Жиры
Жиры
Пермский
военный институт ВВ МВД РФ
Кафедра
общенаучных дисциплин
Курсовая работа по химии
Тема: Жиры
Выполнил: бывший ст.
преподаватель ПВИ ВВ МВД РФ подполковник в отставке Овечкин А.В. для курсанта
1 курса факультета тыла N
Научный руководитель: ст.
преподаватель Перевозчикова С.А.
Пермь
|
Содержание
1.
Жиры,
определение, физико-химические свойства.
2.
Липиды,
важнейшие классы липидов.
3.
Липопротеиды.
4.
Животные
жиры, состав и свойства, получение, роль в питании.
5.
Масла
растительные.
6.
Производные
жиров: мыла, классификация, получение.
7.
Жировой
обмен.
8.
Литература.
Жиры, органические соединения, полные сложные эфиры глицерина
(триглицериды) и одноосновных жирных кислот; входят в класс липидов.
Наряду с углеводами и белками Ж. — один из главных компонентов клеток животных,
растений и микроорганизмов. Строение Ж. отвечает общей формуле:
CH2-O-CO-R’
I
CH-О-CO-R’’
I
CH2-O-CO-R’’’,
где R’, R’’ и R’’’ — радикалы
жирных кислот. Все известные природные Ж. содержат в своём составе три
различных кислотных радикала, имеющих неразветвлённую структуру и, как правило,
чётное число атомов углерода. Из насыщенных жирных кислот в молекуле Ж. чаще
всего встречаются стеариновая и пальмитиновая кислоты, ненасыщенные жирные
кислоты представлены в основном олеиновой, линолевой и линоленовой кислотами.
Физико-химические и химические свойства Ж. в значительной мере определяются
соотношением входящих в их состав насыщенных и ненасыщенных жирных кислот.
Ж. нерастворимы в воде, хорошо растворимы в органических растворителях, но
обычно плохо растворимы в спирте. При обработке перегретым паром, минеральными
кислотами или щёлочью Ж. подвергаются гидролизу (омылению) с образованием
глицерина и жирных кислот или их солей образуя мыла. При
сильном взбалтывании с водой образуют эмульсии. Примером стойкой эмульсии Ж. в
воде является молоко. Эмульгирование жиров в кишечнике (необходимое условие их
всасывания) осуществляется солями жёлчных кислот.
Природные Ж.
подразделяют на жиры животные и растительные
( масла
жирные).
В организме Ж. — основной источник энергии. Энергетическая ценность Ж. в 2 с
лишним раза выше, чем углеводов. Ж., входящие в состав большинства мембранных
образований клетки и субклеточных органелл, выполняют важные структурные
функции. Благодаря крайне низкой теплопроводности Ж., откладываемый в подкожной
жировой клетчатке, служит термоизолятором, предохраняющим организм от потери
тепла, что особенно важно для морских теплокровных животных (китов, тюленей и
др.). Вместе с тем жировые отложения обеспечивают известную эластичность кожи.
Содержание Ж. в организме человека и животных сильно варьирует. В некоторых
случаях (при сильном ожирении, а также у зимнеспящих животных перед залеганием
в спячку) содержание Ж. в организме достигает 50%. Особенно высоко содержание
Ж. у с.-х. животных при их специальном откорме. В организме животных различают
Ж. запасные (откладываются в подкожной жировой клетчатке и в сальниках) и
протоплазматические (входят в состав протоплазмы в виде комплексов с белками,
называемые липопротеидами). При голодании, а
также при недостаточном питании в организме исчезает запасной Ж., процентное же
содержание в тканях протоплазматических Ж. остаётся почти без изменений даже в
случаях крайнего истощения организма. Запасный Ж. легко извлекается из жировой
ткани органическими растворителями. Протоплазматические Ж. удаётся извлечь
органическими растворителями только после предварительной обработки тканей,
приводящей к денатурации белков и распаду их комплексов с Ж.
В растениях Ж. содержатся в сравнительно небольших количествах. Исключение
составляют масличные растения, семена которых отличаются высоким содержанием Ж.
Липиды (от греч. lípos
— жир), жироподобные вещества, входящие в состав всех живых клеток и играющие
важную роль в жизненных процессах. Будучи одним из основных компонентов биологических
мембран, Л. влияют на проницаемость клеток и активность многих
ферментов, участвуют в передаче нервного импульса, в мышечном сокращении,
создании межклеточных контактов, в иммунохимических процессах. Др. функции Л. —
образование энергетического резерва и создание защитных водоотталкивающих и термоизоляционных
покровов у животных и растений, а также защита различных органов от
механических воздействий.
Большинство Л. — производные высших жирных кислот, спиртов или альдегидов. В
зависимости от химического состава Л. подразделяют на несколько классов (см.
схему). Простые Л. включают вещества, молекулы которых состоят только ив
остатков жирных кислот (или альдегидов) и спиртов, к ним относятся жиры
(триглицериды и др. нейтральные глицериды), воски (эфиры
жирных кислот и жирных спиртов) и диольные Л. (эфиры жирных кислот и
этиленгликоля или др. двухатомных спиртов). Сложные Л. включают производные
ортофосфорной кислоты (фосфолипиды) и Л., содержащие остатки
сахаров (гликолипиды). Молекулы сложных Л.
