Важнейшими представителями сложных эфиров являются жиры.

Жиры, масла

Жиры – это сложные эфиры глицерина и высших одноатомных . Общее название таких соединений – триглицериды или триацилглицерины, где ацил – остаток карбоновой кислоты -C(O)R. В состав природных триглицеридов входят остатки насыщенных кислот (пальмитиновой C 15 H 31 COOH, стеариновой C 17 H 35 COOH) и ненасыщенных (олеиновой C 17 H 33 COOH, линолевой C 17 H 31 COOH). Высшие карбоновые кислоты, которые входят в состав жиров имеют всегда четное количество атомов углерода (С 8 – С 18) и неразветвленный углеводородный остаток. Природные жиры и масла – это смеси глицеридов высших карбоновых кислот.

Состав и строение жиров могут быть отражены общей формулой:

Этерификация — реакция образования сложных эфиров.

В состав жиров могут входить остатки как предельных, так и непредельных карбоновых кислот в различных сочетаниях.

В обычных условиях жиры, содержащие в своем составе остатки непредельных кислот, чаще всего бывают жидкими. Их называют маслами . В основном, это жиры растительного происхождения — льняное, конопляное, подсолнечное и другие масла (исключения пальмовое и кокосовое масла – твердые в обычных условиях). Реже встречаются жидкие жиры животного происхождения, например рыбий жир. Большинство природных жиров животного происхождения при обычных условиях – твердые (легкоплавкие) вещества и содержат в основном остатки предельных карбоновых кислот, например бараний жир.
Состав жиров определяет их физические и химические свойства.

Физические свойства жиров

Жиры нерастворимы в воде, не имеют четкой температуры плавления и значительно увеличиваются в объеме при плавлении.

Агрегатное состояние жиров твердое, это связано с тем, что в состав жиров входят остатки предельных кислот и молекулы жиров способны к плотной упаковке. В состав масел, входят остатки непредельных кислот в cis – конфигурации, следовательно плотная упаковка молекул невозможна, и агрегатное состояние – жидкое.

Химические свойства жиров

Жиры (масла) являются сложными эфирами и для них характерны реакции сложных эфиров.

Понятно, что для жиров, содержащих остатки ненасыщенных карбоновых кислот, характерны все реакции непредельных соединений. Они обесцвечивают бромную воду, вступают в другие реакции присоединения. Наиболее важная в практическом плане реакция – гидрирование жиров. Гидрированием жидких жиров получают твердые сложные эфиры. Именно эта реакция лежит в основе получения маргарина — твердого жира из растительных масел. Условно этот процесс можно описать уравнением реакции:

Все жиры, как и другие сложные эфиры, подвергаются гидролизу:

Гидролиз сложных эфиров- обратимая реакция. Чтобы в сторону образования продуктов гидролиза, его проводят в щелочной среде (в присутствие щелочей или Na 2 CO 3). В этих условиях гидролиз жиров протекает обратимо, и приводит к образованию солей карбоновых кислот, которые называются . жиров в щелочной среде называют омылением жиров .

При омылении жиров образуются глицерин и мыла – натриевые и калиевые соли высших карбоновых кислот:

Омыление – щелочной гидролиз жиров, получение мыла.

Мыла – смеси натриевых (калиевых) солей высших предельных карбоновых кислот (натриевое мыло – твердое, калиевое — жидкое).

Мыла являются поверхностно-активными веществами (сокращенно: ПАВами, детергентами). Моющее действие мыла связано с тем, что мыла эмульгируют жиры. Мыла образуют мицеллы с загрязняющими веществами (условно — это жиры с различными включениями).

Липофильная часть молекулы мыла растворяется в загрязняющем веществе, а гидрофильная часть оказывается на поверхности мицеллы. Мицеллы заряжены одноименно, следовательно отталкиваются, при этом загрязняющее вещество и вода превращается в эмульсию (практически – это грязная вода).

В воде также происходит мыла, при этом создается щелочная среда.

Мыла нельзя использовать в жесткой и морской воде, так как образующиеся при этом стеараты кальция (магния) в воде нерастворимы.

Сложные эфиры можно рассматривать как производные кислот, у которых атом водорода в карбоксильной группе замещен на углеводородный радикал:

Номенклатура.

Сложные эфиры называют по кислотам и спиртам, остатки которых участвуют в их образовании, например Н-СО-О-СН3 - метилформиат, или метиловый эфир муравьиной кислоты; - этилацетат, или этиловый эфир уксусной кислоты.

