Жиры
Материал из Documentation.
Жиры - полные эфиры глицерина и жирных кислот (триглицериды). Жиры природного происхождения относятся к нейтральным липидам.[1]
Содержание |
[править] Распространение в природе
Ж. входят в состав всех живых клеток. Микроорганизмы содержат до 70% (по массе) Ж. В растениях Ж. накапливаются гл. обр. в плодах и семенах (напр., в плодах и семенах масличных культур Ж. до 50% и более), вегетативные части содержат ок. 5% Ж. Обычно в организме животных 10–30% Ж., в организме человека – 10–20%; при патологии жирового обмена содержание Ж. может возрастать до 50%. Ж. играют важную роль в жизненных процессах: являются энергетич. резервом организма (при окислении 1 г Ж. выделяется 38–40 кДж теплоты, тогда как при окислении 1 г углеводов или белков – 16–18 кДж); выполняют функции структурных компонентов клетки (входят в состав мембран и внутриклеточных образований), регуляторов жизнедеятельности (оказывают влияние на проницаемость клеток, активность мн. ферментов); участвуют в обмене веществ (как носители жирорастворимых витаминов $\ce{A, D, K, E}$); выполняют защитные функции (создают термоизоляционные и водоотталкивающие покровы, предохраняют от механич. повреждений).[2]
[править] Состав природных жиров
Осн. компонентами (до 98% по массе) природных продуктов – жиров животных и растительных масел жирных (растительных Ж.) – являются триглицериды высших (реже средних) жирных кислот. Триглицериды природных Ж. содержат гл. обр. остатки карбоновых кислот линейного строения с чётным числом атомов углерода (от C4 – остаток масляной кислоты, входящий в состав триглицеридов коровьего масла, до C26 – остаток церотиновой кислоты, входящий в состав триглицеридов шерстяного жира). В состав триглицеридов природных Ж. могут входить фрагменты насыщенных, моно- и полиненасыщенных кислот (гл. обр. цис-изомеров), наиболее часто – пальмитиновой, стеариновой, олеиновой, линолевой и линоленовой. Выделяемые из растительного и животного сырья Ж. кроме триглицеридов содержат ряд сопутствующих веществ: моно- и диглицериды (1–3% по массе), фосфолипиды (1–4%), гликолипиды и диольные липиды (0,5–3%), воски (0,02–0,4%), свободные жирные кислоты, стерины и их эфиры (0,05–1,7%), пигменты (каротиноиды, хлорофилл и др.), жирорастворимые витамины, полифенолы и их эфиры, белки (0,1–0,15% в растит. маслах, до 10% в животных Ж.) и др.[3]
[править] Свойства природных жиров
Природные Ж. не имеют точной темп-ры плавления, поскольку являются смесью веществ. При нормальных условиях могут быть жидкими и твёрдыми. Жидкие Ж. (мн. растит. масла, рыбий жир) застывают при темп-ре ниже 0 °C, твёрдые (кокосовое, пальмовое и какао масла, мн. животные Ж.) – ок. 40 °C. Консистенция Ж. зависит от соотношения в их составе триглицеридов насыщенных и ненасыщенных жирных кислот, а также от длины углеродных цепей жирных кислот. Чем выше содержание насыщенных высокомолекулярных жирных кислот, тем твёрже консистенция жира. Ж. хорошо растворимы во многих органич. растворителях, плохо – в спиртах; нерастворимы в воде, могут образовывать эмульсии (примером устойчивой водной эмульсии Ж. является молоко). Плотность Ж. менее 1000 кг/м3.[4]
Важнейшими химич. свойствами жиров, используемыми при их переработке и контроле качества, являются гидролиз (разложение Ж. водой в кислой среде до свободных жирных кислот и глицерина) и омыление (щелочной гидролиз, в результате которого образуются мыла – натриевые или калиевые соли жирных кислот), переэтерификация спиртами и кислотами, а также (для Ж., содержащих остатки ненасыщенных кислот) реакции по двойным связям (напр., окисление, полимеризация, гидрогенизация жиров). Химич. превращениями (гидролитическими или окислительными) сопровождается порча (прогоркание) пищевых Ж., обусловленная накоплением в них свободных жирных кислот, пероксидов, альдегидов, кетонов и др. низкомолекулярных соединений.[5]
При контакте с кислородом воздуха или при нагревании до 250–300 °C мн. Ж. подвергаются окислительной полимеризации («высыхают»), образуя плёнки. По способности полимеризоваться жидкие растит. и животные Ж. делят на высыхающие, полувысыхающие и невысыхающие. Высыхающие Ж., напр. льняное, тунговое, конопляное масла, содержат большую долю триглицеридов кислот с 2–3 двойными связями (линолевой и линоленовой); полувысыхающие Ж., напр. подсолнечное, соевое или маковое масло, китовый или рыбий жир, – триглицеридов кислот с 1–2 двойными связями (олеиновой, линолевой); невысыхающие Ж., такие как оливковое, горчичное или рапсовое масло, содержат макс. количество триглицеридов насыщенных кислот (лауриновой, пальмитиновой, стеариновой); в состав невысыхающего касторового масла входит триглицерид ненасыщенной гидроксикислоты (рицинолевой).[6]
[править] Анализ природных жиров
