Жиры
Жиры - сложные эфиры трёхатомного спирта - глицерина и высших карбоновых кислот. Все жиры животного происхождения - твёрдые вещества. Исключение лишь составляет рыбий жир.
Жиры растительного происхождения - жидкие вещества, исключение составляет твёрдое кокосовое масло.
Между растительными и животными жирами имеется существенное различие. Так, в состав жидкого жира входят непредельные кислоты, а в состав твёрдого жира - предельные. Например, жидкий жир - содержит олеиновую кислоту C 17 H 33 COOH или линолевую кислоту C 17 H 31 COOH. Твёрдый жир содержит, например, пальмитиновую кислоту C 15 H 31 COOH или стеариновую кислоту C 17 H 35 COOH.
Как уже говорилось, жиры и масла принадлежат к классу сложных эфиров. Жиры вместе с белками и углеводами составляют группу органических соединений, имеющих исключительное физиологическое значение: они являются важнейшей частью пищи!
Жиры важны и в техническом отношении: они являются источником получения глицерина, высших карбоновых кислот и мыла. Некоторые растительные жиры и масла
используются при изготовлении олифы, линолеума, масляных красок и лаков . Некоторые жиры, благодаря своей большой вязкости, могут служить смазочным материалом.
Жиры состоят из разнообразных кислот. Удалось выделить кислоты от С 4 до С 24 , как предельные, так и непредельные. Так, к важнейшим предельным кислотам, выделенным из жиров, является стеариновая, капроновая, каприловая, каприновая, масляная. К непредельным - олеиновая, линолевая, линоленовая.
Твёрдый жир
В природе встречаются как жидкие
, так и твёрдые жиры
. Но те и другие образованы одним и тем же спиртом. Несложно догадаться, что за агрегатное состояние жиров отвечают входящие в его состав кислоты (предельные - для твёрдых жиров, непредельные - для жидких).
Растительные жиры
- масла
, как правило жидкие, но среди них встречаются и твёрдые (пальмовое и кокосовое масло). Животные жиры
- сало, преимущественно твёрдые и имеют различную температуру плавления. Температура застывания жиров всегда ниже температуры их плавления.
Свойства жиров
К важнейшим свойствам жиров
относятся следующие:
- жиры легче воды, их плотность колеблется от 0,9 г/см 3 до 0,98 г/см 3 при 15 0 С
- в воде не растворяются
- в присутствии щёлочи или белка образуются достаточно прочные эмульсии. Примером жировой эмульсии может служить всем известное молоко!
- хоро растворяются в бензине, сероуглероде, хлороформе, четырёххлористом углероде, но в спирте для некоторых жиров растворимость значительно меньше.
- имеют различную температуру плавления.
- температура застывания жиров всегда ниже температуры их плавления
- все жиры нелетучи и при нагревании разлагаются.
В чистом виде жиры
бесцветны, без запаха и вкуса. Окраска и запах природных жиров обусловлен примесями.
Природные жиры
не являются индивидуальными соединениями, а представляют собой разнообразную смесь глицеридов.
Омыление жиров
Как любые сложные эфиры, жиры способны омыляться . Этот процесс важен как с биологической, так и с технической точки зрения. В живой природе омыление жиров связано с жизненными процессами жирового обмена и проходит под влиянием ферментов.
В технике омыление жиров осуществляют нагреванием их со щелочами (щелочное омыление) или серной кислотой (кислотное омыление), а иногда используют перегретый пар и специальные катализаторы (вещества, ускоряющие химическую реакцию).
Что касается катализаторов, то особо большой расщепляющей способностью обладает смесь сульфокислот, получаемых при очистке нефти (и её производных) концентрированной серной кислотой. Действие этой смеси заключается в том, что сульфокислоты сильно эмульгируют (растворяют) жиры, благодаря чему поверхность их соприкосновения с омыляющей жидкостью значительно увеличивается. Кислотное и щелочное омыление жиров связано с мыловарением . На современных заводах при мыловарении в основном используют кислотный метод омыления . По мере омыления кислоты выделяются в свободном состоянии и всплывают наверх, а глицерин остаётся в водно-кислотном слое. Осадив серную кислоту известью, глицерин выделяют упариванием под вакуумом. Свободные кислоты переводят в мыло нагреванием со щелочами.
щелочной метод омыления заключается в следующем: жиры нагревают с растворами щелочей. Свободные кислоты при этом не выделяются, а образуются их соли - мыла. Из-за большого загрязнения щелочами и мылами глицерин при щелочном омылении не выделяют.
Непредельные жиры (это растительные масла) характеризуются общими реакциями, присущими двойной связи. Реакция присоединения водорода (реакция гидрогенизации жиров ) используют в технике для получения твёрдых жиров.
