Жири

Класифікація жирів – приклади

Жири можна розділити за фізичним станом, походженням і хімічною природою. За фізичним станом жир може бути твердим (наприклад, кокосове масло, сало або сало) або рідким (соєва олія, оливковий або риб’ячий жир). Агрегатний стан також передбачає інший поділ: вуглеводнева частина твердих жирів містить лише насичені зв’язки, тоді як рідкі жири містять ще й ненасичені зв’язки. Наявність подвійних зв’язків впливає на згинання вуглецевого ланцюга, що, у свою чергу, зменшує упаковку молекул і, таким чином, також їхню щільність. Природні ненасичені жири мають структурну «–цис» геометрію, але під час термічної обробки вони перетворюються на «–транс» ізомери, які є шкідливими для здоров’я людини. Хімічна природа жирів також може відрізнятися за наявністю або відсутністю певних зв’язків у структурі. Насичені жири містять лише насичені зв’язки, як у випадку сала, жиру або вершкового масла, тоді як ненасичені зв’язки можна знайти в соєвій олії, оливковій або риб’ячій олії. Третя важлива класифікація — за походженням: жири можуть походити з рослин або тварин.

Походження жирів

Найбільш поширеними ліпідами є тваринні жири та рослинні олії. Незважаючи на значні відмінності у зовнішньому вигляді та фізичному стані, їх структури дуже схожі. Тваринні жири тверді (наприклад, вершкове масло або сало), тоді як рослинні олії рідкі (наприклад, кукурудзяна або арахісова олія). За будовою і хімізмом молекул як тваринні, так і рослинні жири є триацилгліцеридами (ТАГ) – триефірами гліцерину (гліцерину) з трьома молекулами довголанцюгових карбонових кислот. Найбільша кількість рослинних жирів міститься в насінні і м’якоті фруктів, тоді як тваринні жири містяться переважно в клітинах і жировій тканині. Крім двох найважливіших джерел жиру, існують також штучно синтезовані жири. Натуральні жири є повністю сумішшю багатьох складних ефірів, тоді як синтезовані жири складаються лише з однієї хімічної сполуки.

Основні фізико-хімічні властивості жирів

Хоча представники цієї різноманітної групи мають різні структури, жоден із них не розчиняється у воді. Однак вони розчиняються в популярних органічних розчинниках, таких як бензол , діетиловий ефір, хлороформ або ацетон, через свою неполярну структуру. У поєднанні з водою жири утворюють емульсії, тобто неоднорідні суміші, в яких одна рідина диспергована в іншій. Їх щільність нижча, ніж у води, тому вони випливають на її поверхню. Їх питома вага становить від 0,910 до 0,996 г/см ³ . Жири згіркнуть, тобто утворюються шкідливі для організму людини хімічні сполуки, наприклад масляна кислота, що має неприємний смак і запах. Перетворення відбувається в аеробних умовах, під впливом температури і бактерій. У звичайних умовах, незалежно від фізичного стану, жири не мають запаху, смаку та кольору і демонструють нейтральну реакцію. Будь-який смак або запах може походити від домішок або продуктів розкладання. Жири є нелеткими та горючими, з нижчою теплотворною здатністю близько 38 Дж/г. Їх нижча теплотворна здатність становить бл. 39 кДж/г, тому вони є високоенергетичними резервними матеріалами. Жири отримують шляхом етерифікації, яка відбувається безпосередньо між карбоновою кислотою та спиртом . Це основна реакція для простих і складних ліпідів, але не для ізопреноїдів. Етерифікація завжди відбувається в кислому середовищі і є оборотною. Він проходить за такою реакцією: R ¹ COOH + R ² OH ↔ R ¹ COOR ² + H ₂ O

Правильні жири

За структурою це ефіри тригідроксильного спирту (гліцерину) і різних жирних кислот. Молекула гліцерину містить три етерифіковані гідроксильні групи, тому реакція відбувається між однією, двома або трьома групами (залежно від умов) і жирною кислотою. Продуктами таких перетворень можуть бути моноацилгліцерини, діацилгліцероли та триацилгліцерини, які містять відповідно один, два або три радикали жирних кислот на молекулу. Усі природні жири є триацилгліцеролами, тоді як синтетичні жири зазвичай є моноацилгліцеролами або іноді діацилгліцеролами. Прикладом власне жирів є тристеарат гліцерину , в молекулі якого всі три гідроксильні групи етерифіковані молекулами стеаринової кислоти.

