Процес омилення жирів. Хімічні властивості жирів

Приготування мила - один із найдавніших хімічних синтезів. Звичайно, цей процес набагато «молодший», ніж процес одержання етилового спирту; Зрозуміло, прагнення чистоти з'явилося в людини набагато пізніше бажання отруєння алкоголем. Коли німецькі племена за часів Цезаря варили козяче сало з поташем, вимитим з попелу багать, вони проводили ту саму реакцію, що здійснюється зараз у грандіозних масштабах сучасними миловарами, а саме гідроліз гліцеридів. В результаті гідролізу утворюються солі карбонових кислот та гліцерин.

Мило, яке ми використовуємо, є сумішшю натрієвих солей жирних кислот з довгим ланцюгом - саме суміш, оскільки жир, з якого його синтезують, є сумішшю. Мило може відрізнятися за складом та методом отримання: якщо його роблять з оливкової олії, то отримують кастильське мило; щоб мило було прозорим, до нього додають спирт; щоб воно плавало, його роблять піноподібним; до мила можна додати запашні речовини, барвники та антисептики; якщо використовується калієва сіль замість натрієвої солі, виходить рідке мило. Однак з хімічної точки зору всі мила однакові і природа їх дії у всіх випадках одна й та сама.

Мал. 20.1. Емульгування олії у воді у присутності мила. Неполярні вуглеводневі ланцюги розчиняються в маслі; полярні групи - розчинні у воді. Однаково заряджені краплі відштовхують один одного.

Очищувальна дія мила – надзвичайно складний процес. Деяке уявлення про фактори, що його визначають, можна отримати з наступної спрощеної картини. Молекула мила має полярний кінець - і неполярний кінець - довгий ланцюг, що складається з 12-18 атомів вуглецю; полярний кінець розчинний у воді, а неполярний - у маслі. Зазвичай краплі олії при контакті з водою прагнуть злитися так, що утворюється два шари - олії та води, але в присутності мила картина різко змінюється. Неполярні кінці молекул мила розчиняються у краплях олії, тоді як карбоксилатные кінці залишаються у водній фазі (рис. 20.1). Через наявність негативно заряджених карбоксилатних груп кожна крапля олії оточена іонною оболонкою. Відштовхування однакових зарядів утримує краплі олії від злиття, у результаті утворюється стійка емульсія олії у питній воді. Очищувальна дія мила обумовлена ​​тим, що воно емульгує жир і сало, що містять бруд. Як буде показано нижче, подібна емульгуюча, а отже, і очищувальна дія властива не тільки солям карбонових кислот, але також будь-яким

молекулам, що містять довгий неполярний залишок та полярну групу (розд. 20.25).

Жорстка вода містить кальцієві та магнієві солі, які реагують з милом з утворенням нерозчинних кальцієвих та магнієвих солей карбонових кислот.

Лабораторна робота №6

Властивості ліпідів

Досвід 1. Емульгування жиру.

Принцип методу. При збовтуванні жиру з водою, розчином жовчі, білка, мила, соди утворюється емульсія. Вода з жиром дає нестійку, інші розчини стійку емульсію.

Це пов'язано з тим, що поверхнево – активні частинки жовчних кислот, білка, мила обволікають крапельки жиру і перешкоджають їх злиттю. Емульгування жиру содою обумовлено утворенням мила в результаті взаємодії вуглекислого натрію з вільними жирними кислотами, що присутні в жирі.

Порядок виконання.

У 4 пробірки наливають по 1 мл: у першу – дистильованої води, у другу – 1% розчину яєчного білка, у третю – 1% розчину мила, у четверту – 1% розчину вуглекислого натрію Na 2 CO 3 10H 2 O. У кожну пробірку додають по 2 краплі рослинної олії і ретельно збовтують.

Результати роботи заносять до таблиці:

Примітка: Ступінь емульгування виражають знаком плюс (+),

Відсутність емульгування виражають знаком мінус (-).

Досвід 2. Омилення жирів (гідроліз).

В результаті гідролізу відбувається розщеплення зв'язків у молекулах. гліцеридівпри дії води, причому елементи води приєднуються за місцем вільних валентностей, що виникають, з утворенням двох структурних елементів жирів - жирних кислот і гліцерину. Вода, що бере участь в реакції, дисоціює на водень і гідроксил. Водень приєднується до кислотного залишку, а гідроксил – до спиртового радикалу. Практично процес розпаду тригліцеридів протікає послідовно, з утворенням проміжних продуктів реакції – моно- та дигліцеридів:

Глибина гідролітичного розпаду визначається вмістом вільних жирних кислот та характеризується величиною кислотного числа жиру (КЧ).

Швидкість гідролітичного розщеплення жирів знаходиться у прямій залежності від концентрації водневих іонів, які, як і іони гідроксилу, є каталізаторами цієї реакції. Процес гідролізу протікає значно швидше у присутності деяких металів або їх оксидів, наприклад, Zn, ZnO, CaO, MgO.

