Lucrare_laborator_1.docx

LUCRARE DE LABORATOR 1 TEMA: Metode de determinare a proprietăților fizico-chimice ale produselor parfumerice, cosmetice și ale aromatizatorilor 1.

Determinarea proprietăților fizico-chimice ale uleiului volatil de levănțică: Levănțica (Lavandula angustifolia Mill) fam. Labiatae (fr): Lavande; (eng): Lavendel; (rus): Лаванда

Levănțica – sau Lavandula, este cea mai veche cultură etero-uleioasă din țările mediteraneene. Mai târziu această plantă a început să fie cultivată în Italia, Franța, Anglia, Bulgaria, Rusia, Canada, SUA, Africa de Nord, Argentina, Brazilia, Japonia, India, China, Moldova, în Crimeea (Ucraina), și alte țări. Există mai multe varietăți botanice de levănțică, uleiurile cărora se deosebesc într-o măsură oarecare prin compoziția chimică și miros. De aceea în diferite țări se cultivă Lavandula angustifolia, Lavandula vera, Lavandula officinalis ș.a., iar în Anglia Lavandula intermedia. Inflorescențele de levănțică conțin până la 1.2% ulei esențial, care are un miros specific plăcut. Uleiul eteric de levănțică se obține din inflorescențele plantei prin metoda distilării cu vapori de apă (hidrodistilare), care permite extracția 0.5-1% de ulei din conținutul total. Producția mondială a uleiului de levănțică constituie 300-600 tone anual. Lavandinul este un hibrid al speciilor Lavandula vera, Lavandula officinalis, Lavandula spicata și Lavandula fragrans. Țările principale producătoare ale uleiului de lavandin sunt: Franța, Italia, Spania, Argentina, Rusia și Ucraina. Uleiul de lavandin ca urmare a costului redus, productivității înalte și a randamentului ridicat de obținere, înlocuiește uleiul de levănțică, cu toate că datorită conținutului mai mare de camfor uleiul de lavandin are un miros mai puternic decât cel de levănțică. Producția mondială a uleiului de lavandin constituie mai mult de 1000 tone anual, iar producătorul principal este Franța. Randamentul maximal de obținere a uleiului de lavandin este de 1-1.8%. Uleiul de levănțică – este un lichid incolor sau galben-verzui, cu miros de flori de levănțică proaspete și gust amar. Compoziția chimică a uleiului eteric de levănțică: Hidrocarburile monoterpenice constituie până la 25%. Identificate: α-ocimen (1), mircen (2), α- și β-pinena (3 și 4), Δ3-carena (5), limonen (6), camfen (7), sabinen (8), αfelandren (9), p-cimen (10) și α-terpinen (11).

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(8)

(7)

(9)

(11)

(10)

- Monoterpenoide: linalilacetat (12) (30-60%), componentul principal al uleiului (-)linaloolul (13), camfor (14), (+) borneol (15) (mai puțin de 5%), geraniol (16), 1,8-cineol (17) (mai puțin de 1%), OH

OAc

O

OH

CH2OH

O

(13)

(12)

(14)

(16)

(15)

(17)

- (+)-terpinen-1-ol-4 (18) (1-10%), α-terpineol (19), nerol (20), (-)-lavandulol (21), lavandulilacetat (22) (~2%), citronelol (23), oxid de linalool (24), bornilacetat (25), geranilacetat (27),

CH 2OH

CH 2OH

CH2OH OH

OH

(20)

(19)

(18)

(21)

(22)

CH2OAc

OAc

O

CH2OH

CH 2OAc

OH

(23)

(24)

(25)

(26)

(27)

- Esterii acizilor valerianic, izovalerianic, propionic și caproic cu linaloolul (28) și geraniolul (29), alcool perililic (30) și aldehia perililică (31).

CH 2OH

OR

CHO

CH 2OR

(28)

(29)

R = CH3(CH2)3CO; R = CH3CH2CO;

(30)

(31)

R = (CH3)2CHCH2CO; R = CH3(CH2)4CO;

- Sesquiterpene: β-cariofilena (32), α- γ- și δ-cadinena (33), (34) și (35), farnesen (36), α-, β-, γ-bisabolen (37)-(39), santalen (40) și cedren (41).

