1.2 Жирные масла

Жиры образуются в животных и растительных организмах из углеводов и являются запасным питательным материалом.

Жиры делятся на растительные и животные.

К растительным жирам относятся:

1) твердые жиры

2)жидкие масла (невысыхающие, полувысыхающие и высыхающие).

К животным жирам относятся:

1) жиры наземных животных

2) жиры морских животных и рыб.

В растениях жиры находятся главным образом в семенах -- как запасной материал для питания зародыша в первых стадиях его развития, в клетках паренхимы в виде мельчайших капелек, сильно преломляющих свет, или в непрочной связи с белковыми веществами. Иногда значительное количество жира находится в околоплоднике.

В животных организмах жир отлагается в жировой ткани. Жировая ткань скапливается в организме животных главным образом или непосредственно под кожей (так называемое рубашечное сало) или окружает внутренние органы (почки, желудочно-кишечный тракт), а также накапливается в печени и содержится в молоке млекопитающих.

Жиры -- это сложные эфиры трехатомного спирта глицерина с одноосновными кислотами жирного ряда. В сложных эфирах все три водных остатка глицерина замещены тремя радикалами различных кислот или какой-нибудь одной кислотой. Эти сложные эфиры носят название глицеридов или триглицеридов. В зависимости от входящей в их состав кислоты это может быть триолеин, тристеарин, трипальмитин и т. п.

В природный жир обычно входит смесь различных сложных эфиров глицерина и сопутствующие вещества. Жирные кислоты, входящие в состав глицеридов, обусловливают свойства и консистенцию жиров и масел. Предельные кислоты образуют мягкие и плотные глицериды, причем с повышением относительной молекулярной массы повышается твердость жира и температура плавления. Непредельные кислоты дают жидкие глицериды. С повышением непредельности увеличивается высыхаемость кислот.

Чаще всего в состав жиров входят следующие жирные кислоты:

Предельные кислоты:

С₅Н₃₁СООН -- пальмитиновая;

С₁₇ Н₃₅СООН -- стеариновая.

Непредельные кислоты:

С₁₇Н₃₃СООН -- олеиновая (с одной двойной связью), образует невысыхающие глицериды;

С₁₇Н₃₁СООН--линолевая (с двумя двойными связями), образует полувысыхающие глицериды;

С₁₇Н₂₉СООН --линоленовая (с тремя двойными связями), образует высыхающие глицериды.

При добывании жиров в них переходят и другие соединения, содержащиеся в тех же клетках в растворе или в смеси с жирами. К ним относятся свободные жирные кислоты, высокомолекулярные циклические спирты -- стерины. В животных жирах содержится холестерин, а в растительных -- фитостерин, фосфорсодержащие соединения, красящие вещества (липохромы), например каротины, ксантофил. Во многих животных жирах содержатся витамины А и О. Неочищенные жиры всегда содержат белковые вещества, слизи, воду, свободные кислоты.

Физические свойства. Жирами принято называть продукты, сохраняющие при обыкновенной температуре плотную или мягкую консистенцию, в отличие от жирных масел, которые в тех же условиях являются густыми жидкостями. Жиры и жирные масла характеризуются общими физическими свойствами: они жирны на ощупь; нанесенные на бумагу, дают характерное пятно, не исчезающее, а, наоборот, расплывающееся при нагревании.

Природные жиры и жирные масла окрашены в желтоватый, реже в зеленоватый цвет благодаря присутствию хлорофилла, еще реже -- в красно-оранжевый или иной цвет, зависящий от наличия тех или иных красящих веществ. Свежие жиры и жирные масла имеют специфические, обычно приятные, запах и вкус, обусловленные примесью различных летучих веществ. Консистенция, цвет, вкус и запах растительных жиров зависят от вида растения, из которого они получены, от климата и условий добывания масла.

От наземных животных получают плотные или мягкие жиры, содержащие предельные кислоты, а от морских животных и рыб -- жидкие, непредельные.

Все жиры легче воды. В воде они совершенно нерастворимы, в спирте малорастворимы (за исключением касторового масла), несколько больше растворимы в кипящем спирте и во всех соотношениях растворимы в эфире, хлороформе и сероуглероде. Жиры и жирные масла не летучи и не перегоняются без разложения. При сильном нагревании жиры начинают разлагаться и выделять раздражающий глаз альдегид акролеин, представляющий продукт разложения глицерина и обладающий весьма неприятным острым запахом. Жиры и жирные масла при обыкновенной температуре не загораются, но при сильном нагревании могут гореть ярким пламенем.

Химические свойства. Омыление. Омылением жиров называется расщепление их на свободные жирные кислоты и глицерин. В природе расщепление жиров происходит под влиянием фермента липазы, содержащегося во всех жирномасличных семенах; реакция протекает в присутствии влаги. Омыление происходит также при наличии катализаторов. Для омыления пользуются растворами щелочей и окисями металлов; при этом получаются соли жирных кислот и глицерин:

С₃Н₅(ОСОR)₃ + ЗNаОН = С₃Н₅(ОН)₂ + ЗRСООNа,

где R -- остаток жирных кислот.

Соли жирных кислот, образуемые щелочными и щелочноземельными металлами, называются мылами, а свинцовые соли -- пластырями. Взбалтыванием жирных масел с раствором аммиака получается летучая мазь -- Linimentum ammoniatum; это то же мыло, находящееся во взвешенном состоянии в избытке жирного масла.

