§ 39. Тлушчы

Будова. Фізічныя ўласцівасці

Тлушчы шырока распаўсюджаны ў прыродзе. Разам з вугляводамі і бялкамі яны ўваходзяць у састаў усіх жывых арганізмаў.

Аснову тлушчаў складаюць складаныя эфіры трохатамнага спірту гліцэрыны і карбонавых кіслот. Такія складаныя эфіры называюцца трыгліцэрыдамі. Агульная формула трыгліцэрыдаў:

Сімваламі R₁, R₂ і R₃ абазначаны вуглевадародныя радыкалы, якія ўваходзілі ў састаў карбонавых кіслот. Вуглевадародныя радыкалы ў саставе малекулы трыгліцэрыду могуць быць аднолькавымі або рознымі. Напрыклад, калі трыглыцэрыд утвораны астаткамі стэарынавай кіслаты, то ён называецца трыстэарат гліцэрыны:

Прывядзём формулу трыгліцэрыду, які змяшчае два астаткі пальміцінавай і адзін астатак алеінавай кіслаты:

Тлушч з’яўляецца сумессю розных трыгліцэрыдаў. Такім чынам, уласцівасці тлушчу ў многім залежаць ад будовы карбонавых кіслот, астаткі якіх уваходзяць у састаў трыгліцэрыдаў, а таксама ад адноснага змяшчэння гэтых астаткаў у тлушчы. Часцей у састаў тлушчаў уваходзяць астаткі наступных кіслот: пальміцінавай, стэарынавай, алеінавай, лінолевай, ліналенавай. У табліцы 39.1 прыведзены формулы і тэмпературы плаўлення гэтых кіслот.

Табліца 39.1. Формулы, назвы і тэмпературы плаўлення вышэйшых тлустых карбонавых кіслот

Назва	Формула	Клас	tпл, °С
Пальміцінавая кіслата	С15Н31 СООН	насычаныя	63
Стэарынавая кіслата	С17Н35 СООН		70
Алеінавая кіслата	С17Н33 СООН	ненасычаныя	14
Лінолевая кіслата	С17Н31 СООН		–5
Ліналенавая кіслата	С17Н29 СООН		–11

Як бачна з даных табліцы, ненасычаныя кіслоты маюць больш нізкія тэмпературы плаўлення, чым насычаныя. Таму тлушчы, якія змяшчаюць вялікую колькасць астаткаў ненасычаных карбонавых кіслот, будуць вадкімі. Такія тлушчы маюць расліннае паходжанне і называюцца алеямі. Тлушчы, якія змяшчаюць вялікую колькасць астаткаў насычаных карбонавых кіслот, — цвёрдыя. Гэта жывёльныя тлушчы.

У табліцы 39.2 прыведзена прыкладная колькасць астаткаў насычаных і ненасычаных карбонавых кіслот у розных вадкіх і цвёрдых тлушчах.

Як відаць з табліцы 39.2, у аліўкавым і сланечнікавым алеі (раслінныя тлушчы) вялікая колькасць астаткаў ненасычаных кіслот — больш за 85 %. Колькасць астаткаў насычаных кіслот у гэтых тлушчах невялікая — менш за 10 %. У ялавічным і барановым тлушчах (жывёльныя тлушчы), наадварот, вялікая колькасць астаткаў насычаных кіслот — больш за 50 %.

Наяўнасць вялікай колькасці астаткаў ненасычаных кіслот у раслінных тлушчах абумоўлівае асаблівую каштоўнасць іх у якасці кампанентаў здаровага харчавання. У жывым арганізме прысутнасць гэтых рэчываў блакіруе шкодныя працэсы з удзелам свабодных радыкалаў за кошт наяўнасці рэакцыйназдольных двайных сувязей C C. Гэта прадухіляе заўчаснае старэнне і развіццё многіх хвароб. Таму адзін з прынцыпаў здаровага харчавання — ужыванне ў ежу пераважна не жывёльных, а раслінных тлушчаў (аліўкавага, сланечнікавага і іншых алеяў).

Тлушчы нерастваральныя ў вадзе, але раствараюцца ў арганічных растваральніках.

Хімічныя ўласцівасці

1. Гідрыраванне

Вадкія тлушчы можна ператварыць у цвёрдыя, калі ажыццявіць рэакцыю далучэння вадароду па двайных сувязях C C астаткаў ненасычаных кіслот. Гэты працэс, які называецца гідрыраваннем тлушчаў, шырока выкарыстоўваецца ў прамысловасці для атрымання цвёрдых тлушчаў — зыходных рэчываў для вытворчасці мыйных сродкаў і маргарыну.

У якасці прыкладу прывядзём ураўненне рэакцыі гідрыравання трыгліцэрыду алеінавай кіслаты да трыгліцэрыду стэарынавай кіслаты:

2. Гідроліз

Так як трыгліцэрыды з’яўляюцца складанымі эфірамі, яны падвяргаюцца кіслотнаму і шчолачнаму гідролізу.

Кіслотны гідроліз

Пры награванні ў прысутнасці кіслот тлушчы гідралізуюцца да гліцэрыны і адпаведных карбонавых кіслот. Прывядзём ураўненне рэакцыі кіслотнага гідролізу на прыкладзе трыгліцэрыду пальміцінавай кіслаты:

Так як тлушч з’яўляецца сумессю трыгліцэрыдаў, то пры гідролізе тлушчу ўтвараецца сумесь карбонавых кіслот і гліцэрыны.

