Які хімічні речовини впливають властивості жирів. Фізичні та хімічні властивості жирів. Одержання жирів та його хімічні властивості. Склад та будова жирів

Склад та будова молекул жирів.

Складні ефіри можуть утворюватися різноманітними карбоновими кислотами та спиртами. Найбільше значення мають ті, які утворені тритомним спиртом гліцерином та вищими карбоновими кислотами. До останніх відносяться, наприклад, стеаринова кислота складу 17 Н 35 СООН і олеїнова кислота складу 17 Н 33 СООН.

Перша – гранична кислота, друга – ненасичена. У її вуглеводневому радикалі є подвійний зв'язок між вуглецевими атомами, тому в молекулі олеїнової кислоти на два водневі атоми менше:

Стеаринова кислота Олеїнова кислота

Складні ефіри карбонових кислот та гліцерину називаються жирами. Якщо формулу

карбонової кислоти записати в загальному вигляді, то утворення жиру

можна уявити рівнянням реакції етерифікації:

Гліцерин Карбонова кислота Жир

Хімічну природу жирів почали вивчати у першій половині ХІХ ст. Синтез жиру тристеарину вперше здійснив французький хімік М. Бертло у 1854 р.

Фізичні властивості жирів.Склад та будова вуглеводневих радикалів впливають на властивості жирів. Ось як, наприклад, змінюються їх температури плавлення:

Як бачимо, жир, утворений граничною кислотою, у звичайних умовах твердий, ненасичений - рідкий. До складу рідких рослинних олій (соняшникової, кукурудзяної, оливкової та ін.) входять залишки переважно ненасичених кислот, до складу твердих тваринних жирів (яловичого, баранячого та ін.) – залишки граничних кислот.

Жири легші за воду і нерозчинні в ній, але розчиняються в органічних розчинниках.

Жири поряд з білками та вуглеводами належать до біологічно активних речовин. Вони входять до складу клітин рослинних та тваринних організмів і є для них джерелом енергії. Внаслідок окислення 1 г жиру виділяється

37,7 кДж енергії вдвічі більше, ніж при окисленні 1 г білка або вуглеводу.

Основна кількість жирів, вживаних людиною, міститься у м'ясі, рибі, молочних та зернових продуктах. Якщо організм людини з їжею надходить більше енергії, ніж використовується ним, утворюються жироподібні речовини, що відкладаються в тканинах організму. У такий спосіб він акумулює енергію.

Відповідно до даних сучасної медицини надмірне вживання жирів, утворених граничними кислотами, тобто тваринних жирів, може призвести до накопичення речовин, що ускладнюють потік крові в артеріях, зокрема тих, які постачають кров у мозок. Більш корисними для вживання визнаються жири, утворені ненасиченими кислотами, тобто рослинні олії. У складі, наприклад, соняшникової олії міститься 91% ненасичених карбонових кислот.

Хімічні властивості жирів.

У молекулах рідких жирів на відміну твердих є подвійні вуглець – вуглецеві зв'язку. Як вам відомо, за місцем подвійного зв'язку можлива реакція приєднання, зокрема водню. В результаті цієї реакції ненасичена сполука перетворюється на граничну, а рідкий жир - на твердий.

Тріолеїн Трістеарін

Процес затвердіння (гідрування) жирів є основою виробництва маргарину (від грецьк. слова, що означає перлина). Негідровані жири гіркують, окислюючись по подвійним зв'язкам, у них з'являються неприємні запах та смак. Гідрування жирів уповільнює ці процеси, крім того, дозволяє з більш дешевих олій отримувати більш цінні тверді жири.

Жири як складні ефіри піддаються гідролізу.

Жири гідролізують з утворенням тритомного спирту гліцерину та карбонових кислот.

Якщо проводити гідроліз тристеарину в присутності лугу, утворюється сіль стеаринової кислоти, відома як основа мила:

Оскільки в результаті лужного гідролізу жиру утворюється мило, то реакція називається омилення жиру.

Натрієві солі вищих карбонових кислот – основна складова твердого мила, солі калію – рідкого мила.

Для отримання мила з жиру промисловості замість луги використовують соду Na 2 CO 3 . Мило, отримане безпосередньо внаслідок цієї реакції, називається ядровим і відоме як господарське. Туалетне мило відрізняється від господарського наявністю добавок: барвників, ароматизаторів, антисептиків та ін.

Основним компонентом твердого мила є суміш розчинних солей вищих жирних кислот. Зазвичай це натрієві, рідше - калієві та амонієві солі таких кислот, як стеаринова, пальмітинова, міристінова, лауринова та олеїнова.

Один з варіантів хімічного складу твердого мила – C17H35COONa (рідкого – C17H35COOK).

