Аналитическая характеристика жиров

Анализ липидов и продуктов их превращения, учитывая особен­ности их состава, является сложной задачей, требующей применения наряду с химическими методами современных физико-химических методов исследования (хроматографии, спектроскопии, рентгеноструктурного анализа и т. д.).

Изучение липидов начинается с их выделения; наиболее эффектив­но это удается осуществить, экстрагируя липиды органическими раст­ворителями (диэтиловый эфир, бензин) или их смесями (хлороформ + метанол).

В живом организме часть липидов связана с белками и углеводами, образуя разнообразные по сложности и прочности комплексы и соеди­нения. Растворители обладают неодинаковой способностью разрушать эти комплексы и выделять липиды, поэтому состав липидов до извест­ной степени зависит от выбора растворителя.

В практике пищевой промышленности состав и качество жиров и масел характеризуют с помощью разнообразных «чисел», подразуме­вая под ними расход определенных реагентов на реакции с жиром. Наибольшее значение имеют числа: кис­лотное число, число омыления, йодное число, перекисное число.

Природные жиры нейтральны. Однако при переработке или хранении вследствие процессов гидролиза или окисления образуются свободные кислоты, количество которых непосто­янно.

Кислотное число представляет собой число миллиграм­мов гидроксида калия, необходимое для нейтрализации сво­бодных жирных кислот, содержащихся в 1 г жира.

Кислотное число – это показатель, характеризующий ко­личество свободных жирных кислот, содержащихся в жире. Учи­тывая, что хранение пищевых продуктов, содержащих жиры и масла, всегда сопровождается гидролизом последних, по величине кислотно­го числа можно, до известной степени, судить об их качестве.

Число омыления равно числу миллиграммов гидроксида калия, расходующихся при омылении 1 г жира кипячением последнего с избытком гидроксида калия в спиртовом раство­ре.

По числу омыления можно судить о средней молекулярной массе входящих в состав жира жирных кислот. Высокое число омыления указывает на присутствие кислот с «меньши­ми молекулами». Малые числа омыления указывают на при­сутствие более высокомолекулярных кислот или же неомыляемых веществ.

Йодное число выражается числом граммов йода, которое может присоединяться по двойным связям к 100 г жира.

Йодное число является одним из наиболее важных показателей жиров. Оно позволяет судить о степени ненасыщенности жира, о его склонности к прогорканию и другим изменениям, происходящим при хранении и переработке пищевых продуктов.

Перекисное число выражается в процентах йода, выделенного из йодистого калия перекисями, образовавшимися в 1 г жира.

Перекисное число показывает число перекисей в жире, т.е. характеризует глубину окислительных процессов в жирах. В свежем жире перекиси отсутствуют, но при доступе воздуха появляются сравнительно быстро.

 

Воски

В состав восков входят одноосновные (реже — двухосновные) насыщенные и ненасыщенные карбоновые кислоты, содержащие 24—32 атома углерода, и спирты, углеродная цепочка которых состо­ит из 14—30 атомов углерода. Кроме того, воски всегда содержат свободные кислоты, свободные спирты и часто углеводороды.

 

 

В зависимости от происхождения различают растительные, живот­ные, воски, вырабатываемые насекомыми, и ископаемые.

У растений воски играют важную роль главным образом как защитное средство. По­крывая тонким слоем листья, плоды, стебли, восковой налет предохраня­ет растения от поражения вредителями и болезнями и от лишней потери воды.

Из растительных восков следует отметить карнаубский воск — воск пальмовых листьев (Бразилия), воски липидов риса и подсолнечника.

Из восков животного происхождения наибольшую роль играют спермацет и спермацетовое масло, шерстяной жир; из восков насекомых — пчелиный воск. Первые два продукта выделяют из мас­лообразной массы, содержащейся в голове кашалота и в длинном ка­нале, проходящем вдоль всего туловища. Твердый кристаллический продукт белого цвета называется спермацетом, а жидкий продукт, оставшийся после его выделения, — спермацетовым маслом. Из одного кашалота получают 3—5 т спермацетового жира.

«Шерстяной жир» — жиропот овечьей шерсти, от желтого до темно-коричневого цвета, с резким неприятным запахом. После специаль­ной обработки из него получают слабоокрашенный мазеобразный продукт — ланолин. В шерсти овец содержится 5—10% «шерстяного жира».

