Fizikalne in kemijske lastnosti maščob. Pridobivanje maščob in njihovih kemičnih lastnosti

Skupina pomembnih organskih snovi - lipidi - skupaj s steroidi in voski so masti. Njihova vsebnost v živih celicah se giblje med 5 in 10% mase suhe celice. Te snovi se proučujejo na podlagi značilnosti njihove molekularne strukture, ki določajo kemične lastnosti maščob. Kemija organskih spojin obravnava te snovi kot produkt reakcije esterifikacije med trihidričnim alkoholnim glicerinom in višjimi omejevalnimi ali nenasičenimi karboksilnimi kislinami.

V tem članku bomo preučili ne le njihovo uporabo v industriji in pomen, temveč tudi proizvodnjo maščob in kemične lastnosti, značilne za ta razred spojin.

Zgodovina odkritja

Strukturo smo raziskovali sredi 19. stoletja. Francoski kemik E. Shevrel jih je segreval z vodo v prisotnosti alkalij in v molekulah reakcijskih produktov najdemo molekule maščobnih karboksilnih kislin in glicerola. M. Bertlo je izvedel reverzno reakcijo: ko je bil glicerin segret z mešanico stearinskih in palmitinskih kislin, je dobil trigliceridno maščobo. Na podlagi teh poskusov je bilo ugotovljeno, da so preučevane snovi pripadale razredu estrov. Kemične lastnosti maščob so potrdile ta zaključek.

Maščobe - estri

Kot dokazujejo eksperimenti M. Bertlo in E. Chevrel, so trigliceridi estri triatomskega alkohola glicerina in višje monobazne karboksilne kisline. Maščoba, ki vsebuje steroidno ali palmitinsko kislino, je trdna, na primer goveje meso, svinjina, jagnjetina. To so živalske maščobe. Če sestava trigliceridov vključuje nenasičene maščobne kisline - oleinska, linolna, linolenska - takšne maščobe so tekoče in se imenujejo olja (sončnice, arašidi, laneno seme).

Kemijske lastnosti maščob se od drugih estrov razlikujejo po dejstvu, da lahko v sestavo njihovih molekul vstopi več različnih karboksilnih kislin.

Fizične lastnosti

Tako naravni kot sintetični, na primer margarin, trigliceridi imajo skupne značilnosti. Glavna je hidrofobnost, nizko tališče in nizka specifična težnost. Zlahka so topni v organskih topilih, na primer v benzenu, ogljikovem tetrakloridu. Vse maščobe zlahka absorbirajo porozni ali vlaknati materiali. Glede na teorijo kemijske strukture organskih snovi M. Butlerova so fizikalne in kemijske lastnosti maščob medsebojno povezane. Potrditev tega dejstva bo podana spodaj.

Kemijske reakcije trigliceridov

Kvantitativna in kvalitativna sestava molekule maščobe, pa tudi njegova prostorska konfiguracija, potrjuje dejstvo, da trigliceridi spadajo v razred estrov. Njihova glavna kemična lastnost je reakcija z vodo (hidroliza). Lahko se zgodi v prisotnosti katalizatorjev - alkalij, magnezijevih oksidov, cinka ali kalcija. V reakcijskih produktih se nahaja mešanica karboksilnih kislin in glicerola. Ker je reakcija maščob z vodo reverzibilna, se v industriji ustvarjajo pogoji, pod katerimi poteka skozi vse do nastanka glicerola in višjih monobaznih karboksilnih kislin. V ta namen se reakcijski zmesi kontinuirano dovaja raztopina alkalij in produkti takoj odstranijo iz reakcijske krogle. Te tehnike preprečujejo možnost povratnega procesa, kar vodi k nastajanju maščob. Hidroliza se v kemiji organske sinteze pogosto uporablja za izdelavo zgoraj navedenih snovi.

Reakcija alkalne umilitve

Še naprej preučevati organske snovi - estre. Maščobe, katerih kemijske lastnosti so predstavljene s hidrolizno reakcijo, lahko reagirajo tudi z alkalijami. Ta reakcija se imenuje saponifikacija in je v nasprotju s postopkom esterifikacije. Glicerol in maščobne kisline, pridobljene kot posledica alkalne umiljenosti, se obdelajo s sode ali kavstično sode. Kot rezultat se oblikuje milo.

Je trdna, ima formulo C ₁₇ H ₃₅ COONa in se imenuje ekonomska. Če dodate barve, glicerin, kozmetične dišave, dobimo toaletno milo. Tekoče milo v nasprotju s trdnimi vrstami dobimo, če se maščoba v reakciji saponifikacije ne zmeša z natrijevim hidroksidom, temveč s kavstičnim kalijem. Na primer, kalijev palmitat C ₁₅ H ₃₁ COOK - tekoče kalijevo milo. Začetne surovine za reakcijo saponifikacije so poceni maščobe živalskega ali rastlinskega izvora.

Tekoče masti - olja

Vključujejo molekule nenasičenih karboksilnih kislin, ki imajo dvojne vezi. Rastlinske maščobe se sintetizirajo v kanalih endoplazemskega retikuluma pod delovanjem encimov iz glicerina in maščobnih kislin. In posledično so nastali v reakcijah Calvinovega cikla, ki so posledica fotosinteze. Kaplje olj se kopičijo v semenih, sadju, manj pogosto v vegetativnih delih rastlin in služi kot oskrba s hranili. Fizikalno-kemijske lastnosti maščob, ki jih proizvajajo rastline, so posledica prisotnosti dvojne pi vez v njihovih molekulah. Na mestu porušitve pride do reakcij dodajanja, na primer, atomov vodika. To vodi k nastanku trdnih hidrogeniranih trigliceridov.

