Beschleunigte Oxidationstests: die Rancimat-Methode

Die Zersetzung von Pflanzenölen und tierischen Fetten, die im Anfangsstadium durch eine Verschlechterung von Geruch und Geschmack (Ranzigkeit) wahrgenommen werden kann, ist das Ergebnis einer Reihe chemischer Veränderungen, die hauptsächlich durch die Einwirkung von Sauerstoff verursacht werden. Diese Oxidationsprozesse, die bei Umgebungstemperaturen langsam voranschreiten, werden als Autooxidation bezeichnet. Sie beginnen mit Radikalreaktionen an ungesättigten Fettsäuren und sind ein Prozess, der mehrere Stufen umfasst und zu verschiedenen Zersetzungsprodukten führt, insbesondere zu Peroxiden als primären Oxidationsprodukten und Alkoholen sowie Aldehyden und Carbonsäuren als sekundären Oxidationsprodukten. Die Rancimat-Methode besteht in einer Messung der Leitfähigkeit der flüchtigen Verbindungen, die durch die Oxidation entstehen. Diese Methode wurde als Variante des komplexen AOM-Systems (Active Oxygen Method) entwickelt, um die Induktionszeit von Fetten und Ölen zu bestimmen. Die Bestimmung der Oxidationsstabilität von Ölen und Fetten ist die typische Anwendung des Rancimaten. Neben Ölen und pflanzlichen Fetten können mit dem Rancimat auch tierische Fette analysiert und deren Oxidationsstabilität bestimmt werden. Gerade die in Lebensmitteln enthaltenen reinen Substanzen von Ölen und Fetten unterliegen der Oxidation, was zur Verschlechterung von Lebensmitteln beiträgt. Der Rancimat kann auch zur Bestimmung der Oxidationsstabilität von Fetten und Ölen in Lebensmitteln verwendet werden. Die Oxidationsstabilität gibt die Oxidationsbeständigkeit von Ölen und Fetten und fetthaltigen Lebensmitteln an. Sie ist ein Standardparameter der Qualitätskontrolle bei der Herstellung von Ölen und Fetten in der Lebensmittelindustrie oder bei der Lebensmittelkontrolle in modernen Verarbeitungsbetrieben.

Methoden zur Bestimmung der Oxidationsstabilität

Oxidative Stabilität: Das Rancimat-Verfahren

Bei der Rancimat-Methode wird eine Probe einem Luftstrom bei einer konstanten Temperatur zwischen 50 und 220 °C ausgesetzt.

Zur Bestimmung der Oxidationsstabilität wird ein Luftstrom bei hoher Temperatur durch die Fett- oder Ölprobe geleitet. Dadurch werden die Fettmoleküle der Probe zu flüchtigen organischen Verbindungen und anderen Produkten oxidiert. Hochflüchtige sekundäre Oxidationsprodukte (meist Ameisensäure) werden mit dem Luftstrom in das Messgefäß geleitet, wo sie von der Messlösung (destilliertes Wasser) absorbiert werden. Die Leitfähigkeit wird kontinuierlich aufgezeichnet. Organische Säuren können somit durch eine erhöhte Leitfähigkeit nachgewiesen werden. Die Zeit, die bis zum Auftreten dieser sekundären Reaktionsprodukte vergeht, wird als Induktionszeit oder Induktionsperiode bezeichnet. Sie ist ein guter Indikator für die Oxidationsstabilität, da sie die Oxidationsbeständigkeit von Fetten und Ölen charakterisiert. Bei dieser Technik zeichnet die kontinuierlich aufgezeichnete Leitfähigkeit eine Kurve, deren Wendepunkt die Induktionszeit markiert, ab der ein drastischer Anstieg derselben in Verbindung mit der Zunahme flüchtiger Oxidationsprodukte auftritt.

Zusätzlich zum Begriff Induktionszeit wird der Ausdruck „Oxidative Stability Index“ (OSI – Ölstabilitätsindex) verwendet. Die Rancimat-Methode ist auch als “Rapid Oxidative Stability Test“ bekannt.

Vorsichtsmaßnahmen

Dies ist eine standardisierte und allgemein anerkannte Methode, kann jedoch zu Fehlern führen, wie z. B. Rückständen in den Röhrchen oder sogar in der Vaseline, die zum Verschließen verwendet wird, was die Leitfähigkeit erhöhen kann. Bestimmte freie Fettsäuren mit niedrigem Molekulargewicht, aus denen einige Öle bestehen, können sich bei diesen Temperaturen (100 °C bis 120 °C) sogar verflüchtigen, was ebenfalls zu einer Erhöhung der Leitfähigkeit führt. Andererseits verflüchtigen sich bestimmte Antioxidantien bei diesen Temperaturen, was nicht nur zu einer Erhöhung der Leitfähigkeit führt, sondern auch dazu, dass sie völlig unwirksam sind, da sie nicht in dem Öl verbleiben, das sie schützen sollen.  

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Anwendungsbeispiele

• Stabilität gegenüber Oxidation von Fetten und Ölen: Wenn Fette und Öle über längere Zeit Luft und Licht ausgesetzt sind, oxidieren sie und unterliegen Hydrolysereaktionen. Fette und Öle haben dann einen unangenehmen Geruch und Geschmack und werden ranzig. Die Oxidationsstabilität ermöglicht es, die Geschwindigkeit zu schätzen, mit der ein Fett oder Öl ranzig wird. Durch die Verwendung des Rancimaten ist es auch möglich, die Wirksamkeit von antioxidativen Zusatzstoffen zu charakterisieren.
• Oxidationsstabilität von Instantnudeln: Ein Beispiel für die Verwendung des Rancimaten ist die Bestimmung der Oxidationsstabilität von schnell kochenden Nudeln. Die Nudeln werden während des Verarbeitungsprozesses in einem Fett- oder Ölbad gebraten, um ein schnelles Kochen durch den Verbraucher zu ermöglichen. Aufgrund dieses vorherigen Bratens sind Instantnudeln fettreich (bis zu 22 %) und werden nach einer Weile schal.
• Stabilität gegenüber Walnussoxidation: Die Mikrostruktur frischer, intakter Walnüsse verhindert einen schnellen oxidativen Verderb. Diese Mikrostruktur wird jedoch bei der Verarbeitung der Nüsse zerstört. Dadurch wird die Oxidation der Fette beschleunigt und die Haltbarkeit verringert. Um die Oxidationsstabilität von Walnüssen bestimmen zu können, muss die fetthaltige Phase mit Hilfe von Petrolether vom Rest der Walnuss getrennt werden. Das isolierte Fett wird im Rancimat analysiert.

Oxidationsstabilität von Keksen oder anderen Backwaren: Die Rancimat-Methode ist eine einfache Technik zur Bestimmung der Oxidationsstabilität von Fetten, die in Getreide, Keksen, Brot und anderen Backwaren enthalten sind.