Fette – Eigenschaften (Vertiefungswissen) 09:12 min

Guten Tag und herzlich willkommen. Dieses Video heißt: "Fette - Eigenschaften von Fetten" Der Film ist vorgesehen für das Gymnasium, die dortige Kursphase und den Grundkurs. Das Video ist folgendermaßen gegliedert: Im 1. Teil werden wir uns kurz unterhalten, welche Eigenschaften bei den Fetten sinnvoll zu besprechen sind. Im 2. Teil werden wir uns über physikalische Eigenschaften unterhalten. Im 3. Teil werden wir uns den chemischen Eigenschaften widmen und schließlich werde ich im 4. Teil eine kurze Zusammenfassung angeben.   1. Welche Eigenschaften sind bei den Fetten sinnvoll zu besprechen? Ich habe in diesem Film die sinnvolle Unterteilung in physikalische und chemische Eigenschaften vorgenommen. Wir werden über Farbe, Geruch, Geschmack, Härte, die Schmelztemperatur, aber auch die Löslichkeit der Fette sprechen. Bei den chemischen Eigenschaften interessiert an erster Stelle natürlich die Brennbarkeit. Aber für uns ist wichtig: die Zersetzung, vor allem bei Kochvorgängen, und aber auch eine sinnvolle Umwandlung.   2. Physikalische Eigenschaften Fette sind hellgelb bis weiß. Sie besitzen einen angenehmen, typischen Geruch und Geschmack. Fette sind leichter als Wasser. Das bedeutet, dass Fett stets auf der Wasseroberfläche schwimmt. Diese Eigenschaft hat große Bedeutung für die korrekte Brandbekämpfung. An dieser Stelle soll ausdrücklich betont werden, dass es sich bei natürlichen Fetten grundsätzlich um Stoffgemische handelt. Stoffgemische von 2 oder mehreren Stoffen besitzen, auch wenn sie miteinander unbegrenzt mischbar sind, niemals einen einheitlichen Schmelzpunkt. Es ist daher nur sinnvoll, von Schmelzbereichen anstelle der Schmelzpunkte zu sprechen. Fette sind grundsätzlich niedrig schmelzend. Ihre Schmelzbereiche erreichen selten Temperaturen von mehr als 50 °C. Bei der Besprechung der Löslichkeit erinnern wir uns daran, dass es sich bei Fetten um relativ unpolare, chemische Verbindungen handelt. Als solche sollten sich Fette gut in unpolaren, organischen Lösungsmitteln auflösen. Und tatsächlich sind Fette gut löslich in Ether, Benzin, Tetrachlormethan und Benzol. Im relativ polaren Alkohol sind Fette nur bei Erwärmung löslich. Im sehr polaren Wasser hingegen sind Fette selbst in der Siedehitze nicht löslich. Obwohl in Wasser nicht löslich, sind Fette in der Lage, sogenannte Emulsionen zu bilden. Damit Fette emulgiert werden können, bedarf es eines sogenannten Emulgators. Ein Emulgator besteht aus einem kurzen, polaren Ende und einer langen, unpolaren Gruppe. Das Fettmolekül seinerseits ist ein unpolares Teilchen. Es wird von den unpolaren Enden des Emulgators umschlossen. Die polaren Enden des Emulgators zeigen in die Lösungsmittelrichtung; das heißt, in die Richtung des polaren Wassers. Die Moleküle des Emulgators umschließen das Fettsäureteilchen vollständig. Es bildet sich ein igelförmiges Gebilde heraus. Dadurch wird die Löslichkeit des Fettes in Wasser erhöht. Man erhält eine Emulsion von Fett in Wasser.