Пчелиный воск получают из пчелиных сот вытапливанием или экс­тракцией после удаления меда.

Ископаемые воски (горный воск, воск бурых углей) включают до 70% сложных эфиров кислот и спиртов с числом атомов углерода больше 24.

Большая часть восков — твердые, упругие вещества нерастворимые в воде и при комнатной температуре довольно плохо растворимые во многих органических растворителях. В химическом отношении воски (особенно содержащие остатки насыщенных жирных кислот) отличаются значительной стойкостью; с трудом омыляются, стойки к действию кислорода воздуха.

Свойства восков определяют и пути их использо­вания. Они применяются в качестве электроизоляционных покрытий, являются важным исходным продуктом для получения разнообраз­ных моющих средств, используются в косметике при изготовлении кре­мов и помад. В бытовой химии воски применяются в качестве компонен­тов лощильных составов, используемых для полировки паркетов, мебели и в медицинской промышленности.

Фосфолипиды

Фосфолипиды – сложные липиды, одна из спиртовых групп которых связана не с ЖК, а с фосфорной кислотой (фосфорная кислота может быть соединена с дополнительным полярным соединением).

Состоят из четырех компонентов, соединенных эфирными связями:

1) спирт

2) жирные кислоты

3) фосфат

4) полярная группировка (чаще всего, серин, холин, этаноламин).

В зависимости от содержащегося в них спирта подразделяются на: глицерофосфолипиды (содержат глицерин) и сфингофосфолипиды (содержат сфингозин).

В зависимости от содержащегося полярного вещества подразделяются на: фосфатидилсерины, лецитины (фосфатидилхолины), кефалины (фосфатидилэтаноламины).

Глицерофосфолипиды Общая формула глицерофосфолипидов имеет следующий вид:

 

Сфингофосфолипиды Общая формула сфингофосфолипидов имеет следующий вид:

 

 

 

 

Сфингозин - это 2-хатомный непредельный аминоспирт. Жирная кислота присоединена пептидной связью к аминогруппе сфингозина.

Сфинголипиды делятся на две большие группы: фосфорсодержащие сфинголипиды и гликосфинголипиды. Сфинголипиды широко представ­лены в живом организме, участвуют в построении мембран, в сложных процессах, связанных с нервной деятельностью животных. Интересно, что содержание фосфорсодержащих сфинголипидов в организме жи­вотных увеличивается по мере эволюции его нервной системы: у млеко­питающих ах до 10 % от суммы липидов, у рыб — 1—2%.

Лецитины (фосфатидилхолины) - сложные эфиры глицерина, в молекуле которых X представлен остат­ком аминоспирта — холина:

 

Лецитины были впервые обнаружены в желтке яйца, откуда и про­изошло их название. В фосфолипидах масличных семян и животных содержание фос-фатидилхолинов достигает 30—50%.

 

Кефалины (фосфатидилэтаноламины) — сложные эфиры глицерина, построенные по тому же типу, что и лецитины, но в состав кефалинов вместо холина входит этаноламин:

 

 

 

 

Содержание фосфатидилэтаноламинов в фосфолипидах масличных семян и животных тканях достигает 20—25%. Чаще всего в состав кефалинов входят пальмитиновая, стеариновая и олеиновая кислоты. Кефалины (от греч. голова) впервые бы­ли выделены из тканей головного мозга.

Фосфатидилсерины - сложные эфиры глицерина, в молекуле которых X представлен остат­ком аминокислоты — серина:

 

 

Фосфолипиды - это амфифильные вещества. В молекуле фосфолипидов всегда имеются замести­тели двух типов: гидрофильные и гидрофобные. Расположение гидрофильных и гидрофобных участков особое. Гидрофильные участки (остаток фосфорной кислоты и полярная группировка) образуют "головку", а гидрофобные радикалы жирных кислот (R₁ и R₂) образуют "хвосты". Поэтому молекулу фосфолипида обозначают:

 

 

Фосфолипиды — бесцветные вещества, без запаха,хорошо растворимы в диэтиловом эфире, хлоро­форме, плохо в ацетоне.