Низькомолекулярні кислоти сильно змінюють смак та запах жиру. За цими змінами і визначається харчова псування жиру. Через гідроліз особливо сильно змінюються органолептичні показники коров'ячої та кокосової олій, що мають у своєму складі низькомолекулярні леткі жирні кислоти. Високомолекулярні жирні кислоти смаку та запаху не мають, а тому збільшення їх вмісту при гідролізі не змінює органолептичних показників жиру.

Принцип методу. Омилення - це гідроліз складних ефірів під дією лугу. При цьому виходить сіль органічної кислоти (мило, тобто суміш солей вищих жирних кислот) та спирт (гліцерин – трихатомний спирт)

Омилення жирів проводиться в автоклавах, лугом або ферментативним шляхом (фермент ліпаза). Швидше омилення відбувається у водно-спиртовому розчині та спиртово-лужному розчині.

Схема омилення жиру:

Порядок виконання.

У пробірку відважують 2 г жиру і доливають 5 мл. 1%-ного спиртового розчину лугу. Пробірку закривають пробкою зі скляною трубою (холодильником) і ставлять у лазню на 10-12 хв. при (t=80 o C). Після закінчення омилення (утворюється однорідний розчин мила) суміш виливають у порцелянову чашку, додають воду і при нагріванні на водяній бані видаляють спирт.

Отриманий розчин мила використовують визначення складових частин жиру.

Оформлення досвіду: результат досвіду та рівняння реакції записують у зошит.

Досвід 3. Гідроліз жиру та відкриття у гідролізаті його складових частин.

Гідроліз жиру.

У широку пробірку піпеткою налийте 20 крапель соняшникової оліїі мірним циліндром 2 - 3 мл 1%-ного спиртового розчину KOH. Пробірку помістіть у киплячу водяну баню на 15-20 хвилин до утворення однорідного розчину. Напишіть рівняння реакції гідролізу тригліцериду.

жир гліцерин стеарат калію

До гідролізату мірним циліндром прилийте 6 - 8 мл води, збовтайте та використовуйте для відкриття гліцерину та жирних кислот.

Принцип методу. Якісна реакція визначення наявності гліцецерину в розчинах проводиться з розчином сульфату міді (II) і розчином гідроксиду натрію. Таким чином, відбувається одержання гліцерату міді – комплексної сполуки синьо-василькового кольору.

Хімічний експеримент проводиться так: до розчину сульфату міді (II) доливається розчин гідроксиду натрію. Розчин забарвлюється в синій колір- Це випав осад гідроксиду міді (II). Далі додається кілька мл гідролізату або гліцерину та розчин перемішується. Спостерігається розчинення осаду - утворюється комплексне поєднання кольору індиго - гліцерат міді. Отримання його записується у рівнянні:

CH 2 OH-CHOH-CH 2 OH + Cu(OH) 2 --> Cu(-O-CH 2 -CH-O-)-CH 2 OH

гліцерин гліцерат міді

При взаємодії сірчаної чи соляної кислоти з гідролізатом чи милом виділяються вільні жирні кислоти, що спливають поверхню рідини. Реакція йде за таким рівнянням:

2C 17 H 35 COOK + H 2 SO 4 →2C 17 H 35 COOH + K 2 SO 4

стеаринова кислота

Кальцієві, магнієві солі жирних кислот нерозчинні у воді.

Хімізм реакції:

C 17 H 35 COOK + СаCl 2 →(C 17 H 35 COO) 2 Са + 2KCl

Відкриття гліцерину.

Порядок виконання.

У чисту пробірку мірним циліндром налийте 2-3 мл розведеного гідролізату, додайте рівний об'єм 10% розчину NaOH і 2 - 3 краплі 2% розчину CuSO 4 . Змішайте. Спостерігайте появу характерного для гліцерату міді забарвлення розчину. Напишіть рівняння реакції утворення гліцерату міді

Оформлення досвіду. Записати: як фарбується гідролізат жиру, що містить гліцерин, при взаємодії з гідроксидом міді (II)? Поясніть хід реакції та напишіть рівняння реакції.

Відкриття жирних кислот.

Порядок виконання.

Гідролізат, що залишився, розлийте порівну в дві пробірки. У першу мірним циліндром додайте рівну кількість 10% розчину H 2 SO 4 і помістіть її в киплячу водяну баню до утворення на поверхні розчину рідкого шару вільних жирних кислот. У другу пробірку піпеткою додайте 5 - 6 крапель 10% розчину CaCl 2 . Струсіть. Слідкуйте за появою осаду нерозчинних солей вищих жирних кислот (нерозчинного кальцієвого мила).

Оформлення досвіду. Зробити висновок та написати рівняння реакції.

Досвід 4. Проба наненасичені жирнікислоти.

Принцип методу. Ненасичені жирні кислоти здатні приєднувати галоїди за місцем подвійних зв'язків.

Залишки ненасичених кислот у жирах зберігають властивості алкенів. Вчитель звертається до класу: які якісні реакції на алкени ви знаєте? Насамперед, це знебарвлення бромної води (реакція приєднання) та розчину перманганату калію (реакція окислення). При додаванні до 2 мл рослинної олії рівного обсягу бромної води або розчину КМnO 4 відбувається знебарвлення водного шару, незважаючи на те, що масло і вода не змішуються.