В больших герметически закрытых котлах масло приводят в соприкосновение с мелко раздробленными никелем. В котёл пускают водород под давлением и при температуре до 200 0 C. При достаточно длительном пропускании водорода непредельные жиры превращаются в предельные.
(Как можно приготовить мыло в домашних условиях, рассказано на страничке Приготовление мыла в домашних условиях )
Искусственное сало применяется для пищевых целей (производства маргарина ), в стеариновом и мыловаренном производствах. Если получаемый жир предназначен для получения маргарина , то гидрогенизацию (то есть насыщение водородом) проводят лишь на половину.
Что же такое маргарин ? Этот используемый нами продукт является смесью животного жира и растительного масла (в основном - хлопковое, кунжутное). Вместо животного жира может быть использовано гидрогенезированное растительное масло. Для того, чтобы полученная смесь по запаху и цвету напоминала коровье молоко, при её приготовлении необходимо правильно соблюдать пропорции составляющих масел и жиров.
Знаете ли вы, что такое воск ? Природный воск - это сложный эфир высших жирных кислот и высших спиртов . В качестве примесей в них содержатся свободные жирные кислоты , красители, сахара , спирты.
Высокопластичное твёрдое вещество, непроницаемое для газа и жидкостей. и воскообразные вещества нерастворимы в воде и холодных спиртах, но растворимы в нагретом бензине, хлороформе и эфире. Это химическое вещество широко распространено в природе - в больших количествах содержится в нефти и торфе, тонкий слой воска откладывается на поверхности стеблей, листьев, плодов и цветков растений, предохраняя их от внешних воздействий и излишнего испарения влаги; воск выделяется специальными железами некоторых видов животных насекомых.
Широко применяются синтетический воск и воскообразные вещества . Это вещество образует стабильные эмульсии, которые придают необходимую структуру и блеск кремам, губной помаде и гриму. Чаще всего для таких целей используют пчелиный воск , спермацет (из черепа кита), ланолин (из овечьей шерсти), карнаубовый воск (из листьев некоторых видов пальм), озокерит (продукт минерального масла), а также некоторые синтетические продукты (например, бензин).
Пальмовое масло состоит в основном из триглицеридов пальмитиновой и олеиновой кислот. При комнатной температуре имеет полутвердую консистенцию. Сырое пальмовое масло имеет глубокий оранжево-красный цвет, в основном за счет высокого содержания каротина – 500 – 700 мг/кг, состоящего на 90% из альфа- и бета-каротина. Интенсивность темно-красного цвета снижается путем теплового отбеливания и рафинирования сырого масла.
Пальмовое масло имеет характерный жирнокислотный состав, оно содержит почти равные части насыщенных и ненасыщенных жирных кислот. Структурные и физические свойства пальмового масла подобны свиному, бараньему или говяжьему жиру.
Пальмовое масло является основой для приготовления маргаринов, заменителей сливочного масла, спреда, значительно продлевая срок хранения этих продуктов и улучшая вкус и цвет. Высокое содержание пальмитиновой кислоты положительно сказывается на пластичности, однородности текстуры, аэрируемости и взбиваемости жирового продукта.
Пальмовое масло используют при изготовлении плавленых сыров, сгущенного молока, сметаны, масла, сухих сливок. Используют пальмовое масло и для изготовления мучных кондитерских изделий, так как этот продукт замедляет процессы прогоркания и осаливания, а также увеличивает срок годности продуктов, так как насыщенные кислоты, содержащиеся в масле, устойчивы к воздействиям внешней среды. Поэтому это масло удобно использовать для изготовления разных продуктов.
За счет высокой окислительной стабильности, обусловленной низким (сравнительно с подсолнечным маслом) содержанием полиненасыщенных жирных кислот и высоким содержанием мононенасыщенных жирных кислот (олеиновой С18:1) пальмовое масло продлевает срок хранения продуктов.
Кокосовое масло – твердое ломкое вещество при температуре окружающей среды до 21,1 °С, но оно быстро и полностью плавится при температуре ниже температуры тела. Жиры с низкой температурой плавления оставляют чистое, прохладное, несальное ощущение на поверхности рта. Более 90% жирных кислот кокосового масла является насыщенными, что объясняет его прекрасную стойкость при окислении, однако гидролизоваться кокосовое масло будет в 2 – 10 раз быстрее, чем нормальные масла, при этом появляется неприятный мыльный привкус. Гидролиз кокосового масла в присутствии влаги происходит медленно, но значительно ускоряется в присутствии фермента липазы в пищевом продукте.
