ЖИРЫ́

  • рубрика

    Рубрика: Химия

  • родственные статьи
  • image description

    В книжной версии

    Том 10. Москва, 2008, стр. 98-99

  • image description

    Скопировать библиографическую ссылку:




Авторы: В. Х. Паронян

ЖИРЫ́, пол­ные эфи­ры гли­це­ри­на и жир­ных ки­слот (триг­ли­це­ри­ды) об­щей фор­му­лы $$\begin{alignat}{0} \mathrm{CH_2-O-CO-R} & \\ | & \\ \mathrm{CH-O-CO-{R}'} & \\ | & \\ \mathrm{CH_2-O-CO-{R}''}& \\ \end{alignat}$$($\ce {R, R', R''}$ – ос­тат­ки жир­ных ки­слот). Ж. при­род­но­го про­ис­хо­ж­де­ния от­но­сят­ся к ней­траль­ным ли­пи­дам.

Распространение в природе

Ж. вхо­дят в со­став всех жи­вых кле­ток. Мик­ро­ор­га­низ­мы со­дер­жат до 70% (по мас­се) Ж. В рас­те­ни­ях Ж. на­ка­п­ли­ва­ют­ся гл. обр. в пло­дах и се­ме­нах (напр., в пло­дах и се­ме­нах мас­лич­ных куль­тур Ж. до 50% и бо­лее), ве­ге­та­тив­ные час­ти со­дер­жат ок. 5% Ж. Обыч­но в ор­га­низ­ме жи­вот­ных 10–30% Ж., в ор­га­низ­ме че­ло­ве­ка – 10–20%; при па­то­ло­гии жи­ро­во­го об­ме­на со­дер­жа­ние Ж. мо­жет воз­рас­тать до 50%. Ж. иг­ра­ют важ­ную роль в жиз­нен­ных про­цес­сах: яв­ля­ют­ся энер­ге­тич. ре­зер­вом ор­га­низ­ма (при окис­ле­нии 1 г Ж. вы­де­ля­ет­ся 38–40 кДж те­п­ло­ты, то­гда как при окис­ле­нии 1 г уг­ле­во­дов или бел­ков – 16–18 кДж); вы­пол­ня­ют функ­ции струк­тур­ных ком­по­нен­тов клет­ки (вхо­дят в со­став мем­бран и внут­ри­кле­точ­ных об­ра­зо­ва­ний), ре­гу­ля­то­ров жиз­не­дея­тель­но­сти (ока­зы­ва­ют влия­ние на про­ни­цае­мость кле­ток, ак­тив­ность мн. фер­мен­тов); уча­ст­ву­ют в об­ме­не ве­ществ (как но­си­те­ли жи­ро­ра­с­тво­ри­мых ви­та­ми­нов $\ce{A, D, K, E}$); вы­пол­ня­ют за­щит­ные функ­ции (соз­да­ют тер­мо­изо­ля­ци­он­ные и во­до­от­тал­ки­ваю­щие по­кро­вы, пре­до­хра­ня­ют от ме­ха­нич. по­вре­ж­де­ний).

Состав природных жиров

Осн. ком­по­нен­та­ми (до 98% по мас­се) при­род­ных про­дук­тов – жи­ров жи­вот­ных и рас­ти­тель­ных ма­сел жир­ных (рас­ти­тель­ных Ж.) – яв­ля­ют­ся триг­ли­це­ри­ды выс­ших (ре­же сред­них) жир­ных ки­слот. Три­гли­це­ри­ды при­род­ных Ж. со­дер­жат гл. обр. ос­тат­ки кар­бо­но­вых ки­слот ли­ней­но­го строе­ния с чёт­ным чис­лом ато­мов уг­ле­ро­да (от C4 – ос­та­ток мас­ля­ной ки­сло­ты, вхо­дя­щий в со­став триг­ли­це­ри­дов ко­ровь­е­го мас­ла, до C26 – ос­та­ток це­ро­ти­но­вой ки­сло­ты, вхо­дя­щий в со­став триг­ли­це­ри­дов шер­стя­но­го жи­ра). В со­став триг­ли­це­ри­дов при­род­ных Ж. мо­гут вхо­дить фраг­мен­ты на­сы­щен­ных, мо­но- и по­ли­не­на­сы­щен­ных ки­слот (гл. обр. цис-изо­ме­ров), наи­бо­лее час­то – паль­ми­ти­но­вой, стеа­ри­но­вой, олеи­но­вой, ли­но­ле­вой и ли­но­ле­но­вой. Вы­де­ляе­мые из рас­ти­тель­но­го и жи­вот­но­го сы­рья Ж. кро­ме триг­ли­це­ри­дов со­дер­жат ряд со­пут­ст­вую­щих ве­ществ: мо­но- и диг­ли­це­ри­ды (1–3% по мас­се), фос­фо­ли­пи­ды (1–4%), гли­ко­ли­пи­ды и ди­оль­ные ли­пиды (0,5–3%), вос­ки (0,02–0,4%), сво­бод­ные жир­ные ки­сло­ты, сте­ри­ны и их эфи­ры (0,05–1,7%), пиг­мен­ты (ка­ро­ти­нои­ды, хло­ро­филл и др.), жи­ро­ра­с­тво­ри­мые ви­та­ми­ны, по­ли­фе­но­лы и их эфи­ры, бел­ки (0,1–0,15% в рас­тит. мас­лах, до 10% в жи­вот­ных Ж.) и др.

