Fett
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deutsch: (ein Teil des Artikels ist unten auf englisch zu finden)
Fette und fette Öle (Neutralfette) sind Ester des dreiwertigen Alkohols Glycerin (Propan-1,2,3-triol) mit drei, meist verschiedenen, überwiegend geradzahligen und unverzweigten aliphatischen Monocarbonsäuren, den so genannten Fettsäuren. Verbindungen dieser Art werden auch Triglyceride genannt, die International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) empfiehlt jedoch als Name Triacylglycerine. Je nachdem, ob ein Fett bei Raumtemperatur fest oder flüssig ist, spricht man von Fetten oder fetten Ölen. Unter Fett versteht man primär ein Stoffgemisch aus verschiedenen Fettsäuretriglyceriden, die entweder aus Tieren oder Pflanzen gewonnen werden. Als Naturstoffe werden Fette den Lipiden zugeordnet und sind in lipophilen organischen Lösungsmitteln wie Petrolether, Ether und Benzol löslich.
Umgangssprachlich wird mit Fett auch das Fettgewebe im menschlichen oder tierischen Organismus bezeichnet. Fette sind mit einem Energieinhalt von 38,9 kJ/g der wichtigste Energiespeicher für Tiere und auch einige Pflanzen. In Pflanzen findet man Fette vornehmlich in Samen oder Keimen, im tierischen Organismus im Fettgewebe.
Fette und fette Öle finden Verwendung als Nahrungsmittel (Speisefette und Speiseöle), und werden auch technisch zum Beispiel als Schmierstoff (Schmierfette, Schmieröle) eingesetzt.
Gewinnung
Fette werden entweder aus tierischen Produkten oder aus Pflanzen (Nutzpflanzen), teilweise auch in der chemischen Industrie gewonnen. Tierische Fette werden entweder direkt aus Fettgewebe geschmolzen (Schmalz, Tran, Talg) oder aber aus Milch (Butter) gewonnen. Für Lebensmittel verwendete pflanzliche Öle und Fette werden aus Ölpflanzen oder Ölsaat durch Pressung oder Extraktion (Verfahrenstechnik) mit Dampf oder Lösungsmitteln gewonnen. Raffination und damit Entfernung unerwünschter Inhaltsstoffe macht die Fette für den Menschen nutzbar. Margarine ist ursprünglich tierischer Herkunft gewesen, wird heutzutage aber durch Hydrierung (Fetthärtung) der C=C-Doppelbindung(en) in den Fettsäure-Resten pflanzlicher Öle (Sonnenblumenöl, Rapsöl etc.) gewonnen. Dabei können sich Trans-Fettsäuren bilden.
In Deutschland gab es im Jahr 2006 53 Betriebe, die mit der Fett-Gewinnung und -Raffination befasst waren. Mit 3445 Mitarbeitern wurde ein Gesamtumsatz von 131 Mio. Euro erreicht. Die Raffination von Fetten ist mit 82,7 Mio. Euro ein wichtiger Wirtschaftszweig.
Im Jahr 2007 wurden in Deutschland 2,4 Mio. Tonnen Rüböl (z.B. Rapsöl), 685.300 Tonnen Sojaöl, 47.700 Tonnen Sonnenblumöl, 1.961 Tonnen Leinöl hergestellt. Raffiniert wurden 2007 hauptsächlich Rapsöl (1,55 Mio. Tonnen), Sonnenblumöl (195.000 Tonnen), Sojaöl (510.600 Tonnen), Palmöl (504.000 Tonnen). Ein Großteil der Produkte ist für den Export bestimmt.
Die Produktion von Margarine (2007: 430.000 Tonnen) und Butter (2007: 1,35 Mio. Tonnen) ist ebenfalls wichtig.<ref>Stat. Bundesamt Wiesbaden, Produzierendes Gewerbe 2007, Fachserie 4, Reihe 3.1 </ref>
Eigenschaften
Autor: Wolfgang Schaefer
Die physikalischen Eigenschaften eines Fettes werden durch die Kettenlängen und besonders durch die Häufigkeit von C=C-Doppelbindungen, wie ungesättigt sie sind, in den Fettsäureresten beeinflusst. Doppelbindungen in natürlichen Fetten und Ölen besitzen fast ausschließlich Cis-trans-Isomerie|cis-Konfiguration; enthält eine Fettsäure mehrere Doppelbindungen, so sind sie in der Regel durch eine Methylengruppe (-CH2-) voneinander getrennt. Die nebenstehende Abbildung zeigt ein typisches Beispiel für ein Triglyceridmolekül, wie es in vielen pflanzlichen Fetten enthalten ist. Pflanzlichen Fette enthalten viele ungesättigte Fettsäuren und liegen daher meist als Öle vor.