Быстрое плавление, низкая температура плавления и малое количество ненасыщенных жирных кислот является причиной особенной пригодности пальмоядрового и кокосового масел в качестве жиров для пищевых продуктов с низкой влажностью и для применения в качестве кондитерских жиров и масла для опрыскивания, в начинках конфет и печенья, при обжаривании орехов, производстве растительных сливок.
Пальмовое и кокосовое масло – это сильнейший канцероген. Развитые страны давно отказались от их ввоза для пищевого использования, а также ограничивают продукты с его содержанием в продаже, обязательно помечая на этикетке о его присутствии.
Все жиры могут вызывать прогорклый вкус и запах при контакте с кислородом. У производителей есть три несовершенных способа предотвратить это: использование герметичного уплотнения в сочетании с охлаждением, добавление антиоксидантов для конкуренции за кислород или гидрирование, которое стабилизирует масло, но также создает транс-жиры, согласно Элеанор Уитни и Шарон Рольфес в «Understanding Nutrition». "
Видео дня
Идентификация
Гидрированные масла подверглись химическому процессу, который добавляет атомы водорода к мононенасыщенным или полиненасыщенным жирам для уменьшения количества двойных связей. Этот процесс увеличивает срок хранения, делая жиры более насыщенными и, следовательно, менее подвержен прогорклым.
Некоторые транс-жиры возникают, когда водород добавляют в растительное масло в процессе гидрирования. Транс-жиры более твердые, чем масло, и с меньшей вероятностью испортить, поэтому еда имеет более длительный срок хранения.
Источники питания
Большинство жиров содержат смесь насыщенных, мононенасыщенных и полиненасыщенных жирных кислот. Когда растительные масла частично гидрогенизированы, они превращаются в маргарины. Жирные кислоты, полностью заполненные атомами водорода, являются насыщенными и обычно твердыми при комнатной температуре. Жиры животных, такие как масло, говядина и сало, а также тропические масла, такие как кокос и пальма, состоят в основном из насыщенных жирных кислот.
Коммерческие хлебобулочные изделия, такие как торты и печенье, а также жареные продукты, включая картофель фри и пончики, могут содержать транс-жиры. Сокращения и маргарины также могут быть высокими в транс-жире, отмечает Гарвардская школа общественного здравоохранения. В последние годы использование транс-жиров в коммерческих продуктах уменьшилось из-за проблем со здоровьем. Менее 0,5 грамма может быть округлено до нуля граммов транс-жиров на этикетках питания, поэтому, если вы потребляете несколько порций этих продуктов, вы можете превысить рекомендуемые пределы.
Соображения
Гидрирование имеет два преимущества. Он продлевает срок годности и изменяет текстуру продуктов. Гидрированные жиры образуют шелушащиеся корочки и сливочные пудинги. Недостатком гидрирования является то, что он делает насыщенные насыщенные полиненасыщенные жиры и снижает их преимущества для здоровья. Другим недостатком является то, что некоторые молекулы, которые остаются ненасыщенными, меняют форму и превращаются в трансжирные кислоты. Эта другая форма влияет на их функцию в вашем теле. Трансжирные кислоты ведут себя скорее как насыщенные жиры, чем как ненасыщенные жиры, и они могут иметь сходные неблагоприятные последствия для вашего здоровья.
Значение
Гидрированные жиры повышают уровень холестерина и, следовательно, увеличивают риск сердечных заболеваний, согласно Американской ассоциации сердца.Транс-жиры плохи по двум пунктам, отмечает Гарвардская школа общественного здравоохранения. Они повышают ваш липопротеин низкой плотности, «плохой» холестерин и снижают ваш липопротеин высокой плотности, «хороший» холестерин, поэтому эта комбинация низкого уровня ЛПВП и высокого ЛПНП увеличивает риск сердечных заболеваний двумя способами. Сердечно-сосудистые заболевания являются основной причиной смерти как у мужчин, так и у женщин.
Классификация, агрегатное состояние
I. По однородности ацильных остатков:
Простые триацилглицерины (содержат остатки одной кислоты); например:
Сложные триацилглицерины (содержат остатки разных кислот); например:
II. По агрегатному состоянию:
Твердые жиры, содержащие остатки насыщенных карбоновых кислот (чаще всего пальмитиновой и стеариновой); например:
Остатки насыщенных кислот преобладают в жирах животного происхождения (бараний жир, сливочное масло и др.)
Жидкие жиры, содержащие остатки ненасыщенных карбоновых кислот (чаще всего олеиновой, линолевой и линоленовой); например:
Остатки ненасыщенных кислот преобладают в жирах растительного происхождения (растительные масла: подсолнечное, оливковое и др.).