Способы получения.

1. Взаимодействие спиртов и кислот (реакция этерификации):

2. Взаимодействие хлорангидридов кислот и спиртов (или алкоголятов щелочных металлов):

Физические свойства.

Сложные эфиры низших кислот и спиртов - жидкости легче воды, с приятным запахом. В воде растворимы только сложные эфиры с наименьшим числом атомов углерода. В спирте и дизтиловом эфире сложные эфиры растворимы хорошо.

Химические свойства.

1. Гидролиз сложных эфиров - важнейшая реакция этой группы веществ. Гидролиз под действием воды - обратимая реакция. Для смещения равновесия вправо используются щелочи:

2. Восстановление сложных эфиров водородом приводит к образованию двух спиртов:

3. Под действием аммиака сложные эфиры превращаются в амиды кислот:

Жиры. Жиры представляют собой смеси сложных эфиров, образованных трехатомным спиртом глицерином и высшими жирными кислотами. Общая формула жиров:

где R - радикалы высших жирных кислот.

Наиболее часто в состав жиров входят предельные кислоты пальмитиновая и стеариновая и непредельные кислоты олеиновая и линолевая

Получение жиров.

В настоящее время практическое значение имеет лишь получение жиров из природных источников животного или растительного происхождения.

Физические свойства.

Жиры, образованные предельными кислотами, - твердые вещества, а непредельными - жидкие. Все очень плохо растворимы в воде, хорошо растворимы в диэтиловом эфире.

Химические свойства.

1. Гидролиз, или омыление жиров происходит под действием воды (обратимо) или щелочей (необратимо):

При щелочном гидролизе образуются соли высших жирных кислот, называемые мылами.

2. Гидрогенизацией жиров называется процесс присоединения водорода к остаткам непредельных кислот, входящих в состав жиров. При этом остатки непредельных кислот переходят в остатки предельных кислот, и жиры из жидких превращаются в твердые.

Из важнейших пищевых веществ - белков, жиров и углеводов - жиры обладают наибольшим запасом энергии.

Люди давно научились выделять жир из натуральных объектов и использовать его в повседневной жизни. Жир сгорал в примитивных светильниках, освещая пещеры первобытных людей, жиром смазывали полозья, по которым спускали на воду суда. Жиры – основной источник нашего питания. Но неправильное питание, малоподвижный образ жизни приводит к избыточному весу. Животные пустынь запасают жир как источник энергии и воды. Толстый жировой слой тюленей и китов помогает им плавать в холодных водах Северного Ледовитого океана.Жиры широко распространены в природе. Наряду с углеводами и белками они входят в состав всех животных и растительных организмов и составляют одну из основных частей нашей пищи. Источниками жиров являются живые организмы. Среди животных это коровы, свиньи, овцы, куры, тюлени, киты, гуси, рыбы (акулы, тресковые, сельди). Из печени трески и акулы получают рыбий жир – лекарственное средство, из сельди – жиры, используемые для подкормки сельскохозяйственных животных. Растительные жиры чаще всего бывают жидкими, их называют маслами. Применяются жиры таких растений, как хлопок, лен, соя, арахис, кунжут, рапс, подсолнечник, горчица, кукуруза, мак, конопля, кокос, облепиха, шиповник, масличная пальма и многих других.

Еще в 17 в. немецкий ученый, один из первых химиков-аналитиков Отто Тахений (1652–1699) впервые высказал предположение, что жиры содержат «скрытую кислоту». В 1741 французский химик Клод Жозеф Жоффруа (1685–1752) обнаружил, что при разложении кислотой мыла (которое готовили варкой жира со щелочью) образуется жирная на ощупь масса. То, что в состав жиров и масел входит глицерин, впервые выяснил в 1779 знаменитый шведский химик Карл Вильгельм Шееле. Впервые химический состав жиров определил в начале прошлого века французский химик Мишель Эжен Шеврёль, основоположник химии жиров, автор многочисленных исследований их природы, обобщенных в шеститомной монографии "Химические исследования тел животного происхождения" г Э. Шеврёль установил строение жиров, благодаря реакции гидролиза жиров в щелочной среде.Он показал, что жиры состоят из глицерина и жирных кислот, причем это не просто их смесь, а соединение, которое, присоединяя воду, распадается на глицерин и кислоты.

