Реферат: Выделение жирных кислот из растительных масел
Рассмотрим основные группы липидов и их функции.
Глицериды (ацилглицерины).
Глицеридами
называются сложные эфиры глицерина и высокомолекулярных карбоновых кислот. Они
составляют основную массу липидов (до 95-97 %).
Глицериды - наиболее
распространенный и важный компонент простых нейтральных липидов.
Выделение чистых
глицеридов - сложная операция, требующая применения специальной техники,
например дробной кристаллизации при низких температурах. 
Впервые глицериды были синтетически получены в 1854г Бертло нагреванием до 200°С смеси глицерина с жирными кислотами в присутствии минеральных кислот. Если в этом синтезе применять смесь кислот, то получается сложная смесь смешанных глицеридов. Позднее глицериды получил Вюрц (1859), нагревая 1,2,3-трибромпропан с серебряными солями жирных кислот:
СH2Br CH2 COOCC17H35
CHBr +3AgOOCC17H35 CH COOCC17H35
CH2Br
CH2 COOCC17H35
Глицериды, содержащие два различных концевых кислотных остатка, обладают асимметрическим атомом углерода и являются оптически активными веществами:
CH2 COOCC17H35
*CH COOCC17H35
CH2 COOCC17H35
По современным представлениям молекулы триацилглицеринов в кристаллах в зависимости от ориентации кислотных групп могут иметь форму вилки (1), кресла (2) или стержня (3).
или 
(1)
или (2)
 |
|||
 |
 |
||
 |
|||
(3)
В состав жиров в основном входят триглицериды, но присутствуют ди- и моноглицериды:
O O
CH2 O C R CH2 O C R CH2 OH
CH O C R1 CH O C R1 CH O C R1
O O O
CH2 O C R2 CH2 OH CH2 OH
O
триглицерид 1,2-диглицерид 2-моноглицерид
Триацилглицериды - самые распространенные из липидов, встречающихся в природе. Их принято делить на жиры и масла в зависимости от того, остаются ли они твердыми при 20°С (жиры) или имеют при этой температуре жидкую консистенцию (масла). [ ]
Физические свойства жиров.
Как правило, жиры не выдерживают перегонки и разлагаются, даже их перегоняют при пониженном давлении.
Температура плавления и консистенция жиров зависят от строения кислот, входящих в их состав. Твердые жиры, т. е. жиры, плавящиеся при сравнительно высокой температуре, состоят преимущественно из глицеридов предельных кислот (стеариновая, пальмитиновая и др. ). Масла, обладают жидкой консистенцией и содержат значительные количества глицеридов непредельных кислот, таких как олеиновая, линолевая, линоленовая.
Различное распределение жиров в глицеридах объясняет некоторые различия в физических свойствах жиров. Так, масло какао и овечий жир содержат в качестве главных кислот пальмитиновую, стеариновую и олеиновую примерно в равных количествах и при этом обладают различными физическими свойствами. Масло какао плавится при 34°С и рассыпчато, тогда как овечий жир плавится при более высокой температуре ( 44 - 49°С ), жирный на ощупь и густой. Первое ведет себя как индивидуальное вещество, а второй - как сложная смесь.[ ]
Для многих глицеридов характерно наличие «двойной температуры плавления». Например, чистый тристеарин плавится при 71°С. Однако если его расплавить, а затем резко охладить, то при повторном нагревании он плавится сначала при 55°С, затем затвердевает и снова плавится при 71°С. Удалось установить существование и третьей точки плавления. Это явление обусловлено наличием для тристеарина трех полиморфных кристаллических форм с различной температурой плавления: устойчивая b-форма (71,5 °С); b-форма (65°С) и
a-форма (54,5°С).
Природные жиры представляют собой сложные смеси различных глицеридов, поэтому они плавятся не при определенной температуре, а в определенном температурном интервале, причем предварительно они размягчаются.
Для характеристики жиров применяется, как правило, температура затвердевания, которая несколько ниже температуры плавления. Температура затвердевания изменяется в широких пределах: -27°С у льняного масла, -18°С у подсолнечного, 19-24°С у коровьего и 30-38°С у говяжьего сала.[ ]
Жиры растворяются в эфире, полигалогенопроизводных, в сероуглероде, в ароматических углеводородах (бензоле, толуоле) и в бензине. Твердые жиры трудно растворимы в петролейном эфире; нерастворимы в холодном спирте. Жиры нерастворимы в воде, однако могут образовывать эмульсии, которые стабилизируются в присутствии некоторых поверхностно-активных веществ (белки, мыла, сульфокислоты) главным образом в слабощелочной среде. Природной эмульсией жира, стабилизированной белками, является молоко. [ ]
Аналитическая характеристика жиров.
