El valor de saponificación o número de saponificación ( SV o SN ) representa el número de miligramos de hidróxido de potasio (KOH) o hidróxido de sodio (NaOH) necesarios para saponificar un gramo de grasa en las condiciones especificadas. [1] [2] [3] Es una medida del peso molecular medio (o longitud de cadena) de todos los ácidos grasos presentes en la muestra en forma de triglicéridos . Cuanto mayor sea el valor de saponificación, menor será la longitud media de los ácidos grasos, más ligero será el peso molecular medio de los triglicéridos y viceversa. Prácticamente, las grasas o aceites con alto valor de saponificación (como el aceite de coco y de palma) son más adecuados para la fabricación de jabón .
Para determinar el valor de saponificación, la muestra se trata con un exceso de álcali (generalmente una solución etanólica de hidróxido de potasio) durante media hora a reflujo . El KOH se consume por reacción con los triglicéridos, que consumen tres equivalentes de base. Los diglicéridos consumen dos equivalentes de KOH. Los monoglicéridos y los ácidos grasos libres, así como otros ésteres como las lactonas, consumen un equivalente de base [4] : 98 Al final de la reacción, la cantidad de KOH se determina por titulación utilizando una solución estándar de ácido clorhídrico (HCl). La clave del método es el uso del indicador fenolftaleína , que indica el consumo de base fuerte (KOH) por el ácido, no la base débil (carboxilatos de potasio). El SV (mg KOH/g de muestra) se calcula de la siguiente manera: [2]
Ecuación 1
Por ejemplo, los métodos estándar para la determinación del SV de grasas vegetales y animales son los siguientes:
El SV también se puede calcular a partir de la composición de ácidos grasos determinada mediante cromatografía de gases ( AOCS Cd 3a-94). [5]
Los fabricantes de jabón artesanal que buscan fabricar jabón en barra utilizan hidróxido de sodio (NaOH), comúnmente conocido como lejía , en lugar de KOH (potasa cáustica), que produce jabones en pasta, gel o líquidos suaves. Para calcular la cantidad de lejía necesaria para fabricar jabón en barra, los valores de KOH de SV se pueden convertir a valores de NaOH dividiendo los valores de KOH por la relación de los pesos moleculares de KOH y NaOH (1,403). [6]
El SV teórico de una molécula de triglicérido puro se puede calcular mediante la siguiente ecuación (donde MW es su peso molecular): [7] [8]
Ecuación 2
Por ejemplo, la trioleína , un triglicérido presente en muchas grasas y aceites, tiene tres residuos de ácido oleico esterificados a una molécula de glicerol con un peso molecular total de 885,4 (g/mol). Por lo tanto, su SV equivale a 190 mg de KOH/g de muestra. [9] En comparación, la trilaurina con tres residuos de ácidos grasos más cortos ( ácido láurico ) tiene un peso molecular de 639 y un SV de 263.
Como se puede observar en la ecuación (2) , el SV de una grasa dada es inversamente proporcional a su peso molecular. En realidad, como las grasas y los aceites contienen una mezcla de diferentes especies de triglicéridos, el PM promedio se puede calcular de acuerdo con la siguiente relación: [9]
Ecuación 3
Esto significa que el aceite de coco con una abundancia de ácidos grasos de cadena media (principalmente ácido láurico) contiene más ácidos grasos por unidad de peso que, por ejemplo, el aceite de oliva (principalmente ácido oleico). En consecuencia, estaban presentes más funciones saponificables de éster por g de aceite de coco, lo que significa que se requiere más KOH para saponificar la misma cantidad de materia y, por lo tanto, un mayor SV. [9] El peso molecular calculado (Ec. 3 ) no es aplicable a grasas y aceites que contienen altas cantidades de material insaponificable, ácidos grasos libres (> 0,1 %), o mono y diacilgliceroles (> 0,1 %). [7]
Los insaponificables son componentes de una sustancia grasa ( aceite , grasa , cera ) que no forman jabones cuando se tratan con álcali y permanecen insolubles en agua pero solubles en disolventes orgánicos. Por ejemplo, el aceite de soja típico contiene, en peso, entre 1,5 y 2,5% de materia insaponificable. Los insaponificables incluyen componentes no volátiles: alcanos , esteroles , triterpenos , alcoholes grasos , tocoferoles y carotenoides , así como aquellos que resultan principalmente de la saponificación de ésteres grasos (ésteres de esteroles, ésteres de ceras, ésteres de tocoferoles, ...). Esta fracción también puede contener contaminantes ambientales y residuos de plastificantes , pesticidas , hidrocarburos de aceite mineral y aromáticos. [10]
Los componentes insaponificables son una consideración importante al seleccionar mezclas de aceites para la fabricación de jabones. Los insaponificables pueden ser beneficiosos para una fórmula de jabón porque pueden tener propiedades tales como humectación , acondicionamiento , antioxidantes , texturización, etc. Por otro lado, cuando la proporción de insaponificables es demasiado alta (> 3%), o los insaponificables específicos presentes no proporcionan beneficios significativos, puede resultar un producto de jabón defectuoso o de calidad inferior. Por ejemplo, el aceite de tiburón no es adecuado para la fabricación de jabón, ya que puede contener más del 10% de materia insaponificable. [11]
En el caso de los aceites comestibles, el límite tolerado de materia insaponificable es del 1,5% (oliva, soja refinada), mientras que en el caso de los aceites crudos o de orujo de calidad inferior , podría alcanzar el 3%. [12] [13]
La determinación de insaponificables implica un paso de saponificación de la muestra seguido de la extracción del insaponificable utilizando un disolvente orgánico (es decir, éter dietílico ). Los métodos oficiales para grasas y aceites animales y vegetales se describen en ASTM D1065 - 18, ISO 3596: 2000 o 18609: 2000, método AOCS Ca 6a-40.