Свойства природных жиров

При­род­ные Ж. не име­ют точ­ной темп-ры плав­ле­ния, по­сколь­ку яв­ля­ют­ся сме­сью ве­ществ. При нор­маль­ных ус­ло­ви­ях мо­гут быть жид­ки­ми и твёр­ды­ми. Жид­кие Ж. (мн. рас­тит. мас­ла, ры­бий жир) за­сты­ва­ют при темп-ре ни­же 0 °C, твёр­дые (ко­ко­со­вое, паль­мо­вое и ка­као мас­ла, мн. жи­вот­ные Ж.) – ок. 40 °C. Кон­си­стен­ция Ж. за­ви­сит от со­от­но­ше­ния в их со­ста­ве триг­ли­це­ри­дов на­сы­щен­ных и не­на­сы­щен­ных жир­ных ки­слот, а так­же от дли­ны уг­ле­род­ных це­пей жир­ных ки­слот. Чем вы­ше со­дер­жа­ние на­сы­щен­ных вы­со­ко­мо­ле­ку­ляр­ных жир­ных ки­слот, тем твёр­же кон­си­стен­ция жи­ра. Ж. хо­ро­шо рас­тво­ри­мы во мно­гих ор­га­нич. рас­тво­ри­те­лях, пло­хо – в спир­тах; не­рас­тво­ри­мы в во­де, мо­гут об­ра­зо­вы­вать эмуль­сии (при­ме­ром ус­той­чи­вой вод­ной эмуль­сии Ж. яв­ля­ет­ся мо­ло­ко). Плот­ность Ж. ме­нее 1000 кг/м3.

Важ­ней­ши­ми хи­мич. свой­ст­ва­ми жи­ров, ис­поль­зуе­мы­ми при их пе­ре­ра­бот­ке и кон­тро­ле ка­че­ст­ва, яв­ля­ют­ся гид­ро­лиз (раз­ло­же­ние Ж. во­дой в ки­слой сре­де до сво­бод­ных жир­ных ки­слот и гли­це­ри­на) и омы­ле­ние (ще­лоч­ной гид­ро­лиз, в ре­зуль­та­те ко­то­ро­го об­ра­зу­ют­ся мы­ла – на­трие­вые или ка­лие­вые со­ли жир­ных ки­слот), пе­ре­эте­ри­фи­ка­ция спир­та­ми и ки­сло­та­ми, а так­же (для Ж., со­дер­жа­щих ос­тат­ки не­на­сы­щен­ных ки­слот) ре­ак­ции по двой­ным свя­зям (напр., окис­ле­ние, по­ли­ме­ри­за­ция, гид­ро­ге­ни­за­ция жи­ров). Хи­мич. пре­вра­ще­ния­ми (гид­ро­ли­ти­че­ски­ми или окис­ли­тель­ны­ми) со­про­во­ж­да­ет­ся пор­ча (про­гор­ка­ние) пи­ще­вых Ж., обу­слов­лен­ная на­ко­п­ле­ни­ем в них сво­бод­ных жир­ных ки­слот, пе­рок­си­дов, аль­де­ги­дов, ке­то­нов и др. низ­ко­мо­ле­ку­ляр­ных со­еди­не­ний.