содержат также остатки многоатомных спиртов — глицерина (глицеринфосфатиды) или
сфингозина (сфинголипиды). К фосфатидам относятся лецитины, кефалины,
полиглицерофосфатиды, фосфатидилинозит, сфингомиелины и др.; к гликолипидам —
гликозилдиглицериды, цереброзиды, ганглиозиды (сфинголипиды, содержащие остатки
сиаловых кислот). К Л. относят также некоторые вещества, не являющиеся
производными жирных кислот, — стерины, убихиноны,
некоторые терпены. Химические и физические
свойства Л. определяются наличием в их молекулах как полярных группировок (
—COOH, —OH, —NH2 и др.), так и неполярных углеводородных цепей.
Благодаря такому строению большинство Л. является поверхностно-активными
веществами, умеренно растворимыми в неполярных растворителях (петролейном
эфире, бензоле и др.) и очень мало растворимыми в воде.
В организме Л. подвергаются ферментативному гидролизу под влиянием липаз.
Освобождающиеся при этом жирные кислоты активируются взаимодействием с аденозинфосфорными
кислотами (главным образом с АТФ) и коферментом
А и затем окисляются. Наиболее распространённый путь окисления
состоит из ряда последовательных отщеплений двууглеродных фрагментов (так
называемое -окисление).
Выделяющаяся при этом энергия используется для образования АТФ. В клетках
многих Л. присутствуют в виде комплексов с белками (липопротеидов) и
могут быть выделены лишь после их разрушения (например, этиловым или метиловым
спиртом). Исследование извлечённых Л. обычно начинают с их разделения на классы
с помощью хроматографии. Каждый класс Л. — смесь многих близких по строению
веществ, имеющих одну и ту же полярную группировку и различающихся составом
жирных кислот. Выделенные Л. подвергают химическому или ферментативному
гидролизу. Освободившиеся жирные кислоты анализируют методом газожидкостной
хроматографии, остальные соединения — с помощью тонкослойной или бумажной
хроматографии. Для установления структуры продуктов гидролитического
расщепления Л. применяют также масс-спектрометрию, ядерный магнитный резонанс и
др. методы физико-химического анализа.
Липопротеиды (от греч. lípos — жир и протеиды),
липопротеины, комплексы белков и липидов.
Представлены в растительных и животных организмах в составе всех биологических
мембран, пластинчатых структур (в миелиновой оболочке нервов, в
хлоропластах растений, в рецепторных клетках сетчатки глаза) и в свободном виде
в плазме крови (откуда впервые выделены в 1929). Л. различаются по химическому
строению и соотношению липидных и белковых компонентов. По скорости оседания
при центрифугировании Л. подразделяют на 4 главных класса: 1) Л. высокой
плотности (52% белка и 48% липидов, в основном фосфолипидов);
2) Л. низкой плотности (21% белка и 79% липидов, главным образом холестерина);
очень низкой плотности (9% белка и 91% липидов, в основном триглицеридов); 4)
хиломикроны (1% белка и 99% триглицеридов). Полагают, что структура Л.
мицеллярная (белок связан с липид-холестериновым комплексом за счёт гидрофобного
взаимодействия) либо аналогична молекулярным соединениям белков с липидами
(молекулы фосфолипидов включены в изгибы полипептидных цепей белковых субъединиц).
Исследования Л. осложнены неустойчивостью комплексов липид — белок и трудностью
их выделения в природной форме.
Жиры животные, природные продукты,
получаемые из жировых тканей животных; представляют собой смесь триглицеридов
высших насыщенных или ненасыщенных жирных кислот, состав и структура которых
определяют основные физические и химические свойства Ж. ж. При преобладании
насыщенных кислот Ж. ж. имеют твёрдую консистенцию и сравнительно высокую
температуру плавления (см. табл.); такие жиры содержатся в тканях наземных
животных (например, говяжий и бараний жиры). Жидкие Ж. ж. входят в состав
тканей морских млекопитающих и рыб, а также костей наземных животных. Характерная
особенность жиров морских млекопитающих и рыб — наличие в них триглицеридов
высоконепредельных жирных кислот (с 4, 5 и 6 двойными связями). Йодное число у
этих жиров 150—200. Особое место среди Ж. ж. занимает молочный жир, которого в
масле коровьем до 81—82,5%; в коровьем молоке содержится 2,7—6,0% молочного
жира. В состав молочного жира входит до 32% олеиновой, 24% пальмитиновой, 10%
миристиновой, 9% стеариновой и др. кислоты (общее содержание их достигает 98%).
Кроме триглицеридов, Ж. ж. содержат глицерин, фосфатиды (лецитин), стерины
(холестерин), липохромы — красящие вещества (каротин и ксантофил), витамины А,
Е и F. Витамином А особенно богаты жиры из печени морских млекопитающих и рыб.
