§ 36. Жири: склад, фізичні властивості, значення, застосування

Після опрацювання параграфа ви зможете:

розрізняти жири за складом;
характеризувати склад та фізичні властивості жирів, їхнє знаходження в природі;
обґрунтовувати біологічну роль жирів.

Жири - природна сировина, з якої шляхом хімічних перетворень уперше добули вищі карбонові кислоти - насичені й ненасичені. Перші припущення щодо наявності в жирах «прихованої кислоти» зроблені ще в XVII ст. Адже здавна мила - натрієві й калієві солі вищих карбонових кислот - виготовляли кип’ятінням жирів з лугом. У 1741 р. французький хімік Клод Жозеф Жоффруа (1685-1752) дією сильної неорганічної кислоти на мило добув масну на дотик суміш. Він припустив, що добута маса є жиром. Дослідження її властивостей не підтвердило гіпотезу науковця. Які ж були подальші кроки на шляху з’ясування хімічної природи жирів?

У 1779 р. шведський хімік Карл Вільгельм Шеєле (рис. 36.1) встановив: один з продуктів розкладання жирів під дією води за присутності лугів - солодка оліїста рідина.

Рис. 36.1. Шеєле Карл Вільгельм (1742-1786). Шведський хімік і фармацевт. Член Шведської королівської АН. Хімію вивчав самотужки. Уперше добув багато неорганічних і органічних речовин. Прибічник теорії флогістону

У 1817 р. його співвітчизник Шеврьоль (рис. 36.2) добув із жирів не лише відому «солодку олію Шеєле», яку назвав гліцеролом. Він одержав також вищі карбонові кислоти - стеаринову, пальмітинову, олеїнову.

Рис. 36.2. Шеврьоль Мітель Ежен (1786-1889). Французький хімік-органік, іноземний член-кореспондент Петербурзької АН (1853). Одним з перших дослідив будову рослинних і тваринних жирів, пояснив їхнє омилення, виділив холестерол із тканин тварин, цукор із сечі хворих на діабет, низку рослинних пігментів, добув деякі жирні кислоти, сумісно з Ж. Л. Гей-Люссаком 1825 р. взяв патент на виготовлення стеаринових свічок

За результатами аналізу продуктів взаємодії жирів з водою Шеврьоль зміг зробити певні висновки про склад жирів. Сорок років потому Марселен Бертло (рис. 22.5) встановив структуру гліцеролу. З нього та вищих карбонових кислот Бертло синтезував жир. Отже, склад і структуру природних жирів було доведено експериментально. Вони є продуктами взаємодії триатомного спирту гліцеролу й вищих карбонових кислот (рис. 36.3).

Рис. 36.3. Синтез тригліцериду. 1. Фрагмент молекули гліцеролу. 2. Фрагменти трьох молекул вищих карбонових кислот. 3. Жир. 4. Три молекули води

Фізичні властивості жирів значною мірою залежать від того, похідними яких саме вищих карбонових кислот вони є - насичених чи ненасичених. До складу молекули жиру можуть водночас входити фрагменти різних карбонових кислот.

Це впливає на агрегатний стан і властивості жирів. Ті з них, що містять залишки насичених кислот, - тверді: свинячий і баранячий жир, масло какао, пальмове тощо. Залежно від складу вони плавляться за різних температур. Жири з коротшими карбоновими ланцюгами, а також ненасичені жири м’якші. Жири рослинного походження ненасичені, тому поміж них переважають рідини. Такі жири називають оліями (рис. 36.4).

Рис. 36.4. Сало й рослинні олії - джерела постачання організму вітамінами F і Е. 1. «Пропало, пропало, коти з’їли сало!» 2. «Із мішка - на забаву, а з пляшки - на приправу». Українські прислів’я

Цікаво і пізнавально

27 серпня в Україні відзначають День сала. Музей-ресторан «Сало» - перший у світі музей славнозвісного українського продукту.

Перший в Україні інтерактивний музей історії олії відкрили 2014 р. в с. Мачухи Полтавського району Полтавської області. У ньому відвідувачі можуть не лише дізнатися про історію виготовлення олії, а й взяти участь у самому процесі. Музеї та виставки, присвячені виробництву оливкової олії, є в Італії, в Греції та інших країнах. Але найцікавіший з них - в ізраїльському місті Хайфа.

Довгі гнучкі насичені карбонові ланцюги - причина того, що під час утворення кристалів молекули жирів щільно упаковуються одна відносно одної. У разі ненасичених ланцюгів щільне впакування молекул і кристалізація утруднені. Це легко зрозуміти з рисунка 36.5.

