Знакомые и незнакомые жиры

Цель урока: повторить свойства соединений класса липидов, выработать практические умения по использованию различных видов пищевых жиров и продуктов, их содержащих.

Оборудование: карточки-задания, этикетки (лучше пустые бутылки или пластмассовые коробки) различных видов растительных масел, импортных маргаринов, фильтровальная бумага, таблицы состава различных видов растительных масел, а также кусочки различных видов рыб (сельдь, минтай, горбуша).

• Задание 1. Олифы получают из растительных масел путем их частичной полимеризации. Поскольку все растительные масла содержат триглицериды непредельных карбоновых кислот:

олеиновой
          С₈Н₁₇СН=СН(СН₂)₇СООН,

линолевой
          СН₃(СН₂)₃(СН₂СН=СН)₂(СН₂)₇СООН

и линоленовой
          С₂Н₅(СН=СНСН₂)₃(СН₂)₆СООН,

теоретически олифу можно получить из любого масла. Но чаще всего для этой цели используют льняное и конопляное масла, т. к. именно из них получают самые лучшие олифы. Объясните это на основании информации о составе различных растительных масел, приведенной в табл. 1.

• Задание 2. На упаковке маргарина «Рама» указан его состав в такой формулировке: «В 70 граммах жиров содержится: сложные жирные кислоты – 26 г, односоставные жирные кислоты – 24 г, многосоставные – 20 г. Протеины – 0,1 г». Что говорит вам эта информация о составе продукта?

Повторите по учебнику химии материал о составе жиров и жирных кислот, по учебнику «Общая биология» – тему «Липиды».

• Задание 3. На основании данных табл. 1 (см. задание 1) попробуйте объяснить, почему оливковое масло не теряет своих вкусовых качеств в течение 2–3 лет, а подсолнечное масло при хранении довольно быстро прогоркает? Какие меры может принять домохозяйка для продления срока его хранения?
• Задание 4. Свежее пятно от подсолнечного масла или растопленного свиного сала с одежды можно удалить, если сразу засыпать его зубным порошком. С точки зрения химика, растительное масло и свиное сало существенно отличаются: растительное масло содержит триглицериды непредельных карбоновых кислот, а свиное сало – твердый жир, состоящий из триглицеридов предельных карбоновых кислот. Можно ли сказать, что отличаются и процессы, за счет которых происходит удаление этих пятен?

Повторите материал о физических и химических явлениях.

• Задание 5. Почему пятна от растительного масла, особенно горячего, через несколько дней уже невозможно вывести с одежды с помощью растворителя и в то же время пятно от растопленного сала или сливочного масла можно без труда удалить с помощью того же растворителя даже спустя довольно длительный период времени?

Повторите материал о составе и свойствах жиров.

• Задание 6. Помогая подруге на кухне готовиться к приему гостей, вы «посадили» масляное пятно на шерстяную юбку. Известно, что такое пятно можно удалить, если сразу же засыпать его мелкой солью или зубным порошком. Зубного порошка в доме не оказалось, соль была только крупная, и подруга предложила вам засыпать пятно питьевой содой. Стоит ли пользоваться этим советом? К каким последствиям это может привести?

Вам поможет материал учебника о свойствах жиров и углекислых солей натрия.

• Задание 7. Иногда в продаже можно встретить очень своеобразное моющее средство, которое называется «Мыло с желчью». Как вы думаете, в чем сущность его моющего действия с точки зрения химии, какие загрязнения им лучше всего отстирывать и в каких условиях? Будет ли это мыло эффективно для стирки рабочей одежды автомеханика?

Ответить вам поможет учебник биологии «Человек и его здоровье», тема «Пищеварение».

• Задание 8. В процессе получения растительные масла обрабатывают растворами щелочей с целью очистки от примесей свободных жирных кислот. Отработанный раствор можно использовать как кормовую добавку в скотоводстве. Этот раствор называют соапстоком. Как вы думаете, почему возникло это название?

Подсказка: слово «soap» в переводе с английского означает мыло.

• Задание 9. В животноводстве в качестве концентрированных кормов широко применяют жмыхи и шроты – отходы производства растительных масел. Жмыхи получают после технологического процесса выделения растительных масел прессованием, шроты – после экстракции масла бензином. Различаются ли эти два процесса получения растительных масел с точки зрения химии?
• Задание 10. К вам обратилась соседка с просьбой объяснить, что означает информация на этикетке растительного масла «El Greco» производства Греции. Состав масла указан в такой формулировке:

Как вы можете объяснить эту информацию человеку, не знакомому с химией? Вам потребуется англо-русский словарь, желательно специализированный – химико-технологический.

