Температура плавления (застывания) некоторых жиров
Название жира | Т°С | Название жира | Т°С |
Коровье масло | 19-25 | Собачье сало | 37-40 |
Свиное сало | 36-46 | Конопляное масло | -17 |
Куриный жир | 33-40 | Льняное масло | -17 |
Гусиный жир | 26-34 | Подсолнечное масло | -21 |
Баранье сало | 44-50 | Ореховое масло | -27 |
Говяжье сало | 31-38 | Хлопковое масло | -34 |
В то же время твердую консистенцию имеют такие растительные жиры, как кокосовое масло (температура плавления 20 – 28°) и маслобобов какао (30 – 34°).
Жиры – это обязательные компоненты клеток растений, животных и микроорганизмов. Жиры растений – это в первую очередь запасные вещества. Они накапливаются в особо большом количестве в семенах и плодах многих растений, используемых для получения растительных жиров (табл. 22). Такие растения (подсолнечник, лен, маслина и др.) называют масличными культурами.
Таблица 22
Среднее содержание жиров в семенах и плодах некоторых культурных растений
Культура | Содержание жира, % | Культура | Содержание жира, % |
Подсолнечник | Хлопчатник | ||
Маслина | Горчица | ||
Соя | Клещевина | ||
Арахис | Мак | ||
Лен | Кукуруза | ||
Конопля | Пшеница, рожь, ячмень |
Жиры и другие липиды весьма распространены и у грибов как запасной питательный продукт. Его количество достигает в среднем 1-2 % биомассы грибов. Большим содержанием липидов (28-35 %) отличаются покоящиеся грибные тела, например склероции возбудителя спорыньи злаков.
Запасная функция липидов проявляется при их расщеплении ферментами липазами: полное окисление 1 г липидов обеспечивает выделение в среднем 40 кДж энергии и 1,07 г воды. Вода и энергия необходимы прорастающим семенам растений, а также спорам, склероциям и другим структурам грибов.
У животных количество жиров в разных тканях сильно различается. Очень мало их в мышцах, тогда как, например, в сальнике количество жиров может достигать 90 % (табл. 21).
Так же как в грибах и растениях, в организме животных и человека жиры являются важнейшим энергетическим материалом и источником эндогенной воды. Это очень важно, например, для животных, впадающих в спячку (медведя, сурка), для насекомых в состоянии диапаузы и т. д.
Подкожный жировой слой у животных северных широт защищает их от чрезмерного охлаждения. Например, у китов он достигает 50-70 см толщины. У обителей жарких регионов жир защищает организм от перегрева. Жиры откладываются толстым слоем вокруг жизненно важных органов (почек, кишечника, сердца и т. п.) и предохраняют их от механических повреждений.
Сельскохозяйственные животные обладают способностью откладывать жиры в очень больших количествах. Это используют животноводы при так называемом жировом откорме крупного рогатого скота, свиней, овец, птиц и других животных. Количество жиров в организме животного может достигать в этом случае 30 % и более.
Невысокая плотность жиров (0.91-0.97 г/см3) оказывается необходимой для обеспечения плавучести водных организмов. Для водоплавающих животных большое значение имеют гидрофобные свойства жиров, выделяемых кожными железами: они препятствуют смачиванию поверхности тела водой.
Особенностью жиров является их способность к образованию в определенных условиях водных эмульсий, что важно для питания организма. Примером такой эмульсии служит молоко – секрет молочных желез млекопитающих животных и человека. Молоко представляет собой тонкую эмульсию жира молока в его плазме. В 1 мм3 коровьего молока содержится до 5-6 млн. молочных жировых шариков диаметром около 3 мкм (рис. 19).
![]() |
Рис. 19. Жир молока коровы под микроскопом (видны молочные шарики)
Молочные железы (наряду с печенью, слизистой кишечника и жировой тканью) служат важным местом биосинтеза жиров. Синтетическая деятельность молочных желез млекопитающих очень интенсивна: например, корова каждую минуту выделяет с молоком около 0.66 г жира (рис. 20).