Natürliche Fette enthalten meist unterschiedliche Fettsäuren, stellen immer ein Gemisch verschiedener klar definierter Fette mit einheitlicher molekularer Struktur dar und weisen keinen scharfen Schmelzpunkt, sondern einen Schmelzbereich auf. Mit steigender Kettenlänge und abnehmender Anzahl an Doppelbindungen zwischen den Kohlenstoffatomen der Kette steigt die Schmelztemperatur. Die festen Produkte enthalten hohe Anteile langer und gesättigter Fettsäuren, wohingegen die Fettsäuren in den flüssigen Ölen überwiegend einfach oder mehrfach ungesättigt sind. Beim Erhitzen zersetzen sich Fette zum Teil bereits unterhalb ihres Siedepunktes.
Durch die relativ langen Ketten der Fettsäuren (4 bis 26, typischerweise 12 bis 22 C-Atome) werden die Sauerstoffatome der Ester (Chemie) bindung abgeschirmt, so dass Fette hydrophob und damit kaum in Wasser löslich sind. Dadurch haben sie keinen Einfluss auf den Osmose|osmotischen Zustand einer wässrigen Phase wie zum Beispiel Cytoplasma|Zellsaft, Zwischenzellflüssigkeit, Blut, Lymphe bei Tieren, Vakuole und Transportgefäße bei Pflanzen. Sie bilden somit als Depotfett eine geeignete Speicherform für Energie. Beim Menschen liegt die Menge dafür bei 10 kg und mehr.
Die Geschmacksrichtung „fettig“ wurde als sechste und bislang letzte identifiziert und anerkannt (siehe Geschmackssinn). Fette sind jedoch meist geruchs- und geschmacklos, wirken aber als Aromaträger. Der bei ranzigem Fett auftretende intensive Geruch stammt von kurzkettigen, freigesetzten Fettsäuren wie zum Beispiel Buttersäure oder von Keto- oder Hydroxy-Fettsäuren, die für den menschlichen Organismus giftig sind.
Zusammensetzung einiger Fette und Öle
| Anzahl C-Atome | Cis- Doppelbindung an | Name | Butter | Olivenöl | Kokosfett | Leinöl | Sonnenblumenöl |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4, 6, 8, 10 |
- | Buttersäure, Capronsäure, Caprylsäure, Caprinsäure |
9 % | 0 % | 16 % | 0 % | 0 % |
| 12 | - | Laurinsäure | 4 % | 0 % | 48 % | 0 % | 0 % |
| 14 | - | Myristinsäure | 8 % | 1 % | 16 % | 0 % | 0 % |
| 16 | - | Palmitinsäure | 22 % | 10 % | 9 % | 5 % | 8 % |
| 18 | - | Stearinsäure | 10 % | 2 % | 3 % | 4 % | 8 % |
| 1 | 9 | Ölsäure | 37 % | 78 % | 6 % | 22 % | 27 % |
| 18 | 9 ,12 | Linolsäure | 10 % | 9 % | 2 % | 17 % | 57 % |
| 18 | 9, 12, 15 | Linolensäure | 0 % | 0 % | 0 % | 50 % | 0 % |
| 20 | 5, 8, 11, 14 | Arachidonsäure | 0 % | 0 % | 0 % | 0 % | 0 % |
Physiologie
Fette und Öle gehören zu den Grundnährstoffen des Menschen. Sie werden im menschlichen Körper unter anderem benötigt als
- Energielieferant
- Isolatoren gegen Kälte
- Lösungsmittel für nur fettlösliche Stoffe wie Vitamine
- Schutzpolster für innere Organe und das Nervensystem
- Bestandteil der Zellmembranen
Fette sind neben den Kohlenhydraten (Zucker, Glykogen) die wichtigsten Energiespeicher der Zellen. Der physikalische Brennwert liegt mit circa 39 kJ/g Fett mehr als doppelt so hoch wie bei Kohlenhydraten und Protein|Eiweiß (17,2 kJ/g).
Das Fettgewebe|Depotfett als Energiespeicher im menschlichen Körper stammt aus dem mit der Nahrung aufgenommenen Fett, oder aus in anderer Form dem Körper zugeführter Energie (Zucker und Eiweiß), die in Fett umgewandelt wurde. Es ist umstritten, in welchem Umfang die Umwandlung der Hauptnahrungsbestandteile Fett, Kohlehydrate und Eiweiß unmittelbar zur Bildung von Fettgewebe beiträgt. Insbesondere aus Sicht der Kalorienlehre wird ein solcher Zusammenhang hergestellt. Andere Säugetiere können gut aus einem Energieüberschuss in der Nahrung Depotfette bilden.
