Жири - це естери гліцерину та вищих карбонових кислот.

Жири

Жири добре відомі кожному з нас із повсякденного життя. Разом з білками й вуглеводами вони становлять основу харчування, є найефективнішим джерелом енергії. При повному окисненні 1 г жиру в організмі виділяється в середньому 38 кДж теплоти. Це вдвічі перевищує кількість енергії, яку «дає» така сама маса білка чи вуглеводу. Жири виконують різні біологічно важливі функції в організмах; є розчинниками для деяких вітамінів.

У природі зустрічаються тригліцериди, тобто повні естери. Ці сполуки є продуктами реакції естерифікації за участю всіх гідроксильних груп молекули гліцерину. Загальна формула тригліцериду:

СН₂-О-СO-R

׀

СН-О-СO-R'

׀

СН₂-О-СO-R" ,

де R, R', R" – вуглеводневі радикали (здебільшого – різні, але можуть бути й однаковими).

Жири найчастіше утворюють такі насичені й ненасичені кислоти:

пальмітинова С₁₅Н₃₁СООН, або СН₃-(СН₂)і₄-СООН;

стеаринова С₁₇Н₃₅СООН, або СН₃-(СН₂)₁₆-СООН;

олеїнова С₁₇Н₃₃СООН,

або СН₃-(СН₂)₇-СН=СН-(СН₂)₇-СООН;

лінолева С₁₇Н₃₁СООН,

або СН₃-(СН₂)₄-СН=СН-СН₂-СН=СН-(СН₂)₇-СООН;

ліноленова С₁₇Н₂₉СООН,

або СН₃-(СН₂-СН=СН)₃-(СН₂)₇-СООН.

Класифікація.За походженням жири поділяють на тваринні і рослинні. Тваринні жири – яловичий, свиняче сало, вершкове масло – містять переважно тригліцериди стеаринової та пальмітинової кислот. Жири морських ссавців і риб відрізняються високим вмістом естерів високоненасичених кислот (містять 4 і більше подвійних зв'язків у молекулах).

Рослинні жири звичайно називають оліями. Серед них найважливішими є соняшникова, оливкова, кукурудзяна, лляна. Вони містять в основному тригліцериди олеїнової та інших ненасичених кислот. У кокосовому і пальмовому жирах переважають естери насичених кислот.

Фізичні властивості.Тваринні жири, як правило, є твердими речовинами, а рослинні – рідинами. Жири нерозчинні у воді, але добре розчиняються в бензині, бензені, дихлоретані, інших органічних розчинниках. При струшуванні рідких жирів з водою утворюються емульсії (приклад такої емульсії – молоко).

імператури плавлення жирів залежать від того, якими кислотами вони утворені. Жири, що містять залишки насичених кислот, мають вищі температури плавлення і за звичайних умов є твердими. Тригліцериди ненасичених кислот – рідини.

Хімічні властивості.Жири виявляють такі самі властивості, що й інші естери.

Гідроліз є характерною реакцією для жирів і відбувається при температурі 200–250 °С і тиску, за наявності каталізаторів, а в живих організмах – за участю ферментів:

СН₂-О-СO-R СН₂-ОH R-COOH

׀ ׀

СН-О-СO-R' + 3Н₂О → СН-ОH + R'-COOH

׀ ׀

СН₂-О-СO-R" СН₂-ОH R"-COOH

Тригліцерид (жир) гліцерин вищі карбонові кислоти

Якщо гідроліз жирів здійснювати при нагріванні за наявності лугів, то, крім гліцерину, утворюються суміші солей вищих кислот – мила (§ 20):

СН₂-О-СO-R СН₂-ОH R-COONa

׀ ׀

СН-О-СO-R' + 3NaOH → СН-ОH + R'-COONa

׀ ׀

СН₂-О-СO-R" СН₂-ОH R"-COONa

Тригліцерид (жир) гліцерин солі вищих карбонових кислот

Цей процес називається омиленням жирів; він є основним у виробництві мил.

Гідрогенізація. Рідкі жири, які мають у своєму складі залишки ненасичених кислот, можуть приєднувати водень і перетворюватися на тверді жири. Жир нагрівають до температури 160-240° С і пропускають крізь нього водень. При цьому рідка олія поступово перетворюється на твердий жир (його назва – саломас):

СН_2-О-СО-С₁₇Н₃₃ СН₂-О-СО-С₁₇Н₃₅

׀ ׀

СН-О-СО-С₁₇Н₃₃ +3Н₂ → СН-О-СО-С₁₇Н₃₅

׀ ׀

СН₂-О-СО-С₁₇Н₃₃ СН₂-О-СО-С₁₇Н₃₅

рідкий жир (триолеїн) твердий жир (тристеарин)

Добавляючи до саломаса молоко, вершкове масло, вітаміни А і D, виробляють замінник вершкового масла – маргарин. Саломас використовують і для технічних потреб.

Гідрогенізація жирів важлива ще й тому, що з твердих жирів добувають якісне мило.

Термічний розклад. При температурі 250– 300°С жири розкладаються з утворенням суміші різних сполук.

Реакції окиснення. Перебуваючи в контакті з вологим повітрям, жири гідролізують і окиснюються. Продуктами цих перетворень є альдегіди, кетони, інші сполуки з меншою кількістю атомів Карбону в молекулах. Вони здебільшого мають неприємний запах і гіркий смак. Тому, наприклад, вершкове масло під час довгого зберігання має прогірклий смак.

Ненасичені жири окиснюються калій перманганатом, іншими окисниками.

Синтез жирів.У 1854 р. французький учений М. Бертло вперше здійснив синтез жиру нагріванням гліцерину з вищими кислотами в запаяних трубках.

Для того щоб запобігти появі прогірклості харчових жирів, до них добавляють антиоксиданти.

Винайдено й інші методи синтезу жирів, однак усі вони не набули промислового значення, оскільки жири дуже поширені в природі.

Жири добувають виділенням їх із природних джерел. Насіння соняшника, інших рослин пресують, олію збирають і очищують. Ішййй спосіб полягає в обробці насіння летким розчинником (бензином, гексаном, етанолом), в якому олія розчиняється. Потім розчинник видаляють випарюванням. Основний метод виділення твердого жиру – витоплювання. Під час цього процесу жир відокремлюється від залишків м'яса, води, інших речовин. Після очищення розплавлений жир заливають у форми для тверднення.

Застосування.Жири використовують у харчовій промисливості, виробництві косметичних засобів, у медицині, техніці. Переробкою жирів добувають гліцерин, мило, оліфи, стеарин, багато інших цінних речовин і матеріалів.

233. Складіть структурні формули тригліцериду, молекула якого містить:
а) три залишки пальмітинової кислоти; б) три залишки олеїнової кислоти; в) залишки пальмітинової, олеїнової та масляної кислот.

234. Напишіть рівняння реакцій гідролізу жирів: а) твердого; б) рідкого.

235. Яка маса розчину натрій гідроксиду з масовою часткою NaOH 25 % потрібна для переробки на мило 5 т олеїнового жиру?

236. Обчисліть масу гліцерину, яка утвориться в результаті взаємодії калій гідроксиду з 10 кг триолеїну, який містить 2 % домішок замасою. Відносний вихід гліцерину від теоретично можливого становить 96 %.

237. Який об'єм водню (н. у.) необхідний для перетворення 55 кг триолеїну на твердий жир, якщо виробничі втрати водню становлять 10 %?