![]() |
Рис. 20. Схема синтеза жира в молочной железе млекопитающего: вак- вакуоли с белковыми гранулами (б), выходящими наружу; ж - жировые капельки на разных стадиях формирования; бм - базальная мембрана.
Липиды молока состоят преимущественно из триглицеридов, в которых преобладают олеиновая и пальмитиновая кислоты. В них также содержатся в небольшом количестве стериды и другие липиды. Разные виды животных существенно различаются по содержанию жира в молоке.
Ненасыщенные жирные кислоты, входящие в состав жиров, играют роль важнейших биологически активных веществ (их совокупность называют витамином F). Среди них особо большое значение имеют олеиновая, линолевая, линоленовая и арахидоноваякислоты, которые называют незаменимыми жирными кислотами (подобно незаменимым аминокислотам. Суточная потребность человека в этих соединениях составляет около 1000 мг и заметно превышает потребность в других витаминах.
В растительных маслах (особенно в подсолнечном и конопляном) содержатся линолевая и линоленовая кислоты. Арахидоновой кислотой богаты куриный и гусиный жиры.
Арахидоновая кислота является предшественником простагландинов – гормональных регуляторов многих биологических процессов. В настоящее время известно около 30 природных простагландинов, а около 500 их аналогов получено синтетическим путем. Эти биоорганические соединения способны усиливать или ослаблять действие многих других гормонов на клеточном и молекулярном уровне.
При обильном питании жирами и углеводами часть жиров откладывается в подкожной клетчатке, сальнике и рыхлой соединительной ткани, окружающей внутренние органы. Этот запасной жир расщепляется в тканях на глицерин и жирные кислоты и далее до углекислоты и воды, освобождая большое количество энергии.
Часть жира может поступать в кровь, расщепляться ферментами липазамидо глицерина и жирных кислот и в таком виде доставляться в печень. В печени эти соединения превращаются в гликоген. Следовательно, между обменом жиров и обменом углеводов существует тесная связь.
Количество жиров, поступающих в организм человека, должно составлять по массе около 17 %, а по энергии – около 30 % от общего количества пищи. Это соответствует приблизительно 100 г жиров в сутки (для взрослого человека). При физической работе это количество может возрасти до 120-170 г.
Чрезмерное количество жиров тормозит пищеварение, а также снижает физическую работоспособность в 2-3 раза. Избыток жиров в пище особенно вреден в пожилом возрасте, он укорачивает жизнь человека.
Регуляция обмена жиров в организме животного и человека осуществляется центральной нервной системой, гормонами и витаминами. Среди гормональных веществ, через которые центральная нервная система влияет на обмен жиров, наиболее важны инсулин, гормоны гипофиза, надпочечников и щитовидной железы.
Инсулин активирует синтез жирных кислот, регулируя способность печени превращать глюкозу в жирные кислоты. Усиливают отложение жиров в организме кортикостероидные гормоны коры надпочечников. Таким же действием обладает адренокортикотропный гормон (АКТГ) гипофиза.
Распад жиров регулируют гормоны щитовидной железы и аскорбиновая кислота. Такое же действие оказывает и гормон надпочечников – адреналин. Усиление процессов распада жиров вызывают и многочисленные гормоны гипофиза, в составе которых содержится особый жирорегулирующий (кетогенный) гормон. Кетогенный гормон возбуждает распад жиров в печени, а дефицит этого гормона приводит к ожирению.
Воски
Воски — это эфиры, образованные высшими жирными кислотами и высшими одноатомными спиртами.Натуральные воски, кроме названных сложных эфиров, содержат небольшое количество свободных высших спиртов и высших кислот, углеводородов, красящих и душистых веществ.
Из числа спиртов в состав воска наиболее часто входят монтановый и мирициловый спирты
СН3 — (СН2)26 — СН2ОН СН3 — (СН2)28 — СН2ОН
Монтановый спирт Мирициловый спирт
Воски синтезируют растения и животные. Все воски представляют собой твердые вещества с температурой плавления от 30 до 90°. Они выполняют в основном защитные функции.