Складні жири

Складні жири є компонентами клітинних мембран, які обумовлюють їх правильне функціонування. Їх роль зазвичай полягає в поглинанні ударів внутрішніх органів і забезпеченні теплоізоляції. Вони поділяються на три основні групи: фосфоліпіди, гліколіпіди та стероїди. Їх можна відрізнити за наявністю певних атомів у їхніх молекулах. Фосфоліпіди є похідними фосфатидної кислоти, гліколіпіди містять цукор, а стероїди побудовані з чотирьох сусідніх ароматичних кілець.

Прості та змішані жири

Враховуючи можливості трьох кислотних радикалів, присутніх у триацилгліцерині, структура може включати три ідентичних або різних радикалів жирних кислот. Таким чином ми розрізняємо прості триацилгліцерини, які містять однакові кислотні радикали, і змішані триацилгліцероли, що містять різні кислотні радикали. У більшості випадків природні жири мають кілька різних кислотних радикалів, тому вони є змішаними жирами. З цієї причини вони мають власну ізомерію, тобто розташування різних груп у різних місцях сприяє одночасному побуту в природі їх ізомерів трьох положень. Тому категорія жирів, що існують у природі, дуже велика.

Гідроліз жирів

Гідроліз жирів можливий у двох різних варіантах. Вода викликає кислотний гідроліз, тоді як лужне середовище призводить до лужного гідролізу. При кислотному гідролізі утворюються гліцерин і жирні кислоти. Лужний гідроліз також називають омиленням. В результаті цієї реакції ми отримуємо гліцерин (пропан-1,2,3-тріол) і солі жирних кислот, радикали яких входили до складу жиру, що піддається реакції. У хімічному відношенні загальновідомі мила — це натрієві або калієві солі вищих карбонових кислот і, як правило, їх суміші, звідки й походить альтернативна назва — лужний гідроліз жирів (омилення). Механізм кислотного гідролізу жирів не відрізняється від гідролізу складних ефірів. Процес починається з протонування карбонільного атома кисню з метою активації молекули, що потім викликає додавання нуклеофільної молекули води. Наступним етапом є трансформація протона, а потім елімінація молекули спирту, включаючи утворення карбонової кислоти. На завершальному етапі відтворюється кислотний каталізатор.

Омилення жирів

Сам механізм є механізмом нуклеофільного заміщення, де нуклеофільним агентом є гідроксид-аніон. На початковому етапі він з’єднується з атомом вуглецю карбонільної групи жиру, змінюючи свою форму з тригональної (sp ² гібридизація) на тетраедричну (sp ³ ). Потім алкоксильний іон відривається від проміжного продукту, і утворюється карбонова кислота, яка потім втрачає свій протон і утворює карбоксилатний аніон. Відірваний протон приєднується до алкоксильного іону. На завершальній стадії після додавання розчину неорганічної кислоти карбоксилований іон протонується або приєднується катіон натрію.

Виявлення жирів

1. Акролеїнова проба

Це дозволяє відрізнити жир від жирової речовини, наприклад мінеральної олії. Він полягає в нагріванні олії в полум’ї пальника, і в результаті перетворення можуть утворюватися пари акролеїну зі специфічним запахом. Акролеїн (акрилальдегід) — летючий ненасичений продукт дегідратації гліцерину. Крім дратівливого запаху, альдегід має здатність відновлювати іони срібла в лужному середовищі. Акролеїн часто зустрічається в спаленій олії, наприклад, під час смаження.

Роль жирів у харчуванні

У харчовій, косметичній і фармацевтичній промисловості жири широко застосовуються. Вони є важливим харчовим елементом, оскільки нашому організму потрібні вітаміни, які розчиняються в жирах, це вітаміни A, D, E і K. Крім того, вони діють як енергетичний резервний матеріал і є реагентом, необхідним у багатьох метаболічних реакціях. Ненасичені жирні кислоти, необхідні для прийому харчових добавок (такі, що не синтезуються нашим організмом), це переважно омега-3 і омега-6. Вони необхідні для нормального функціонування людського організму, наприклад тому, що вони переносять холестерин або допомагають крові згортатися. Вони включають α-ліноленову кислоту (ALA), ейкозапентаєнову кислоту (EPA), докозагексаєнову кислоту (DHA), лінолеву кислоту (LA), гамаліноленову кислоту (GLA) і арахідонову кислоту (AA, ARA). Кожне з них можна отримати, розширивши свій раціон відповідними жирами.

Гідрогенізація рідких жирів

Гідрогенізація жиру – це реакція, яка використовується, наприклад, для виробництва маргаринів або жирів для смаження. Подвійні зв’язки між атомами вуглецю, що існують в рослинних оліях, можуть бути відновлені каталітично. Найчастіше, щоб отримати суміш жирів відповідної консистенції, ми використовуємо рідкі олії, такі як соєве, кокосове або бавовняне.