Исследование №1. Растворимость жиров
Характерным свойством жиров является их хорошая растворимость во многих органических растворителях (ацетон, хлороформ, диэтиловый эфир и др.) и нерастворимость в воде.
При смешивании жиров с водой образуются эмульсии, стойкость, которых, зависит от среды, в которой они образуются. Наличие в воде веществ – эмульгаторов (мыла, желчные кислоты, карбонаты) делает эмульсии более стойкими. Образование эмульсий обусловлено тем, что в поверхностный водный слой, окружающий жировые капли, устремляются поверхностно-активные частицы эмульгаторов, которые обволакивают капли жира и препятствуют их слипанию.
Реактивы и оборудование: растительное масло, дистиллированная вода, этиловый спирт, бензол, хлороформ, 1%-ный раствор карбоната натрия, пробирки, держатели для пробирок, штативы для пробирок, пробки для пробирок, пипетки на 1,2 мл, карандаш по стеклу, полотенце.
Ход работы:
1.1. В 4 пробирки помещают по 5-7 капель растительного масла. Затем в первую пробирку добавляют 2 мл воды, во вторую – 2 мл спирта, в третью – 2 мл бензола, в четвёртую – 2 мл хлороформа. Содержимое всех пробирок энергично встряхивают. В первой пробирке масло и вода быстро разделяются на два слоя, во второй – образуется мутный раствор вследствие недостаточной растворимости масла в спирте, в третьей и четвёртой образуются прозрачные растворы.
1.2. В 2 пробирки вносят по несколько капель масла. В одну из них добавляют 2 мл воды, а другую – 2 мл раствора карбоната натрия. Содержимое пробирок интенсивно встряхивают и наблюдают образование эмульсии.
Отмечают различия в стойкости эмульсий в двух пробирках.
Исследование №2. Сравнение степени ненасыщенности жирных кислот в различных жирах
В природе обнаружено более 200 жирных кислот. Однако широкое распространение имеют не более 20, которым присущ ряд общих свойств и особенностей.
Жирные кислоты, входящие в состав липидов высших растений и животных, - это монокарбоновые кислоты, содержащие линейные углеводородные цепи (обычно С12-С20) общей формулы СН3 (СН2)nСООН.
Жирные кислоты, входящие в состав жиров, содержат чётное число атомов углерода. Однако в природе, хотя и редко, встречаются также кислоты с нечётным числом углеродных атомов.
В липидах содержатся кислоты как насыщенные, так и с одной или несколькими ненасыщенными (этиленовыми связями). Они всегда разделены одной метиленовой группой.
– СН=СН—СН2—СН=СН—
Наряду с наиболее часто встречающимися в составе жиров насыщенными жирными кислотами:
лауриновой (С12) – СН3-(СН2)10—СООН; миристиновой (С14); пальмитиновой; стеариновой; арахиновой; бегеновой; лигноцериновой в их состав входят также и ненасыщенные – олеиновая, линоленовая, линолевая.
Ненасыщенные жирные кислоты участвуют в расщеплении липопротеидов низкой плотности, в частности холестерина, предотвращают агрегацию кровяных тел и образование тромбов, снимают воспалительные процессы и могут способствовать профилактике целого ряда заболеваний. Полиненасыщенные жирные кислоты – предшественники гормоноподобных веществ – простагландинов, препятствующих отложению холестерина в стенках кровеносных сосудов.
Линолевая, линоленовая и другие полиеновые кислоты не синтезируются в организме животных, поэтому должны поступать в организм с кормами. В связи с тем, что эти кислоты необходимы для нормальной жизнедеятельности организма, их относят к незаменимым жирным кислотам или чаще комплекс этих кислот объединяют в группу витаминов F.
От длины углеводородных цепей жирных кислот, входящих в состав жира, и от содержания в нём ненасыщенных жирных кислот зависит его точка плавления. Растительные масла жидкие потому, что в них много ненасыщенных жирных кислот.