олеїнова кислота

Порядок виконання.

У пробірки наливають 1-2 мл олії, розчиняють в 2-3 мл діетилового ефіру або хлороформу, додають 1-2 краплі бромної води і збовтують. Бромна вода - важка їдка рідиначервоно-бурого кольоруз сильним неприємним запахом.Молекулаброма двоатомна (формула Br2).

Бромна вода є розведений водою бром. Її в рівняннях реакції прийнято записувати через таку формулу - Br2, хоча вона в розчині знаходиться у вигляді суміші двох кислот - HBrO (бромновата кислота) і HBr (бромоводнева кислота). Дане з'єднання має жовто-жовтогарячий колір і досить низьку температурузамерзання. Є сильним окислювачем, який здатний у лужному середовищі окислювати катіони таких металів – Сг+3, Мп+3, Fe+2, Co+2, Ni+3. Додавання Br2 зменшує водневий показник розчину (рН), т.к. Бромна вода містить вільні кислоти.

Буро-жовте забарвлення бромної води зникає, що вказує на присутність ненасичених кислот.

Результат досвіду та реакцію занести до зошита.

Досвід 5. Відкриття лецитину в яєчному жовтку.

Принцип методу.Лецитини знаходяться в тканинах тварин і рослин, яєчних жовтках, і складаються з: ортофосфорної кислоти, Холіна, жирних кислоті гліцерину. Із цих компонентів і складаються фосфоліпіди, що відрізняються один від одного складом жирних кислот.

Лецитини відносяться до групи жироподібних речовин, що містять фосфор, званих фосфатидами. ). Таким чином, передбачувана формула будови лецитинів має вигляд:

Тому лецитини, що відносяться до групи фосфоліпідів, не розчиняються у воді та ацетоні, але добре розчиняються в етиловому спирті, ефірі та хлороформі.

Внаслідок цього вони можуть бути виділені із розчину додаванням ацетону або води. Ацетон (диметилкетон, 2-пропанон) – органічна речовина, що має формулу CH3-C(O)-CH3 або С3Н6О, найпростіший представник насичених кетонів. Свою назву ацетон отримав від латів. Acetum – оцет.

Порядок виконання.

У дві пробірки мірним циліндром налийте по 1 мл спиртового розчину жовтого яєчного. В одну пробірку додайте рівну кількість води (при змішуванні утворюється стійка емульсія), в іншу – ацетону (випадає білий осад). Спостерігайте утворення емульсії лецитину у першій пробірці та його осадження у другій.

Оформлення роботи: зробіть висновок про наявність лецитину в жовтку курячого яйця, напишіть структурну формулу лецитину і зробіть висновок про його розчинність.

Контрольні питання.

1. Які речовини є розчинниками, а які емульгатори жирів?

2. Як визначаються складові жиру?

3. Які жирні кислоти називаються насиченими та ненасиченими?

4. Вкажіть відмінності у структурі та властивостях насичених та ненасичених жирних кислот. Наведіть приклад.

5. Напишіть рівняння реакції гідролізу жиру.

Самостійна робота.

1.Назвать умови кисневого забезпечення організму, необхідні окислення жиру в людини.

2. Особливості енергетичного катаболізму та конструктивного метаболізму жирів в організмі людини.

3. Що таке кетонові тіла? З чого і за яких умов вони утворюються?

А. Класифікація ліпідів

Ліпіди - велика група речовин біологічного походження, добре розчинних в органічних розчинниках, таких як метанол, ацетон, хлороформ і бензол. У той же час ці речовини є нерозчинними або мало розчинними у воді. Слабка розчинність пов'язана з недостатнім вмістом в молекулах ліпідів атомів з електронною оболонкою, що поляризується, таких, як О, N, S або P (див. с. 14)

Ліпіди поділяються на омилюваніі неомилювані. З величезної кількості ліпідів тут наведено лише деякі представники. Окремі класи ліпідів обговорюються у наступних розділах.

Омилювані ліпіди.Структурні компоненти омилюваних ліпідів пов'язані складноефірним зв'язком. Ці ліпіди легко гідролізуються у воді під дією лугів чи ферментів. Липиди, що омилюються, включають три групи речовин: складні ефіри,фосфоліпідиі гліколіпіди. До групи складних ефірів входять нейтральні жири(гліцерин+три жирні кислоти), воски(жирний спирт + жирна кислота) та ефіри стеринів(Стерин + жирна кислота). Група фосфоліпідів включає фосфатидовікислоти (гліцерин+дві жирні кислоти+фосфатна група), фосфатиди(гліцерин+дві жирні кислоти+фосфатна група+спирт) та сфінголіпіди(Сфінгозин + жирна кислота + фосфатна група + спирт). До групи гліколіпідів належать цереброзиди(сфінгозин+жирна кислота+один вуглеводний залишок) та гангліозиди(сфінгозин+жирна кислота+кілька вуглеводних залишків, у тому числі нейрамінова кислота).

