
Den frysande bägaren
Den tillknycklade plåtburken
Den tunga koldioxiden
Diffusionshastigheten hos ammoniak respektive väteklorid - en jämförelse
Diska med äggula
En märklig planta
Enzymaktivitet i ananas
Enzymkinetik för katalas
Ett glas luft
Ett lysande experiment - Kemiluminiscens
Ett målande experiment - att rengöra en målarpensel
Flaskor mun mot mun
Flyter isen i matoljan?
Frigolit i aceton
Fryspunktsnedsättning
Försvinnande bläck
Gasvolym och temperatur
Gelégodis i vatten
Gore-Tex, materialet som andas
Gummi och lösningsmedel
Gummibandets elasticitet
Gör ett avtryck från papper till stearin
Gör kopparslanten skinande ren - med komplexkemi
Hockey-visir
Hur fungerar en torrboll?
Hur mycket vatten finns i maten?
Håller bubblan?
Identifiera plasten
Kemisk jämvikt hos ett osynligt bläck
Kemiskt snöfall
Klorofyllets röda fluorescens
Koka vatten i en spruta
Kondomen i flaskan
Kristallodling
Kristallvatten i kopparsulfat
Ljuset under glaset
Lödtenn 60
Löslighet och pH - En extraktion
Maizena gör motstånd
Majonnäs - en emulsion
Maskrosen som krullar sig
Mentos-pastiller i kolsyrad läsk
Molnet i flaskan
Målarfärgens vattengenomsläpplighet
Mät CMC med hjälp av droppstorleken
När 1 plus 1 inte är 2
När flyter potatisen?
Olja som lösningsmedel
Osmos i ett ägg
Osmos i potatis
Osynlig gas
pH i kokt mineralvatten
Platta yoghurtburkar
Salta isen
Saltat islyft
Se genom papper
Smältpunkten för legeringen lödtenn
Snöflingeskådning
Stärkelse och vatten - fast eller flytande?
Såpbubblor
Tillverka din egen glidvalla
Tillverka en ytspänningsvåg
Trolleri med vätskor
Undersök en- och flervärda alkoholer
Utfällning av aluminium
Utsaltning av alkohol i vatten
Varför slipper bilen varma yllekläder på vintern?
Varför smäller inte ballongen?
Vattenrening
Vattenvulkan
Visa ytspänning med kanel
Vispa grädde
Värmeutvidgning
Åka hiss
Ägget i flaskan
Älskling, jag krympte ballongen

kemisk struktur
DNA ur kiwi
Doft och stereoisomeri
Frigolit i aceton
Gore-Tex, materialet som andas
Gummi och lösningsmedel
Gummibandets elasticitet
Hur kan man göra kläder av plast?
Kristallodling
Kristallvatten i kopparsulfat
När 1 plus 1 inte är 2
Platta yoghurtburkar
Smältpunkten för legeringen lödtenn
Studsboll

kemiska metoder
Att göra bly
Att vara kemisk detektiv
Bestämning av antalet kristallvatten i kopparsulfat
Blev disken ren?
Bränna papper
Elektrofores av grön hushållsfärg
Framkalla fingeravtryck med jodånga
Framkalla fotopapper
Framställ låglaktosmjölk
Förtenning
Gör hårt vatten mjukt
Identifiera plasten
Indikatorpärlor
Innehåller koksaltet jod?
Kemi med zinkjodid, del 2: Återbilda grundämnena elektrokemiskt
Kemisk vattenrening
Mät CMC med hjälp av droppstorleken
Syrehalten i luft
Testa C-vitamin i maten
Tillverka en ytspänningsvåg
Tillverka fotopapper
Tvätta i hårt vatten
Vad innehåller mjölk?
Vattenrening
Visa ytspänning med kanel

livsmedel
Bjud din jäst på mat
Blev disken ren?
Blå himmel och röd solnedgång
Coca-Cola vs Coca-Cola light
Den bästa bulldegen
Diska med äggula
Doft och stereoisomeri
Enzymaktivitet i ananas
Enzymkinetik för katalas
Flyter isen i matoljan?
Framställ låglaktosmjölk
Fruktköttet får solbränna
Fruktmörade proteiner
Gelégodis i vatten
Göra lim av kasein
Hur gör man kakan porös?
Hur moget är äpplet?
Hur mycket vatten finns i maten?
Höna med gummiben?
Innehåller koksaltet jod?
Kallrörd vaniljkräm och saliv
Kan man tapetsera med abborrar?
Koka Cola
Koka knäck
Maizena gör motstånd
Majonnäs - en emulsion
Massverkans lag och trijodidjämvikten
Mentos-pastiller i kolsyrad läsk
Modellmassa av mjölk
Olja som lösningsmedel
Osmos i ett ägg
Osmos i potatis
Pektin och marmeladkokning
Popcorn
Regnbågens färger med Rödkåls-indikator
Skär sig majonnäsen?
Släcka fett på rätt sätt
Stärkelse och vatten - fast eller flytande?
Syror och baser i konsumentprodukter
Testa C-vitamin i maten
Utvinna järn ur järnberikade flingor
Vad händer när degen jäser?
Vad innehåller mjölk?
Vad är det i saltet som smakar salt?
Varför kan man steka i smör och olja men inte i lättprodukter?
Varför mörknar en banans skal?
Varför svider det i ögonen när man skalar lök?
Vispa grädde
Växtfärga med rödbetor enligt receptet från Västerbotten
Äta frusen potatis