Для идентификации Ж. и сравнит. оценки их химич. чистоты определяют диапазоны темп-р плавления и застывания, содержание высокоплавких триглицеридов, показатель преломления и пр. В количественном анализе Ж. используют кислотное число (равное массе KOH в мг, необходимой для нейтрализации свободных жирных кислот в составе 1 г анализируемого продукта), иодное число (равное массе иода в г, взаимодействующего со 100 г анализируемого продукта) и ряд др. показателей. Иодное число определяет степень ненасыщенности Ж.: для твёрдых Ж. иодное число 35–85, для жидких – 100–200. Для установления жирнокислотного состава Ж. используют газо-жидкостную хроматографию, для определения триглицеридного состава – высокоэффективную жидкостную хроматографию.[7]
[править] История изучения
Впервые химич. состав природных Ж. определил в нач. 19 в. М. Шеврёль: действуя водными растворами кислот и щелочей на разл. животные и растит. Ж., выделил из продуктов реакции гидролиза глицерин (ранее открытый К. Шееле) и неизвестные ранее жирные кислоты, многим из которых дал название. В 1854 М. Бертло впервые синтезировал Ж., проведя обратную реакцию – этерификацию глицерина жирными кислотами. В 1859 Ш. Вюрц получил Ж., нагревая трибромпропан с солями жирных кислот; таким образом можно получить синтетич. Ж. с любым числом атомов углерода в цепях жирных кислот.[8]
[править] Получение и применение
Ж. выделяют из подготовленного природного сырья вытапливанием (гл. обр. животные Ж.), прессованием или экстрагированием (в осн. растит. масла). Полученные Ж. очищают от примесей. Очистка может включать стадии фильтрования, винтеризации (вымораживания), гидратации, рафинации, дезодорации и др. В зависимости от назначения Ж. подвергают фракционированию, гидролизу, гидрогенизации и др.[9]
По назначению Ж. подразделяют на пищевые, кормовые (ветеринарные) и технические. Бо́льшая часть производимых Ж. – пищевые, ок. 1/3 – технические. Технич. Ж. используют в произ-ве мыла и косметич. средств, олиф и алкидных смол, для обработки кож и др. В медицине Ж. применяют как источник витаминов, для изготовления мазей и кремов. Ветеринарные Ж. предназначены для подкормки с.-х. животных.[10]
Согласно классификации пищевых Ж., учитывающей особенности состава и области применения, выделяют неизменные, изменённые и сложные Ж. К неизменным относят сырые (нерафинированные) и рафинированные Ж. К изменённым – полученные путём фракционирования (без использования химич. модифицирования), переэтерификации или сочетания переэтерификации и фракционирования, гидрогенизированные Ж., а также Ж., полученные путём гидрогенизации и переэтерификации (с фракционированием или без него). К сложным Ж. относят неэмульсионные системы неизменных и изменённых Ж. (комбинированные кулинарные, хлебопекарные и кондитерские жиры), эмульсионные системы неизменных и изменённых Ж. и водной или молочной части с разл. добавками (маргарин, майонез и др. жировые эмульсии), а также порошкообразные жиры.[11]
Мировое произ-во Ж. составляет св. 100 млн. т/год, из них ок. 80 % приходится на растит. масла.[12]
[править] Питание человека
С точки зрения поддержания здоровья, диетические рекомендации по жирам для спортсменов сходны (или немного отличаются в пользу жиров) с теми, которые даются людям, не занимающимся спортом. Для атлетов большое значение имеет поддержание энергетического баланса, восполнение внутримышечного запаса триглицеридов и адекватное потребление необходимых жирных кислот, поэтому они могут позволить себе повысить потребление жиров. Количество последних зависит от степени подготовленности и задач спортсмена. Например, диеты с большим содержанием жиров лучше поддерживают уровень и циркуляцию тестостерона в крови, чем диеты с малым содержанием жира. Это связано с подавлением продукции тестостерона при количественном переизбытке тренировок, что подтверждено документально. Обычно спортсменам рекомендуется умеренное потребление жиров (приблизительно 30 % от дневной нормы калорий), однако повышение их количества до 50 % не вызывает опасений, если это происходит при высокой интенсивности регулярных тренировок. Тем не менее, атлетам, желающим уменьшить жировые отложения, рекомендуется потребление не более 0,5-1 г жира на кг веса в день. Причина в том, что некоторые исследования по снижению веса показывают, что люди, наиболее успешно сбрасывающие вес, потребляют менее 40 г жира в день, хотя это не всегда происходит именно таким образом. Несомненно, в процессе исследований приходится учитывать тип жиров в питании (например, омега-6 или омега-3, степень насыщения), что может вызывать определенные разночтения. Чтобы спортсмены эффективно регулировали количество жира в рационе за счет правильного выбора пищевых продуктов и расчета количества потребляемого жира, нужно объяснять им, какая пища какие типы жиров содержит.[13]
[править] Пищевые продукты
Источниками животных жиров (обладающих высокой энергетической ценностью) служат мясо и мясопродукты (в свинине содержится от 10 до 37 % жира), молочные продукты (в коровьем масле от 62 до 99 %), в некоторых видах морских рыб содержится до 30 % жиров, а источниками растительных жиров (содержащих много незаменимых полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), выполняющих важную роль в обмене веществ) – раститительные масла. Оптимальным является соотношение 30:70 животных жиров и раститительных масел.[14]