Миюча дія мила - складний фізико-хімічний процес. Мило є посередником між полярними молекулами води та неполярними частинками забруднень, нерозчинними у воді. Якщо позначити вуглеводневий радикал буквою R, склад мила можна виразити формулою R – COONa. За хімічною природою мило – це сіль, іонна сполука. Крім полярної групи -COONa у його складі є неполярний радикал R, до складу якого можуть входити 12-17 атомів вуглецю. Під час миття молекули орієнтуються на забрудненій поверхні таким чином, що полярні групи звернені до полярних молекул води, а вуглеводневі неполярні радикали – до неполярних частинок забруднення. Останні хіба що потрапляють у оточення молекул мила і легко змиваються із поверхні водою.

У твердій воді утворюються нерозчинні магнієві та кальцієві солі карбонових кислот, тому мило втрачає свою миючу дію, а солі осідають на поверхні виробу:

2C 17 H 35 COONa + MgSO 4 → (C 17 H 35 COO) 2 Mg↓ + Na 2 SO 4

Синтетичні миючі засоби, при всій різноманітності їх хімічного складу, мають подібну до мила будову молекул, в яких є розчинна у воді полярна частина і нерозчинний вуглеводневий радикал. Але вони, на відміну мила, є солями іншої хімічної природи й у твердій воді не утворюють нерозчинних сполук. У цьому полягає перевага синтетичних миючих засобів перед звичайним милом.

Мило та синтетичні миючі засоби належать до так званих поверхнево-активних речовин (ПАР). Їх широке застосування часто пов'язують із забрудненням довкілля, зокрема водойм. Справа в тому, що до синтетичних миючих засобів додають фосфати, які у водоймах перетворюються на речовини, що живлять мікроорганізми, бурхливе розмноження яких може призвести до заболочування водойм. Тому сучасні ПАР повинні хімічно або біологічно розкладатися після використання на безпечні речовини, що не забруднюють стоки.

Хімічний склад та харчова цінність жирів.

Класифікація харчових жирів.

Фізичні властивості та показники жирів.

Хімічні властивості та показники жирів.

Кількісний аналіз жирів.

1 питання. Хімічний склад та харчова цінність жирів

Найчастіше у побуті під терміном «жири» розуміють групу харчових продуктів: рослинні олії, тварини топлені жири, маргарин, кондитерські, кулінарні, хлібопекарські жири, вершкове масло.

Натуральні жири:тварини (здебільшого тверді при кімнатній температурі) та рослинні - олії, як правило, рідкі при кімнатній температурі.

З точки зору органічної хімії жирами називають складні ефіри гліцерину та жирних кислот – гліцериди, а точніше – тригліцериди (тріацилгліцерини)(R 1 , R 2 і R 3 - вуглеводневі залишки вищих карбонових кислот):

Ліпіди(Від грец.lipos- жир) - це група речовин, різних за хімічним складом та структурою, загальними властивостями яких є гідрофобність (нерозчинність у воді) та здатність розчинятися у малополярних органічних розчинниках.

Відповідно до класифікації проф. Б. Н. Тютюнникова ліпіди діляться на прості(гліцериди, церини - основа восків, цероли, вуглеводні жирного ряду), складні(фосфатиди, глікозидолипіди, ліпопротеїди) та циклічні(стероли та їх ефіри з високомолекулярними жирними кислотами).

Нижче наведено дві із застосовуваних класифікацій ліпідів (рис. 1).

Мал. 1. Схеми, класифікації ліпідів за хімічною структурою та полярністю

Загалом у жирах виявлено понад чотириста карбонових кислот різної будови. Найбільш поширені у жирах кислоти містять від 12 до 18 атомів вуглецю. До складу харчових жирів входять жирні кислоти з парним числом атомів вуглецю у вуглеводневому ланцюзі, від 4 до 26 (табл. 1). Самі жирні кислоти поділяються на: насичені(граничні) та ненасичені(Ненасичені), що містять подвійні зв'язки.

Табл 1. Основні карбонові кислоти, що входять до складу природних жирів та олій

Властивості ненасичених жирних кислот залежить від ступеня ненасиченості, т. е. кількості подвійних зв'язків у молекулі. Мононенасичені(наприклад, олеїнова) мають один подвійний зв'язок, поліненасичені- від двох до шести подвійних зв'язків (лінолева, ліноленова, арахідонова та ін). Ненасичені жирні кислоти становлять до 80-90% рідких жирів (масел) та жирів гідробіонтів (організмів, що живуть у воді). Найважливіше значення для організму людини мають ПНЖК: лінолева (2 подвійні зв'язки), ліноленова (3 подвійні зв'язки) та арахідонова (4 подвійні зв'язки). Лінолева та ліноленова кислоти – «есенціальні» (незамінні). До омплекс незамінних поліненасичених жирних кислот сприймається як комплексF, біологічне значення якого дорівнює вітамінам.

ПНЖК поділяють різні сімейств залежно від становища першої = зв'язку від мітильного кінця. Якщо = зв'язок на 6-му місці - ω 6 (лінолева, γ- ліноленова, арахідонова), на 3-му- ω 3 (α-ліноленова, ейкозапентаєнова, докозагексаєнова). 3 жирні кислоти містяться в ліпідах риб. Співвідношення, що рекомендується ω 6: ω 3 = 10:1, для лікувального харчування від 3:1 до 5:1.

