Пищевые жиры – необходимая составная часть сбалансированного рациона питания человека: на их долю должно приходиться около 30% общей энергетической ценности пищи.
Институтом питания разработаны научно обоснованные нормы потребления жиров: взрослому человеку в сутки необходимо 80-100 г жиров (из них 30 г – растительных масел), т.е. приблизительно 36 кг в год.
Необходимо иметь в виду, что термину «жиры» часто придают различный смысл. В обиходе им обозначают большую группу пищевых продуктов: растительные масла, животные жиры, маргарин, сливочное масло, кулинарные жиры. В органической химии термин «жиры» применяют для обозначения глицеридов – соединений, являющихся сложным эфиром глицерина и жирных кислот. В химии жиров – разделе органической химии – это общее понятие конкретизировано и под собственно жирами понимают не глицериды вообще, а именно триглицериды (триацилглицерины), т.е. соединения глицерина с тремя молекулами жирных кислот. Соединения глицерина с одной (моноглицериды) или с двумя (диглицериды) молекулами жирных кислот являются продуктами частичного гидролиза триглициридов либо неполного синтеза их.
Цель работы – рассмотреть химические основы состава жиров.
Задачи работы - представить общую характеристику состава жиров; рассмотреть особенности жирных кислот; изучить классификацию жиров.
Натуральные растительные масла и животные жиры не являются химически чистыми веществами. Они представляют собой смесь триглицеридов (собственно жиры) и сопутствующих им веществ. При этом на долю триглецеридов приходится 95-97 %, а остальные 5-3% - сопутствующие триглицеридам вещества, в том числе 0,05-0,3% воды.
Жиры должны использоваться в количествах, наиболее благоприятных для восполнения затраты энергии. Установлено, что ежедневная потребность взрослого человека в жире удовлетворяется 75-110г. Необходимо, однако, отметить, что количество жира в пищевом рационе определяется разными обстоятельствами, к которым относят интенсивность труда, климатические особенности, возраст человека. Человек, занятый интенсивным физическим трудом, нуждается в более калорийной пище, следовательно, и в большем количестве жиров. Климатические условия севера, требующие большой затраты тепловой энергии, также вызывают увеличение потребности в жирах. Чем больше расходуется энергия организма, тем большее количество жира нужно для ее восполнения.
Но нельзя забывать, что избыточное количество жира даже в рационе здорового человека вредно. Жиры не растворяются ни в воде, ни пищеварительными соками. В организме они расщепляются и эмульгируются при содействии желчи. Излишнее количество жира не успевает проэмульгироваться, нарушает пищеварительные процессы и вызывает неприятное ощущение изжоги. Избыточное количество жира в пище снижает ее усвояемость, особенно важнейшей части пищи – белков.
Пищевая ценность различных жиров не одинакова и в значительной мере зависит от усвояемости жира организмом. Усвояемость жира в свою очередь зависит от температуры его плавления. Так, жиры с низкой температурой плавления, не превышающей 370 (т. е. температуры человеческого тела), обладают способностью наиболее полно и быстро эмульгироваться в организме и, следовательно, наиболее полно и легко усваивается.
К жирам с низкой температурой плавления относят сливочное масло, свиное сало, гусиное сало, все виды маргаринов, а также жидкие жиры.
Жиры с высокой температурой плавления усваиваются значительно хуже. В то время как сливочное масло усваивается организмом до 98,5%, бараний жир усваивается только на 80-90%, говяжий жир, в зависимости от его температуры плавления, на 80-94%.
Собственно жиры (триглицериды) и сопутствующие им вещества, а также ряд других веществ, происхождение которых не связано с жирами, объединяют под общим названием липиды. Понятие липиды, включающее всю сумму веществ, входящих в состав натуральных растительных и животных жиров (как глицериды, так и разнообразные сопутствующие вещества), более общее, чем понятие жиры.
Липиды – это группа веществ, разнообразных по химическому составу и структуре, но обладающими некоторыми общими свойствами: нерастворимостью в воде, способностью растворяться в органических растворителях, высокой молекулярной массой основных структурных элементов, физиологической активностью.
Понятие липиды не имеет точной химической характеристики и единой классификации. Наиболее распространена классификация на основе химического состава липидов, приведенная в книге проф. Б.Н. Тютюнникова[1]. По этой классификации липиды делят на простые (не содержащие фосфора и азота), сложные (содержащие фосфор, азот, иногда серу) и циклические.