Шчолачны гідроліз

Працэс шчолачнага гідролізу мае асаблівае значэнне, таму што ў выніку разам з гліцэрынай утвараюцца солі карбонавых кіслот. Напрыклад, пры гідролізе трыгліцэрыду стэарынавай кіслаты растворам гідраксіду натрыю ўтвараецца натрыевая соль стэарынавай кіслаты — стэарат натрыю:

Натрыевыя і каліевыя солі вышэйшых тлустых кіслот з’яўляюцца асновай мыла. У сувязі з гэтым рэакцыю шчолачнага гідролізу часам называюць амыленнем.

З рэакцыйнай сумесі, якая ўтварылася ў выніку шчолачнага гідролізу тлушчу, солі вышэйшых карбонавых кіслот здабываюць шляхам дабаўлення хларыду натрыю пры перамешванні. Па меры насычэння раствору хларыдам натрыю растваральнасць солей вышэйшых карбонавых кіслот памяншаецца, раствор пачынае мутнеть і нарэшце солі вышэйшых тлустых кіслот усплываюць над празрыстай вадкасцю ў выглядзе тварожыстых шматкоў, якія аддзяляюць, прамываюць вадой, дабаўляюць фарбавальнікі, аддушкі і прэсуюць у звычайныя кавалкі мыла.

Мылы. Паняцце аб сінтэтычных мыйных сродках

Разгледзім, як праяўляецца мыйны эфект мыла. У вадзе каліевыя і натрыевыя солі карбонавых кіслот дысацыіруюць на іоны:

Аніён вышэйшай карбонавай кіслаты ўяўляе сабой доўгі вуглевадародны радыкал, звязаны з групай COO^–. Гэтыя два фрагменты валодаюць процілеглымі ў адносінах да вады ўласцівасцямі. Практычна непалярны вуглевадародны радыкал не раствараецца ў вадзе — з’яўляецца гідрафобным. Палярная група COO^–, наадварот, моцна ўзаемадзейнічае з вадой — з’яўляецца гідрафільнай:

Так як гідрафобная частка імкнецца выштурхнуцца з вады, аніёны вышэйшых карбонавых кіслот размяшчаюцца на паверхні вады наступным чынам:

За кошт гідрафобнай часткі, што знаходзіцца над паверхняй, аніёны карбонавых кіслот узаемадзейнічаюць з часціцамі забруджвальніка, напрыклад тлушчу, якія таксама валодаюць малой палярнасцю («падобнае раствараецца ў падобным»). Пры гэтым утвараюцца кропелькі, у якіх гідрафільныя часткі мыла накіраваны вонкі і ўзаемадзейнічаюць з вадой, а гідрафобныя часткі ўзаемадзейнічаюць з забруджвальнікам, змешчаным унутры кроплі. Гэта значыць, мыла з’яўляецца своеасаблівым пераносчыкам нерастваральнага ў вадзе забруджвання ў раствор. Апісаны працэс можна наглядна адлюстраваць у наступным выглядзе:

Мыйнае дзеянне мыла зніжаецца ў вадзе, якая змяшчае іоны Ca²⁺ і Mg²⁺, такая вада называецца жорсткай. Прычына ў тым, што іоны Ca²⁺ і Mg²⁺ утвараюць з аніёнамі кіслотных астаткаў вышэйшых кіслот нерастваральныя солі:

Пры гэтым аніён кіслотнага астатку звязваецца ў нерастваральнае злучэнне, выводзіцца з раствору, і мыла губляе мыйнае дзеянне.

У цяперашні час распрацаваны сінтэтычныя мыйныя сродкі, якія валодаюць мыйным дзеяннем нават у жорсткай вадзе, так як не ўтвараюць асадкаў з іонамі Ca²⁺ і Mg²⁺. Прыкладам такога злучэння з’яўляецца лаўрылсульфат натрыю С₁₂Н₂₅OSO₂ОNa.

Сучасныя мыйныя сродкі ўяўляюць сабой шматкампанентныя сумесі, у састаў якіх уваходзяць солі карбонавых кіслот і сінтэтычныя мыйныя сродкі, а таксама араматызатары, антызлежвальныя кампаненты, рэчывы, што рэгулююць пенаўтварэнне, і інш.

Пытанні і заданні

1. Напішыце структурныя формулы трыпальмітату і трыстэарату гліцэрыны.

2. У выніку поўнага гідрыравання вадкага (н. у.) рэчыва А утварацца цвёрдае (н. у.) рэчыва Б. Пры шчолачным гідролізе рэчыва Б утвараецца рэчыва В, якое з’яўляецца кампанентам мыйных сродкаў. Укажыце назву рэчыва А:

Напішыце ўраўненні рэакцый, якія працякаюць.

3. Для поўнага гідрыравання некаторага трыгліцэрыду колькасцю 10 моль неабходны вадарод аб’ёмам 672 дм³ (н. у.). У выніку кіслотнага гідролізу прадукту гідрыравання ўтвараецца гліцэрына і толькі адна карбонавая кіслата (маса кіслаты роўна 8,52 кг). Прывядзіце магчымую структурную формулу трыгліцэрыду.

4. Алеінавая кіслата, астаткі якой уваходзяць у састаў прыродных тлушчаў, мае цыс-канфігурацыю двайной сувязі. У працэсе яе гідрыравання пры вытворчасці маргарыну, разам з гідрыраваннем, ідзе дэгідрыраванне радыкалаў стэарынавай кіслаты, якая ўтвараецца, прычым ненасычаны радыкал набывае транс-канфігурацыю. Такія тлушчы называюцца транс-тлушчамі. Ці карысна ўжываць іх у ежу?