Біологічна ефективність жирів – показник якості жирів ПП, що відображає вміст у них незамінних (есенціальних) ПНЖК та жиророзчинних вітамінів.

Усі харчові жири залежно від вмісту поліненасичених жирних кислот поділяються на три групи:

1. риб'ячий жир і олії (до 60-70%);

2. свинячий та пташиний жири (до 50%);

3. баранячий і яловичий жири (трохи більше 5-6%).

Нормальний вміст жирів в людини становить 10-20%, при патології воно зростає до 50%.

Функції жирів в організмі людини:

1. є постачальниками енергії - окислення жиру 1 г жиру в організмі дає 38,9 кДж (9 ккал), тоді як окислення 1 г білка або вуглеводів - лише 17,2 кДж (4 ккал);

2. виконують структурно-пластичну функцію - входять до складу мембран та внутрішньоклітинних утворень;

3. сприяють нормальному обміну речовин як носії жиророзчинних вітамінів А, D, К та Е;

4. виконують захисну функцію - створюють термоізоляційні та водовідштовхувальні покриви в організмі; перебуваючи у сполучних тканинах організму, оберігають його від механічних ушкоджень;

5. є мастильним матеріалом шкіри;

6. виконують функцію регуляторів життєдіяльності - впливають на проникність клітин, активність багатьох ферментів, беруть участь у створенні міжклітинних контактів, м'язовому скороченні та імунохімічних процесах.

В організмі людини жир знаходиться у двох видах: структурний (протоплазматичний) та резервний (У жирових депо).

Важливою складовою жирів є фосфоліпіди,які беруть активну участь в обміні речовин - входять до складу прикордонного шару клітин та є одним із регуляторів проникності їх стінок (групи: гліцерофосфоліпіди, діольні фосфоліпіди та сфінголіпіди). Гліцерофосфоліпіди:

Фосфатидилхолінстановить близько 50% ліпідів клітинних мембран, входить до складу ліпопротеїдів крові. Це одна з найважливіших поживних речовин для підтримки активного стану печінки, що є універсальним будівельним блоком для клітинних мембран.

Фосфоліпіди беруть участь у формуванні клітинних та внутрішньоклітинних мембран, визначають ступінь їх проникності, беруть участь у процесі згортання крові, сприяють утилізації білка та жиру в тканинах, попереджають жирову інфільтрацію печінки. З фосфоліпідів найбільш поширені лецитини (співвідношення фосфору та азоту 1:1). Завдяки вмісту фосфору і холіну лецитин є біологічним антагоністом холестерину, крім того, він стимулює розвиток організму, що росте, сприятливо впливає на діяльність нервової системи, печінки, сприяє кровотворенню, підвищує опірність організму токсичним речовинам, покращує засвоєння жирів, перешкоджає розвитку.

Жири є носіями жиророзчинних вітамінівА, Д, Е, До.

Відповідно до даних Інституту харчування РАМН добова потреба дорослої людини в жирах становить 95-100г, у тому числі вершкового масла - 20, олії - 25, тваринних жирів - 20, маргарину - 30 г.

Оптимальне співвідношення поліненасичених, мононенасичених та насиченихжирних кислот: 10:60:30 .

Жири нерозчинні у воді (гідрофобні), добре розчиняються в органічних розчинниках.

Важливим фізичним показником жиру є його температура плавлення та застигання. Чим більше в жирі низькомолекулярних ненасичених кислот, тим нижче температура його плавлення. Наявність ОН-груп у молекулі жиру підвищує температуру його плавлення. Температура застигання жиру на кілька градусів нижча, ніж плавлення, що має дуже важливе фізіологічне значення. Наприклад, температура плавлення яловичого жиру 51ºС, баранячого - 55ºС, свинячого - 48ºС і потрапляючи в організм з їжею, вони залишаються там у розплавленому стані, оскільки температура їх застигання нижче 36ºС, що сприяє кращому їх перетравленню. Найважливішим фізичним показником жиру є його в'язкість, яка збільшується в жирах у міру розвитку процесів окиснення та полімеризації.

Хімічні властивості жирів:

1. Гідроліз жирів протікає з виділенням гліцерину та жирних кислот.

Реакція гідролізу називається реакцією омилення, що використовується в промисловості для виробництва мила. Гідролітичний розпад жирів, зерна борошна, крупи та ін. є однією з причин погіршення їх якості та, зрештою, – псування. Швидкість та глибину гідролізу жиру характеризує кислотне число– кількість міліграмів їдкого калію, необхідне для нейтралізації вільних жирних кислот, що містяться в 1 г олії чи жиру. Кислотне число для низки жировмісних харчових продуктів нормується стандартами, характеризує їх якість.