(32)

(37)

(33)

(38)

(34)

(39)

(35)

(40)

(36)

(41)

Utilizare Uleiul de levănțică este utilizat în compozițiile pentru parfumuri și ape de colonie, odorizanți pentru săpun, produse cosmetice, pentru aromatizarea lenjeriei și hainelor. În întreaga lume, uleiul esențial de levănțică este materia primă oficială pentru medicamente care tratează rănile purulente și gangrenele. Uleiul esențial de levănțică este un remediu excepțional pentru tratamentul arsurilor. Este un analgezic bun pentru entorse, dureri de cap, flatulență și nevralgie. Pentru aceste scopuri se aplică băi terapeutice de levănțică, se masează locurile dureroase cu alcool de levănțică. Uleiul de levănțică este utilizat pe scară largă pentru inhalație la bronșită și pierderea vocii, având proprietăți antiseptice și anti-microbiene puternice, ucide multe tulpini de bacterii, în special streptococii și stafilococul auriu, deasemenea virușii. Aceasta explică reducerea semnificativă a incidenței epidemiilor de gripă în rândul celor care lucrează în spații închise, unde uleiul de levănțică a fost utilizat pentru a aromatiza aerul.

Uleiul de levănțică este unul dintre cele mai bune mijloace pentru tratarea diferitelor boli de piele (acnee, eczeme), pentru seringi în procesele inflamatorii în ginecologie (folosind apa de levănțică). Sa stabilit că uleiul esențial de levănțică are proprietăți ușor calmante și antispastice. Acest lucru îi permite ca să fie utilizat pentru migrene, neurastenie, palpitații nervoase. Proprietăți fizico-chimice: 1. Densitatea d420 – 0.8700-0.8960 2. Indicele de refracție, nD20 – 1.4580-1.4700 3. Rotația specifică []D20 – de la -3o până la -9o 4. Indicele de aciditate, mg KOH, nu mai mult de – 0.8 5. Conținutul de esteri (calculat pentru linalilacetat cu masa molec. 196.3) nu mai mult de, % – 38% 6. Conținutul de compuși carbonilici (calculat pentru camfor cu masa molec. 152.2) nu mai mult de, % – 7% 7. Solubilitatea unui volum de ulei în soluție etanolică de 60%, nu mai mult de – 1/3. Determinarea proprietăților fizico-chimice ale uleiului esențial de levănțică: 1. Determinarea densității: (Confirmă autenticitatea uleiului esențial de levănțică) Aparate, ustensile, reactivi: Cântar de laborator, baie de apă sau termostat, termometru, picnometru cu o capacitate de 1-2 ml, ulei de levănțică, alcool etilic, eter dietilic, apă distilată. Efectuarea analizei Picnometrul, cântărit până la patru zecimale, se umple cu apă distilată cu ajutorul pipetei, și se menține în termostat timp de 20 min la temperatura apei de 20 oC. La această temperatură nivelul apei în picnometru se aduce până la cotă, luând repede excesul de apă cu o pipetă sau cu fâșii de hârtie de filtru în formă de tub. Picnometrul din nou se închide cu dopul și se menține în termostat încă 10 min, verificând poziția meniscului în raport cu cota. După aceasta, picnometrul se scoate din termostat, se șterge la exterior cu o țesătură moale până când este uscat, și se lasă sub sticla balanței analitice timp de 20 min după care se cântărește. Se varsă apa din picnometru, se usucă și se clătește ulterior cu alcool și eter, apoi se înlătură urmele de eter prin suflare de aer cu o pară din cauciuc, după care se umple cu ulei de levănțică și se repetă aceleași operații ca în cazul apei distilate. Densitatea se determină după formula: 20 d 20 

0.9982  (m2  m) (m1  m)

unde 0.9982 – valoarea densității apei la 20 oC, g/cm3; m – masa picnometrului gol, g; m1 – masa picnometrului cu apă distilată, g; și m2 – masa picnometrului cu ulei esențial de levănțică, g;

Determinarea indicelui de refracție: Indicele de refracție nD20 confirmă indirect autenticitatea uleiului. Prin controlul indicelui de refracție se reglează procesul de rectificare a uleiului, și distilarea completă a solventului din ulei. Aparate, ustensile, reactivi: Refractometru, ulei esențial de levănțică, pipetă. 2.