Die lebensnotwendigen, mindestens zweifach ungesättigen Fettsäuren nennt man essentielle Fettsäuren (zum Beispiel Omega-3-Fettsäure|Omega-3- und Omega-6-Fettsäuren, veraltete Bezeichnung: Vitamin F). Wobei die „6“ oder die „3“ der jeweils genannten Omega-Fettsäuren die Stellung der ersten Doppelbindung von der Methylgruppe aus gesehen angibt. Diese müssen dem Körper über die Nahrung zugefügt werden, da sie nicht gebildet werden können.
Die Dichte des menschlichen Fettgewebes liegt bei 0,94 kg/l, der physiologische Brennwert (Energiegehalt) bei rund 29.000 kJ/kg (7.000 kcal/kg). Im Blut des Menschen werden die Gesamttriglyceride bestimmt und zählen als solche neben dem Cholesterinwert zu den Blutfetten. Der Normalwert der Triglyceride im Blut beträgt 70 bis 170 mg/dl.
Laut der Deutsche Gesellschaft für Ernährung (DGE) ist eine Fettzufuhr von 60 bis 80 g pro Tag für einen Erwachsener Menschen ausreichend, was 25 Prozent der zugeführten Kalorien entspricht. Dabei kann es durchaus zu kleinen Überschreitungen kommen, sofern in den folgenden Tagen die Fettzufuhr ausgeglichen wird. Maximal sollten Frauen wöchentlich ca. 420 g und Männer ca. 560 g Fett zu sich nehmen.
Trans-Fettsäuren können den Körper belasten, da sie Gefäßschädigungen fördern.
Verwendung
Die Verwendung von Fetten und fetten Ölen (letztere werden umgangssprachlich meist kurz Öle genannt) als Nahrungsmittel und in der Nahrungsmittel-Zubereitung sowie in der -Konservierung ist weit verbreitet. Neuerdings werden erhebliche Mengen pflanzlicher Öle (Rapsöl, Palmöl etc.) chemisch zu Biodiesel umgesetzt. Dazu werden die Öle einer Umesterung mit Methanol in Gegenwart saurer heterogener Katalysatoren unterworfen. Dabei entstehen Fettsäuremethylester (FAME) und Glycerin. Fettsäuremethylester werden direkt als Biodiesel verkauft, viel größere Mengen werden jedoch herkömmlichem Diesel-Kraftstoff bereits in den Raffinerien der Mineralöl-Iindustrie beigemischt. Dazu hat der Gesetzgeber Vorschriften erlassen, demnach ist eine Beimischung von bis zu 5 Volumen-% Fettsäuremethylester ohne Kennzeichnung der Kraftstoffs zulässig und wird auch breit praktiziert. Der Fettsäuremethylester muss bestimmte genau definierte Qualitätsparameter erfüllen, die in der Norm DIN EN 14214 definiert sind.
Die direkte Verbrennung von aufgescholzenen Fetten und fetten Ölen in Lkw-Dieselmotoren ist verbreitet. Allerdings müssen die Fahrzeuge dafür zuvor speziell umgebaut werden.
Analytik
Der Fettgehalt von Lebensmitteln wird in der Regel durch Extraktion (Verfahrenstechnik) mit Lipophilie Lösemitteln bestimmt. Die Food_and_Drug_Administration|FDA definiert Fett als den verseifbaren Anteil eines Lebensmittels. Damit fallen Nichtacylglyceride, wie z. B. Sterine oder Phosphatide, nicht unter die FDA-Definition von Fett.
Zur Fettcharakterisierung werden Titration|titrationsanalytische Kennzahlen wie z. B. Iodzahl, Reichert-Meißl-Zahl, Verseifungszahl, Peroxidzahl oder Säurezahl bestimmt. Die Fettsäureverteilung kann mittels Gaschromatografie ermittelt werden. Die Deutsche Gesellschaft für Fettwissenschaft definierte bereits mehr als 400 Analyseverfahren, darunter Methoden zur Echtheitserkennung von nativem Olivenöl oder der Bestimmung von Abbauprodukten in benutzten Fritteusefetten.