(реакция этерификации) образуются сложные эфиры:

Эта реакция обратима. Продукты реакции могут взаимодействовать друг с другом с образованием исходных веществ -спирта и кислоты. Таким образом, реакция сложных эфиров с водой - гидролиз сложного эфира - обратна реакции эте-рификации. Химическое равновесие, устанавливающееся при равенстве скоростей прямой (этерификация) и обратной (гидролиз) реакций, может быть смещено в сторону образования эфира присутствием водоотнимающих средств.

Сложные эфиры в природе и технике

Сложные эфиры широко распространены в природе, находят применение в технике и различных отраслях промышленности (схема 10). Они являются хорошими растворителями органических веществ, их плотность меньше плотности воды, и они практически не растворяются в ней.

Схема 10. Применение сложных эфиров

Так, сложные эфиры с относительно небольшой молекулярной массой представляют собой легковоспламеняющиеся жидкости с невысокими температурами кипения, имеют запахи различных фруктов. Их применяют как растворители лаков и красок, ароматизаторы изделий пищевой промышленности. Например, метиловый эфир масляной кислоты имеет запах яблок, этиловый эфир этой кислоты - запах ананасов, изобутиловый эфир уксусной кислоты - запах бананов.

Сложные эфиры высших карбоновых кислот и высших одноосновных спиртов называют во скажи. Так, пчелиный воск состоит, главным образом, из эфира пальмитиновой кислоты и мирицилового спирта С15Н31СООС31Н63, кашалотовый воск - спермацет - сложный эфир той же пальмитиновой кислоты и цетилового спирта С15Н31СООС16Н33.

Важнейшими представителями сложных эфиров являются жиры.

Жиры - природные соединения, которые представляют собой сложные эфиры глицерина и высших карбоновых кислот.

Состав и строение жиров могут быть отражены общей формулой:

Большинство жиров образовано тремя карбоновыми кислотами - олеиновой, пальмитиновой и стеариновой. Очевидно, две из них - предельные (насыщенные), а олеиновая кислота содержит двойную связь между атомами углерода в молекуле. Таким образом, в состав жиров могут входить остатки как предельных, так и непредельных карбоновых кислот в различных сочетаниях.

Содержание урока конспект урока опорный каркас презентация урока акселеративные методы интерактивные технологии Практика задачи и упражнения самопроверка практикумы, тренинги, кейсы, квесты домашние задания дискуссионные вопросы риторические вопросы от учеников Иллюстрации аудио-, видеоклипы и мультимедиа фотографии, картинки графики, таблицы, схемы юмор, анекдоты, приколы, комиксы притчи, поговорки, кроссворды, цитаты Дополнения рефераты статьи фишки для любознательных шпаргалки учебники основные и дополнительные словарь терминов прочие Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике обновление фрагмента в учебнике элементы новаторства на уроке замена устаревших знаний новыми Только для учителей идеальные уроки календарный план на год методические рекомендации программы обсуждения Интегрированные уроки

Эфиры глицерина и диацетилвинной и жирных кислот больше известны под кодом “Е472е”. Вещество входит в группу пищевых добавок Е472, в которой, кроме него, есть ещё шесть разновидностей: там присутствуют и , и , и , и их различные комбинации. Что касается стабилизатора Е472е, в нём основная роль отведена диацетилвинному ангидриду или . Действие добавки Е472е заключается в стабилизации и эмульгировании текстуры продукта, почему она и начала использоваться в пищевой промышленности. Согласно международным классификациям пищевых добавок, Е472е считается добавкой с низким уровнем опасности. Её часто можно встретить в составах мучной выпечки, так как структурно эта пищевая добавка схожа с пшеничной клейковиной. Кроме производства булочек и , ещё одна сфера применения – изготовление кондитерских изделий.

Химические свойства вещества

Эфиры получают как из растительного, так и из животного сырья. Её химический состав – смешанные эфиры глицерина, в которых несколько гидроксильных групп переэтерифицировано в сложные эфиры диацетилвинной кислоты и жирных кислот.

Вещество добывается только искусственным путём, в живой природе не существует. Науке известны несколько методов синтезирования добавки Е472е. В первом варианте проводят реакцию между глицеридами жирных кислот, винной кислотой и уксусным ангидридом. Ещё один способ – взаимодействие между диацетилвинным ангидридом, уксусной кислотой и моно- и диглицеридами жирных кислот. Чаще всего сырьё, из которого добывают жирные кислоты для таких реакций – это или свиной жир.