В молочном жире присутствуют, кроме того, витамины К и D. Под действием воды,
водяного пара, кислот и ферментов (липазы) Ж. ж. легко подвергаются гидролизу с
образованием свободных кислот и глицерина; при действии щелочей из жиров
образуются мыла.
В организме
Ж. ж. играют роль резервного материала, используемого при ухудшении питания, и
защищают внутренние органы от холода и механических воздействий.
Ж. ж.
находят широкое применение прежде всего в качестве продуктов питания. Важные
пищевые жиры — говяжий, бараний и свиной — получают из жировых тканей рогатого
скота и свиней. Из тканей морских млекопитающих и рыб приготовляют пищевые,
медицинские, ветеринарные (кормовые) и технические жиры. Пищевые жиры,
перерабатываемые путём гидрогенизации на маргарин, производят из
жировых тканей усатых китов (сейвалы, финвалы и др.). Медицинские жиры,
содержащие витамин А и используемые как лечебный и профилактический препарат,
получают из печени тресковых рыб: трески, пикши, сайры и др. Ветеринарные жиры
предназначаются для подкормки с.-х. животных и птиц и приготовляются из
тканевых и печёночных жиров рыб и морских млекопитающих. Технические жиры
используют в лёгкой, химической, парфюмерной промышленности и в др. отраслях
народного хозяйства для обработки кож, выработки моющих и пеногасительных
средств и различных кремов и помад. Технический рыбий жир получают преимущественно
в процессе производства кормовой муки из различных отходов (головы, кости,
внутренности, плавники), из малоценных в пищевом отношении и некондиционных
рыб, из некондиционного сырья, получаемого при переработке усатых китов и
ластоногих; к техническим относятся также жиры, получаемые из зубатых китов
(главным образом кашалотов) и характеризующиеся большим содержанием восков, что
делает их непригодными для пищевых целей.
Ж. ж. выделяют из жировой ткани и отделяют от белков и влаги посредством нагревания
выше температуры плавления. Вытопку жиров из измельченной ткани производят в
открытых котлах, а из неизмельчённой — в автоклавах под давлением. Для вытопки
пищевых и др. жиров широко применяют установки непрерывного действия АВЖ
(отечественного производства), «Титан» (Дания), «Де-Лаваль» (Швеция) и др.
Длительность процесса с момента загрузки жирового сырья до получения готового
продукта составляет на этих установках 7—10 мин. Вытопка Ж. ж. на
непрерывнопоточной установке АВЖ, широко применяемой в мясной промышленности,
включает следующие стадии (см. схему). Сырьё загружают в воронку
центробежной машины 1, где оно измельчается ножами и нагревается паром
до температуры 85—90°С. Полученная жиромасса поступает через питательный бачок 2
в горизонтальную центрифугу 3 для отделения белков от жира и воды. Жир с
водой через центробежную машину 4 направляется в питательный бачок 5
и затем в сепараторы 6 (на схеме показан один) на 2—3-кратную очистку.
Прозрачный жир посредством центробежной машины 7 подаётся в приёмник 8,
из которого поступает в шнековый аппарат 9 на охлаждение до температуры 35—42
°С, а затем на розлив упаковку в тару.
Состав и свойства жиров домашних животных
Показатель
|
Говяжий
|
Бараний
|
Свиной
|
Содержание
к-т,%
|
|
|
|
Насыщенные:
|
|
|
|
лауриновые
С12Н24О2
|
—
|
0,1
|
—
|
миристиновая
С14Н28О2
|
3,0—3,3
|
3,0
|
1,1
|
пальмитиновая
С16Н32О2
|
24,0—29,2
|
23,6
|
30,4
|
стеариновая
С18Н32О2
|
21,0—24,9
|
31,7
|
17,9
|
арахиновая
С20Н40О2
|
0,4
|
—
|
—
|
Ненасыщенные:
|
|
|
|
тетрадеценовая
С14Н26О2
|
0,4—0,6
|
0,2
|
0,1
|
гексадеценовая
С16Н30О2
|
2,4—2,7
|
1,3
|
1,5
|
олеиновая
С18Н34О2
|
41,1—41,8
|
35,4
|
41,2
|
линолевая
С18Н32О2
|
1,8
|
3,9
|
5,7
|
линоленовая
С18Н34О2
|
0,4
|
—
|
0,8
|
арахидоновая
С20Н32О2
|
0,2
|
0,8
|
2,1
|
Плотность
при 15°С, кг/м3
|
939—953
|
937—961
|
915—923
|
Темп-ра
плавления, °С
|
42—52
|
44—55
|
30—44
|
Темп-ра
застывания, °С
|
34—38
|
34—45
|
22—32
|
Иодное
число
|
32—47
|
35—46
|
46—66
|
Калорийность,
дж/кг (ккал /100г)
|
3980
*104
(950,5)
|
3956
*104
(944,9)
|
3981
*104
(950,9)
|
Усвояемость,
%
|
80—94
|
80—90
|
96—98
|
Страницы: 1, 2
|
|