Fyzikální a chemické vlastnosti tuků. Příjem tuků a jejich chemické vlastnosti

Skupina důležitých organických látek - lipidů - spolu s steroidy a vosky jsou tuky. Jejich obsah v živých buňkách se pohybuje od 5 do 10% suché buněčné hmoty. Tyto látky jsou studovány na základě jejich vlastností molekulární struktura, které určují chemické vlastnosti tuků. Chemie organických sloučenin považuje tyto látky za produkt esterifikační reakce mezi glycerolem trojsýtného alkoholu a vyššími nebo nenasycenými karboxylovými kyselinami.

V tomto článku budeme studovat nejen jejich použití v průmyslu a význam, ale také produkci tuků a chemické vlastnosti charakteristické pro tuto třídu sloučenin.

Historie objevu

Struktura byla studována v polovině 19. století. Francouzský chemik E. Shevrel je zahříval s vodou v přítomnosti alkalických látek a v reakčních produktech našel molekuly mastných karboxylových kyselin a glycerolu. M. Bertlo provedl zpětnou reakci: když byl glycerin zahřát se směsí kyseliny steroinové a kyseliny palmitové, dostal triglyceridový tuk. Na základě těchto experimentů se dospělo k závěru, že zkoumané látky patří do třídy esterů. Chemické vlastnosti tuků potvrdily tento závěr.

Tuky - estery

Jak se ukázalo na základě experimentů a E. M. Berthelot Chevrel, triglyceridy jsou estery glycerolu trihydrické alkoholu a vyšších monokarboxylových kyselin. Tuky obsahující steroinovou nebo palmitovou kyselinu jsou pevné, například hovězí, vepřové, jehněčí. Jedná se o živočišné tuky. Pokud je složení triglyceridů obsahují nenasycené mastné kyseliny - olejová, linolová, linolenová - takové kapalné tuky se nazývají oleje (slunečnice, podzemnice olejné, lněný).

Chemické vlastnosti tuků se liší od ostatních esterů tím, že několik složek karboxylových kyselin může vstoupit do složení jejich molekul.

Fyzikální vlastnosti

Přírodní i syntetické, například margarin, triglyceridy mají společné charakteristiky. Hlavní je hydrofobicita, nízká teplota tání a nízká měrná hmotnost. Rozkládají se dobře organická rozpouštědla, například v benzenu, tetrachlormethanu. Všechny tuky jsou snadno absorbovány porézními nebo vláknitými materiály. Podle teorie chemické struktury organických látek M. Butlerova jsou fyzikální a chemické vlastnosti tuků vzájemně propojeny. Potvrzení této skutečnosti bude uvedeno níže.

Chemické reakce triglyceridů

Kvantitativní a kvalitativní složení molekuly tuku, stejně jako jeho prostorová konfigurace, potvrzuje skutečnost, že triglyceridy patří do třídy esterů. Jejich hlavní chemickou vlastností je reakce s vodou (hydrolýza). Snadno se vyskytuje v přítomnosti katalyzátorů - zásad, oxidů hořčíku, zinku nebo vápníku. Směs karboxylových kyselin a glycerolu se nachází v reakčních produktech. Vzhledem k tomu, že reakce tuků s vodou je reverzibilní, jsou v průmyslu vytvořeny podmínky, za kterých dochází ke vzniku glycerolu a vyšších monobázických karboxylových kyselin. K tomu se kontinuálně přivádí k reakční směsi roztok alkalických látek a produkty se okamžitě odvádějí z reakční koule. Tyto techniky zabraňují možnosti zpětného procesu, což vede k tvorbě tuku. Hydrolýza se v chemii organické syntézy široce používá k výrobě výše uvedených látek.

Reakce alkalického zmýdelnění

Pokračovat v studiu organických látek - esterů. Tuky, jejichž chemické vlastnosti jsou prezentovány hydrolýza reakce, jsou také schopné reagovat s alkalickými látkami. Tato reakce se nazývá saponifikace a je opakem esterifikačního procesu. Glycerol a mastné kyseliny získané v důsledku alkalického zmýdelnění se ošetřují sodou nebo hydroxidem sodným. Výsledkem je vytvoření mýdla.

Je pevné, má vzorec C_{17. místo}H₃₅COONa a nazývá se ekonomickou. Pokud do něj přidáte barviva, glycerin, kosmetické vonné látky, získáme toaletní mýdlo. Tekuté mýdlo, na rozdíl od pevné látky byly získány v případě, že tuk v zmýdelnění nejsou smíchány s roztokem hydroxidu sodného a hydroxidu draselného. Například palmitát draselný C₁₅H₃₁COOK - tekuté draselné mýdlo. Výchozími surovinami pro reakci zmýdelnění jsou levné tuky živočišného nebo rostlinného původu.

Tekuté tuky - Oleje

Patří mezi ně molekuly nenasycených karboxylových kyselin, které mají dvojné vazby. Rostlinné tuky jsou syntetizovány v kanálech endoplazmatického retikulu pod působením enzymů z glycerinu a mastných kyselin. A oni se zase formují v reakcích cyklu Calvin, které jsou výsledkem fotosyntézy. Olejové kapky se shromažďují v semenech, ovoce, méně často ve vegetativních částech rostlin a slouží jako zásoba živin. Fyzikálně-chemické vlastnosti tuků produkovaných rostlinami jsou způsobeny přítomností dvojité vazby pi ve svých molekulách. Na místě jejího roztržení se objevují reakce přidávání například atomů vodíku. To vede k tvorbě tuhých hydrogenovaných triglyceridů.