Активное вещество в добавке – молекулы глицерина со свободной вторичной гидроксильной группой и остатками диацетилвинной и стеариновой кислот. За счёт этих частиц, добавка способна создавать вязкую, клейкую текстуру смесей и компонентов.

Стабилизатор Е472е выглядит как твёрдое или воскообразное вещество, маслянистая жидкость или жирная паста. Цвет – от белого до жёлто-коричневого. Вещество отличается характерным уксусным запахом и вкусом. В , спиртах и ацетоне добавка отлично растворяется.

В международных нормативных документах эфиры глицерина и диацетилвинной и жирных кислот сокращают как DATEM.

Основные свойства, за счёт которых Е472е весьма ценится производителями пищевых продуктов – придание пластичности тесту.

Как эмульгатор, добавка позволяет создавать смеси компонентов, которые не могут однородно смешиваться в обычных условиях.

Однако самый распространённый способ применения пищевой добавки – в качестве стабилизатора. Она обеспечивает необходимую вязкость продукта, улучшает вкусовые параметры и позволяет сохранять их в течение более длительного времени.

Использование в процессе приготовления продуктов питания

Пищевая промышленность массово начала применять добавку Е472е ещё в 20-х годах прошлого столетия. В то время, да и сегодня, она относится к группе наиболее распространённых эмульгаторов.

Её можно встретить в составе:

• сухих смесей для приготовления кофейных напитков;
• печенья;
• кондитерских изделий;
• хлеба.

Именно приготовление мучной выпечки и хлебобулочных изделий практически не обходится без “участия” этого вещества. Его добавляют в изделия из муки низкого и среднего качества. За счёт структурных особенностей, эфиры глицерина и диацетилвинной и жирных кислот позволяют улучшить качество муки со слабой клейковиной, и изготовить из неё пластичное, упругое, хорошо подверженное воздействию тесто. Благодаря стабилизатору Е472е, структура хлеба становится пористой и воздушной, вес готового изделия увеличивается, незначительно увеличивается срок годности продукта, хлеб не так быстро черствеет. Кроме того, добавка способствует облегчению взбивания теста, снижению устойчивости продукта к гидролизу, уменьшает область плавления. Интересно, что в процессе выпекания эфиры разлагаются, поэтому в готовом продукте их уже не обнаружить.

Для введения в тесто, вещество предварительно растворяют в . Норма содержания – до 0,2% от веса продукта.

Польза или вред

На самом деле, никакой пользы, в основном, пищевые добавки для человеческого организма не приносят. Исключение могут составлять натуральные вещества вроде или каротина. Эфиры глицерина и диацетилвинной и жирных кислот к таким элементам не относятся. Главная их польза в отсутствии вреда для человека.

Длительный процесс изучения вещества, опыты с задействованием подопытных животных показали, что вещество не вызывает аллергических реакций, не является токсином, мутагеном, не провоцирует появление злокачественных опухолей или бесплодия.

При контакте с кожей или слизистыми никакой реакции, ожогов или аллергии на кожных покровах также не возникает.

В желудке человека добавка распадается на жиры и кислоты, и усваивается соответствующим образом, как аналогичные натуральные компоненты.

В связи с этим, в большинстве стран не установлено максимально разрешённой дозы суточного употребления вещества. Лишь в Канаде есть соответствующее ограничение – не более 50 мг на 1 килограмм веса взрослого человека.

На сегодняшний день эмульгатор, пластификатор и стабилизатор Е472е считается безвредным. Его употребление подопытными животными в процессе соответствующих опытов не определило вещество как опасное, не выявило никаких негативных последствий для здоровья наблюдаемых животных. Поэтому его повсеместно используют в приготовлении кондитерских изделий, печенья, и, особенно часто, хлеба. Добавка позволяет не покупать дорогую и качественную муку, а использовать муку более низкого качества с добавлением недорогого компонента, при этом на качестве готового продукта такая экономия практически не отображается – хлеб получается воздушным, пористым, хранится дольше, чем без использования эфиров глицерина, диацетилвинной и жирных кислот. Так как вещество не показало никаких токсических и аллергических свойств, его не запрещается употреблять детям и пожилым людям. Также нет никаких особенных рекомендаций и противопоказаний для людей с проблемами в работе пищеварительного тракта.