Refractometrul Abbe. Construcția și funcționarea Refractometrul Abbe (Fig. 1) permite măsurarea indicelui de refracţie a lichidelor cu precizie de ordinul 10-4. a) Sistemul de prisme reprezintă partea principală a aparatului, aceasta fiind alcătuită dintr-o prismă de măsură situată în partea inferioară şi o prismă de iluminare. Între planele prismelor se introduc 1-2 picături din lichidul de cercetat, al cărui indice de refracţie este mai mic decât indicele de refracţie al prismelor. Sursa de lumină utilizată este o lampă de sodiu situată în faţa prismei de iluminare. Razele de lumină ce provin de la sursă sunt reflectate cu ajutorul oglinzii situată la partea inferioară a prismelor. b) Luneta este alcătuită dintr-un sistem de lentile convergente, având rolul de a capta razele care emerg din prisma de măsură. În câmpul vizual al lunetei se observă o zonă luminoasă şi una întunecată (Fig. 2). Limita de separaţie între cele două zone corespunde razelor cu înclinare maximă faţă de cea normală la suprafaţa prismei. Poziţia acestei limite de separaţie poate fi modificată rotind şurubul (6).

Figura 2.

Limita de separaţie între zona luminoasă şi cea întunecată.

Părţile componente are refractometrului sunt următoarele:

Figura 1.

Schema refractometrului Abbe.

1 - ocular; 2,3 - racorduri pentru termostatarea prismei de iluminare; 4 - şurub pentru reglarea compensatorului; 5,11 - racorduri pentru termostatarea prismei de iluminare; 6 - şurub pentru manevrarea scalei; 7 - luneta; 8 - tambur pentru deschiderea blocului de prisme; 9 - sursa de iluminare a scalei; 10 - termometru; 12 - prisma de iluminare; 13 - lampa de sodiu; 14 – oglindă. În ocularul lunetei sunt fixate două fire reticulare, perpendiculare între ele. Pentru determinarea indicelui de refracţie, limita dintre zona întunecată şi cea luminoasă se aduce exact la punctul de intersecţie al firelor reticulare. În partea inferioară a câmpului vizual al lunetei se află un fir reticular vertical în faţa căruia se deplasează o scală gradată în indici de refracţie şi o scală în procente Brix (Fig. 3). Scala Brix este în directă corelaţie cu indicele de refracţie si exprimă procentual cantitatea de substanţă solidă dizolvată în 100 ml de apă. Cele două scale sunt iluminate cu ajutorul unei surse de lumină albă (9).

Figura 3.

Scala refractometrului Abbe.

a) Compensatorul este situat între blocul de prisme şi lunetă şi este alcătuit din două prisme Amici identice. Compensatorul are rol de a recombina lumina dispersată în prisma de măsură, obţinându-se o limită de separaţie netă între zona întunecoasă şi cea luminoasă. Compensatorul se reglează în poziţia corectă rotind şurubul (4). Efectuarea analizei Pe suprafața inferioară, curată, a prismei refractometrului se aplică 1-2 picături de ulei esențial de levănțică, neatingând prismele ei, apoi repede se unesc ambele prisme. Ocularul se fixează într-o ușoară înclinată poziție. Oglinda se poziționează în raport cu sursa de lumină, astfel încât să se obțină o iluminare maximă a câmpului de vedere și apariția limitei de separație între zona luminoasă și cea întunecată. Dacă după focusarea ocularului limita de separație va avea o oarecare culoare, atunci ea se corectează cu ajutorul rotirii șurubului pentru reglarea compensatorului. Apoi încet se rotește șurubul pentru manevrarea scalei, până când limita clară de separație între zona luminoasă și cea întunecată traversează exact și simetric centrul celor două linii de intersecție perpendiculare. Indicele de refracție se citește cu ajutorul unei scale gradate în indici de refracție ce corespunde cu scala liniei vizuale. Indicațiile limitei de separarea și determinarea se efectuează de patru ori (de câte două ori în jos și în sus) și ca rezultat final se acceptă media aritmetică. După finalizarea măsurării, suprafața prismelor se spală cu alcool sau alt solvent și se usucă la fel, ca la începutul măsurării. Ca rezultat final se acceptă media aritmetică a două măsurări paralele, a căror diferență permisă nu trebuie să depășească 0.0002.