Fettbegleitstoffe
Zu den Fettbegleitstoffen zählen:
- Phosphatide
- Sphingolipide
- Lipochrome
- Wachse
Fettverderb
Fette sind verderblich, insbesondere durch Licht, höhere Temperaturen, Luftsauerstoff, Wasser, Mikroben können sie sich chemisch verändern. In der Regel sind beim Verderb die Doppelbindungen oder die Esterbinden betroffen, wobei sie ranzig und daher giftig werden. Vorteilhaft schützt man Fette durch kühle, trockene, luftunzugängliche Lagerung.
verwandte Themen
- Ölfarben: Öle spielen kunstgeschichtlich eine sehr wichtige Rolle als Bindemittel. Mit Farbpigmenten vermengt waren diese Ölfarben von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung der Malerei (siehe auch: Ölmalerei). Auch als Firnis (Schutzanstrich nach Ausführung der Malerei) werden Pflanzenfette verwendet.
- Fett in der Kunst: Des Weiteren war Fett ein vom Künstler Joseph Beuys häufiger eingesetztes Material, um innerhalb eines künstlerischen Objektes oder einer Rauminstallation gespeicherte Energie zu symbolisieren. Bekannteste Objekte: die „Fettecke“ und der „Fettstuhl“.
- Fettabscheider: Typischerweise werden Fettabscheider in Metzgereien, Schlachthof|Schlachthöfen, Fritier- und Großküchen eingesetzt. Sie werden immer dann eingesetzt, wenn Fette und Öle organischen Ursprungs aus dem Schmutzwasser zurückgehalten werden sollen. Über eine integrierte Prallplatte wird das Schmutzwasser in den Fettabscheider geführt, was zu einer Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit und einer gleichförmigen Strömungsverteilung führt. Die Trennung der abscheidbaren Leichtstoffe (Fett) und Sinkstoffe (Schlamm) von Schmutzwasser wird alleine durch die Wirkung der Schwerkraft erreicht. Mit einem Koaleszenzabscheider können auch feiner verteilte Öle und Fette abgeschieden werden.
Siehe auch:
english:
Fats and fatty oils (neutral fats) are esters of the trivalent alcohol glycerol (propane-1,2,3-triol) with three mostly different, predominantly even-numbered and unbranched aliphatic monocarboxylic acids, the so-called fatty acids. Compounds of this type are also called triglycerides, but the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) recommends the name triacylglycerols.
Depending on whether a fat is solid or liquid at room temperature, it is referred to as fat or fatty oil. Fat is primarily a mixture of different fatty acid triglycerides, which are obtained either from animals or plants. As natural substances, fats are assigned to the lipids and are soluble in lipophilic organic solvents such as petroleum ether, ether and benzene. Colloquially, fat is also used to describe the adipose tissue in the human or animal organism. With an energy content of 38.9 kJ/g, fats are the most important energy store for animals and also some plants. In plants, fats are mainly found in seeds or germs, in animal organisms in fatty tissue. Fats and fatty oils are used as food (edible fats and oils) and are also used technically, for example as lubricants (lubricating fats, lubricating oils).
The physical properties of a fat are affected by the chain lengths and particularly by the frequency of C=C double bonds, how unsaturated they are, in the fatty acid residues. Double bonds in natural fats and oils are almost exclusively in the cis configuration; If a fatty acid contains several double bonds, they are usually separated from one another by a methylene group (-CH2-). The figure below shows a typical example of a triglyceride molecule found in many vegetable fats. Vegetable fats contain many unsaturated fatty acids and are therefore mostly in the form of oils. Natural fats usually contain different fatty acids, are always a mixture of different, clearly defined fats with a uniform molecular structure and do not have a sharp melting point, but rather a melting range. The melting temperature increases with increasing chain length and decreasing number of double bonds between the carbon atoms of the chain. The solid products contain high proportions of long and saturated fatty acids, whereas the fatty acids in the liquid oils are predominantly mono- or polyunsaturated. When heated, some fats decompose below their boiling point. The relatively long chains of the fatty acids (4 to 26, typically 12 to 22 carbon atoms) shield the oxygen atoms of the ester bond, so that fats are hydrophobic and therefore hardly soluble in water. As a result, they have no influence on the osmotic state of an aqueous phase such as cell sap, intercellular fluid, blood, lymph in animals, vacuoles and transport vessels in plants. As depot fat, they therefore form a suitable form of storage for energy. In humans, the amount for this is 10 kg and more. The taste "fatty" was identified and recognized as the sixth and last to date (see sense of taste). However, fats are mostly odorless and tasteless, but act as a flavor carrier. The intense odor that occurs with rancid fat comes from short-chain, released fatty acids such as butyric acid or from keto or hydroxy fatty acids, which are toxic to the human organism.
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