Kemijske lastnosti rastlinskih maščob

Kot smo že omenili, trigliceridi rastlinskega izvora vsebujejo višje nenasičene karboksilne kisline. Olja se lahko obdelajo s hidrogeniranjem. Ta postopek izvedemo s segrevanjem in v prisotnosti katalizatorskega praškastega niklja.

Reakcijski produkt je trdna maščoba (salome). Uporablja se pri proizvodnji steroina, glicerola in pri proizvodnji mila. Če dodate sladkor, sol, mleko in živilske barve v salome, dobite užitno maščobo - margarino. Ko dodate vitamine in naravno maslo, dobite tako imenovano lahka olja.

Sintetične maščobe

So cenejši od naravnih in se razlikujejo od naravnih trigliceridov glede na njihovo sestavo. Eden glavnih virov proizvodnje sintetičnih maščob je naravni in povezani naftni plini, pa tudi sam olje. Višji parafini, vsebovani v teh mineralih, se oksidirajo. Posledično dobimo sintetične maščobne kisline. Njihova interakcija z etilenglikolom vodi v proizvodnjo sintetičnih maščob. Uporablja se v usnjarski industriji (za pitanje krzna in kože). V kozmetični industriji se sintetični trigliceridi uporabljajo pri proizvodnji toaletnih mila, krem, losjonov. V industriji gradbenih materialov se umetne masti uporabljajo za izdelavo lakov, kitov, barv.

Kemijske lastnosti maščob, pridobljene z umetnimi sredstvi, se ne razlikujejo od naravnih. Prav tako vstopijo v reakcijo hidrolize v prisotnosti kisline in so izpostavljeni delovanju alkalij (reakcija saponifikacije).

Kako se tvorijo trigliceridi v človeškem telesu

Zaradi metabolnih reakcij lahko maščobe v telesnih celicah sintetiziramo iz presežka ogljikovih hidratov. To pojasnjuje dejstvo, da nenadzorovana poraba živil, bogatih s škrobom in saharozo (izdelki iz moke, riž, krompir, sladkarije) vodi v prekomerno telesno težo. V procesu prebave se živila, ki vsebujejo maščobe, razdelijo v dvanajstniku v glicerol in maščobne kisline. Njihova hidroliza se pojavi z obvezno udeležbo lipaze, encima trebušne slinavke in žolča, ki jo izloča jetra. Kot detergent, žolč emulgira maščobe, kar pomeni, da velike molekule zlomi v drobno razpršene kapljice, ki jih zlahka zlomi lipaza.

V vili so tanko črevo sintetizirane molekule maščob, značilne za človeško telo, nato pa se absorbirajo v limfo. Na limfnih posodah maščobe vstopijo v celice, njihov presežek pa se odloži v podkožno maščobno tkivo ali omentum.

Biološka vloga lipidov

Pri preučevanju kemijskih lastnosti maščob smo pozorni na njihovo sposobnost dodeljevanja velike količine energije: en gram maščobe pri polni oksidaciji daje 37,8 kJ energije. Zato so trigliceridi njegovi univerzalni dobavitelji. Tako so masti dragoceni prehrambeni izdelki. Znano je, da če je njihovo shranjevanje nepravilno in dolgotrajno, trigliceridi "starost" in rancid, pridobivanje neprijetnega vonja. To je posledica stika maščob s kisikom v zraku. Olje, ki se začne poslabšati, je enostavno ugotoviti, ali mu dodate kalijev jodid. Peroksidi, ki jih vsebuje izdelek, oksidirajo to spojino, da sprosti jod, kar povzroči modro obarvanje v stiku s snovmi, ki vsebujejo škrob.

Masti so tudi najpomembnejši gradbeni material in so del celičnih membran in organoidov. Velika je njihova vloga pri regulaciji toplote organizmov. Na primer, živali, ki živijo v velikih globinah, kjer je temperatura vode zelo nizka, imajo dobro razvito plast podkožne maščobe, na primer v kitovih, lahko doseže debelino 1,5 m. Živali iz stepskih, puščav in pol puščav se prav tako kopičijo v telesu dovolj maščobe. Za njih je potreben vir endogene vode, saj se med oksidacijo maščob poleg energije tudi sprosti velika količina tekočine. Te živali vključujejo kamele, škrbine, škrepe.

Lipidi igrajo pomembno vlogo pri zaščiti notranjih organov. Oseba ima dobro razvit omentum, ki ščiti želodec, prebavne žleze iz notranjih poškodb. Takšni vitalni organi kot ledvice morajo nujno biti v plasteh maščobe. Z ostro izgubo teže pri ljudeh zaradi redčenja te plasti lahko pride do opustitve ledvic, kar je resna patologija, ki moti izločevalni sistem.

Pomen lipidov pri tvorbi celičnih membran je velik. Skupaj z ogljikohidrati in beljakovinami tvori dve plasti z mozaično strukturo. Povezave maščob z beljakovinami se imenujejo lipoproteini. Določajo selektivno prepustnost celičnih membran.

V tem članku smo upoštevali kemično sestavo in lastnosti maščob ter njihovo uporabo v industriji.