Група неомилюваних ліпідіввключає граничні вуглеводніі каротиноїди, а також спирти. Насамперед це спирти з довгим аліфатичним ланцюгом, циклічні стерини(наприклад, холестерин) та стероїди(естрадіол, тестостерон та ін.). Найважливішу групуліпідів утворюють жирні кислоти. До цієї групи належать також ейкозаноїди, які можна розглядати як похідні жирних кислот

Гідроліз жирів[ред. редагувати вікі-текст]

Гідроліз для жирів характерний, оскільки є складними ефірами. Він здійснюється під дією мінеральних кислот та лугів при нагріванні. Гідроліз жирів у живих організмах відбувається під впливом ферментів. Результат гідролізу - утворення гліцерину та відповідних карбонових кислот: С 3 H 5 (COO) 3 -R + 3H 2 O ↔ C 3 H 5 (OH) 3 + 3RCOOH

Розщеплення жирів на гліцерин та солі вищих карбонових кислот проводиться обробкою їх лугом – (їдким натром), перегрітою парою, іноді – мінеральними кислотами. Цей процес називається омилення жирів (див. Мило).
C 3 H 5 (COO) 3 -(C 17 H 35) 3 + 3NaOH → C 3 H 5 (OH) 3 + 3C 17 H 35 COONa
тристеарин (жир) + їдкий натр → гліцерин + стеарат натрію (мило)

Аналітична характеристика жирів

Крім температури плавлення та затвердіння, для характеристики жирів застосовуються такі величини: кислотне число, число омилення, йодне число.

Природні жири є нейтральними. Однак при переробці або зберіганні внаслідок процесів гідролізу або окислення утворюються вільні кислоти, кількість яких є постійною. Кислотне число є числом міліграмів гідроксиду калію, необхідне для нейтралізації вільних жирних кислот, що містяться в 1 г жиру.

Число омилення дорівнює числу міліграм гідроксиду калію, що витрачаються при омиленні 1 г жиру кип'ятінням останнього з надлишком гідроксиду калію в спиртовому розчині. Число омилення чистого тріолеїну дорівнює 192. Висока кількість омилення вказує на присутність кислот з «меншими молекулами». Невеликі числа омилення вказують на наявність більш високомолекулярних кислот або неомилюваних речовин. При взаємодії з лугами жири гідролізуються із заснуванням солей високомолекулярних кислот, званих «милами».

Йодне число виражається числом грамів йоду, яке може приєднуватися по подвійним зв'язкам до 100 г жиру. Для визначення йодного числа застосовують розчини хлориду йоду ICl, броміду йоду IBr, або йоду в розчині сулеми, які є більш реакційними, ніж сам йод. Йодне число є мірою ненасиченості кислот жирів. Воно важливо для оцінки якості олій, що висихають.

ОМИЛЕННЯ, гідроліз складного ефіру з утворенням спирту та к-ти (або її солі):

Походження терміна "омилення" пов'язане з методом виробництва мила з жирів. Омиленням часто зв. гідролітіч. перетворення будь-яких похідних к-т, що призводять до к-там або їх солей (омилення нітрилів, амідів, хлорангідридів тощо):

Оскільки галогензаміщені вуглеводні можна розглядати як ефіри галогеноводородних к-т, їх гідроліз також часто називають омиленням:

Іноді термін "омилення" застосовують до інших випадків гідролізу орг. напр. омилення простих ефірів

32. Вищі жирні кислоти. Мила. Детергенти. Хімічні властивості Вищі жирні кислоти (ВЖК), натуральні (природні) та синтетичні карбонові кислоти аліфатичного ряду з числом атомів вуглецю в молекулі не менше ніж 6.

Натуральні вищі жирні кислоти – переважно одноосновні кислоти нормальної будови з парним числом атомів вуглецю у молекулі; можуть бути насиченими та ненасиченими (з подвійними зв'язками, рідше з потрійними). Крім карбоксильної групи, можуть містити інші функціональні групи, наприклад ВІН. Містяться у тваринних жирах і рослинних оліяху вигляді складних ефірів гліцерину (так званих гліцеридів), а також у природних восках у вигляді ефірів вищих жирних спиртів. Найбільш поширені кислоти з 10-22 атомами вуглецю у молекулі (див. табл. 1).

Отримують натуральні вищі жирні кислоти з жирів та олій. У промисловості використовують переважно високотемпературний (200-225 oС) гідроліз під тиском (~ 2,50 МПа), рідше - кислотний гідроліз у присутності контакту Петрова. У лабораторних умовах вищі жирні кислоти синтезують кислотним гідролізом у присутності реактиву Твітчеля (суміш олеїнової та сірчаної кислот з бензолом), ферментативним (ліпазним) гідролізом, омиленням розчинами гідроксидів металів I групи з подальшим розкладанням солей (мил2), що утворилися, водними розчинами.

мила, солі вищих жирних (З 8 -З 18), нафтенових та смоляних кислот; одні з основних миючих засобів. Технічні суміші водорозчинних (калієвих, натрієвих, амонієвих та три-етаноламонієвих) солей цих кислот називають лужними милами, водонерозчинні солі, що містять метали II, III та інших груп (наприклад, Са, Mg, Ni, Mn, Al, Co, Pb та інших ) - металевими.

