Выделение жирных кислот из растительных масел

окисления жиров)( (

Омыление. При взаимодействии с щелочами жиры гидролизуются с

образованием солей высокомолекулярных кислот, называемых «мылами».

O

СH2 O C R CH2 OH

CH O C R CH OH +

R COOK + R COOK + R COOK

O

CH2 OH

CH2 O C R

O

Омыление контролируется по ЧО.

Реакции ацильной миграции.

Переэтерификация. Глицериды в присутствии катализаторов (метилат и

этилат натрия, натрий, калий, едкий натр) способны обмениваться (внутри- и

межмолекулярно) ацилами:

O O

O О

СH2 O C R CH2 O C R

CH2 O C R CH2 O C R

CH O C R + CH O C R Kt

CH O C R + CH O C R

O O

O O

CH2 O C R CH2 O C R

CH2 O O R CH2 O O R

O O

C C

Переэтерификация приводит к изменению свойств жиров и масел и

используется для целенаправленного улучшения биологических и реологических

свойств жиров (пластичность, вязкость и т. д.) Наиболее перспективным в

настоящее время является ферментативное направление.( (

Алкоголиз. Глицериды при нагревании со спиртами образуют

соответствующие эфиры жирных кислот с высвобождением глицерина.

1. O

СH2 O C R t, Kt

CH2 OH O

CH O C R + 3CH3OH CH

OH + 3R C O CH3

O

CH2 OH

CH2 O C R

O

2. O

СH2 O C R OH t, Kt

CH2 OH CH2 OH

CH O C R + OH

CH O C R + CH OH

O OH

O CH2 O C R

CH2 O C R

CH2 O C R O

O

O

триглицерид

диглицерид моноглицерид

Катализаторы - едкий натр, алкоголяты щелочных металлов, хлорид

водорода.

Алкоголиз применяется для промышленного получения сложных эфиров жирных

кислот, моно- и диглицеридов.( (

Ацидолиз. При нагревании триглицеридов со свободными жирными кислотами

до 250-300(С происходит обмен ацилов:

O

O

СH2 O C R Kt

CH2 O C R

CH O C R + 2R COOH CH

O C R + 2R COOH

O

O

CH2 O C R

CH2 O C R

O

O

Реакция протекает в присутствии серной кислоты, воды или трифторида

бора.

Алкоголиз и ацидолиз можно рассматривать как частные случаи

переэтерификации.( (

Рассмотренные реакции являлись примером превращений, связанных с

наличием сложноэфирных групп. Не меньшее значение имеют реакции, связанные

с углеводородными радикалами.

Гидрогенизация глицеридов. Большое значение имеет способность жиров

присоединять водород и галогены по двойным связям непредельных кислот.

Благодаря этому свойству стало возможным получение твердых жиров,

необходимых для технического использования и пищевой промышленности, из

более дешевых жидких жиров. Это превращение осуществляется путем

каталитического гидрирования двойных связей кислот жидких жиров, при этом

жидкие ненасыщенные жиры переходят в твердые насыщенные, поэтому процесс

еще называют отверждением жиров. Гидрирование жиров молекулярным водородом

проводят в промышленности при температуре 180-240(С в присутствии никелевых

и медно-никелевых катализаторов, при небольшом давлении. Подбирая

соответствующие условия, удается осуществить этот процесс селективно:

O

СH2 O C (CH2)7 CH CH (CH2)7 CH3

H2

CH O C (CH2)7 CH CH CH2 CH CH (CH2)4 CH3

O

Ni, Cu

CH2 O C (CH2)7 CH CH CH2 CH CH CH2 CH CH

CH2 CH3

O

O

СH2 O C (CH2)7 CH CH (CH2)7 CH3

CH O C (CH2)7 CH CH CH2 CH CH (CH2)4 CH3

H2

O

Ni, Cu

CH2 O C (CH2)7 CH CH CH2 CH CH (CH2)4 CH3

O

O

СH2 O C (CH2)7 CH CH (CH2)7 CH3 O O

O

СH2 O C (CH2)7 CH CH (CH2)7 CH3

СH2 O C C17H35

CH O C (CH2)7 CH CH (CH2)7 CH3

H2 CH O C C17H35

O

Ni, Cu O

CH2 O C (CH2)7 CH CH (CH2)7 CH3

CH2 O C C17H35

O

O

В качестве сырья применяют жир морских млекопитающих и растительные

масла - подсолнечное, хлопковое и др. Продукты гидрирования известны под

различными названиями- салолин, саломас и др.