2.Гідрогенізація жирів - Приєднання водню. Завдання гідрогенізації – цілеспрямована зміна жирно-кислотного складу вихідного жиру внаслідок часткового чи повного приєднання кисню до ненасичених залишків жирних кислот. Реакція проводиться при температурі 180-240ºC у присутності нікелевих або мідно-нікелевих каталізаторів при тиску, близькому до атмосферного.

3. Окислення жирів - Реакція взаємодії з киснем повітря. Жири, що особливо містять радикали ненасичених кислот, окислюються киснем повітря. У основі механізму окислення лежить теорія Баха-Энглера і Н.Н.Семенова. Відповідно до якої істотну роль початкових стадіях ланцюгових реакцій грають вільні радикали, що утворюються в жирах під впливом світла. При цьому молекула жиру поглинає квант світла (hν) і переходить у збуджений стан. Радикали, що утворюються, дуже активні, знову утворюють перекисні радикали, які, вступаючи в реакцію, утворюють ланцюгові гідроперекиси (первинні продукти окислення) і нові радикали.

Гідроперикісі, що утворилися, нестійкі і в результаті складних перетворень утворюються вторинні продукти окислення – окси-епоксисполуки, спирти, альдегіди, кетони, кислоти.

Напрямок і глибина окиснення олій і жирів залежить від їхнього жирнокислотного складу: зі збільшенням ступеня ненасиченості жирних кислот, швидкість їх окиснення зростає. Тригліцериди, до складу яких входять насичені жирні кислоти киснем повітря за звичайних умов практично не окислюються. На швидкість окислення, крім того, впливає наявність вологи, металів змінної валентності. Великий вплив на швидкість окислення мають антиокислювачі (інгібітори) – речовини, додавання яких призводить до обриву ланцюгів окислення. Серед антиоксидантів велике значення мають речовини фенольної природи, природних антиокислювачів велике значення належить токоферолам.

До основних фізико-хімічних показників жирів відносяться:

- йодне число, що характеризує ступінь ненасиченості жирів, виражається в гр J 2, що приєднується до 100 г жиру;

– кислотне число – характеризує кількість вільних жирних кислот у жирі;

- Число омилення - характеризує загальний вміст жирних кислот у жирі, виражається в г КОН, необхідного для нейтралізації всіх жирних кислот, що виділилися при гідролізі 1 г жиру;

– ацетильне число – характеризує кількість вільних гідроксильних груп у жирі, що виражається в мг КОН, необхідних для нейтралізації оцтової кислоти, що виділилася при омиленні 1г попереднього ацетильованого жиру;

– перикисне число – характеризує вміст у жирі перекисів, що виражається в г йоду, що приєднується до 100 г продукту;

- Коефіцієнт заломлення і в'язкість можуть також характеризувати ступінь окислення жиру, так як між цими показниками встановлена ​​математична залежність.

3. Фізико-хімічні зміни жирів при варінні продуктів: плавлення, емульгування, гідроліз

При зберіганні жири змінюють свої властивості, особливо у разі неправильного зберігання. Основна роль у своїй належить окисленню. Особливо легко гіркують жири, що містять ненасичені жирні кислоти, при спільній дії світла та повітря. Щоб збільшити термін зберігання жиру необхідно дотримуватися таких умов:

– жири зберігають у приміщеннях, що охолоджуються, не довше встановленого терміну;

- тара повинна надійно захищати їхній доступ світла і повітря;

– небажане зберігання жирів у бляшаній тарі, оскільки з неї перетворюється на жир залізо, що прискорює окислення;

- не можна змішувати олії різних партій і наливати олію в немиту тару, де вже зберігалося масло.

При вільному доступі повітря відбувається окислення жирів, яке прискорюється із підвищенням їхньої температури. При температурі 2-25ºС відбувається автоокислення, при температурах смаження (140-200ºС) – термічне окиснення. Автоокислення зазвичай супроводжує, а нерідко випереджає термічне окиснення, тому ці два процеси взаємопов'язані. Продукти, отримані при авто- та термічному окисленні поділяються на три групи:

– продукти окисної деструкції жирних кислот, у результаті якої утворюються речовини з укороченим ланцюгом;

– продукти ізомеризації, а також окислювальні тригліцериди, які містять у вуглеводневих частинах молекули нові функціональні групи, що містять кисень;

– продукти окиснення, що містять полімеризовані або конденсовані жирні кислоти.

Крім окислювальних перетворень за будь-якого способу теплової обробки протікають гідролітичні процеси при впливі на жир води та високої температури. Переважання того чи іншого процесу залежить від інтенсивності впливу на нього кисню повітря та води, а також тривалості нагрівання та присутності речовин, що прискорюють або уповільнюють ці процеси.

Зміни жирів при варінні та припусканні

Жир плавиться, переходить у бульйон. Кількість жиру, що перейшов у бульйон, залежить від його змісту та характеру відкладення у продукті. Риба худа втрачає при варінні до 50% жиру, середньожирна – до 14%; з м'яса витягується до 40%, та якщо з кісток 25-40%, що міститься у яких жиру.

