Ліпіди (жири й жироподібні речовини)
Природні жири
До складу рослинних і тваринних організмів поряд з білковими речовинами й вуглеводами входять жири й жироподібні речовини, які називаються ліпідами.
Ліпіди перебувають в організмі або у вигляді протоплазматичного жиру (входять до складу протоплазми, кліток), або у вигляді запасного, резервного жиру (входять до складу жирової тканини). Ліпіди відіграють важливу біологічну роль: вони є джерелом енергії для тваринного організму, при окисненні в організмі 1 г жиру виділяється 9,3 кал. Вони є добрими розчинниками біологічно активних речовин (наприклад, вітамінів), необхідні для здійснення нормальних функцій тваринного організму. Жирова тканина утворює м'який ізолюючий прошарок, захищаючи внутрішні органі й усе тіло від поштовхів, ударів і переохолодження.
Кількість жиру, що накопичується, у тваринному організмі становить 10-20% від загальної ваги. У рослин рослинні олії накопичуються звичайно в насінні, плодах (лляне насіння, конопельне, насіння соняшника, плоди оливи й ін.) і становлять до 50 % від загальної ваги.
Головною складовою частиною рослинних і тваринних жирів є естери гліцерину й вищих жирних кислот − тригліцериди пальмітинової, стеаринової, олеїнової, линолевої та ін. кислот. Хімічна природа жирів була встановлена в першій чверті XIX століття Шеврелем. Перший синтез жирів здійснив Бертло (1854 г.) при нагріванні гліцерину зі стеариновою кислотою.
Оскільки у всіх жирах залишок спирту той самий (залишок гліцерину), різниця між жирами зумовлена залишками кислот.
Найбільш важливими кислотами, що входять до складу жирів є кислоти, які містять парне число карбонових атомів і нерозгалужений карбоновий ланцюг. Із насичених кислот у жири входять: масляна (С4), капронова (С6), пальмітинова (C16), стеаринова (С18). З ненасичених – олеїнова (С18), лінолева (С18).
Рослинні жири містять ненасичену олеїнову кислоту (олівкова олія до 80 %, соняшникова – до 36 %). Жир людини містить до 70 % олеїнової кислоти, до 25 % – пальмітинової. Жири молока містять до 40 % олеїнової кислоти, до 25 % – пальмітинової.
Жири легко розчиняються в органічних розчинниках: етері, CCl4, CHCl3, бензені, толуолі, бензині. Вони практично нерозчинні у воді, але можуть утворювати з водою стійкі емульсії в присутності поверхнево-активних речовин. У природних умовах у тваринному організмі жири емульгуються білками, солями жовчних кислот і ін. Прикладом водної емульсії жиру, стабілізованої білком, є молоко.
Емульгування необхідне для швидкого переварювання жирів їжі травними органами. Під час травлення жири під дією ферменту ліпази (перебуває в слині, печінці, шлунковому й кишковому соках) гідролізуються до вільних кислот і гліцерину, які проходять через стінки кишечнику й потім знову зв'язуються в різних комбінаціях, відкладаючи у вигляді резервного жиру.
При тривалому зберіганні на повітрі, під дією вологи й світла жири прогоркають− здобувають неприємний запах і смак.
Технічна переробка жирів
У промисловості реакція гідролітичного розщеплення жирів широко використовується для одержання гліцерину й жирних кислот або їх солей, тобто мила. Розщеплення проводять у кислому, або лужному середовищі. У першому випадку утворюються гліцерин і суміш вільних кислот. У лужному середовищі поряд із гліцерином утворюються солі цих кислот − мила.
Для створення лужного середовища можна використовувати луг, вапно. Кислотним каталізатором є суміш нафтенових кислот, вазелінового масла, сульфатної кислоти й води.
Дуже важливою реакцією, що має промислове значення, є реакція гідрогенізації (гідрування) жирів − перетворення рідких жирів у тверді. Суть цієї реакції полягає в приєднанні водню до ненасичених жирних кислот і перетворенні їх у насичену стеаринову кислоту (Ni, 200 °С, 15 ат)
Гідрогенізації піддають рослинні олії, риб'ячий жир, жири морських ссавців тварин, що мають неприємний запах, і ін. У результаті зникає темний колір і запах. Уперше промислова гідрогенізація жирів здійснена в Росії (С. А. Фокіним, 1909 р.).
Тверді жири мають перевагу перед рідкими − їх зручніше транспортувати, з них можна одержувати стеарин для свіч, тверде мило й ін. Кращі сорти гідрованого жиру використовують для одержання маргарину.
Маргарин – емульсія гідрованого жиру, тваринного жиру (легкоплавкого яловичого жиру) або рослинної олії в молоці. По виду й запаху нагадує вершкове масло; для отримання жовтого кольору в нього додають яєчний жовток, а для запаху – дикетон диацетил СН3СОСОСН3 − головну запашну речовину вершкового масла.
Для рослинних олій характерні процеси аутоокиснения й полімеризації. Ці властивості використовуються в промисловості при висиханні оліфи, лаків і фарб. Оліфа виготовляється з масел, що містять велику кількість естерів линолевої і ліноленової кислот – висихаючих олій Оліфа –густа темна рідина, на повітрі «висихає», утворюючи плівку.
В процесі висихання олії окислюються киснем повітря, для прискорення цього процесу до оліфи додають сикативи (оксиди або солі кобальту, мангану, свинцю).
Жири використовують також в фармацевтиці та в парфумерії (креми, помади й ін.).