Гидрогенизацией некоторых распространенных растительных масел (масло

земляного ореха, хлопковое, соевое) в пищевой промышленности получают жиры.

Так саломас используют в производстве маргарина, высокодисперсного

продукта, представляющего собой эмульсию гидрогенизированного растительного

жира в молоке.( (

Окисление жиров. Жиры и масла окисляются кислородом воздуха. Начальными

продуктами окисления являются перекиси и гидроперекиси, в результате

превращения которых образуются вторичные продукты окисления: спирты,

альдегиды, кетоны, кислоты с углеродной цепочкой различной длины, а также

их производные. С увеличением непредельности жирных кислот, входящих в

состав глицеридов, скорость их окисления возрастает. На процесс также

оказывает влияние присутствие влаги, температура, свет, интенсивность

контакта и наличие антиокислителей. Среди последних наибольшее значение

имеют окислители фенольной природы: бутилокситолуол, бутилоксианузол,

пропилгаллаты. Из природных антиокислителей наиболее активными являются

токоферолы. ( (

Схема окисления

жиров.

жиры

HOH,

микроорганизмы, липаза

продукты гидролиза

контроль (КЧ)

кислород

воздуха, свет, металлы

переменной валентности

первичные продукты окисления

пероксиды и гидроперекиси

контроль по перекисному числу

разложение

вторичные продукты окисления

короткоцепочечные альдегиды,

кетоны, кислоты

контроль по карбонильному числу,

суммарные продукты окисления

Полимеризация масел. Очень важными являются реакции автоокисления и

полимеризации масел. По этому признаку растительные масла делятся на три

категории: высыхающие, полувысыхающие и невысыхающие.

Высыхающие масла в тонком слое обладают способностью образовывать на

воздухе эластичные, блестящие, гибкие и прочные пленки, нерастворимые в

органических растворителях, устойчивые к внешним воздействиям. На этом

основано использование этих масел для приготовления для приготовления олиф,

из которых в свою очередь получают масляные краски и лаков.

Наиболее часто применяемые высыхающие масла приведены в таблице 2.2

Таблица 2.2. Характеристики высыхающих масел.

| Масло| йодное| Содержание жирных кислот, % |

| | число|пальми-|стеари-|олеи-но|лино-ле|линоле-|элеосте|

| | | |новая |вая |вая |новая |- |

| | |тиновая| | | | |аринова|

| | | | | | | |я |

|тунговое |160-180 |4,0 |1,5 |15,0 |- |- |79,5 |

|льняное |170-185 |5,0 |3,5 |5 |61,5 |25,0 |- |

|периллевое|180-206 |7,5 |- |8 |38,0 |46,5 |- |

Как видно из таблицы, основной характерной чертой высыхающих масел

является высокое содержание непредельных жирных кислот. Для оценки качества

применяется йодное число, которое должно быть меньше 140.

Полувысыхающие масла (подсолнечное, хлопковое) отличаются от

высыхающих меньшим содержанием непредельных кислот (ЙЧ=127-136).

Невысыхающие масла (оливковое, миндальное) имеют ЙЧ ниже 90 (для

оливкового масла 75-88) ( (

Функции триглицеридов.

Основная функция триглицеридов - служить энергетическим депо.

Калорийность липидов выше, чем калорийность углеводов, т. е. данная масса

липида выделяет при окислении больше энергии, чем равная ей масса углевода.

Это объясняется тем, что в липидах по сравнению с углеводами больше

водорода и совсем мало кислорода.