Пользуясь способностью ненасыщенных органических соединений присоединять галоген по месту двойной связи, можно определить наличие в жире ненасыщенных жирных кислот по количеству йода, потребовавшегося для насыщения жира.
Реактивы и оборудование: Жиры, хлороформ, 0,001н раствор йода в хлороформе, пробирки, пипетки мерные на 5мл, бюретка для титрования, колбы конические на 100мл, стеклянные палочки, фарфоровые чашечки, бюретка мерная на 25 мл.
Ход работы
2.11. Равные навески (0,3-0,5г) различных жиров – растительного масла, сливочного масла, топлёного жира, маргарина и др. растворяют в одинаковых объёмах (3-4мл) хлороформа.
2.2. Полученные растворы титруют 0,001 н раствором йода в хлороформе до появления розовой окраски. Сравнивают количества раствора йода, необходимого для насыщения различных жиров.
2.3. Результаты опыта и его объяснение записывают.
Исследование №3. Выделение лецитинов из желтка куриного яйца и исследование его свойств
Лецитины относятся к фосфоглицеридам (фосфатидилхолинам).
Лецитин – это сложный эфир глицерина, двух молекул жирных кислот (из которых одна является непредельной), фосфорной кислоты и азотистого основания – холина.
В большом количестве лецитин содержится в яичном желтке, молоке, мозге, икре.
Лецитин выделяют из сухого яичного желтка путём экстрагирования его спиртом при нагревании.
Лецитин не растворяется в ацетоне и образует стойкую эмульсию с водой. При гидролизе лецитин расщепляется на составляющие его более простые соединения: глицерин, жирные кислоты, фосфорную кислоту и холин.
Фосфорная кислота прочно присоединена к глицерину эфирной связью, выдерживающей мягкий гидролиз. Поэтому среди продуктов гидролиза лецитина обнаруживается также и глицеринфосфорная кислота. Холин в свою очередь, гидролизуясь, даёт продукт триметиламин, имеющий запах селёдочного рассола.
Фосфорная кислота в молекуле лецитина соединена сложноэфирной связью со спиртовой группой холина.
В зависимости от того, к какому углеродному атому глицерина присоединен остаток холинфосфорной кислоты, выделяют α- и β- лецитины. Лецитины различаются также по жирным кислотам, входящим в их состав.
Реактивы и оборудование: Яичный желток, 96%-й этиловый спирт, ацетон, 10%-ный раствор едкого натра, пробирки, пипетки, стеклянные палочки, стакан на 25-50 мл, водяная баня. Воронка, бумажный складчатый фильтр, раствор лецитина в спирте; хлористый кадмий, насыщенный спиртовой раствор; ацетон
Ход работы:
Получение лецитина.
В небольшой химический стакан помещают 1/5-1/6 часть (около 1г) растёртого яичного желтка и при помешивании стеклянной палочкой вливают 10 мл горячего спирта. Смесь перемешивают 10 минут. При этом происходит экстрагирование из желтка лецитина и части пигмента. Спиртовая вытяжка окрашивается в жёлтый цвет, а желток значительно обесцвечивается (если значительная часть спирта испарилась, то его следует долить).
После охлаждения смесь фильтруют через складчатый бумажный фильтр в сухую пробирку. Если фильтрат оказывается мутным, то его фильтруют второй раз через тот же фильтр. Прозрачный фильтрат представляет собой спиртовой раствор лецитина.
Осаждение лецитина.
3.2.1. В сухую микрохимическую пробирку помещают 3 капли спиртового раствора лецитина и добавляют 3 капли раствора хлористого кадмия. Жидкость мутнеет, образуется осадок кадмиего комплекса лецитина.
3.2.2. В другую пробирку наливают 3 мл ацетона и по каплям добавляют часть полученного фильтрата. Наблюдают появление мути, а затем выпадение осадка лецитина, что указывает на нерастворимость лецитина в ацетоне.
3.3.3. В третью пробирку к 2-3 мл фильтрата прибавляют каплями дистиллированную воду. Отмечается помутнение, вызванное образованием осадка или эмульсии лецитина.