Determinarea unghiului de rotație a planului de polarizație: (confirmă prezența componentelor optic active în uleiul de levănțică) Aparate, ustensile, reactivi: Polarimetru, ulei esențial de levănțică, termometru, pipetă 3.

Efectuarea analizei Determinarea se face la 20oC cu ajutorul polarimetrului în care se plasează un tub de polarizare cu ulei esențial în jgheabul dispozitivului, se închide cu capacul și se urmărește prin ocular iluminarea câmpului. Rotația volantului și a șurubului micrometric realizează o iluminare uniformă a câmpului și o imagine clară a liniei de separare între zona luminoasă și cea întunecată. Determinarea se face pe o scară după cum urmează: se calculează numărul gradelor întregi de la scara zero circulară a discului până la zeroul caracteristic vernier, apoi se evidențiază, care diviziune vernier coincide cu diviziunea scării circulare, și astfel se găsește numărul de zecimi și sutimi de grad. În acest fel se obține unghiul de rotație α în grade. Măsurarea se repetă de trei ori. Din trei măsurări repetate se calculează media aritmetică. Unghiul de rotație se calculează după formula:

   l 20 D

unde α – unghiul de rotație urmărit, grade; l – lungimea tubului, cm. Determinarea indicelui de aciditate a uleiului esențial de lavandă: Aparate, ustensile, reactivi: Baloane cu fund plat cu volumul 200 ml, biurete, hidroxid de potasiu, soluție 0.1 N, soluție alcoolică de fenolftaleină, alcool etilic, ulei esențial de levănțică. 4.

Efectuarea analizei Se cântărește 1,0 g de ulei, se trece într-un balon, se adaugă 10 ml de alcool etilic, 1-2 picături soluție de fenolftaleină, se agită și se titrează cu soluție de hidroxid de potasiu 0.1 N până la apariția culorii roz. Indicele de aciditate se calculează după formula:

X1 

V  5.61 m

unde V – volumul exact a soluției de KOH 0.1 N, care s-a consumat pentru titrarea acidului din ulei, ml; 5.61 – cantitatea de KOH în 1 ml de soluție de 0.1 N, mg; m – masa uleiului, g. Determinarea conținutului de linalilacetat în uleiul esențial de levănțică: Metoda se bazează pe saponificarea linalilacetatului (12) cu soluție alcoolică de bază alcalină în linalool (13). Partea de masă a esterului (linalilacetat) (12) se exprimă prin indicele eteric (esențial), adică cantitatea în mg de hidroxid de potasiu, necesară pentru saponificarea a 1,0 g de ulei de levănțică, sau în procente. Aparate, ustensile, reactivi: Baloane cu fundul rotund și plat cu volumul de 100 și 200 ml, refrigerent cu aer, biurete, baie de apă, soluție alcoolică de KOH cu concentrația 0.5 N și 0.1 5.

N, soluție de NaOH 0.5 N, soluție de H2SO4 0.5 N, fenolftaleină (indicator) 1%, alcool etilic, ulei de levănțică. Efectuarea analizei Se cântăresc 0.5-1.0 g de ulei, se trec în balon, se toarnă 10 ml de alcool etilic, 1-2 picături de fenolftaleină, se agită și se titrează cu soluție de KOH 0.1 N până la apariția culorii roz, luând în considerare aciditatea esterului. După aceasta se toarnă din biuretă 20 ml soluție de KOH 0.5 N, se unește balonul cu refrigerentul cu aer și se fierbe la baia de apă timp de 1 oră, apoi balonul se răcește, se adaugă 1-2 picături de fenolftaleină, se agită și se titrează cu soluție de H2SO4 0.5 N până la dispariția culorii roz. Paralel se efectuează proba de control. Indicele esterificare (X1) se calculează după formula: X1 