Лужні мила отримують головним чином зі стеаринової, пальмітинової, лауринової, олеїнової, нафтенових кислот, каніфолі та талової олії.

Індивідуальні солі вищих жирних кислот – кристалічні речовини; щільність близько 1,05 г/см 3 т. пл. 225-260 °С. Залежно та умовами кристалізації мила існують у моноклинної чи ромбічної формі; остання характеризується найкращою розчинністю у воді. За наявності милі нікчемних кількостей води температура плавлення знижується до 100°С. Солі ненасичених жирних кислот краще розчиняються у воді і важче кристалізуються, ніж солі насичених. Безводні мила гігроскопічні; їх гігроскопічність залежить від природи кислотного залишку та пов'язаного з ним катіону. При підвищених температурах мила та вода змішуються у всіх відношеннях; при кімнатній – водні розчини мила утворюють тверді гелі, що містять воду, макс. у якій залежить від природи жирної кислоти та іона металу. При певній концентрації мила утворюють міцелярні розчини і виявляють максимальну миючу дію. Важлива характеристика мила-концентрація, за якої відбувається утворення міцелл, називають критичною концентрацією міцелоутворення (див. табл.). У сфері критичної концентрації властивості розчинів мила (поверхневий натяг, електрична провідність, осмотичний тиск та інших.) різко змінюються.

Детергенти(лат. detergens, detergentis очищаючий) – поверхнево-активні речовини; в медицині використовуються як миючі та дезінфікуючі засоби, застосовуються також при виготовленні деяких фармацевтичних, в т.ч. ферментних, препаратів, у харчовій промисловості та ін.

Поверхнево-активні речовини (ПАР) при додаванні до так званих дисперсних систем концентруються на межі розділу фаз, викликають зниження поверхневого (міжфазного) натягу і дають можливість цим насамперед чітко розділеним фазам «проникати» один в одного, тобто. розчинятися. У воді молекули Д. за певної концентрації, що перевищує так звану критичну концентрацію міцелоутворення (в середньому від 10 -2 до 10 -4 моль/л), об'єднуються в агрегати (міцели). З ліпідами, білками, каротиноїдами та іншими нерозчинними у воді речовинами Д. утворюють змішані міцели, сприяючи тим самим переходу цих речовин у розчин (на цьому засноване застосування Д. як миючі засоби) і іноді - зміни їх хімічних властивостей.

Жовчні кислоти та їх солі мають властивості Д. і, потрапляючи з жовчю в тонку кишку, взаємодіють з ліпідами їжі, роблять їх водорозчинними і тим самим доступними для розщеплення ліполітичними ферментами травного тракту і здатними всмоктуватися в кишечнику. Деякі ПАР (наприклад, додецилсульфат натрію) викликають дисоціацію білкових комплексів. Такі ПАР здатні інактивувати віруси та бактеріальні токсини.

Ряд ПАР, що мають сильну бактерицидну дію, застосовують для дезінфекції білизни в пральних, скляного посуду в закладах громадського харчування та лікарнях, миття та знезараження медичного інструментарію. Різні миючі засоби, є Д., набули широкого поширення. Такі ПАР, як жирове мило, пральні порошки типу «Новина», сульфанол та ін, використовують для дезактивації. Багато Д.

є хорошими піноутворювачами та емульгаторами, завдяки чому вони застосовуються для приготування лікарських емульсій та мазей (див. Лікарські форми ), косметичних препаратів (кремів тощо), маргаринів, майонезів та ін.

33 Оксикислоти. Яблучна, молочна, та лимонна кислоти. Хімічні властивості ,Оксикислоти -похідні кислот, які утворюються в результаті заміщення одного або декількох атомів водню в радикалі кислоти однією або декількома гідроксильними (спиртовими) групами.

У найпростіших випадках оксикислоти містять одну карбоксильну та одну гідроксогрупу, тоді їх загальна формула буде:

Таким чином, оксикислоти мають дві різні функціональні групи: карбоксильну(кислотну) та гідроксильну(спиртову) групи.

З'єднання, що містять різні функціональні групи, зазвичай називаються сполуками із змішаними функціями.

Залежно від наявності одного або декількох карбоксилів оксикислоти поділяють на одноосновні(з одним карбоксилом), двоосновні(з двома карбоксилами), триосновні(З трьома карбоксилами) і т.д.

За кількістю спиртових гідроксилів розрізняють монооксикислоти(з одним гідроксилом), діоксикислоти(З двома гідроксилами) і т. д.

Найчастіше оксикислоти позначають емпіричними найменуваннями- За знаходженням у тому чи іншому продукті і т.д.