Прогоркание. При длительном хранении жиров происходит сложный химический процесс, называющийся прогорканием. Реакция протекает на свету при доступе воздуха и влаги и, вероятно, не без участия соответствующих микроорганизмов; жиры и масла частью окисляются (присоединяя кислород воздуха), частью же подвергаются процессу омыления, распадаясь на глицерин и свободные кислоты. При этом появляются неприятный запах, раздражающий горьковатый вкус и кислая реакция.

Высыхание жиров -- сложный физико-химический процесс, при котором под влиянием кислорода воздуха происходит их окисление, а затем конденсация и полимеризация. Этот процесс связан с наличием в маслах линолевой и линоленовой кислот. Содержащие эти кислоты жиры, будучи намазаны тонким слоем, превращаются постепенно в прозрачную пленку, нерастворимую ни в эфире, ни в бензине и называемую оксином. Масла, в которых преобладает линолевая кислота, дают мягкие пленки и называются полувысыхающими; масла, состоящие преимущественно из глицеридов линоленовой и изолинолевой кислот, образуют твердые пленки и называются высыхающими.

Гидрогенизация жиров -- присоединение водорода по месту двойных связей. Жиры, содержащие жирные кислоты непредельного ряда, могут присоединять по месту двойной связи два атома водорода, переходя в соответствующие предельные кислоты. Так, например, олеиновая, линолевая и линоленовая кислоты при насыщении двойных связей превращаются в стеариновую. При этом жидкий жир уплотняется. На этой реакции основано широко развившееся у нас производство гидрогенизированных жиров. Гидрогенизированные (уплотненные) жиры применяют в пищевой промышленности в виде маргарина, а также используют в производстве мазей, паст, кремов.

Получение жиров. Растительные жиры получают чаще всего прессованием семян. Поступающие на переработку семена должны быть высушены и очищены от всяких загрязнений и примесей. Затем на обдирочных машинах отделяют семенные оболочки или околоплодники. Семенные ядра измельчают и подвергают прессованию на шнековых прессах или гидравлических. Прессование можно проводить холодным путем без подогревания прессуемой массы. Масла при этом получаются светлыми, чистыми, но выход их небольшой; много масла остается в жмыхах. Холодным прессованием получают масла для инъекционных растворов. Чтобы увеличить выход масла, измельченные семена предварительно подогревают и прессование ведут при повышенной температуре. Масла получаются более темные с большим содержанием примесей, их используют для наружного применения или рафинируют (очищают).

Для получения растительных масел прибегают еще к экстрагированию, применяя в качестве растворителя бензин или дихлорэтан, который затем отгоняют. Этот способ дает наибольший выход, но масло обычно содержит еще некоторое количество растворителя и отличается неприятным вкусом, а потому нуждается в рафинировании. Большое распространение на наших заводах получил комбинированный метод: прессование -- экстрагирование.

Методом экстрагирования широко пользуются в лабораторной практике для количественного определения жира в сырье. Экстрагирование проводят в аппарате Сокслета. Принцип работы аппарата заключается в следующем. Навеску материала в бумажном патроне помещают в экстрактор прибора, соединяют экстрактор с холодильником и приемной колбой (предварительно высушенной и точно взвешенной), наливают в прибор через холодильник растворитель (чаще всего эфир) и нагревают прибор на водяной бане. Пары эфира из колбы поднимаются в холодильник и, сконцентрировавшись, стекают каплями в экстрактор на патрон с сырьем, извлекая масло, которое вместе с эфиром стекает в колбу. Аппарат работает автоматически. После окончания экстракции растворитель из колбы отгоняют, колбу с жиром высушивают и взвешивают. Процентное содержание жира в абсолютно сухом веществе вычисляют по формуле:

где а --масса колбы с сухим жиром; Ь --масса пустой колбы; с -- навеска сырья; Н -- влажность сырья в процентах, определяемая в отдельной навеске.

Животные жиры получают обыкновенно вытапливанием предварительно отделенной от мяса и перепонок жировой клетчатки, изрезанной на мелкие куски и тщательно промытой холодной водой от крови и других загрязнений. Полученное тем или иным путем масло механически увлекает различные примеси: воду, белковые вещества, слизи, свободные кислоты и пр. Для очистки масло рафинируют вымораживанием, взмучиванием с каолином или обработкой щелочами.

Анализ жиров. Для определения подлинности и качества жира разработана методика определения физических и химических показателей, «чисел или констант», характерных для каждого жира. К физическим показателям относятся: преломляющая способность масел (рефракция), удельный вес (наиболее характерный для жидких масел) и температура плавления (для твердых жиров).

Химические показатели -- это кислотное число, число омыления и йодное число.

Кислотным числом называют количество миллиграммов едкого кали, необходимое для нейтрализации свободных жирных кислот в 1 г жира. Таким образом, оно свидетельствует о наличии свободных кислот. При хранении кислотное число повышается в связи с происходящим гидролитическим расщеплением жира. Следовательно, кислотное число является показателем свежести жира.

Числом омыления называют количество миллиграммов едкого кали, необходимое для нейтрализации свободных кислот и омыления сложных эфиров в 1 г жира. Величина его зависит от относительной молекулярной массы входящих в данный жир жирных кислот и, следовательно, является показателем его подлинности.

Йодным числом называется число граммов йода, присоединяемое в определенных условиях к 100 г масла. Иод присоединяется к жирным кислотам по месту двойных и тройных связей, поэтому йодное число дает определенное представление о содержании непредельных кислот. Оно считается одним из важнейших признаков качественной оценки масел, дающих представление о их способности к высыханию.

Жирные масла сохраняются в темном прохладном месте. В аптеках они содержатся в склянках, на складах -- в жестянках.