Основна маса видобутого жиру розподіляється по поверхні бульйону (90-95), а невелика частина (3,5-10%) емульгує, тобто розподіляється по всьому об'єму бульйону у вигляді дрібних кульок, надаючи мутність бульйону. Інтенсивність кипіння при варінні збільшує кількість емульгованого жиру.

В результаті емульгування поверхня зіткнення жиру з водою збільшується, що сприяє подальшому гідроліз жиру, про що свідчить зростання кислотного числа. Гідроліз жиру протікає під впливом високої температури та води у три стадії: 1) від молекули тригліцериду відщеплюється одна молекула жирної кислоти з утворенням дигліцериду; 2) потім від диглецирида відщеплюється друга молекула жирної кислоти з утворенням моногліцериду; 3) в результаті відокремлення від моногліцериду останньої молекули жирної кислоти утворюється вільний гліцерин. Таким чином, при повному розщепленні молекули тригліцериду утворюється молекула гліцерину та три молекули вільних жирних кислот.

Поварена сіль та органічні кислоти прискорюють гідроліз жиру. Однак повного розщеплення жирів при варінні не відбувається. Накопичені жирні кислоти надають бульйону солістий присмак. Оскільки емульгований жир знаходиться у водному середовищі і його контакт з повітрям утруднений, то можна зробити висновок, що при варінні переважно протікають гідролітичні процеси, ніж окислювальні.

На підставі вищевикладеного можна зробити висновок, що в процесі варіння бульйонів для зниження гідролітичних процесів необхідно не допускати бурхливого кипіння, знімати надлишки жиру з поверхні, солити бульйон в кінці варіння.

Лекція №6,7

Тема «Фізико-хімічні зміни ліпідів під час смаження:

піроліз, димоутворення. Фізико-хімічні зміни ліпідів при фритюрній смаженні»

План

1.Фізико-хімічні зміни ліпідів при жарінні: піроліз, димоутворення.

2. Фритюрна смаження: хімічні зміни жиру, типи реакцій.

3. Чинники, що впливають швидкість хімічних змін фритюрного жиру.

4. Зміни органолептичних показників жиру у його фритюрної смаження.

5. Методи збільшення терміну служби фритюрного жиру.

6. Адсорбція та вбирання жиру при жарінні. Вплив смаження на харчову цінність жиру.

1. Фізико-хімічні зміни ліпідів при жарінні: піроліз,

Димоутворення

Найбільш поширеними є фритюрна смаження (періодична або безперервна) і смаження продуктів основним способом.

При основному способі смаження тривалість нагрівання становить 3-10 хв, що залежить від виду та розмірів продукту. При цьому глибоких окисних змін не відбувається через невелику тривалість нагрівання і відсутність повторного використання жиру. Однак у разі перегріву жиру при жарінні може відбутися його піроліз – термічне розкладання диму з виділенням диму. Температура, коли починається виділення диму, називається температурою димообразования і показник термостійкості жиру. Температура (або точка) димоутворення різна для різних видів жирів (ºС): у свинячого жиру – 221, бавовняної олії – 223, харчової саломаси – 230. На температуру димоутворення жиру впливають такі фактори: вміст вільних жирних кислот (знижує температуру димоутворення) поверхні, що нагрівається жиру до його обсягу (так, при нагріванні одного і того ж кількості жиру на сковородах діаметром 18 і 20 см температура димоутворення виявилася 185 і 169ºС відповідно), матеріал посуду.

На великих харчових підприємствах, що здійснюють фритюрну смаження чіпсів, крекерів, рибних напівфабрикатів та ін, застосовують апарати безперервної фритюрної смаження (співвідношення жиру і продукту 20:1), що дозволяє прискорити процес смаження, підтримувати нижчі температури фритюру, отже, знижувати швидкість термічного окиснення. При безперервній смаженні жир постійної видаляється зі смаженої ванни з готовим продуктом, а його кількість автоматично поповнюється шляхом доливання свіжого жиру. Тому при безперервній фритюрній жарінні жир піддається незначним окислювальним змінам.

При періодичній фритюрній смаженні протікають більш глибокі зміни, оскільки жир може довго нагріватися без продукту і періодично використовуватися для смаження різних продуктів при низькому коефіцієнті його змінності.

Коефіцієнт змінності жиру визначається за формулою

де П – кількість жиру, що поглинається та адсорбується обсмажуваним продуктом за 24 години, кг;

М - середня маса жиру в спекотному апараті, кг.

Крім того, при періодичній фритюрній жарінні жир можуть охолоджувати, потім знову нагрівати і при такому циклічному нагріванні ймовірність окислення жирів максимальна.