Chemické vlastnosti rostlinných tuků

Jak již bylo uvedeno výše, triglyceridy rostlinného původu obsahují vyšší nenasycené karboxylové kyseliny. Oleje lze zpracovat hydrogenací. Tento proces se provádí za zahřívání a za přítomnosti katalyzátoru - práškového niklu.

Reakčním produktem je pevný tuk (salomas). Používá se při výrobě steroinu, glycerolu a při výrobě mýdel. Pokud se k salámům přidá cukr, sůl, mléko a potravinářské barvy, pak se získá jedlý tuk - margarin. Když do něj přidáte vitaminy a přírodní máslo, dostanete takzvaný lehký olej.

Syntetické tuky

Jsou levnější než přirozené a liší se od přirozených triglyceridů jejich složením. Jedním z hlavních zdrojů výroby syntetického tuku jsou přírodní a přidružené ropné plyny, stejně jako samotný olej. Vyšší parafiny obsažené v těchto minerálech jsou oxidovány. Výsledkem jsou syntetické mastné kyseliny. Jejich interakce s ethylenglykolem vede k produkci syntetického tuku. Používá se v kožedělném průmyslu (pro výkrm kožešin a kůží). V kosmetickém průmyslu se používají syntetické triglyceridy při výrobě toaletních mýdel, krémů a lotionů. V průmyslu stavebních hmot se umělé tuky používají k výrobě laků, tmelů, barev.

Chemické vlastnosti tuků získaných umělými prostředky se neliší od přirozených. Také vstupují do reakce hydrolýzy v přítomnosti kyseliny a jsou vystaveny zásadám (zmýdelňovací reakci).

Jak se tvoří triglyceridy v lidském těle

Vzhledem k metabolickým reakcím mohou být tuky v tělních buňkách syntetizovány z přebytku sacharidů. To vysvětluje skutečnost, že nekontrolovaná konzumace potravin bohatých na škrob a sacharózu (mouka, rýže, brambory, sladkosti) vede k nadváze. V procesu trávení se potraviny obsahující tuky rozdělí v duodenu na glycerol a mastné kyseliny. Jejich hydrolýza nastává při povinné účasti lipázy, enzymu pankreatu a žluče sekretované játry. Jako čisticí prostředek žluč emulguje tuky, tzn. Rozkládá velké molekuly do jemně rozptýlených kapiček, snadno se rozpadá lipázou.

Ve vilách je jejich tenké střevo syntetizované molekuly tuku, které jsou charakteristické pro lidské tělo, a pak jsou absorbovány do lymfy. Na lymfatických cévách vstoupí do buněk tuky a jejich přebytek je uložen v podkožním tukovém tkáni nebo omentu.

Biologická úloha lipidů

Studiem chemických vlastností tuků, soustředit na svou schopnost vylučovat velké množství energie, jeden gram tuku poskytuje 37,8 kJ energie z úplnou oxidaci. Proto jsou triglyceridy jeho univerzálními dodavateli. Tuky jsou cennými potravinářskými produkty. Je známo, že se nesprávné a dlouhé skladování triglyceridů „věku“ a žluklé, získávání nepříjemný zápach. To je způsobeno kontaktem tuku s kyslíkem ve vzduchu. Olej, který se začne zhoršovat, lze snadno určit, pokud do něj přidáte jodid draselný. Peroxidy obsažené v přípravku, tato sloučenina se oxiduje na volného jodu, což způsobuje modrou barvu při kontaktu s látkami, které obsahují škrob.

Tuky jsou také důležitým stavebním materiálem a jsou součástí buněčných membrán a organel. Velká je jejich úloha v regulaci tepla organismů. Například zvířata žijící ve velkých hloubkách, kde se teplota vody je velmi nízká, mají dobře vyvinutý podkožní vrstvu tuku, například velryby může dosáhnout o tloušťce 1,5 m. Zvířata step, pouštní a polopouštní také hromadí v těle dostatečné množství tuku. Je nutné, aby je jako zdroj endogenního vody, jako je tomu v oxidaci tuku navíc k energii, velké množství kapaliny. Tato zvířata zahrnují velbloudy, jerboy, shrews.

Lipidy hrají důležitou roli při ochraně vnitřních orgánů. Osoba má dobře vyvinutý omentum, který chrání žaludek, trávící žlázy před vnitřními zraněními. Takové důležité orgány, jako jsou ledviny, musí být nutně ve vrstvě tuku. S prudkým hubnutí v může dojít v důsledku ztenčení vrstvy, což je závažné patologie lidské renální opomenutí, narušuje vylučovací systém.

Význam lipidů při tvorbě buněčných membrán je velký. Spolu se sacharidy a bílkovinami tvoří dvě vrstvy, které mají strukturu mozaiky. Spojení tuků s bílkovinami se nazývají lipoproteiny. Určují selektivní propustnost buněčných membrán.

V tomto článku bylo zváženo chemické složení a vlastnosti tuků a jejich aplikace v průmyslu.