Фосфолипиды являются обязательной составной частью растений и животных; их содержание колеблется в широких пределах. Особен­но много их в нервной и мозговой тканях (до 30%). Роль фосфолипидов в жизнедеятельности живого организма чрез­вычайно велика. Вместе с белками и другими соединениями они уча­ствуют в построении мембран клеток и субклеточных структур, вы­полняя роль «несущих конструкций», способствуют переносу хими­ческих веществ, а также осуществляют другие функции в биохимичес­ких процессах, протекающих в живом организме.

В промышленности фосфолипиды получают в качестве побочного продукта при производстве растительных масел. Фосфолипиды нашли широкое применение в медицине и в качест­ве улучшителей и эмульгаторов в ряде отраслей пищевой промышлен­ности (хлебопекарной, кондитерской, масложировой).

Гликолипиды

Гликолипиды - сложные липиды, одна из спиртовых групп которых связана с углеводным компонентом.

Состоят из сфингозина, жирной кислоты и молекулы какого-либо углевода. Если в формулу СФЛ вместо фосфорной кислоты поставить какой-нибудь углевод, то получим формулу ГЛ. Гликолипиды тоже имеют гидрофильную "головку" и 2 гидрофобных "хвоста". Общая схема их строения представлена на рисунке:

 

Чаще всего в построении молекулы гликолипидов участ­вуют D-галактоза, D-глюкоза, уроновые кислоты:

 

 

Гликолипиды классифицируют в зависимости от строения углеводного компонента на две группы.

1. ЦЕРЕБРОЗИДЫ. В качестве углеводного компонента содержат какой-либо моносахарид (глюкоза, галактоза), либо дисахарид, или нейтральный небольшой олигосахарид.

2. ГАНГЛИОЗИДЫ. Углеводным компонентом является олигосахарид, состоящий из разных мономеров, как самих моносахаридов, так и их производных. Этот олигосахарид обязательно кислый, в его состав обязательно входит сиаловая кислота. Благодаря определенной последовательности мономеров, олигосахариды в составе ганглиозида придают молекуле выраженные антигенные свойства

 

 

Мыла и детергенты

Омыление жиров с помощью гидроксида натрия или гидроксида калия проводится главным образом при получении мыла:

Мыла представляют собой щелочные соли высших жирных кислот:

В промышленности в качестве исходных веществ для и получения применяются животные жиры (сало низких сортов), хлопковое, пальмовое, кокосовое масла, гидрогенизированные жиры. При нагревании их с гидроксидом натрия образуется густой раствор («мыльный клей»), содержащий глице­рин и соли жирных кислот. Затем к еще горячей жидкости прибавляют поваренную соль — «высаливают» натриевое мыло.

Натриевые мыла после застывания представляют собой твердую массу. Мягкие, или жидкие, мыла являются обычно калиевыми мылами. Их полу­чают из менее ценных жиров (льняного, конопляного масла, ворвани) путем омыления гидроксидом калия, но при этом не производят технически слишком дорогого выделения калие­вых солей жирных кислот, в результате чего калиевые мыла содержат еще воду и глицерин.

Все мыла, являясь щелочными солями слабых кислот, в воде частично гидролизуются с образованием свободной жир­ной кислоты и гидроксида щелочного металла, поэтому их рас­творы имеют щелочную реакцию:

При добавлении натриевого мыла к жесткой воде ионы кальция и магния замещают ионы натрия, образуя нераство­римые и поэтому не обладающие моющим действием кальцие­вые и магниевые мыла. Поэтому моющая способность мыла в жесткой воде значительно снижается.

В продаже под различными названиями имеются моющие средства (детергенты), заменители мыл, представляющие со­бой, например, смесь натриевых солей эфиров серной кислоты и высших спиртов. Эти соединения можно использовать и в жест­кой воде, так как они не образуют нерастворимых соединений с кальцием и магнием; они не обладают сильными щелочными свойствами и поэтому не повреждают тканей.

Мыла и детергенты представляют собой эмульгирующие вещества, превращающие смесь масла и воды в устойчивую эмульсию. Благодаря эмульгированию нахо­дящиеся на коже или на одежде жиры и масла, впитывающие в себя грязь, можно удалить водой.

Углеводородная часть молекулы мыла, или «хвост», имеет тенденцию растворяться в капле масла, в то время как карбо­ксильная группа, или «голова», притягивается к водной фазе. Вследствие этого поверхность каждой капли масла приобрета­ет отрицательный заряд и стремится оттолкнуться от других таких же капель масла, что приводит к образованию устойчи­вой эмульсии.