При кон­так­те с ки­сло­ро­дом воз­ду­ха или при на­гре­ва­нии до 250–300 °C мн. Ж. под­вер­га­ют­ся окис­ли­тель­ной по­ли­ме­ри­за­ции («вы­сы­ха­ют»), об­ра­зуя плён­ки. По спо­соб­но­сти по­ли­ме­ри­зо­вать­ся жид­кие рас­тит. и жи­вот­ные Ж. де­лят на вы­сы­хаю­щие, по­лу­вы­сы­хаю­щие и не­вы­сы­хаю­щие. Вы­сы­хаю­щие Ж., напр. льня­ное, тун­го­вое, ко­но­п­ля­ное мас­ла, со­дер­жат боль­шую до­лю триг­ли­це­ри­дов ки­слот с 2–3 двой­ны­ми свя­зя­ми (ли­но­ле­вой и ли­но­ле­но­вой); по­лу­вы­сы­хаю­щие Ж., напр. под­сол­неч­ное, со­евое или ма­ко­вое мас­ло, ки­то­вый или ры­бий жир, – триг­ли­це­ри­дов ки­слот с 1–2 двой­ны­ми свя­зя­ми (олеи­но­вой, ли­но­ле­вой); не­вы­сы­хаю­щие Ж., та­кие как олив­ко­вое, гор­чич­ное или рап­со­вое мас­ло, со­дер­жат макс. ко­ли­че­ст­во триг­ли­це­ри­дов на­сы­щен­ных ки­слот (лау­ри­но­вой, паль­ми­ти­но­вой, стеа­ри­но­вой); в со­став не­вы­сы­хаю­ще­го кас­то­ро­во­го мас­ла вхо­дит три­гли­це­рид не­на­сы­щен­ной гид­ро­кси­кис­ло­ты (ри­ци­но­ле­вой).

Анализ природных жиров

Для иден­ти­фи­ка­ции Ж. и срав­нит. оцен­ки их химич. чис­то­ты оп­ре­де­ля­ют диа­па­зо­ны темп-р плав­ле­ния и за­сты­ва­ния, со­дер­жа­ние вы­со­ко­плав­ких триг­ли­це­ри­дов, по­ка­за­тель пре­лом­ле­ния и пр. В ко­ли­че­ст­вен­ном ана­ли­зе Ж. ис­поль­зу­ют кис­лот­ное чис­ло (рав­ное мас­се KOH в мг, не­об­хо­ди­мой для ней­тра­ли­за­ции сво­бод­ных жир­ных ки­слот в со­ста­ве 1 г ана­ли­зи­руе­мо­го про­дук­та), иод­ное чис­ло (рав­ное мас­се ио­да в г, взаи­мо­дей­ст­вую­ще­го со 100 г ана­ли­зи­руе­мо­го про­дук­та) и ряд др. по­ка­за­те­лей. Иод­ное чис­ло оп­ре­де­ля­ет сте­пень не­на­сы­щен­но­сти Ж.: для твёр­дых Ж. иод­ное чис­ло 35–85, для жид­ких – 100–200. Для ус­та­нов­ле­ния жир­но­кис­лот­но­го со­ста­ва Ж. ис­поль­зу­ют га­зо-жид­ко­ст­ную хро­ма­то­гра­фию, для оп­ре­де­ле­ния триг­ли­це­рид­но­го со­ста­ва – вы­со­ко­эф­фек­тив­ную жид­ко­ст­ную хро­ма­то­гра­фию.

Историческая справка

Впер­вые хи­мич. со­став при­род­ных Ж. оп­ре­де­лил в нач. 19 в. М. Шев­рёль: дей­ст­вуя вод­ны­ми рас­тво­ра­ми ки­слот и ще­ло­чей на разл. жи­вот­ные и рас­тит. Ж., вы­де­лил из про­дук­тов ре­ак­ции гид­ро­ли­за гли­це­рин (ра­нее от­кры­тый К. Шее­ле) и не­из­вест­ные ра­нее жир­ные ки­сло­ты, мно­гим из ко­то­рых дал на­зва­ние. В 1854 М. Берт­ло впер­вые син­те­зи­ро­вал Ж., про­ве­дя об­рат­ную ре­ак­цию – эте­ри­фи­ка­цию гли­це­ри­на жир­ны­ми ки­сло­та­ми. В 1859 Ш. Вюрц по­лу­чил Ж., на­гре­вая триб­ром­про­пан с со­ля­ми жир­ных ки­слот; та­ким об­ра­зом мож­но по­лу­чить син­те­тич. Ж. с лю­бым чис­лом ато­мов уг­ле­ро­да в це­пях жир­ных ки­слот.