Гидролиз лецитина.
В пробирку для гидролиза наливают 5-10 капель спиртового раствора лецитина (см.п.3.1), добавляют 3-5 мл 10%-ного раствора едкого натра и кипятят 5-10 минут на водяной бане. При нагревании в щелочной среде эфирные связи в молекуле лецитина подвергаются гидролизу. Вещества, освободившиеся при гидролизе, могут быть обнаружены с помощью ряда реакций.
Обнаружение холина. Холин, получившийся при гидролизе, неустойчив в щелочной среде. Он распадается с образованием триметиламина, который можно обнаружить по появлению в конце гидролиза запаха селёдочного рассола.
Открытие жирных кислот. После окончания гидролиза пробирку вынимают из бани и охлаждают. Гидролизат подкисляют соляной кислотой до тех пор, пока не выпадает осадок высших жирных кислот. Высшие жирные кислоты отделяют фильтрованием.
Обнаружение глицерина. Прозрачный фильтрат собирают в пустую пробирку, и нейтрализуют раствором едкого натра. Для этого добавляют к фильтрату 1 каплю раствора фенолфталеина и раствор едкого натра до слабо-розовой окраски. Нейтрализованный по фенолфталеину фильтрат переносят в тигель и осторожно выпаривают досуха, поместив тигель на сетку над горелкой. Часть сухого остатка (примерно половину) из тигля переносят в пробирку, добавляют шпателем немного кислого сернокислого калия и нагревают до сплавления. Как известно, в этих условиях глицерин теряет воду, превращаясь в акролеин, наличие которого определяется по появлению запаха кухонного чада.
Обнаружение фосфорной кислоты. К оставшемуся в тигле сухому остатку добавляют немного азотнокислого натрия и уксуснокислого калия (в порошке), перемешивают стеклянной палочкой и сплавляют при нагревании на газовой горелке. Если содержание тигля потемнеет, нагревание продолжают до обесцвечивания. После сплавления солей тигель охлаждают и добавляют в него 10-15 капель азотной кислоты, помешивая содержимое стеклянной палочкой. Раствор из тигля сливают в пробирку, добавляют к нему двойной объём раствора молибденового реактива и нагревают. Образуется фосфомолибдат аммония, окрашенный в жёлтый цвет.
Исследование № 4. Эмульгирование жиров.
Действию ферментов желудочно-кишечного тракта и тканей доступны жиры, находящиеся в эмульгированном состоянии. Эмульгаторами являются соли желчных кислот, белки, фосфолипиды, мыла и гидрокарбонаты щелочных металлов. Молекулы эмульгаторов адсорбируются в наружном слое жировых капелек и резко понижают поверхностное натяжение на границе разделов фаз, в результате чего увеличивается устойчивость эмульсии. При этом гидрофильные группы эмульгаторов находятся в водной фазе, а гидрофобные растворяются в жире, способствуя его дроблению на мелкие капли - эмульгированию.
Приборы и реактивы. Подсолнечное масло. Желчь, разведенная в два раза. Раствор белка (готовят из белка трех куриных яиц смешиванием с 700 мл дистиллированной воды и 300 мл насыщенного раствора хлорида натрия с последующим фильтрованием через несколько слоев марли). Мыло 1%- й раствор, гидрокарбонат натрия, 1% раствор, лецитин.
Ход исследования. Берут шесть пробирок. В первую и во вторую наливают по 1 мл воды, в третью - 1 мл желчи, в четвертую 1 мл раствора белка, в пятую - 1 мл раствора мыла и в шестую - 1 мл раствора карбоната натрия. Во вторую пробирку вносят кусочек лецитина. В каждую пробирку добавляют по 5 капель подсолнечного масла, энергично встряхивая и оставляют на 5 мин. Во всех пробирках, кроме первой, образуется стойкая эмульсия.