В организме животных жир может служить также теплоизоляции,

поддержанию плавучести (например у китов), является источником воды у

некоторых животных, живущих в пустынях (кенгуровая крыса).( (

Вещества, сопутствующие жирам.

Различные вещества, содержащиеся в жирах наряду с ацилглицеринами по

происхождению можно разделить на две группы. Одну из них называют

веществами, сопутствующими ацилглицеринам жиров. Вещества этой группы

всегда находятся в нерафинированных жирах, так как они являются составной

частью содержимого клеток соответствующих жировых тканей. Содержание этих

веществ в жирах невелико: в растительных жирах 3-4 %, в животных - в

несколько раз меньше. В жирах некоторых морских животных (кашалота, акулы)

количество сопутствующих веществ достигает нескольких десятков процентов.

Другую группу веществ, содержащихся в жирах, называют примесями. Это

материалы, механически попадающие в жир (песок, обрывки тканей жирового

сырья), а также вещества, не встречающиеся в свежих нерафинированных жирах,

извлеченных из доброкачественного сырья с соблюдением нормального

технологического режима.( (

Воски.

Это липиды, основой которых являются сложные эфиры высокомолекулярных

одноосновных спиртов и высших жирных кислот.

O

R CH2 O C R1, где R CH2 O - остаток алифатического

высокомолекулярного спирта,

O

R1 C остаток жирной кислоты.( (

Натуральные воски представляют собой сложную смесь различных эфиров.

Одновременно они могут содержать в свободном виде спирты и кислоты. Спирты,

входящие в состав восков, насчитывают до 64 атомов углерода, кислоты - до

36 атомов.

Воски представляют собой твердые, упругопластичные, иногда при

комнатной температуре даже хрупкие вещества. Воски нерастворимы в воде и ею

не смачиваются, а достаточно толстые слои их водонепроницаемы. Благодаря

своим физическим свойствам воски локализуются на поверхности растений и

защищают их от потери влаги и от механических воздействий.

В состав твердых восков входят главным образом насыщенные жирные

кислоты и спирты. Благодаря этому воски в химическом отношении довольно

инертные вещества. Они трудно окисляются кислородом воздуха, трудно

гидролизуются. В связи с этим содержание жирных кислот в восках, в отличие

от жиров довольно постоянно.

Специфический состав твердых восков обуславливает ряд их физических

свойств (упругость, прочность, пластичность, способность полироваться).

По происхождению воски делят на животные, растительные и ископаемые.

Животные воска. пчелиный воск, выделяемый восковыми железами пчел;

шерстяной, накапливающийся в шерсти

овец;

спермацетовое масло и спермацет.

Спермацетовое масло представляет собой смесь эфиров высших жирных

кислот (60-65 %) и высших жирных спиртов (32-42 %). Часть жирных кислот (

19 %) твердые. К ним относятся лауриновая, миристиновая, пальмитиновая.

Ненасыщенные жирные кислоты спермацетового масла изучены мало.

Спермацет - белая или слегка желтоватая масса с крупными столбовидными

кристаллами. Главной составной частью является цетиловый эфир пальмитиновой

кислоты. В небольшом количестве содержатся эфиры лауриновой и стеариновой

кислот. Общее содержание жирных кислот составляет 49.0 - 53.5 %. Спермацет

почти не содержит свободных жирных кислот.

Шерстяной жир - вязкая масса от желто-коричневого до темно-коричневого

цвета. В шерстяном жире содержится 16-18 % мас. Стеролов, в состав жирных

кислот входят пальмитиновая, стеариновая, карнаубовая и церотиновая кислоты

и некоторые гидроксикислоты.

В состав жирных кислот пчелиного воска входят неоцеротиновая,

пальмитиновая, монтановая, цепотиновая и мелиесиновая кислоты. Последние

две являются главными компонентами жирных кислот воска.