Поряд із цими назвами користуються й іншими, наприклад, додаючи слово окси-назви тієї кислоти, від якої виробляється дана оксикислота шляхом заміщення водню на гідроксил. Так, молочній кислоті (з трьома атомами вуглецю) відповідає пропіонова СН 3 -СН 2 -СООН, і тому молочну кислоту називають також оксипропіоновою кислотою,а яблучну - оксіянтарною кислотою.Місце гідроксильної групи оксикислоти позначають зазвичай грецькою літерою, починаючи позначення атомів у вуглецевому ланцюзі в порядку грецького алфавіту від атома вуглецю, який безпосередньо пов'язаний з карбоксильною групою. Тому точніша назва молочної кислоти – з позначенням місця гідроксилу – α-оксипропіо-нова кислота(альфа-оксипропіонова кислота):

Молочна кислота (солі лактати) CH3CH(OH)COOH.Широко поширена у природі, є продуктом молочнокислого бродіння вуглеводів. Містить асиметричний атом вуглецю і існує у вигляді двох енантіомерів. У природі зустрічаються обидва енантіомери молочної кислоти. При молочнокислому бродінні утворюється рацемічна D,L-молочна кислота. D-молочна (м'ясо-молочна) кислота утворюється при відновленні піровиногралної кислоти під дією коферменту НАД Н і накопичується у м'язах при інтенсивній роботі.

Подібна інформація.

До групи важливих органічних речовин - ліпідів - поряд зі стероїдами та восками входять жири. Їхній вміст у живих клітинах коливається від 5 до 10% від сухої маси клітини. Ці речовини вивчають, виходячи з особливостей їх, які і зумовлюють хімічні властивості жирів. Хімія розглядає ці речовини як продукт реакції етерифікації між триатомним спиртом гліцерином та вищими граничними або ненасиченими карбоновими кислотами.

У цій статті ми вивчимо не тільки їх застосування у промисловості та значення, але також отримання жирів та хімічні властивості, характерні для даного класу сполук.

Історія відкриття

Будова була вивчена у середині 19 століття. Французький хімік Е. Шеврель нагрівав їх з водою в присутності лугу і знайшов у продуктах реакції молекули жирних карбонових кислот та гліцеролу. М. Бертло провів при нагріванні гліцерину із сумішшю стеоринової та пальметинової кислот він отримав тригліцерид – жир. На підставі цих експериментів було зроблено висновок, що речовини, що вивчаються, відносяться до класу естерів. Хімічні властивості жирів підтвердили цей висновок.

Жири – складні ефіри

Як було доведено дослідами М. Бертло та Е. Шевреля, тригліцериди є естери триатомного спирту гліцерину та вищих одноосновних карбонових кислот. Жир, що містить стеоринову або пальметинову кислоти, є твердим, наприклад, яловичий, свинячий, баранячий. Якщо до складу тригліцеридів входять ненасичені жирні кислоти - олеїнова, лінолева, ліноленова - такі жири рідкі і називаються оліями (соняшникова, арахісова, лляна).

Хімічні властивості жирів відрізняються від інших естерів ще й тим, що до їх молекул можуть входити відразу кількох різних карбонових кислот.

Фізичні властивості

Як натуральні, і синтетичні, наприклад, маргарин, тригліцериди мають загальні ознаки. Головний з них – гідрофобність, невисока температура плавлення та низька питома щільність. Вони добре розчиняються в органічних розчинниках, наприклад, бензолі, тетрахлорметані. Всі жири легко поглинаються пористими або волокнистими матеріалами. Відповідно до теорії органічних речовин М. Бутлерова, фізичні та хімічні властивості жирів взаємопов'язані між собою. Підтвердження цього факту буде наведено нижче.

Хімічні реакції тригліцеридів

Кількісний та якісний склад молекули жиру, а також її просторова конфігурація підтверджує факт належності тригліцеридів класу естерів. Їхня головна хімічна властивість - це реакція з водою (гідроліз). Вона легко відбувається у присутність каталізаторів – лугів, оксидів магнію, цинку чи кальцію. У продуктах реакції виявляється суміш карбонових кислот та гліцерину. Так як реакція жирів з водою оборотна, у промисловості створюють умови, за яких вона проходить до кінця - у бік утворення гліцеролу та вищих одноосновних карбонових кислот. Для цього реактивну суміш постійно подають розчин лугу, а продукти відразу виводять зі сфери реакції. Ці прийоми запобігають можливості протікання зворотного процесу, що призводить до утворення жиру Гідроліз широко використовується в хімії органічного синтезу для одержання вищезгаданих речовин.

Реакція лужного омилення

Продовжимо вивчати органічні речовини – складні ефіри. Жири, хімічні властивості яких представлені реакцією гідролізу, здатні також вступати у взаємодію Космосу з лугами. Ця реакція називається омиленням і протилежна процесу естерификации. Отримані в результаті лужного омилення гліцерол та жирні кислоти обробляють содою або їдким натром. В результаті утворюється мило.

Воно тверде, має формулу C17H35COONa і називається господарським. Якщо додати до нього барвники, гліцерин, косметичні аромати, отримаємо туалетне мило. Рідке мило, на відміну від твердих видів, отримують у тому випадку, якщо жири реакції омилення змішують не з гідроксидом натрію, а з їдким калієм. Наприклад, пальмітат калію C 15 H 31 COOK – рідке калієве мило. Вихідною сировиною для реакції омилення є дешеві жири тваринного або рослинного походження.