При фритюрній смаженні дуже важливим є дотримання співвідношення жиру і продукту, інакше при завантаженні продукту температура жиру значно знизиться, процес смаження сповільниться, що в свою чергу призведе до надмірної смаження та погіршення зовнішнього вигляду готових виробів. Важлива початкова температура жиру, якщо він нагрітий занадто сильно, то рум'яна скоринка утворюється швидше, ніж продукт встигне дійти до готовності всередині. Оптимальні температури та тривалість смаження деяких напівфабрикатів:

- котлети по-київськи - 160-170 º С, 3-4 хв;

– риба у тесті – 60-170ºС, 2-3 хв;

– картопля брусочками – 175-180ºС, 5-6 хв;

– картопля соломкою – 175-180ºС, 3-4 хв;

- пиріжки, пончики, чебуреки - 180-190 º С, 4-6 хв;

При цьому початкова температура фритюру може становити 160-190? Фритюр з меншою температурою використовують для смаження продуктів з великим вмістом вологи (тільний, котлети фаршировані з курей та ін.).

2. Фритюрна смаження: хімічні зміни жиру, типи реакцій

Хімічні зміни жиру при фритюрній смаженні

1. Термічне окиснення. У процесі фритюрної смаження відбувається термічне окислення жиру: швидке утворення і розпад перекисів, про що свідчить стрибкоподібна зміна перикисного числа жиру. Циклічні перикиси розпадаються з утворенням двох сполук з укороченим ланцюгом (альдегід і альдогідрокислота), які при подальшому окисленні утворюють одноосновну та двоосновну кислоти:

Циклічні перикиси можуть перетворюватися і на інші довше стабільні продукти вторинного окислення з утворенням діоксикислот, дикарбонільних сполук.

2. Гідроліз жиру.Вода, що потрапляє в жир з продукту, що обсмажується, сприяє його гідролізу, відбувається накопичення вільних жирних кислот і збільшується кислотне число жиру як за рахунок гідролізу, так і за рахунок утворення низькомолекулярних кислот при розщепленні перикисей.

3. Зниження температури димоутворення, посилення виділення диму зі збільшенням тривалості нагрівання. Крім того, внаслідок появи оксикислот, моно- та дигліцеридів відбувається збільшення ацетильного числа.

4. Реакція полімеризації та поліконденсації . Дикарбонільні речовини, що утворюються, і сполуки з сполученими подвійними зв'язками здатні до реакцій полімеризації і поліконденсації, про що свідчить збільшення в'язкості фритюрного жиру. При цьому з'єднання між мономерами може здійснюватися як за допомогою прямого зв'язку меду атомами вуглецю, або через кисневий місток, причому в одній молекулі можуть бути обидва типи зв'язків.

Типи реакцій, що протікають при фритюрній смаженні

Реакція автоокисленняпротікає при зберіганні жиру між циклами, швидкість реакції повільна, утворюються СО 2 , СО, Н 2 Про, альдегідокислоти, спирти та альдегіди, кетони, інші компоненти. Автоокислення протікає при неодруженому нагріванні жиру між циклами смаження і в процесі самої смаження, в цьому випадку швидкість реакції досить швидка.

Реакція піролізу, ізомеризації, полімеризації протікає як при неодруженому нагріванні, так і при безпосередній смаженні.

Реакція гідролізу , причому з досить великою швидкістю протікає за безпосередньої смаження продуктів.

ВИЗНАЧЕННЯ

Жири– складні ефіри вищих карбонових кислот та гліцерину.

Жири та олії (рідкі жири) – важливі природні сполуки. Всі жири та олії рослинного походження майже повністю складаються зі складних ефірів гліцерину (тригліцеридів). У цих сполуках гліцерин етерифікований вищими карбоновими кислотами.

Жири мають загальну формулу:

Тут R, R', R'' - вуглеводневі радикали.

Три гідроксогрупи гліцерину можуть бути етерифіковані або тільки однією кислотою, наприклад пальмітинової або олеїнової, або двома або трьома різними кислотами:

Основні граничні кислоти, що утворюють жири – пальмітинова З 15 Н 31 СООН та стеаринова З 17 Н 35 СООН; основні ненасичені кислоти - олеїнова З 17 Н 33 СООН і лінолева З 17 Н 31 СООН.

Фізичні властивості жирів

Жири, утворені граничними кислотами, - тверді речовини, а ненасиченими - рідкі. Усі жири дуже погано розчиняються у воді.

Одержання жирів

Жири отримують за реакцією етерифікації, що протікає між триатомним спиртом гліцерином та вищими карбоновими кислотами:

Хімічні властивості жирів

Серед реакцій жирів особливе місце займає гідроліз, який можна здійснити дією як кислот, так і основ:

а) кислотний гідроліз

б) лужний гідроліз

Для масел (рідких жирів) характерні реакції приєднання:

- гідрування (реакція гідрування (гідрогенізація) лежить в основі отримання маргарину)

- Бромування

Мірою ненасиченості залишків кислот, що входять до складу жирів, є йодне число, що виражається масою йоду (у грамах), який може приєднатися по подвійним зв'язкам до 100г жиру. Йодна кількість важлива при оцінці олій, що висихають.

Олії (рідкі жири) також піддаються реакціям окислення та полімеризації.

