Жиры – биологически важные органические соединения

Содержание
Нахождение жиров в природе.
История изучения жиров.
Строение и разнообразие жиров.
Физические свойства жиров.
Химические свойства жиров.
Функции жиров в организме.
Рекомендации по потреблению жиров.

Нахождение жиров в природе
Жиры входят в состав растительных и животных клеток. В клетках подкожной жировой клетчатки млекопитающих их содержание достигает 90%, в тканях мозга – до 60%.
Животных жиров в настоящее время производится более 20 млн. т в год, из которых основная масса приходится на говяжий и бараний жир (около 8,5 млн. т), свиной жир (7 млн. т), сливочное масло (6,5 млн. т). Рыбьего жира производится более 1 млн. т.

Жиры в растениях
В растениях масла преимущественно накапливаются в плодах (маслины, облепиха) и семенах (лен, подсолнечник, кукуруза, клещевина и др.).
Их содержание колеблется от 2-3% до 70% и выше.
Накапливают жиры растения многих семейств, особенно астровые, капустные, сельдерейные, розоцветные, молочайные, маковые, яснотковые.

Различные масличные культуры
Подсолнечник
Арахис
Горчица

Различные масличные культуры
Масличная
пальма
Маслина
Кокосовая
пальма

Строение жиров
Природные жиры - это смеси, состоящие из полных сложных эфиров глицерина и жирных кислот.
R, R' и R – углеводородные остатки (радикалы) жирных кислот, содержащие от 4 до 26 атомов углерода.

История изучения жиров
То, что в состав жиров входит глицерин, впервые выяснил в 1779 г. знаменитый шведский химик Карл Вильгельм Шееле. Нагревая оливковое масло с влажным свинцовым глётом (PbO), он выделил из смеси неизвестное ранее жидкое вещество - «сладкое начало масел».

История изучения жиров
Впервые состав жиров определил в начале прошлого века французский химик Мишель Эжен Шеврёль, основоположник химии жиров.
Действуя водными растворами кислот и щелочей на различные жиры, он получил в результате реакции гидролиза глицерин и различные жирные кислоты.

История изучения жиров
В 1854 французский химик Марселен Бертло (1827–1907) провел реакцию этерификации, то есть образования сложного эфира между глицерином и жирными кислотами и таким образом впервые синтезировал жир.

Синтез жиров – реакция этерификации
Синтез одного из жиров (тристеарина) можно представить схемой:

История изучения жиров
В 1859 его соотечественник Шарль Вюрц (1817–1884), используя реакцию, названную его именем, синтезировал жиры, нагревая трибромпропан с «серебряными мылами».

Конечно, намного проще и дешевле получать жиры из природных источников, но Бертло и Вюрц вовсе не собирались заменять природный жир синтетическим. Проведенный ими так называемый «встречный синтез» однозначно доказывал состав природных жиров.

Виды жиров

Состав жиров
В составе триглицеридов содержится около 9% глицерина и жирные кислоты с разной длиной углеродной цепочки. Свойства триглицеридов зависят от длины и особенностей химической структуры, входящих в их состав жирных кислот. В природе обнаружено более 200 жирных кислот, но практическое значение имеют примерно 20.

Строение жирных кислот
предельные
(насыщенные)
моно-
ненасыщенные
поли-
ненасыщенные

Физические свойства жиров
Животные жиры – твердые легкоплавкие вещества легче воды (плотность 0,91–0,94 г/см3), плохо проводят тепло.
Большинство растительных масел – жидкости, застывающие ниже 0°С (подсолнечное – от –16 до –19° С, оливковое – от –2 до –6° С и потому оно легко замерзает).
Кипят масла при атмосферном давлении лишь при высокой температуре (порядка 300°С) и при этом разлагаются; их можно перегонять только в вакууме.

Физические свойства жиров
Жиры и масла не растворимы в воде (гидрофобны), а в присутствии поверхностно-активных веществ могут давать с ней эмульсию. Они хорошо растворяются в эфире, бензоле, хлороформе и других неполярных и малополярных органических растворителях (CCl4, CHCl3, CCl2=CHCl и др.). Именно такими растворителями выводят жировые пятна в химчистке.
Очистка ткани от жирового пятна с помощью бензина.

Химические свойства жиров
Гидролиз
При длительном хранении в обычных условиях жиры, например сливочное масло, подвергаются частичному гидролизу. Образовавшаяся, хотя и в небольшом количестве, масляная (бутановая) кислота СН3—СН2—СН2—СООН придает сливочному маслу неприятный вкус и запах.
Этот процесс называют прогорканием.