Рідкі жири - олії

До їх складу входять молекули ненасичених карбонових кислот, що мають подвійні зв'язки. синтезуються в каналах ендоплазматичної мережі під дією ферментів із гліцерину та жирних кислот. А вони, у свою чергу, утворюються в реакціях циклу Кальвіна, які відбуваються внаслідок фотосинтезу. Краплі олії накопичуються в насінні, плодах, рідше у вегетативних частинах рослин і є запасом поживних речовин. Фізико-хімічні властивості жирів, що утворюються рослинами, обумовлені наявністю в їх молекулах подвійного пи-зв'язку. За місцем її розриву відбуваються реакції приєднання, наприклад атомів водню. Це призводить до утворення твердих гідрогенізованих тригліцеридів.

Хімічні властивості рослинних жирів

Як було сказано раніше, тригліцериди рослинного походження містять у своєму складі вищі ненасичені карбонові кислоти. Олії можна переробляти завдяки гідрогенізації. Цей процес проводять при нагріванні та у присутності каталізатора - порошкоподібного нікелю.

Продукт реакції – твердий жир (саломас). Його використовують у виробництві стеорину, гліцеролу та у миловаренні. Якщо в саломас додають цукор, сіль, молоко та харчові барвники, то отримують харчовий жир – маргарин. При додаванні до нього вітамінів та натурального вершкового маслаотримують так звану легку олію - спред.

Синтетичні жири

Вони дешевші, ніж натуральні, і відрізняються від природних тригліцеридів своїм складом. Одне з головних джерел отримання синтетичних жирів - це природні та попутні нафтові гази, а також сама нафта. Вищі парафіни, які у цих природних копалин, піддають окисленню. В результаті одержують синтетичні жирні кислоти. Їхня взаємодія з етиленгліколем призводить до отримання синтетичного жиру. Він використовується в шкіряній промисловості (для жирування хутряних шкірок та шкір). У косметичній промисловості синтетичні тригліцериди застосовуються у виробництві туалетного мила, кремів, лосьйонів. У промисловості будівельних матеріалів штучні жири йдуть виробництва лаків, мастик, фарби.

Хімічні властивості жирів, одержаних штучним способом, не відрізняються від природних. Вони також вступають у присутності кислоти і піддаються дії лугів (реакція омилення).

Як утворюються тригліцериди в організмі людини

Внаслідок метаболічних реакцій жири у клітинах тіла можуть синтезуватися з надлишку вуглеводів. Це пояснює той факт, що неконтрольоване споживання їжі, багатої на крохмаль і сахарозу (борошняні вироби, рис, картопля, солодощі), призводить до надмірної ваги. У процесі травлення продукти, що містять жири, розщеплюються у дванадцятипалій кишці до гліцерину та жирних кислот. Їх гідроліз відбувається за обов'язковою участю ліпази - ферменту підшлункової залози та жовчі, що виділяється печінкою. Будучи детергентом, жовч емульгує жири, тобто розбиває великі молекули на дрібнодисперсні краплі, легко розщеплюються ліпазою.

У ворсинках тонкого кишечника їх синтезуються молекули жиру, характерні для організму людини, та був вони всмоктуються в лімфу. По лімфатичних судинах жири надходять у клітини, які надлишок відкладається в підшкірну жирову клітковину чи сальник.

Біологічна роль ліпідів

Вивчаючи хімічні властивості жирів, зупинимося з їхньої здатності виділяти дуже багато енергії: один грам жиру дає 37,8 кДж енергії за повного окисленні. Тому тригліцериди – її універсальні постачальники. Таким чином, жири – це цінні продукти харчування. Відомо, що при неправильному і тривалому їх зберіганні тригліцериди «старіють» і гіркують, набуваючи неприємного запаху. Це відбувається внаслідок контакту жиру із киснем повітря. Мати, що почало псуватися, легко визначити, якщо додати до нього іодид калію. Пероксиди, що містяться в продукті, окислюють це з'єднання до вільного йоду, що викликає синє забарвлення при контакті з речовинами, що містять крохмаль.

Жири є також найважливішим будівельним матеріаломі входять до складу клітинних мембран та органоїдів. Велика їх роль у теплорегуляції організмів. Наприклад, тварини, що мешкають на великих глибинах, де температура води дуже низька, мають добре розвинений шар підшкірного жируНаприклад, у китів він може досягати товщини 1,5 м. Тварини степів, пустель і напівпустель також накопичують у своєму організмі достатню кількість жиру. Він необхідний їм як джерело ендогенної води, тому що при окисленні жиру крім енергії виділяється велика кількість рідини. До таких тварин відносяться верблюди, тушканчики, землерийки.

Ліпіди відіграють важливу роль у захисті внутрішніх органів. Людина добре розвинений сальник, що захищає шлунок, травні залози від внутрішніх ушкоджень. Такі життєво важливі органи, як нирки, обов'язково повинні бути в шарі жиру. При різкій втраті ваги у людини внаслідок стоншення цього шару може спостерігатися опущення нирок, що є серйозною патологією, що порушує роботу системи виділення.

Велике значення ліпідів у освіті клітинних мембран. Поряд з вуглеводами та білками вони формують два шари, що мають мозаїчну будову. Сполуки жирів з білками називаються ліпопротеїдами. Вони зумовлюють клітинних мембран.