• Задание 11. На этикетке рапсового масла производства фирмы «Олейна» (Польша) указан его состав в граммах на 100 г продукта: насыщенные жирные кислоты – 7, ненасыщенные жирные монокислоты – 63, ненасыщенные жирные поликислоты – 30. Что вы можете сказать об этой информации?
• Задание 12. У специалистов пищевой отрасли промышленности приняты условные обозначения жирных кислот, остатки которых входят в состав липидов. Их обозначают символом углерода «С» с двумя подстрочными цифрами, написанными через двоеточие, например: С_20:4, где первая цифра обозначает количество атомов углерода в молекуле кислоты, вторая – количество двойных связей в молекуле. Например, пальмитиновую и стеариновую кислоты обозначают соответственно С_16:0 и С_18:0, олеиновую – С_18:1 и т. д.

В табл. 2 приведено содержание остатков некоторых жирных кислот в различных видах рыб. Пользуясь этими данными, попробуйте объяснить известные вам из личного опыта свойства рыб. Например, почему сельдь и мойва быстро портятся даже при хранении в холодильнике и приобретают специфический запах, в то же время треска и минтай хорошо сохраняются.

Ответы и решения

• 1. В льняном и конопляном маслах содержится много линоленовой кислоты, в молекуле которой три двойные связи. После частичной полимеризации в процессе получения олиф в их молекулах сохраняется достаточно большой процент двойных связей. В связи с этим олифы на основе именно этих масел образуют особенно прочные пленки.
• 2. Эта информация ничего не говорит о составе продукта даже человеку, знакомому с химией. Термины «сложные», «односоставные» и «многосоставные» применительно к карбоновым кислотам в химии не используются. На простые и сложные в химии подразделяют липиды. К простым липидам относят производные одноосновных карбоновых кислот и одно- или многоатомных спиртов, в первую очередь глицерина:

где R, R', R'' – углеводородные радикалы.

В молекулах сложных липидов содержатся атомы азота, фосфора, чаще всего – остатки фосфорной кислоты:

где R, R' – углеводородные радикалы,

В пищевой отрасли промышленности состав жировых продуктов принято характеризовать именно содержанием в них простых и сложных липидов, а также соотношением входящих в их структуру различных карбоновых кислот. В жирах и маслах обнаружено до 300 карбоновых кислот различного строения, как насыщенных, так и ненасыщенных, из них 5–6 наиболее распространенных содержат от 12 до 18 атомов углерода и представляют собой неразветвленные углерод-углеродные цепи с четным числом углеродных атомов.

Большое значение в питании человека имеют ненасыщенные жирные кислоты, которые подразделяют по количеству двойных связей на моно- и полиненасыщенные.

Обычно на упаковке растительных масел и маргарина указывают содержание насыщенных, моно- и полиненасыщенных жирных кислот. Возможно, авторы приведенного выше текста терминами «односоставные» и «многосоставные» жирные кислоты обозначили именно моно- и полиненасыщенные кислоты. Но мы об этом можем только догадываться. К сожалению, текст на упаковке «Рамы» составлен настолько некорректно с позиции химика, что не позволяет что-либо узнать о составе этого очень популярного продукта.

• 3. Все непредельные кислоты и их эфиры из-за наличия в молекулах двойных связей легко окисляются. Но в молекуле олеиновой кислоты только одна двойная связь, а в молекуле линолевой кислоты – две, поэтому олеиновая кислота окисляется значительно медленнее, чем линолевая, а оливковое масло хранится намного дольше подсолнечного.

В настоящее время селекционеры заняты выведением таких сортов подсолнечника, в которых преобладал бы глицерид олеиновой кислоты. Уже выведен сорт «Первенец», в масле которого содержится 70–75% глицерида олеиновой кислоты. Правда, такого стойкого масла пока нет в широкой продаже, поэтому домохозяйкам можно посоветовать хранить запасы подсолнечного масла в плотно закупоренных бутылях и прохладном и обязательно темном месте, т. к. на свету все реакции с участием двойных связей ускоряются.

• 4. Нет, не отличаются. В данном случае оба пятна исчезают за счет физического процесса – адсорбции (поглощения) их зубным порошком.
• 5. Растительные жиры образованы преимущественно высшими непредельными карбоновыми кислотами, например линолевой СН₂(СН₂)₃(СН₂СН=СН)₂(СН₂)₇СООН. В их молекулах имеются двойные связи, и они могут полимеризоваться, как все соединения с двойными связями. За счет этих процессов происходит, например, высыхание масляных красок с образованием прочного покрытия, т. к. олифы изготовлены на основе растительных масел. При старении пятна растительного масла, особенно на свету и при повышенных температурах, не только образуются прочные полимерные молекулы, но и за счет двойных связей происходит взаимодействие молекул жира с полимерными молекулами ткани. Вывести такое пятно очень трудно.