Химические свойства жиров
Щелочной гидролиз – омыление
Этот процесс известен с древних времен, когда для получения мыла животные жиры кипятили с водой и древесной золой, содержащей карбонат калия.
На реакции щелочного гидролиза основан один из традиционных методов исследования жиров – определение их «эфирного числа», которое равно массе КОН (мг), необходимой для омыления 1 г жира, для говяжьего жира это число составляет 185–190.

Химические свойства жиров
Гидрирование непредельных жиров - присоединение водорода по месту разрыва π-связей.
Гидрогенизацию жиров проводят в специальных
автоклавах под давлением. Образующийся
продукт – саломас – используется для
производстве мыла, а при гидрировании
определенных сортов масел – и для
употребления в пищу, например, в составе маргарина.

Химические свойства жиров
Непредельные жиры способны к реакции полимеризации. Конопляное, льняное и др. масла являются высыхающими, так как в них из-за присутствия двойных связей возможна полимеризация – «сшивка» отдельных молекул с образованием нерастворимой пленки. Это свойство широко используют для приготовления натуральной олифы – растворителя для масляных красок.
Йодирование. Для определения степени ненасыщенности жира используют «йодное число», которое равно массе йода, способного присоединиться к 100 г жира (для твердых жиров оно мало, а для жидких доходит до 200).

Химические свойства жиров
Непредельные жиры могут вступать в реакцию окисления, например, окисляются кислородом воздуха, обесцвечивают раствор перманганата калия KMnO4 и бромную воду.
Облепиховое, пихтовое и подсолнечное масла обесцвечивают
раствор KMnO4 после интенсивного встряхивания.

Биологические функции жиров
1. Энергетическая функция
1 г жира при окислении в организме дает в среднем 9 ккал. Жиры обеспечивают около 30% и более суточной энергоценности рациона.

2. Структурная функция
Жиры (липиды) входят в состав клеток и клеточных структур, в частности, клеточных мембран и всех мембранных органоидов (ЭПС, аппарата Гольджи, митохондрий, лизосом и др.).

3. Участие в обменных процессах
С жирами в организм поступают необходимые для жизнедеятельности вещества - витамины A, D, Е, незаменимые (эссенциальные) жирные кислоты, которые регулируют обмен холестерина, действуют на стенки кровеносных сосудов, увеличивая их эластичность.
Жиры обеспечивают всасывание из кишечника ряда минеральных веществ и жирорастворимых витаминов.

3. Участие в обменных процессах
Полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК) образуют в организме гормоноподобные вещества - простагландины, лейкотриены, простациклины, тромбоксаны.
Без жиров невозможна нормальная работа репродуктивной функции.

4. Защитная функция
Амортизация – Все хрупкие органы в организме человека окружены защитной жировой оболочкой, это помогает предохранить их от травм, сотрясений и воздействия внешней среды.
Теплоизоляция – защита от переохлаждения. Именно поэтому морские теплокровные животные, киты и тюлени, имеют толстый слой подкожного жира.

4. Защитная функция
Жиры повышают сопротивляемость организма инфекциям и действию радиации.
Жировые клетки секретируют гормоны, именуемые цитокинами, которые составляют часть защитного механизма иммунной системы.

4. Защитная функция
Жиры являются прекрасным смазочным материалом для оперения водоплавающих птиц. Жироподобный секрет вырабатывается у них копчиковой железой. Поэтому утки и гуси всегда «выходят сухими из воды».

5. Жиры – источник воды в организме
100 граммов жира при полном окислении (сгорании) дают около 107 граммов воды. В горбах верблюдов «хранится» до 100 – 120 килограммов жира. В условиях водного голодания этот жир, окисляясь, может выделить 40 и больше литров воды. Не удивительно, что верблюд в состоянии обойтись без питья до 8 и даже 10 – 13 дней.
Кенгуровые крысы (сумчатые животные) научились обходиться вообще без потребления воды, используя только внутри произведенную жидкость.

Итак, без участия жиров невозможно протекание большинства обменных процессов в организме, поэтому роль жиров нельзя недооценивать, они играют огромную роль в обеспечении жизни нашего организма. Даже в состоянии покоя человеку нужны жиры, поэтому полный отказ от них неразумен. Однако не стоит после перечисления важных свойств жира в организме начинать оправдывать свою полноту, что часто делают полные люди. При избытке жира в питании и откладывании его в жировой ткани сверх нормы пагубное действие жиров начинает преобладать над полезными свойствами.
Согласно замыслу природы, жиры должны потребляться в небольших количествах как составной элемент натуральных продуктов.

Рекомендации
по потреблению жиров