У цій статті були розглянуті хімічний складта властивості жирів, а також їх застосування у промисловості.

Кожен, хто вже намагався варити мило з нуля, напевно, знає, що таке мильний калькулятор. Але як він працює, і звідки беруться показники, що їм видаються? У цій статті ми поговоримо про базових принципахмиловаріння і розповімо, що таке луг, чому без нього ніяк не можна виготовити мило «з нуля», як розраховувати її кількість і чому потрібно розводити її у воді.

Омилення.
Омиленням називається реакція лужного гідролізу жирів, сутність якої полягає в розщепленні молекула жиру (олії) на гліцерин та жирні кислоти; останні у лужному середовищі утворюють солі (які суть і є наше мило):

Однак, якщо ми просто покладемо сухі кульки лугу в тверду або навіть рідку олію, то зовсім нічого не станеться. Жири гідролізуються і стають спроможними реагувати з лугом тільки у водному середовищі.

Таким чином, оскільки луг завжди діє у водному розчині, цю формулу можна уявити більш просто:

Луж + Вода + Жир = Мило + Гліцерин

Як видно з цієї формули, обійтися без лугу в процесі миловаріння неможливо. Якщо ж морочитися з суворою хімією вдома все ж таки не хочеться, то ваш вибір - мило з основи. Основа містить готові солі жирних кислот, так що проводити омилення самому не доведеться. Але продовжимо промило з нуля.

Природні олії є сумішшю, що містить різні за будовою і масою молекули жирів. Щоб реакція омилення в такій суміші пройшла повністю, і при цьому не утворився надлишок їдкого лугу, необхідно точно підібрати кількість компонентів, що взаємодіють.

Це можна зробити і самостійно, знаючи склад кожної олії та розрахувавши параметри відповідних хімічних реакцій. Однак, щоб полегшити миловарам це завдання було складено таблицю омилення для масел, що найчастіше використовуються (див. таблицю в кінці статті).

До речі, на відміну від мильного калькулятора, цю таблицю можна роздрукувати та взяти з собою на безлюдний острів, де немає електрики та інтернету. Ну, якщо ви раптово захочете поварити мило в цілковитій самоті.

Для отримання твердого мила використовується NaOH (їдкий натр або каустична сода), тоді як для рідкого рекомендується застосовувати KOH (їдке калі, воно каустичний поташ).

Щоб просто і швидко визначити, скільки лугу необхідно для повного омилення потрібної кількості масла, треба помножити масу масла на коефіцієнт з таблиці. А для приготування мила із суміші декількох олій потрібно окремо порахувати кількість лугу, необхідну для кожного з компонентів, а потім просто скласти отримані ваги.

Приклад:розрахуємо кількість їдкого натру, необхідне для повного омилення 0,5 кг олії ши та 0,5 кг кунжутного.

Ши: 500 г множимо на табличний коефіцієнт масла какао для NaOH, тобто на 0,1282 і отримуємо: 500 * 0,1282 = 64,1 г NaOH.

Кунжут: аналогічно, 1000 * 0,1376 = 68,8 г NaOH.

Усього потрібно 64,1 + 68,8 = 132,9 грама лугу.

Необхідне розведення лугу.

Не варто забувати, що маса лугу вважається для твердого порошку (або гранул) 100% лугу, а не для його водного розчину. Зупинимося на цьому детальніше. Справа в тому, що найчастіше використовуваний принцип розведення - брати воду з розрахунку 33% від ваги масел. Це значення стоїть «за замовчуванням» у більшості мильних калькуляторів:

Однак треба розуміти, що сама вода як така в реакцію не вступає, і тим більше ніяк не реагує з маслом, а служить реакційним середовищем, розчинником! Вона потрібна саме створення реакційної середовища – щоб луг міг повноцінно проявити свої властивості, і навіть для гідролізації жиру, тобто. його підготовки до власне хімічної взаємодії.

Таким чином, головне, на що впливає кількість доданої води – це, по суті, швидкість затвердіння звареного мила. При цьому навіть правильніше розраховувати воду не скільки від олії/жиру, а від усієї реакційної маси. Зазвичай це потрібно при варінні зовсім невеликих обсягів мила або при використанні незнайомих рецептів, де важливо не переборщити з водою або підозрюється довге затвердіння:

Приклад:розведемо луг водою у кількості 33% від маси реакційної суміші.
*для 100 грамів кокосової оліїце 0,33 * (100 + 18,3) = 39 грамів,
* А для 100 грамів олії жожоба = 0,33 * (100 +6,6) = 35,2 грама.

Якщо з якихось причин вам потрібно, щоб мило сохло повільніше – розводьте луг у більшій кількості води. І навпаки, щоб прискорити процес, додайте його менше.

Важлива деталь! Не варто розводити луг із водою менше, ніж 1:1!Тобто маса води завжди повинна дорівнювати або більше, ніж маса лугу.

Таблиця коефіцієнтів омилення.

Під час передруку або копіювання статті просимо вказувати активне посилання на сайт та авторство.