Исследование № 5. Определение йодного числа
Йодным числом называют количество граммов йода, которое может прореагировать со 100 г жира. Это число позволяет оценить степень непредельности жира, обусловленную наличием в нем глицеридов, кислоты которых содержат двойные связи, способность его к окислению, восстановлению и другим реакциям. Чем больше в жире ненасыщенных жирных кислот, тем выше его йодное число.
Йодное число жиров колеблется в следующих пределах: говяжий 27-47, бараний - 31-46, свиной - 46-66, собачий - 56-67, подсолнечное масло - 129-136.
Принцип метода заключается в реакции присоединения йода по месту разрыва двойных связей у ненасыщенных жирных кислот непрореагировавший йод оттитровывают тиосульфатом натрия.
Приборы и реактивы. Колбы конические на 50 мл с пробками. Бюретка. Пипетки на 10 мл; подсолнечное масло. Хлороформ. Иод 0,1 н спиртовый раствор (приготовление 12,691 г свежевозогнанного йода растворяют в 1 л 96%-ного этилового спирта). Тиосульфат натрия, 0,1 н раствор. Крахмал, 1%-ный раствор.
Ход исследования. В одну колбу (опытная проба) помещают 0,1 г подсолнечного масла, в другую (контрольная проба) -0,1 мл воды и добавляют из бюретки по 5 мл хлороформа.
После растворения навески масла в колбы добавляют пипеткой по 10 мл 0,1 н спиртового раствора йода, закрывают их пробками, перемешивают содержимое встряхиванием и выдерживают в темном месте. Через 5 мин пробы титруют при постоянном взбалтывании и 0,1 н раствором тиосульфата натрия сначала до появления светло-желтого окрашивания, а затем, добавив 1 мл 1%-ного раствора крахмала, до исчезновения синего окрашивания.
Йодное число (х, г) вычисляют по формуле:
(b -а) *к *0,01269* 100
Х= -------------------------------------,
с
где b - объем 0,1 н раствора тиосульфата натрия, израсходованного на титрование контрольной пробы, мл; а - объем 0,1 н раствора тиосульфата натрия, израсходованного на титрование опытной пробы; к - коэффициент поправки на титр 0,1 н раствора тиосульфата натрия; 0,01269 - количество граммов йода, эквивалентное 1 мл 0,1 н раствора тиосульфата натрия; 100 — коэффициент пересчета на 100 граммов; с - навеска жира, г.
Исследование №6. Определение кислотного числа
Кислотное число характеризует наличие в жире свободных жирных кислот. Выражают кислотное число количеством миллиграммов гидроксида калия (КОН), необходимых для нейтрализации свободных жирных кислот в 1 г жира. Кислотное число свежего жира разных сортов не превышает 1,2-3,5. В процессе хранения жира происходит гидролиз глицеридов и накопление свободных жирных кислот. Повышенная кислотность жира указывает на снижение его качества.
Приборы и реактивы. Колба коническая. Бюретка. Пипетка на 1 и 10 мл; подсолнечное масло. Нейтрализованная спирт-эфирная смесь (смесь спирта и эфира 1:2, которую нейтрализуют 0,1 н раствором гидроксида калия по фенолфталеину). Гидроксид калия, 0,1 н раствор. Фенолфталеин, 0,1%-ный раствор.
Ход исследования. В коническую колбу помещают 1 г подсолнечного масла, добавляют 10 мл смеси спирта с эфиром и хорошо перемешивают. После добавления 2-3 капель фенолфталеина раствор быстро титруют 0,1 н раствором гидроксида калия при встряхивании до появления розовой окраски, не исчезающей в течение 1 мин.
Кислотное (х, мг) число определяют по формуле:
а *5,6 *к
Х= -----------------------,
с
где х - кислотное число, мг; а - объем 0,1 н раствора гидроксида калия, израсходованного на титрование исследуемой пробы, мл; 5,6 - количество мг гидроксида калия, содержащегося в 1 мл 0,1 н раствора гидроксида калия; к - коэффициент поправки на 0,1 н раствор гидроксида калия; с - навеска масло, г.