Воски покрывают тонким слоем листья, стволы и плоды растений. Восковый налет на плодах винограда, на яблоках, грушах и сливах предохраняет их от смачивания водой, высыхания и поражения микроорганизмами. Удаление воскового слоя с поверхности плодов приводит к тому, что они гораздо быстрее подвергаются порче при хранении.
Среди животных восков наибольшее значение имеют пчелиный воск, а также ланолин, содержащийся, например, в овечьей шерсти, и спермацет из черепных полостей китов, дельфинов, кашалотов. Пчелиный воск выполняет структурную и защитную функции в жизни пчел (рис. 21). А ланолин и спермацет предохраняют кожу и ее производные от действия воды.
В целом воски более устойчивы к действию химических и физических факторов среды, чем жиры. Известны случаи, когда пчелиный воск сохранялся в течение многих сотен
лет.
Рис. 21. Восковые постройки пчел (соты)
Спермацет и воск применяют в фармацевтическом производстве и для приготовления технических смазочных средств. Ланолин используют как основу для мазей и кремов в парфюмерии и фармацевтической промышленности.
Воски находят широкое применение в стоматологической практике. По своему назначению их подразделяют на базисные, постановочные, бюгельные, профильные, моделировочные и т.д. В состав их входят пчелиный воск (основной компонент), парафин, церезин, специальные красители и некоторые другие компоненты. Данные композиции обладают высокой пластичностью, хорошо формуются в разогретом виде. Важным их свойством является объемная стабильность материала и оптимальный интервал затвердевания, необходимые при работе в стоматологическом кабинете или в лаборатории. Воски хорошо обрабатываются инструментом, не ломаясь и не расслаиваясь, имеют гладкую поверхность после легкого оплавления над пламенем горелки, а, кроме того, полностью и без остатка вымываются кипящей водой из гипсовых форм по окончанию работы или выплавляются и сгорают без остатка. Благодаря данным свойствам воски широко применяются в ортопедической стоматологии для моделирования несъемных цельнолитных металлокерамических и металлополимерных протезов, базисов съемных протезов, для создания восковых моделей пластмассовых коронок, фасеток, штифтовых зубов, полукоронок и других деталей.
Терпены
Существует большая группа углеводородов общей формулы (C5H8)2n, которые называются терпеныи рассматриваются как продукты ди-, тетра- или гексамеризации изопрена С5Н8. Терпены могут иметь ациклическое или циклическое (би-, три- и полициклическое) строение. При соединении молекул изопрена в терпены некоторые двойные связи могут исчезать или изменять свое положение, что следует учитывать при знакомстве с соединениями этого ряда. В качестве примера ниже приведены монотерпены C10H16 – мирцен и лимонен:
![]() |
Терпены содержатся в высших растениях, ими богаты смола хвойных деревьев, сок каучуконосов. Так, мирцен содержится в эфирных маслах хмеля и благородного лавра, а лимонен — в живице сосны, цитрусовых плодах, мяте и других растениях. Примером смеси терпенов является широко используемый скипидар— продукт перегонки смолы хвойных растений.
Кроме терпеновых углеводородов в состав эфирных масел входят их производные, содержащие спиртовые, альдегидные и кетонные группы, - терпеноиды. Среди них большое применение находят ментол (спирт), цитраль(альдегид), камфора(бициклический кетон):
![]() |
Камфора – редкий пример циклического соединения, в котором шестичленный цикл имеет конформацию ванны. Камфора содержит два ассиметрических атома углерода, и для нее следовало бы ожидать существования четырех оптически активных стереоизомеров. Однако, известно всего два стереоизомера камфоры, так как вследствие жесткости системы конфигурация обоих хиральных центоров может измениться лишь одновременно. Камфора издавна применяется в медицине как стимулятор сердечной деятельности. Ее правовращающий стереизомер выделяют из эфирного масла камфорного дерева. При действии брома на камфору замещается α-положение по отношению к карбонильной группе с образованием бромокамфоры. Бромокамфора улучшает деятельность сердца, оказывает успокаивающее действие на центральную нервную систему.
Терпеновые группировки (изопреноидные цепи) входят в структуру многих сложных биологически активных соединений, таких как витамин А, абиетиновая кислота, сквален, каротиноиды и.д.