1. Chemische Eigenschaften Betrachten wir zuerst die Fettzersetzung. Wenn man Schmalz in einer Pfanne erhitzt, so sollte es zu keinem Brand kommen. Aber eben bei diesem Brand wird die gesamte Energie des Fettes freigesetzt. Bei der vollständigen Oxidation von Fetten werden im Mittel fast 40 kJ/g an Energie frei. Dieses Stück Schweineschmalz liefert damit eine Energiemenge von fast 10000kJ/mol. Das ist immerhin der Tagesbedarf an Energie eines erwachsenen Menschen. Auch wenn es zu keinem Brand kommt, so finden in der Bratpfanne, beim Braten oder beim Frittieren chemische Reaktionen statt. Eine ganz wichtige davon ist die Zersetzung des Fettmoleküls in seine Bestandteile. Der erste Baustein ist das Glycerin, die weiteren Bausteine sind die 3 Fettsäuremoleküle. Die Reaktion kann nur unter dem Einfluss von Wasser ablaufen. Daher ist es, wir wissen das bereits, eine Hydrolyse. Die Hydrolyse ist typisch für Ester und das Fettsäuremolekül ist ja ein Ester, ein 3-fach-Ester. Aus Fett bilden sich durch Hydrolyse Glycerin und Fettsäuren. Die Fettsäuren gehen untereinander verschiedene Reaktionen ein. Eine der Reaktionen wäre die Bildung eines gemischten Fettsäureanhydrits aus 2 unterschiedlichen Fettsäuren. Das entstandene Reaktionsprodukt sowie die beiden Fettsäuren aus der Vorstufe sind physiologisch relativ unbedenklich. Anders verhält es sich beim Zersetzungsprodukt des Glycerins, welches sich bildet, wenn 2 Moleküle Wasser vom Glycerinmolekül abgespalten werden. Es entsteht ein ungesättigter Aldehyd, das Acrolein. Man merkt es beim Braten, wenn die Luft schneidend wird. Acrolein ist giftig und krebserregend. Wichtig sind die Reaktionen beim Fettverderb. Das heißt, Fette werden ranzig. Dabei spielen Reaktionen mit ungesättigten Fettsäuren eine wichtige Rolle. Es stellt sich heraus, dass dabei die CH-Bindung in Nachbarschaft zu Doppelbindungen gegenüber dem Einfluss von Luftsauerstoff besonders empfindlich ist. Das Sauerstoffmolekül schiebt sich dazwischen und es entsteht ein sogenanntes Hydroperoxid. In weiteren Reaktionsschritten entstehen Aldehyde und Ketone, welche übelriechend und giftig sind. Welche Gegenmaßnahmen können gegen den Fettverderb getroffen werden? Zum einen kann man pflanzliche Fette luftdicht aufbewahren. Als Weiteres sollte man Fette keinen höheren Temperaturen aussetzen. Als 3. führt der Einfall von Licht zur Fettalterung. Und schließlich können Antioxidantien wie Vitamin E den Fettverderb vermindern. Um die Konsistenz von Fett zu verbessern, werden Reaktionen der Fetthärtung benutzt. Die 1. Reaktion A ist die sogenannte Umesterung. Dabei tauschen Säurereste ihre Plätze mit dem Ziel, aus weichen Verbindungen harte Fette zu produzieren. Die 2. Möglichkeit der Fetthärtung ist B, die Hydrierung. Dabei werden Doppelbindungen der Fettsäuren zu Einfachbindungen hydriert. Bei den reinen Fettsäuren führt das dazu, dass aus flüssigen Fettsäuren feste Fettsäuren entstehen. Im Fall von Fetten kommt es zu einer Fetthärtung.

Durch beide vorgestellte Reaktionen wird Margarine gewonnen. Lasst uns nun die Ergebnisse zusammentragen: Fette sind flüssig oder weich. Sie haben einen Siedebereich, in der Regel bis maximal 50° Celsius. Da Fette relativ unpolare Verbindungen sind, lässt sich ihre Löslichkeit in Lösungsmitteln gut vorhersagen. Im polaren Wasser sind Fette nicht löslich. Im weniger polaren Alkohol sind Fette in der Hitze löslich. Fette sind gut löslich in den wenig polaren Lösungsmitteln Ether, Benzin und Tetrachlormethan. Bei Brat- und Frittierprozessen können Fette gemäß der Hydrolyse zersetzt werden. Es bildet sich Glycerin und es entstehen Fettsäuren. Aus den Fettsäuren können im Weiteren die unbedenklichen gemischten Fettsäureanhydride entstehen. Aus Glycerin bildet sich das Krebs erzeugende und giftige Acrolein. Beim Stehen an der Luft werden Fette mit Doppelbindungen durch den Luftsauerstoff oxidiert. Es bilden sich Hydroperoxide. Die Hydroperoxide bilden in Folgereaktionen Aldehyde und Ketone. Diese sind übelriechend und giftig. Mit dem Ziel der Fetthärtung können Fette umgeestert werden. Eine weitere Möglichkeit der Fetthärtung besteht in der Hydrierung von Doppelbindungen. Im Ergebnis bilden sich gesättigte Kohlenwasserstoffe.

Ich danke für die Aufmerksamkeit. Alles Gute! Auf Wiedersehen.