Застосування жирів

Жири знайшли широке застосування у харчовій промисловості, фармацевтиці, у виробництві олій та різних косметичних засобів, у виробництві мастильних матеріалів.

Приклади розв'язання задач

ПРИКЛАД 1

ПРИКЛАД 2

Жири, речовини тваринного, рослинного та мікробного походження, що складаються в основному (до 98%) з тригліцеридів (ацилгліцеринів) повних ефірів і жирних кислот. Містять також ді- та моногліцериди (1-3%), і (0,5-3%), вільні жирні кислоти, та їх ефіри (0,05 1,7%), барвники (каротин, ксантофіл), A, D, Е та К, поліфеноли та їх ефіри. Хімічні фізичні та біологічні властивості жиріввизначаються тригліцеридами, що входять до їх складу і, в першу чергу, довжиною ланцюга, ступенем ненасиченості жирних кислот і їх розташуванням в тригліцериді. В склад жиріввходять в основному нерозгалужені жирні кислоти, що містять парне число (від 4 до 26) як насичені, так моно- і поліненасичені; в основному це міристінова, пальмітинова, стеаринова, 9-гексадеценова, олеїнова, лінолева та ліноленова кислоти. Майже всі ненасичені кислоти рослинних жирівта більшості тварин жирівє цис-Ізомерами. Жирижуйних тварин містять транс-ізомери. Тригліцериди, що містять залишки різних кислот, існують у вигляді декількох ізомерів положення, а також у вигляді різних стереоізомерів, наприклад:

Тригліцериди природних жирівмістять принаймні дві різні жирні кислоти. Розрізняють тригліцериди, що містять три насичені кислоти (S 3), дві насичену та одну ненасичену (соотв. SSUі SUS), одну насичену та дві ненасичену (відповідно SUUі USU) та три ненасичені кислоти ( U 3) (див. таблицю).

У рослинних жирахосновна частина ненасичених кислот розташована в β-положеннях тригліцеридів. При велику кількість ненасичених кислот вони займають також α-положення. Насичені кислоти в рослинних жирахрозташовані головним чином у α-положеннях. У тварин жирахненасичені кислоти також переважно займають β-положення. Винятком є ​​свинячий жир у ньому β-положення переважно зайняте насиченими кислотами навіть за низького вмісту останніх.

Фізичні властивості жирів

і для більшості жирівстановить 39,5 кДж/г; ΔH пл 120-150 Дж/г; З 0 років. 2 Дж/(м.к).

Жири- погані провідники тепла та електрики. Коефіцієнт 0,170 Вт/(м.К), діелектрична стала (30-40) · 10 - 30 Кл.м. Температура спалаху більшості жирів 270-330 ° С, температура самозаймання 340-360 ° С; характеристикою жирує також так звана температура димоутворення (димлення), при якій відбувається візуально помітне утворення внаслідок розкладання жиру. Вона падає зі зростанням жируі лежить у межах 160-230°С. Жиринеобмежено розчинні в. , частково розчинні в (5-10%) і практично не розчиняються у воді, але утворюють з нею. У 100 г води емульгуються 10 мг яловичого жиру 50 мг свинячого. Жирирозчиняють невеликі кількості води (0,1-0,4%) і значні кількості (7-10% за обсягом N 2 , H 2 , Про 2 і до 100% 2). Розчинність Н 2 , N 2 , O 2 зростає зі зростанням температури, розчинність 2 падає.

Хімічні властивості жирів

жирів, кінцеві продукти якого гліцерин і жирні кислоти здійснюють в промисловості нагріванням їх з водою до 200-225°С при 2-2,5.10 6 Па (безреактивний спосіб) або нагріванням при нормальному тиску в присутності (каталізатор Твітчела і контакт Петрова). Лужний застосовують у процесах миловаріння (див. ) і за наявності в жирнокислотних ланцюгах гідроксильних груп. Швидкості ферментативного гідролізу α- та β-складноефірних панкреатичних груп різні, що використовують для встановлення будови тригліцеридів. жирів.

Алкоголіз жирів, зокрема метаноліз, використовується як перший ступінь безперервного методу миловаріння Гліцероліз дією застосовують для отримання моно- та дигліцеридів, що використовуються як емульгатори. Ацидоліз, наприклад, ацетоліз кокосового жируз наступного надлишку оцтової кислоти гліцерином, призводить до суміші, що складається з лауроілдіацетину, міристоілдіацетину та ін змішаних тригліцеридів, що застосовується як нітроцелюлоза. Велике практичне значення має реакція подвійного обміну ацильними радикалами в тригліцеридах (переетерифікація), що протікає як всередині, так і міжмолекулярно і призводить до перерозподілу залишків жирних кислот. При проведенні цієї реакції в однофазній рідкій системі (ненаправлена ​​переетерифікація) відбувається статистичний перерозподіл кислотних залишків у суміші, що утворюється тригліцеридів. Спрямована (багатофазна) здійснюється за такої температури, при якій високоплавкі тригліцериди знаходяться в твердому, а низькоплавкі - в рідкому стані. При спрямованій переетерифікації жиризбагачуються найбільш високоплавкими (S 3) і найбільш низькоплавкими (U 3) тригліцеридами. Ненаправлена ​​та особливо спрямована натуральних жиріввикористовується зміни їх фізичних властивостей - температури плавлення, пластичності, в'язкості. та алкоголіз жирівпроводять переважно у присутності кислотних, переетерифікацію – у присутності основних. Велике значення мають відновлення (див. ) та цис-, транс-ізомеризація ненасичених ацильних залишків тригліцеридів. Ізомеризацію цис-ізомерів ненасичених кислот транс-ізомери (елаїдування) проводять при 100-200°С у присутності каталізаторів - Ni, Se, оксидів N, S. При ізомеризації поліненасичених кислот (рибій жир) утворюються кислоти з пов'язаними подвійними зв'язками, що мають високу здатність до висихання.