Рис. 36.5. 1. Моделі молекул жирів: насиченого (1) і ненасиченого (2)

Густини жирів менші за густину води. Жири не розчиняються у воді - вони гідрофобні. Значно ліпше жири розчинні в неполярних органічних розчинниках, зокрема в бензині. Чимало біологічно активних речовин, приміром деякі вітаміни (наведіть приклади), - жиророзчинні. Теплопровідність жирів низька.

• Пригадайте, як тварини в дикій природі пристосовуються до умов існування. Поясніть роль жирів у пристосованості до довкілля ведмедів, пінгвінів, лебедів. Чим небезпечне розлиття нафти для водоплавних птахів?

Жири - харчові продукти, без яких неможливо уявити життя людини. Не вщухають дискусії про корисність і шкідливість жирів. Науковці досліджують, а пересічні громадяни та громадянки на інтернет-форумах жваво обговорюють доцільність споживання свинячого сала й маргарину. Засоби масової інформації час від часу повідомляють про всюдисущі й небезпечні для здоров’я транс-жири та панацею від усіх негараздів - w-кислоти. Про що йдеться? Чи насправді ці проблеми заслуговують на те, щоб їм приділяти стільки уваги? Висновки ви зробите самостійно, а інформацію до роздумів знайдете в додаткових джерелах, зокрема, у науково-популярних фільмах, посилання на які наведено в рубриці «Дізнайтеся більше» (зробіть це).

Значення жирів важко переоцінити. Хибно вважати їх лише джерелом енергії. Як ви пересвідчилися, вони виконують й інші важливі функції, входять до складу клітинних компонентів, у тому числі мембран, є основою синтезу простагландинів - речовин, які беруть участь чи не в усіх біологічних процесах. Якщо в їжі недостатньо жирів, порушується діяльність центральної нервової системи, послаблюється імунітет. Жири роблять шкіру гладкою й еластичною, волосся - здоровішим та блискучим. Вони - головний будівельний матеріал для дитячого мозку, який розвивається. Докладніше про значення жирів та їхні біологічні функції ви дізнаєтеся на уроках біології.

Цікаво і пізнавально

Українська національна кухня має свої характерні риси, які істотно відрізняють її від інших кухонь. Зокрема, характерним є широке вживання свинини та сала. Сало вживають як самостійну їжу, здебільшого сире, запечене, у вигляді шкварок, або як різноманітну приправу та жирову основу різних страв (рис. 36.6). Таке ставлення до свинини споріднює українську кухню із західнослов’янською, угорською, російською та білоруською кухнями.

Рис. 36.6. 1. «Без хліба - не обід, без сала - не борщ». 2. «За шматок ковбаси чортові душу продаси». 3. «Казали-бо батьки наші, що до шкварок треба каші». Українські прислів’я

Застосування жирів наведено на рисунку 36.7.

Рис. 36.7. Застосування жирів. Близько третини отриманих жирів використовують як технічні, решту - у харчуванні

ПРО ГОЛОВНЕ

• Жири - продукти взаємодії гліцеролу та вищих карбонових кислот.

• Тверді жири - насичені. Олії - ненасичені жири рослинного походження.

• Густина жирів менша за густину води, у якій вони не розчиняються.

• Жири розчинні в неполярних органічних розчинниках.

• Теплопровідність жирів низька.

• Жири не лише джерело енергії, вони виконують в організмі чимало інших важливих функцій.

Перевірте себе

1. Як установили склад молекул жирів? 2. Як з жирів добувають мила і гліцерол? 3. Які фізичні властивості жирів? Від чого вони залежать? 4. Чим олії відрізняються від твердих жирів? 5. Де застосовують жири? 6. Яке біологічне значення жирів?

Застосуйте свої знання й уміння

7. Поясніть, чому: а) Шеєле назвав відкритий ним гліцерол «солодким началом жирів»; б) жир плаває на поверхні води; в) у міру проростання насіння в ньому зменшується частка жирів і зростає вміст вищих карбонових кислот; г) деякі вітаміни виробляють у капсулах у вигляді олійних розчинів.

8. Обґрунтуйте, якими розчинниками - полярними чи неполярними - потрібно вибавляти жирові плями.

9. Дев’ятикласниці й дев’ятикласники посперечалися. Одні, щоб набути стрункості, вирішили повністю вилучити зі свого раціону жири. Інші застерігали їх від цього. Яка ваша позиція із цього питання? Уявіть себе на їхньому місці і наведіть по три найвагоміші, як на вашу думку, аргументи, щоб переконати опонентів і опоненток.

Творча майстерня

10. На свій розсуд виконайте одне із завдань: а) проаналізуйте зміст етикеток харчових продуктів, косметичних і побутових засобів; з’ясуйте, чи містять вони жири; б) підготуйте презентацію із загальною назвою «Жири: користь і шкода».

Дізнайтеся більше