Получение жиров (реакция Бертло)
Реакция этерификации глицерина высшими карбоновыми кислотами:
Химические свойства
1. Кислотный гидролиз
2. Щелочной гидролиз (реакция Шевреля)
Образующиеся в результате щелочного гидролиза натриевые или калиевые соли ВКК представляют собой мыла (соответственно - твердые и жидкие); поэтому эти реакции часто называют омылением жиров.
3. Ферментативный гидролиз
В организмах человека и животных жиры, поступающие в составе пищи, подвергаются гидролитическому расщеплению с участием специальных ферментов - липаз (уравнение аналогично уравнению кислотного гидролиза).
4. Водный гидролиз
Промышленный метод гидролиза жиров заключается в обработке их водяным паром при температуре Т ≈ 200°С под давлением (уравнение аналогично уравнению кислотного гидролиза).
5. Гидрогенизация (гидрирование) жидких жиров
(1 моль данного жира может максимально присоединить 5 моль Н 2 , так как в радикале -C 17 H 33 содержится 1 двойная связь, а в каждом радикале -С 17 Н 31: - по 2 двойные связи; итого 5 двойных связей).
Таким путем из растительных масел в промышленности получают твердые жиры, являющиеся основой для производства маргарина.
6. Присоединение галогенов жидкими жирами
Растительные масла обесцвечивают бромную воду:
Биологическая роль жиров
Жиры (триглицериды) - важный компонент пищи человека и многих животных. Они служат резервным источником энергии (при сгорании 1 г жира выделяется примерно 39 кДж теплоты).
У растений триглицериды встречаются в основном в семенах и плодах, а у животных и человека - в подкожном слое, между мышечными волокнами и в брюшной полости. Жиры предохраняют организм от тепловых потерь, так как являются плохим проводником тепла.
Cтраница 1
Жидкие жиры, как уже говорилось выше, представляют собой триглицериды непредельных ненасыщенных жирных кислот, а твердые жиры - это производные насыщенных жирных кислот. Процесс ведут при нагревании в автоклаве до 160 - 200 С. Через нагретую смесь жира с тонко измельченным катализатором пропускают ток водорода под давлением 2 - 15 атм. В результате получают жиры, сходные во всех отношениях с твердыми природными жирами.
Жидкие жиры непригодны для синтеза мыла и получения маргарина, поэтому путем гидрогенизации их превращают в твердые.
Жидкие жиры, являющиеся глицеридами ненасыщенных кис лот, способны к реакциям присоединения.
Жидкие жиры отличаются от твердых тем, что в их молекулах преобладают остатки непредельных кислот.
Жидкие жиры и масла содержат остатки непредельных кислот, твердые жиры являются сложными эфирами предельных кислот.
Жидкие жиры имеют ограниченное применение в качестве продуктов питания. Население привыкло к употреблению возможно более твердых жиров. Кроме того, природные животные и растительные масла обладают характерным вкусом и запахом, который не всем нравится. Особенно неприятный вкус имеют рыбьи жиры.
Жидкие жиры целесообразно добавлять в минеральные масла при обработке сталей с повышенной прочностью на низких скоростях резания.
Жидкие жиры относятся к сложным эфирам глицерина и, главным образом, непредельных (ненасыщенных) высших кислот. Этим определяется их способность в присутствии никелевого катализатора присоединять водород по двойным связям и при этом переходить в твердое состояние.
Жидкие жиры и масла при каталитическом присоединении водорода по месту двойных связей входящих в их состав непредельных кислот могут быть превращены в твердые жиры. Этот метод называют - гидрогенизацией (отверждением) жиров. Впервые он был разработан в 1906 г. русским ученым С. А. Фокиным, а в 1909 г. им же осуществлен в промышленном масштабе.
Жидкие жиры превращаются в твердые путем реакции гидрогенизации.
Жидкие жиры путем реакции гидрогенизации переводят в твердые. Гидрогенизация жиров заключается в присоединении водорода по месту разрыва двойной связи. Ее ведут при 160 - 240 С в присутствии катализаторов (металлический никель) под давлением водорода около 3 атм.
Жидкие жиры и масла содержат остатки непредельных кислот, твердые жиры являются сложными эфирами насыщенных кислот.
Жидкие жиры, как уже говорилось, представляют собой триглицериды непредельных ненасыщенных жирных кислот, а твердые жиры-это производные насыщенных жирных кислот. Таким образом, совершенно очевидна возможность получать твердые жиры из жидких путем гидрирования т.е. присоединения водорода по месту двойных связей. Процесс ведут при нагревании в автоклаве до 200 С. Через нагретую смесь жира с тонко измельченным катализатором пропускают ток водорода под давлением 2 - 15 атм. В результате получают жиры, сходные во всех отношениях с твердыми природными жирами.