Кроме температуры плавления и затвердевания для характеристики жиров используются следующие величины:
Кислотное число (КЧ). Количество миллиграммов едкого кали, необходимое для нейтрализации свободных жирных кислот, содержащихся в 1 г жира. КЧ характеризует наличие свободных жирных кислот в жире. Используется для расчета количества щелочи при рафинации, в других процессах. [ ]
Число омыления (ЧО). Число миллиграммов едкого кали, расходующихся при омылении 1 г жира кипячением последнего с избытком едкого кали в спиртовом растворе. Малые числа омыления указывают на присутствие высокомолекулярных кислот или же неомыляемых веществ. Большое число омыления указывает на присутствие кислот с «меньшими» молекулами. Характерная величина для идентификации жира. Необходима для расчета щелочи при омылении.[ ]
Йодное число (ЙЧ). Выражается количеством граммов йода, которое может присоединяться по двойным связям к 100 г жира. Для определения йодного числа применяются растворы хлористого йода ICl, бромистого йода IBr или брома в растворе сулемы, которые более реакционноспособны, чем сам йод. Йодное число является мерой ненасыщенности кислот жиров. Оно особенно важно для оценки качества высыхающих масел. [ ]
Число нейтрализации (ЧН). Показатель для жирных кислот, выделяемых из жира.
Эфирное число (ЭЧ). Рассчитывается на основании разности числа омыления и кислотного числа.
ЭЧ=ЧО-КЧ
Гидроксильное и карбонильное числа применяются редко. Гидроксильное число используется для характеристики высших спиртов, используется в производстве синтетических моющих средств.[ ]
По ненасыщенности триглицериды делят на четыре группы:
GSU2 - мононасыщенные
GS2U - динасыщенные
GU3 - ненасыщенные
GS3 - тринасыщенные
G - остаток глицерина, S - остаток насыщенной и U - ненасыщенной кислоты.
В природных растительных триглицеридах первое и третье положения заняты предпочтительно остатками насыщенных кислот, второе - ненасыщенной.[ ]
Химические свойства глицеридов.
Глицериды вступают во все химические реакции, характерные для сложных эфиров, однако они имеют ряд особенностей, связанных со строением кислот и глицерина.
Гидролиз триглицеридов: происходит под влиянием кислот, щелочей, сульфокислот, а также при действии фермента липазы, находящегося в семенах клещевины. При гидролизе образуются сначала ди-, затем моноглицериды и в конечном итоге жирные кислоты и глицерин.
O
СH O C R [H] ; [ОН] CH O C OH H O
CH O C R +
HOH CH O C R + RCOOH
CH O C R или липаза CH O C R R COOH
O O
триглицерид диглицерид
СH OH O H O CH
OH
CH O C R R COOH CH OH
CH OH CH OH
моноглицерид глицерин
Результат полного гидролиза выражается схемой:
O
СH O C R [H] ; [ОН] CH OH
CH O C R +
3HOH CH OH + R COOH +
R COOH + R COOH
O
CH O C R или липаза CH OH
O
Наилучшие условия поведения 220-260°С и (25-60)*10 Па (безреактивное расщепление жиров). Практически гидролиз жиров производят или перегретым паром, или нагреванием в присутствии серной кислоты или щелочей. Контролируют гидролиз по КЧ.[ ]
С гидролизом глицеридов тесно связано такое свойство жиров как прогоркание. Различают два типа прогоркания: гидролитическое и окислительное. Гидролитические изменения в жире происходят под действием ферментов и микроорганизмов и приводят к появления свободных жирных кислот. Если эти кислоты обладают короткой цепью, то жиры приобретают прогорклый запах и вкус. Этот тип прогоркания характерен для коровьего масла. Однако наиболее распространен окислительный тип прогоркания. Окисление молекулы жира приводит к образованию ряда альдегидов и кетонов с короткой цепью, которые имеют неприятный запах и вкус. Для этого необходимо присутствие кислорода воздуха, а также повышенная температура, свет, влажность. В настоящее время для борьбы с прогорканием жиров, поступающих в продажу, используют специальные вещества, называемые антиоксидантами. Эти соединения обычно являются полифенолами, хинонами или катехинами. (подробнее - схема окисления жиров)[ ]
