قيمة التصبن

تمثل قيمة التصبن أو رقم التصبن ( SV أو SN ) عدد ملليغرامات هيدروكسيد البوتاسيوم (KOH) أو هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) اللازمة لتصبين غرام واحد من الدهون في ظل الظروف المحددة. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} وهي مقياس لمتوسط ​​الوزن الجزيئي (أو طول السلسلة) لجميع الأحماض الدهنية الموجودة في العينة على شكل ثلاثي الغليسريد . كلما ارتفعت قيمة التصبن، انخفض متوسط ​​طول الأحماض الدهنية، وانخفض متوسط ​​الوزن الجزيئي لثلاثي الغليسريد، والعكس صحيح. عمليًا، تُعد الدهون أو الزيوت ذات قيمة التصبن العالية (مثل زيت جوز الهند وزيت النخيل) أكثر ملاءمة لصناعة الصابون .

لتحديد قيمة التصبن، تُعالج العينة بفائض من القلوي (عادةً محلول إيثانولي من هيدروكسيد البوتاسيوم) لمدة نصف ساعة تحت التسخين الارتجاعي . يُستهلك هيدروكسيد البوتاسيوم في تفاعله مع الدهون الثلاثية، التي تستهلك ثلاثة مكافئات من القاعدة. تستهلك الدهون الثنائية مكافئين من هيدروكسيد البوتاسيوم. أما الدهون الأحادية والأحماض الدهنية الحرة، بالإضافة إلى الإسترات الأخرى مثل اللاكتونات ، فتستهلك مكافئًا واحدًا من القاعدة. ^{[ 4 ] : ​​98} في نهاية التفاعل، تُحدد كمية هيدروكسيد البوتاسيوم بالمعايرة باستخدام محلول قياسي من حمض الهيدروكلوريك (HCl). يكمن جوهر هذه الطريقة في استخدام مؤشر الفينول فثالين ، الذي يُشير إلى استهلاك القاعدة القوية (هيدروكسيد البوتاسيوم) بواسطة الحمض، وليس القاعدة الضعيفة (كربوكسيلات البوتاسيوم). تُحسب قيمة التصبن (ملغ هيدروكسيد البوتاسيوم/ غرام من العينة) كما يلي: ^{[ 2 ]}

المعادلة 1

${\displaystyle {\textrm {SV}}={\frac {({\textrm {B}}-{\textrm {S}})\times {\textrm {M}}\times 56.106}{{\textrm {W}}_{\textrm {oil/fat}}}}}$

1

أين:

${\displaystyle {\textrm {B}}}$يمثل حجم محلول حمض الهيدروكلوريك المستخدم في التجربة المرجعية، بوحدة مل؛

${\displaystyle {\textrm {S}}}$يمثل حجم محلول حمض الهيدروكلوريك المستخدم للعينة المختبرة، بوحدة مل؛

${\displaystyle {\textrm {M}}}$هي مولارية محلول حمض الهيدروكلوريك، بوحدة مول/لتر؛

56.1 هو الوزن الجزيئي لـ KOH، بوحدة غرام / مول؛

${\displaystyle {{\textrm {W}}_{\textrm {oil/fat}}}}$يمثل وزن العينة، بالجرام.

على سبيل المثال، الطرق القياسية لتحديد القيمة الغذائية للدهون النباتية والحيوانية هي كما يلي:

يمكن أيضًا حساب قيمة SV من تركيبة الأحماض الدهنية كما تم تحديدها بواسطة كروماتوغرافيا الغاز ( AOCS Cd 3a-94). ^{[ 5 ]}

يستخدم صانعو الصابون اليدوي الذين يهدفون إلى إنتاج صابون صلب هيدروكسيد الصوديوم (NaOH)، المعروف باسم الصودا الكاوية ، بدلاً من هيدروكسيد البوتاسيوم (KOH) الذي ينتج صابونًا ناعمًا أو هلاميًا أو سائلًا. لحساب كمية الصودا الكاوية اللازمة لصنع الصابون الصلب، يمكن تحويل قيم KOH في الصابون الصلب إلى قيم NaOH بقسمة قيم KOH على نسبة الأوزان الجزيئية لـ KOH وNaOH (1.403). ^{[ 6 ]}

يمكن حساب SV النظري لجزيء ثلاثي الغليسريد النقي من خلال المعادلة التالية (حيث MW هو وزنه الجزيئي): ^{[ 7 ] [ 8 ]}

المعادلة 2

${\displaystyle {\textrm {MW}}_{\textrm {oil/fat}}={\frac {3\times 1000\times 56.106}{\textrm {SV}}}+38.049}$

2

أين:

3 هو عدد بقايا الأحماض الدهنية لكل جزيء من الدهون الثلاثية

1000 هو معامل التحويل من ملليغرام إلى غرام

56.1 هي الكتلة المولية لـ KOH. ^{[ 7 ]}

38.049 هي الكتلة الجزيئية لهيكل الجلسرين

على سبيل المثال، يحتوي التريولين ، وهو ثلاثي الغليسريد الموجود في العديد من الدهون والزيوت، على ثلاث وحدات من حمض الأوليك مرتبطة بجزيء غليسيرول، ويبلغ وزنه الجزيئي الإجمالي 885.4 غ/مول. وبالتالي، فإن قيمة SV الخاصة به تساوي 190 ملغ هيدروكسيد البوتاسيوم/غرام من العينة. ^{[ 9 ]} في المقابل، يحتوي التري لورين، الذي يتكون من ثلاث وحدات أقصر من الأحماض الدهنية ( حمض اللوريك )، على وزن جزيئي قدره 639 وقيمة SV قدرها 263.