Твердые животные жиры состоят преимущественно из триглицеридов предельных карбоновых кислот, их молекулы не вступают в химическое взаимодействие ни между собой, ни с волокнами ткани, поэтому такие пятна можно вывести и спустя длительное время.

• 6. Нет, лучше этого не делать. Поваренная соль NaCl и зубной порошок (мел, или СaСО₃) не вступают в химическое взаимодействие с жирами, а только адсорбируют жир с волокон ткани. Питьевая сода, хотя по внешнему виду и напоминает зубной порошок, может в присутствии влаги вступать в химическое взаимодействие с жирами за счет гидролиза: NaНСО₃ + H₂O ® NаОН + Н₂СO₃.

Образующаяся вследствие гидролиза щелочь может вступать во взаимодействие с жирами (реакция омыления):

Кроме того, возможно изменение цвета ткани и уменьшение прочности волокон шерсти за счет частичного гидролиза белковых молекул под действием NaOH. Так что после обработки пятна содой вещь может быть испорчена окончательно.

• 7. Желчь – жидкий секрет, вырабатываемый печенью позвоночных животных. Под действием желчи происходит расщепление, эмульгирование и омыление жиров, содержащихся в пище. В связи с этим мыло с желчью хорошо отстирывает пятна от растительных и животных жиров. Поскольку спецовки автомехаников обычно загрязнены машинными маслами, которые производят из нефти (нефтяные, или минеральные, масла), то желчь их разлагать не может.
• 8. При обработке неочищенных растительных масел щелочными растворами присутствующие в них свободные жирные кислоты – чаще всего стеариновая и пальмитиновая – взаимодействуют со щелочью, образуя натриевые соли, т. е. мыла:  R–СООН + NаОН ® R–COONa + H₂O.

Полученный раствор и называют соапстоком, или мыльным стоком. В рационе крупного рогатого скота небольшие добавки хлопкового соапстока используют как частичный заменитель жиров.

• 9. Нет, оба этих способа физические – как при экстракции, так и при прессовании никаких химических реакций не происходит. (Следует помнить, что на маслоэкстракционных заводах семена растений перед извлечением масла могут подвергать предварительной обработке – обжариванию, пропариванию, что, естественно, приводит к определенному изменению их состава, но в данном случае мы эти процессы не рассматриваем, т. к. имеем в виду только процесс извлечения масла. Самые высококачественные масла, например «оливковое экстра», получают в результате первого холодного прессования, а все способы высокотемпературной обработки направлены на то, чтобы извлечь из сырья как можно больше масла.)
• 10. Этикетка – классический пример того, что мы называем «смесь французского с нижегородским» (в данном случае – английского). Судя по всему, она составлена человеком, который не знает достаточно хорошо ни русского, ни английского языков, ни химии.

Во-первых, Carbohydrates – не углеводороды, а углеводы. Во-вторых, слово Saturated означает не «концентрация», а насыщенные. Кстати, ниже слова Polyunsaturated, Monounsaturated переведены правильно, но сама информация изложена некорректно: в товарном масле присутствуют не кислоты, а их триглицериды, содержащие остатки насыщенных, моно- и полиненасыщенных жирных кислот.

Следовательно, в состав этого масла входит 14% триглицеридов насыщенных карбоновых кислот, 52,7% полиненасыщенных и 26,7% мононенасыщенных.

И самое главное, что сказать соседке? Посмотрите состав растительных масел (см. табл. 1) в задании 1. Натуральное оливковое масло богато прежде всего триглицеридами мононенасыщенных жирных кислот, за это его и ценят диетологи. Масло «El Greco» – смесь оливкового и соевого масел, по составу ближе к соевому маслу, чем к оливковому.

• 11. Следовало написать: мононенасыщенные и полиненасыщенные жирные кислоты, а поликислоты – соединения с несколькими карбоксильными группами.
• 12. Из данных табл. 2 следует, что хуже хранится рыба, в которой выше общее содержание жира (мойва, сельдь). Кроме того, в них намного больше, чем в минтае и треске, содержится полиненасыщенных жирных кислот, в том числе и с 5–6 двойными связями. Полиненасыщенные жирные кислоты окисляются, и тем активнее, чем больше в их молекулах двойных связей. Именно по этой причине рыба с высоким содержанием этих кислот плохо хранится, приобретая специфический запах окислившихся жиров.

Г.В.Пичугина