Прогоркання жирів, що виявляється у появі специфічного запаху та неприємного смаку, викликане утворенням низькомолекулярних карбонільних сполук та обумовлено низкою хімічних процесів. Розрізняють два види прогоркання - біохімічне та хімічне. Біохімічне прогоркання характерне для жирів, що містять значну кількість води та домішки білків та вуглеводів (наприклад, для коров'ячої олії). Під впливом ферментів (ліпаз), що містяться в білках, відбувається гідроліз жирута утворення вільних жирних кислот. Збільшення кислотності може супроводжуватися появою прогорклости. Мікроорганізми, що розвиваються в жирі, виділяють інші ферменти - ліпооксидази, під дією яких жирні кислоти окислюються до -кетокислот. Метилалкилкетони, що утворюються при розпаді останніх, є причиною зміни смаку та запаху жиру. Щоб уникнути цього, проводиться ретельне очищення жиріввід домішок білкових речовин, зберігання в умовах, що виключають попадання мікроорганізмів, та при низькій температурі, а також добавка консервантів (NaCl, бензойна кислота).

Хімічне прогоркання - результат окиснення жирівпід дією 2 повітря (автоокислення). Перша стадія - утворення пероксильних радикалів при атаці молекулярним О2 вуглеводневих залишків як насичених, так і ненасичених жирних кислот. Реакція промотується світлом, теплом та сполуками, що утворюють вільні радикали (пероксиди, перехідні метали). Пероксильні радикали ініціюють нерозгалужені та розгалужені ланцюгові реакції, а також розпадаються з утворенням ряду вторинних продуктів – гідроксикислот, епоксидів, кетонів та альдегідів. Останні і викликають зміну смаку та запаху жиру. Для жирів, в яких переважають насичені жирні кислоти, характерне утворення кетонів (кетонне прогоркання), для жирів з високим вмістом ненасичених кислот - альдегідне прогоркання. Для уповільнення та запобігання хімічному прогорканню використовують інгібітори радикальних реакцій: суміш 2- та 3- трет-бутил-4-гідроксіанізолу (БОА), 3,5-ді- трет-бутил-4-гідрокситолуол (БОТ), ефіри галової кислоти, а також з'єднання, що утворюють комплекси з важкими металами (наприклад, лимонна, аскорбінова кислоти).

Біологічна роль жирів

Жири- одна з основних груп речовин, що входять, поряд з білками та вуглеводами, до складу всіх рослинних та тваринних клітин. В організмі тварин розрізняють запасні та плазматичні жири. Запасні жиривідкладаються в підшкірній клітковині та в сальниках і є джерелом енергії. Плазматичні жириструктурно пов'язані з білками та вуглеводами та входять до складу більшості мембран. Жиримають високу енергетичну цінність: при повному окисленні в живому організмі 1 г жирувиділяється 37,7 кДж, що вдвічі більше, ніж при окисленні 1 г білка або вуглеводу. Завдяки низькій жиривідіграють важливу роль теплорегуляції тварин організмів, оберігаючи тварин, особливо морських, від переохолодження. Внаслідок своєї еластичності жириграють захисну роль шкірі хребетних і зовнішньому скелеті комах. Жири- Необхідна складова частина їжі. Норма споживання дорослою людиною – 80-100 г/добу.

Аналіз жирів

Жириє індивідуальними речовинами, тому їх визначення мало застосовні класичні методи аналізу. Для порівняльної оцінки чистоти жирівта їх ідентифікації визначення температури проводять у спеціальних стандартних умовах. Розрізняють температуру підйому, при якій зразок, що знаходиться у відкритому з обох кінців капілярі і поміщений термостат, починає підніматися до верху капіляра; температуру розтікання, при якій зразок, поміщений в U-подібний капіляр, починає текти; температуру просвітлення, коли він зразок стає цілком прозорим. Крім того, визначають температури закінчення та краплепадіння на приладі Уббелоді. Визначається також так званий титр жиру- температура застигання суміші жирних кислот, виділених із даного жиру. Титр жиру- характерна величина, де не позначається поліморфізм жирних кислот.