(V  V1 )  28.05 m

Conținutul linalilacetatului (12) (X2) în procente, se calculează după formula: (V  V1 )  M X2  m  20 unde: V – volumul exact al soluției de H2SO4 0.5 N, consumat la titrarea bazei în proba de control, ml; V1 – volumul soluției de H2SO4 0.5 N, consumat pentru titrarea bazei în proba de lucru, ml; M – masa moleculară a linalilacetatului (196.3); m – masa cântărită a uleiului de levănțică, g; 28.05 – cantitatea de KOH în 1 ml soluție de alcool alcalină, 0.5 N, mg. Indicele de saponificare indică câte mg de KOH se consumă pentru neutralizarea acizilor liberi și legați, care se conțin în 1,0 g de ulei eteric. Indicele de saponificare X în mg KOH la 1,0 g de ulei se calculează după formula: X = X1 + X2 X1 – idnicele de aciditate; X2 – indicele de esterificare (esențial); Determinarea conținutului de compuși carbonilici în uleiul de levănțică (recalculați pentru camfor): Metoda se bazează pe formarea cantitativă a oximelor la interacțiunea clorhidratului de hidroxilamină cu compușii, care conțin grupări carbonil. Conținutul de compuși carbonilici în uleiul de levănțică (recalculați pentru camfor (14) se determină după cantitatea echivalentă de acid clorhidric care se elimină conform ecuației de reacției: 6.

O

N - OH

H2N - OH . HCl

(14)

+ HCl + H2O (42)

Aparate, ustensile, reactivi: Baloane cu fund plat cu volumul de 150-200 ml, refrigerent cu aer, biurete, soluție alcoolică de clorhidrat de hidroxilamină NH2OH·HCl (0.5 N), soluție alcoolică de KOH (0.5 N), soluție de H2SO4 (0.5 N), albastru de bromfenol (indicator) 0.1%, alcool etilic, ulei de levănțică. Efectuarea analizei Se cântăresc 0.6-0.8 g de ulei de levănțică, se trec într-un balon, se toarnă 20 ml soluție alcoolică de NH2OH·HCl de 0.5 N, după care din biuretă se adaugă 10 ml soluție alcoolică de KOH de 0.5 N și 8-10 picături de indicator albastru de bromfenol. Balonul se unește cu refrigerentul cu aer și se încălzește în baia de apă (la fierbere) timp de 1 oră. Paralel se efectuează și proba de control. După răcire se titrează excesul de hidroxilamină-bază cu acid sulfuric, mai întâi în proba control, apoi în proba de lucru până la apariția culorii verdegălbuie. Partea de masă a compușilor carbonilici (A) în procente se calculează după formula: A

(V  V1 )  M m  20

unde: V – volumul exact al soluției de H2SO4 0.5 N, care s-a consumat la titrarea hidroxilamineibază în proba de control, ml; V1 – volumul exact al soluției de H2SO4 0.5 N, care s-a consumat la titrarea de hidroxilaminei-bază în proba de lucru, ml; M – masa moleculară a camforului, 152.2 g/mol; m – masa uleiului de levănțică, g. 7.

Determinarea solubilității uleiului esențial de levănțică în soluția alcoolică de 70%

Efectuarea analizei Într-o eprubetă cu dop de sticlă cu volumul de 10 ml se toarnă cu o pipeta gradată 1 ml de ulei de levănțică, care are temperatura 20 oC. Apoi se adaugă treptat din pipetă sau biuretă soluție alcoolică de 70% și conținutul eprubetei se agită bine după fiecare adăugare. Se fixează cantitatea minimală de soluție alcoolică de 70% (în ml), necesară pentru dizolvarea completă a 1 ml de ulei de levănțică.

Bibliografie: 1. 2. 3. 4.

5.

Victor Eliu-Ceaușescu, Gheorghe Rădoiaș, Traian Cădariu. Odorante și aromatizante. Chimie tehnologie și aplicații. Editura TEHNICĂ, București 1998. Шулов Л.М., Хейвиц Л.А. Душистые вещества и полупродукты парфюмернокосметического производства. Москва, ВО ”Агропромиздат” 1990; Хейвиц Л.А., Дашунин В.М. Душистые вещества и другие продукты для парфюмерии. Москва, ”Химия”, 1994. Персидская К.Г., Чипига А.П. Справочник для работников лабораторий эфирoмасляных предприятий. Москва, ”Легкая и пищевая промышленность”, 1981. Масла эфирные, вещества душистые полупродукты их синтеза, правила приемки и методы анализа. ГОСТ 14618.0-78 – ГОСТ 14618.12-78.