Растительные воска. В растениях воска встречаются особенно часто. Они

в виде налета покрывают стебли, листья и плоды растений. Из растительных

восков известны: карнаубский, рисовый, канделильский и др. К растительным

воскам относятся сложные эфиры каротиноидов (гелениен и физалиен),

окрашенные в красноватые тона.

Карнаубский воск состоит главным образом из эфиров насыщенных высших

жирных кислот, содержащих в молекуле 24 и более атомов углерода

(карнаубовая, церотиновая) со спиртами цериловым и мелиссиловым.

Ископаемые воска. Монтанный воск, извлекаемый из бурых углей и горный

воск.

Содержание основных компонентов горного воска ( в % масс.):

восковое вещество 70-85

монтановая смола 10-15

монтановые асфальтообразные вещества 5-15

Состав горного воска изучен мало. Из кислот известны

высокомолекулярные кислоты и гидроксикислоты жирного ряда.( (

Воска используются в качестве электроизоляционных покрытий, они также

являются исходным продуктом для получения разнообразных моющих средств,

используются в косметике для приготовления кремов и помад. Воска нашли свое

применение и в таких отраслях народного хозяйства, как мебельная

промышленность и медицина.( (

Основные функции восков представлены в Таблице 2.4.

Гликолипиды.

Это большая и разнообразная группа нейтральных липидов, в состав

молекулы которых входят остатки монноз. Чаще всего в построении молекул

участвуют D-галактоза, D-глюкоза и уроновые кислоты.( (

СH2 OH

OH O

галактозилдиглицерид

OH H O CH2

R, R1 - углеводородные радикалы

H O

H OH H C O C R

CH2 O C R1

O

Гликолипиды широко распространены в растениях, животных и

микроорганизмах.

Значительная часть гликолипидов содержится в масличных семенах. В клетках

растений обнаружены как моногалактозилдиацилглицерины (МГДГ), так и

дигалактозилдиацилглицерины (ДГДГ). Строение последних можно изобразить

следующим образом:

СH2 OH

OH O

OH H

H O CH2 O

OH HC O C R1

O

H2C O C R2

( (

Основные функции гликолипидов приведены в Таблице 2.4.

Cтеролы.

В жирах всегда находятся стеролы - полициклические, одноатомные,

ненасыщенные спирты гидроароматического ряда. Сложные эфиры стеролов и

высших жирных кислот называют стеридами.

По происхождению стеролы делят на

зоостеролы, находящиеся в животных жирах

фитостеролы, в растительных жирах

микостеролы, в грибах

Краткая характеристика стеролов приведена в таблице 2.3.

Таблица 2.3.

|стеролы |формула |

зоостеролы

|холестерол |C27H46O |

|метахолестерол |C27H46O |

|ланостерол |C30H50O |

|агностерол |C30H48O |

фитостеролы

|стигмастерол |C29H48O |

|ситостерол (смесь (,(, |C29H50O |

|(-изомеров) | |

|камнестерол |C28H48O |

микостеролы

|эргостерол |C28H44O |

Стеролы находятся в жирах в сравнительно небольшом количестве: менее

0,5 %. В растительных жирах стеролы находятся в виде эфиров, в животных - в

основном в свободном состоянии. Типичным представителем этого класса

соединений является холестерол:

CH3

CH CH CH2 CH2

CH2 CH CH3

CH2

CH3

CH3

( (

Диольные липиды (эфиры диолов ).

Липофильные вещества, являющиеся производными этилен- и

пропиленгликолей, а токже родственных им диолов. Найдены монозамещенные

диольные липиды, в которых один гидроксил связан в виде сложного эфира с

жирной кислотой или простого эфира с одноатомным спиртом, а также

двузамещенные диольные липиды:

O

CH2 O C R CH2 O

R

(CH2)n и

(CH2)n

O

O

CH2 O C R1 CH2

O C R1

В значительном количестве диольные липиды присутствуют в липидах

морских организмов. ( (

Фосфолипиды.

Фосфолипидами называется наиболее разнообразная и важная группа

Страницы: 1, 2, 3