ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ И ТРИГЛИЦЕРИДЫ

Жиры и жирные масла природного происхождения представляют собой сложные эфиры, образуемые пропан-1,2,3-триолом (глицерином) и жирными кислотами. Они называются триглицеридами. Жирные кислоты - это общее название одноосновных алифатических карбоновых кислот RCOOH. Их принято схематически изображать следующим образом:

В результате гидролиза триглицеридные эфиры образуют пропан-1,2,3-триол и жирные кислоты:

Здесь могут означать разные либо одинаковые группы.

Жирные кислоты можно подразделить на три разновидности: насыщенные, ненасыщенные, а также разветвленные и циклические.

Насыщенные жирные кислоты. Эти соединения имеют общую формулу в которой может изменяться от 2 до 20 и несколько выше. При малых значениях жирную кислоту называют короткоцепочечной, а при больших значениях - длинноцепочечной. В качестве примера короткоцепочечной насыщенной жирной кислоты приведем бутановую (масляную) кислоту, которая содержится в молочном жире и сливочном масле. Примерами длинноцепочечных насыщенных жирных кислот являются пальмитиновая кислота и стеариновая кислота (табл. 20.8). Обе последние кислоты входят в форме триглицеридов почти во все жиры и масла животного и растительного происхождения.

Ненасыщенные жирные кислоты. Эти карбоновые кислоты содержат по меньшей мере одну двойную связь в алифатической цепи, которая тоже может быть короткой либо длинной. Одной из наиболее распространенных ненасыщенных жирных кислот во всех растениях и организмах животных, обитающих на суше, является олеиновая кислота. Она содержится в оливковом масле (от которого и произошло ее название), а

Таблица 20.8. Насыщенные жирные кислоты

Таблица 20.9. Типичное распределение жирных кислот в оливковом масле и сливочвом масле

также в свином жире. Ее систематическое кислота:

Степень ненасыщенности всякого жира либо масла определяется его йодным числом. Так называется масса иода в граммах, которая реагирует с 100 г жира или масла. Обычно масла имеют йодное число выше 70, а жиры - ниже 70.

Триглицериды, в которые входят жирные кислоты с короткими цепями либо с высокой степенью ненасыщенности, как правило, имеют более низкую температуру плавления, чем триглицериды с длинноцепочечными насыщенными кислотами. Поэтому первые при комнатной температуре находятся в виде масел, а вторые - в виде твердых жиров. Триглицериды растительного происхождения содержат большую долю ненасыщенных жирных кислот и поэтому существуют в форме масел. В отличие от этого животные жиры характеризуются высоким содержанием насыщенных жирных кислот. В этом можно убедиться, сравнивая процентное содержание жирных кислот в оливковом масле (растительное масло) и сливочном масле (животный жир) (табл. 20.9). Отметим, что и насыщенные, и ненасыщенные жирные кислоты содержат четное число атомов углерода. Это типично для жирных кислот, входящих в состав большинства жиров и масел.

Маргарин представляет собой заменитель сливочного масла, содержащий растительные масла и жиры. Степень ненасыщенности этих жиров и масел снижается путем гидрирования двойных связей с помощью никелевого катализатора. Мягкие и твердые маргарины различаются степенью гидрирования этих двойных связей. Мягкие маргарины имеют более высокую степень ненасыщенности. В маргарины дополнительно вводят витамины А и

Разветвленные и циклические жирные кислоты. Разветвленные и циклические жирные кислоты природного происхождения распространены гораздо меньше по сравнению с другими жирными кислотами.

Примером циклических жирных кислот является хаульмугровая кислота:

Она представляет собой одну из трех циклических жирных кислот, которые содержатся в хаульмугровом масле. Это масло содержится в семенах одного из восточноиндийских растений. В Китае и Индии этим маслом сотни лет пользовались для лечения проказы.

Мыла и моющие средства

Мыла представляют собой соли (чаще всего натриевые или калиевые) длинноцепочечных жирных кислот, главным образом пальмитиновой, стеариновой и олеиновой. Их получают кипячением животного сала либо растительного масла (например, кокосового) с гидроксидом натрия или калия:

При использовании гидроксида калия получается более мягкое мыло. Процесс получения мыла называется омылением. По завершении омыления к продуктам реакции добавляют хлорид натрия (соль) для «высаливания» (осаждения из раствора) полученного мыла (см. разд. 8.2).

Очищающее действие мыла обусловлено тем, что анионы мыла обладают сродством как к жирным загрязнениям, так и к воде. Анионная карбоксигруппа обладает сродством к воде: она гидрофильна. Углеводородная цепь жирной кислоты обладает сродством к жирным загрязнениям. Она представляет собой гидрофобный конец

Рис. 20.20. Моющее действие мыла. Углеводородные цепи анионов мыла (а) растворяются в жирной грязи. Это приводит к образованию мицелл жирной грязи (в), которые смываются водой.

молекулы мыла. Этот конец растворяется в капле грязи, в результате чего происходит ее инкапсулирование и превращение в мицеллу. Удаление мицелл с загрязненной поверхности достигается ее промыванием водой (рис. 20.20).

Взаимодействуя с ионами кальция, которые содержатся в жесткой воде, мыла образуют нерастворимые кальциевые соли. В результате этого мыло образует вместо пены пленку на поверхности воды и расходуется бесполезно. Синтетические моющие средства (детергенты) лишены этого недостатка.

Распространенными синтетическими моющими средствами (детергентами) являются алкилбензолсульфонаты:

Неразветвленные алкилбензолсульфонаты сравнительно устойчивы к биоразложению. Чем сильнее разветвлена алкильная группа, тем труднее бактериям отщепить алкильную группу. Сильноразветвленные алкилбензолсульфонаты вообще не подвергаются биоразложению и по этой причине больше не используются в Великобритании.

Типичный стиральный порошок содержит приблизительно 20% синтетического моющего средства и приблизительно 30% неорганических фосфатов. Фосфаты удаляют растворимые соли кальция. К сожалению, эти фосфаты попадают в сточные воды, которые сбрасываются в ручьи, реки, озера или океаны. Фосфаты являются питательной средой для определенных водорослей. Это приводит к сильному разрастанию зеленых водных растений, особенно в замкнутых водоемах например озерах и фьордах. Зеленые растения поглощают кислород, содержащийся в воде, в результате чего происходит постепенная гибель водных растений и животных и их разложение. Этот процесс называется эвтрофикацией (заболачиванием).