К простым липидам относятся глицериды. Глицериды (точнее, триглицериды) – основная часть жиров. В эту же группу входят церины (составляющие основу восков), микрозиды, церолы, а также углеводороды жирного ряда (сквален, терпены).
В группу сложных липидов входят: фосфатиды – сложные эфиры спиртов, жирных кислот и фосфорной кислоты, которая может быть связана с азотистым основанием; гликозидолипиды – соединения сахаров, высокомолекулярной жирной кислоты и аминоспирта (иногда аминокислоты); липопротеиды – соединения белков с липидами.
К циклическим относятся липиды, содержащие компоненты с циклической структурой молекул, например стерины (стеролы) и эфиры (стериды) с высокомолекулярными алифатическими (или жирными) кислотами.
Большинство липидов находятся в растительных и животных организмах сравнительно небольшом количестве (в пределах нескольких процентов). В больших количествах встречаются триглицериды.
Структурная формула триглицеридов в общем виде может быть представлена следующим образом:
СН2 - ОСОRCH – OCOR
CH2 – OCOR,
Где R – радикал какой-либо жирной кислоты.
Основными структурными элементами триглицеридов, таким образом, являются трехатомный спирт глицерин и жирные кислоты. Глицерин – неизменная составляющая молекул триглицеридов в отличие от жирных кислот. Физические и химические свойства триглециридов определяются составом, структурой и расположением в молекуле жирных кислот[2].
Жирные кислоты входят в состав молекул различных групп липидов: триглицериды почти на 90 % состоят из жирных кислот; они являются составной частью фосфатидов и восков, стеринов и витаминов.
Жирные кислоты природных глицеридов, как правило, относятся к классу алифатических прямоцепочечных одноосновных карбоновых кислот. Алифатические карбоновые кислоты называют жирными кислотами, так как многие из них встречаются в жирах и были выделены из последних.
Жирные, или карбоновые, кислоты содержат карбоксильную группу и в общем виде обозначаются формулой RCOOH, а СЩЩР – карбоксильная группа, или карбоксил. Карбоксильным группам приписывают строение:
О- С
О - Н
Общая формула этих кислот СnH2nO2. Кислоты этого гомологического ряда (от С4 до С20) приведены в таблице 1.
Название кислоты | Формула | Молекулярная масса | Плотность, кг/м2, при температуре, оС, обозначенной в скобках | |
По Женевской номенклатуре | Тривиальное | |||
Бутановая | Маслянная | С4Н8О2 | 88,10 | 0,959 (20) |
Пентановая | Валериановая | С5Н10О2 | 102,13 | 0,942 (20) |
Гексановая | Капроновая | С6Н12О2 | 116,15 | 0,929 (20) |
Гептановая | Гептиловая | С7Н14О2 | 130,18 | 0,922 (20) |
Октановая | Каприловая | С8Н16О2 | 144,21 | 0,910 (20) |
Нонановая | Пеларгоновая | С9Н18О2 | 158,23 | 0,907 (20) |
Декановая | Каприновая | С10Н20О2 | 172,26 | 0,895 (30) |
Ундекановая | Ундециловая | С11Н22О2 | 186,29 | 0,991 (25) |
Додекановая | Лауриновая | С12Н24О2 | 200,31 | 0,883 (20) |
Тридекановая | Тридециловая | С13Н26О2 | 214,34 | 0,846 (80) |
Тетрадекановая | Миристиновая | С14Н28О2 | 228,36 | 0,858 (80) |
Пентадекановая | Пентадециловая | С15Н30О2 | 249,39 | 0,842 (80) |
Гексадекановая | Пальмитиновая | С16Н32О2 | 256,42 | 0,853 (62) |
Гептадекановая | Маргариновая | С17Н34О2 | 270,44 | 0,853 (60) |
Октадекановая | Стеариновая | С18Н36О2 | 284,47 | 0,847 (69) |
Нонадекановая | Нонадециловая | С19Н38О2 | 298,49 | 0,877 (24) |
Эйкозановая | Арахиновая | С20Н40О2 | 312,52 | 0,824 (100) |
Физические свойства насыщенных жирных кислот различны и изменяются в зависимости от их молекулярной массы.