Получение и применение

Ж. вы­де­ля­ют из под­го­тов­лен­но­го при­род­но­го сы­рья вы­та­п­ли­ва­ни­ем (гл. обр. жи­вот­ные Ж.), прес­со­ва­ни­ем или экс­т­ра­ги­ро­ва­ни­ем (в осн. рас­тит. мас­ла). По­лу­чен­ные Ж. очи­ща­ют от при­ме­сей. Очи­ст­ка мо­жет вклю­чать ста­дии фильт­ро­ва­ния, вин­те­ри­за­ции (вы­мо­ра­жи­ва­ния), гид­ра­та­ции, ра­фи­на­ции, де­зо­до­ра­ции и др. В за­ви­си­мо­сти от на­зна­че­ния Ж. под­вер­га­ют фрак­цио­ни­ро­ва­нию, гид­ро­ли­зу, гид­ро­ге­ни­за­ции и др.

По на­зна­че­нию Ж. под­раз­де­ля­ют на пи­ще­вые, кор­мо­вые (ве­те­ри­нар­ные) и тех­ни­че­ские. Бо́льшая часть про­из­во­ди­мых Ж. – пи­ще­вые, ок. 1/3 – тех­ни­че­ские. Тех­нич. Ж. ис­поль­зу­ют в про­из-ве мы­ла и кос­ме­тич. средств, олиф и ал­кид­ных смол, для об­ра­бот­ки кож и др. В ме­ди­ци­не Ж. при­ме­ня­ют как ис­точ­ник ви­та­ми­нов, для из­го­тов­ле­ния ма­зей и кре­мов. Ве­те­ри­нар­ные Ж. пред­на­зна­че­ны для под­корм­ки с.-х. жи­вот­ных.

Со­глас­но клас­си­фи­ка­ции пи­ще­вых Ж., учи­ты­ваю­щей осо­бен­но­сти со­ста­ва и об­лас­ти при­ме­не­ния, вы­де­ля­ют не­из­мен­ные, из­ме­нён­ные и слож­ные Ж. К не­из­мен­ным от­но­сят сы­рые (не­ра­фи­ни­ро­ван­ные) и ра­фи­ни­ро­ван­ные Ж. К из­ме­нён­ным – по­лу­чен­ные пу­тём фрак­цио­ни­ро­ва­ния (без ис­поль­зо­ва­ния хи­мич. мо­ди­фи­ци­ро­ва­ния), пе­ре­эте­ри­фи­ка­ции или со­че­та­ния пе­ре­эте­ри­фи­ка­ции и фрак­цио­ни­ро­ва­ния, гид­ро­ге­ни­зи­ро­ван­ные Ж., а так­же Ж., по­лу­чен­ные пу­тём гид­ро­ге­ни­за­ции и пе­ре­эте­ри­фи­ка­ции (с фрак­цио­ни­ро­ва­ни­ем или без не­го). К слож­ным Ж. от­но­сят не­эмуль­си­он­ные сис­те­мы не­из­мен­ных и из­ме­нён­ных Ж. (ком­би­ни­ро­ван­ные ку­ли­нар­ные, хле­бо­пе­кар­ные и кон­ди­тер­ские жи­ры), эмуль­си­он­ные сис­те­мы не­из­мен­ных и из­ме­нён­ных Ж. и вод­ной или мо­лоч­ной час­ти с разл. до­бав­ка­ми (мар­га­рин, май­о­нез и др. жи­ро­вые эмуль­сии), а так­же по­рош­ко­об­раз­ные жи­ры.

Ми­ро­вое про­из-во Ж. составляет св. 100 млн. т/год, из них ок. 80% при­хо­дит­ся на рас­тит. мас­ла.

Лит.: Хи­мия жи­ров. 3-е изд. М., 1992; Сто­п­ский В. С., Ключ­кин В. В., Ан­д­ре­ев Н. В. Хи­мия жи­ров и про­дук­тов пе­ре­ра­бот­ки жи­ро­во­го сы­рья. М., 1992; Жи­ры. Хи­ми­че­ский со­став и экс­пер­ти­за ка­че­ст­ва. М., 2005; Па­ро­нян В. Х. Тех­но­ло­гия жи­ров и жи­ро­за­ме­ни­те­лей. М., 2006.

Вернуться к началу