كما يتضح من المعادلة (2) ، فإن حجم الدهون (SV) يتناسب عكسيًا مع وزنها الجزيئي. في الواقع، نظرًا لاحتواء الدهون والزيوت على مزيج من أنواع مختلفة من الدهون الثلاثية، يمكن حساب متوسط ​​الوزن الجزيئي وفقًا للعلاقة التالية: ^{[ 9 ]}

المعادلة 3

${\displaystyle {\textrm {MW}}_{\textrm {oil/fat}}={\frac {168318}{\textrm {SV}}}+38.049}$

3

هذا يعني أن زيت جوز الهند الغني بالأحماض الدهنية متوسطة السلسلة (وخاصة حمض اللوريك) يحتوي على كمية أكبر من الأحماض الدهنية لكل وحدة وزن مقارنةً، على سبيل المثال، بزيت الزيتون (وخاصة حمض الأوليك). ونتيجةً لذلك، توجد وظائف إسترية قابلة للتصبن أكثر لكل غرام من زيت جوز الهند، مما يعني الحاجة إلى كمية أكبر من هيدروكسيد البوتاسيوم لتصبن نفس الكمية من المادة، وبالتالي قيمة SV أعلى. ^{[ 9 ]} لا ينطبق الوزن الجزيئي المحسوب (المعادلة 3 ) على الدهون والزيوت التي تحتوي على كميات كبيرة من المواد غير القابلة للتصبن، أو الأحماض الدهنية الحرة (> 0.1%)، أو أحادي وثنائي أسيل الجليسرول (> 0.1%). ^{[ 7 ]}

المواد غير القابلة للتصبن هي مكونات من مادة دهنية ( زيت ، دهن ، شمع ) لا تُكوّن صابونًا عند معالجتها بالقلويات، وتبقى غير قابلة للذوبان في الماء ولكنها قابلة للذوبان في المذيبات العضوية. على سبيل المثال، يحتوي زيت فول الصويا النموذجي ، وزنيًا، على 1.5-2.5% من المواد غير القابلة للتصبن. تشمل هذه المواد مكونات غير متطايرة  : الألكانات ، والستيرولات ، والتريتربينات ، والكحولات الدهنية ، والتوكوفيرولات ، والكاروتينات ، بالإضافة إلى تلك الناتجة بشكل أساسي عن تصبن إسترات الدهون (إسترات الستيرولات، وإسترات الشمع، وإسترات التوكوفيرولات، ...). قد يحتوي هذا الجزء أيضًا على ملوثات بيئية ومخلفات الملدنات ، والمبيدات الحشرية ، والهيدروكربونات الزيتية المعدنية، والمركبات العطرية. ^{[ 10 ]}

تُعدّ المكونات غير القابلة للتصبن عاملاً هاماً عند اختيار مزيج الزيوت لصناعة الصابون. قد تُفيد هذه المكونات تركيبة الصابون لما لها من خصائص مثل الترطيب والتنعيم ومضادات الأكسدة وتحسين الملمس ، وغيرها. من جهة أخرى، عندما تكون نسبة هذه المكونات مرتفعة جداً (أكثر من 3%)، أو عندما لا تُقدّم المكونات غير القابلة للتصبن الموجودة فوائد تُذكر، فقد ينتج عن ذلك صابون معيب أو رديء الجودة. على سبيل المثال، زيت سمك القرش غير مناسب لصناعة الصابون لاحتوائه على أكثر من 10% من المواد غير القابلة للتصبن. ^{[ 11 ]}

بالنسبة للزيوت الصالحة للأكل، فإن الحد المسموح به للمواد غير القابلة للتصبن هو 1.5% (زيت الزيتون، زيت فول الصويا المكرر)، بينما قد تصل نسبة المواد غير القابلة للتصبن في الزيوت الخام أو زيوت ثفل الزيتون ذات الجودة الرديئة إلى 3%. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

يتضمن تحديد المواد غير القابلة للتصبن خطوة تصبين العينة متبوعة باستخلاص هذه المواد باستخدام مذيب عضوي (مثل ثنائي إيثيل الإيثر ). وتُوصَف الطرق الرسمية للدهون والزيوت الحيوانية والنباتية في المعايير التالية: ASTM D1065-18، ISO 3596: 2000 أو 18609: 2000، وطريقة AOCS Ca 6a-40.

• القيمة الحمضية - ملليغرامات من القاعدة اللازمة لمعادلة 1 غرام من حمض معين 
• قيمة الأمين – مقياس لمحتوى النيتروجين في المركب العضوي 
• رقم البروم – كتلة البروم التي يمتصها 100 غرام من مادة معينة 
• EN 14214 - معيار الوقود لوقود الديزل الحيوي 
• قيمة الإيبوكسي - مقياس لمحتوى الإيبوكسي في المادة 
• قيمة الإستر – تحديد كمية الإستر الموجودة في الدهون والزيوت
• قيمة الهيدروكسيل - كتلة هيدروكسيد البوتاسيوم اللازمة لمعادلة 1 غرام من المادة المؤستلة 
• قيمة اليود - كتلة اليود التي يمتصها 100 غرام من مادة معينة 
• قيمة البيروكسيد – مقياس لمحتوى البيروكسيد في الدهون أو الزيوت 
• التصبين – عملية تحويل الدهون أو الزيوت أو الليبيدات إلى صابون وكحول 
• صناعة الصابون – عملية إنتاج الصابون على نطاق صغير