Dipendenza delle proprietà fisiche dalla struttura della molecola di grasso. Grassi: struttura, proprietà ed esempi

Composizione chimica e valore nutrizionale dei grassi.

Classificazione dei grassi alimentari.

Proprietà fisiche e indicatori dei grassi.

Proprietà chimiche e indicatori dei grassi.

Analisi quantitativa dei grassi.

1 domanda. Composizione chimica e valore nutrizionale dei grassi

Nella maggior parte dei casi nella vita di tutti i giorni, il termine "grassi" si riferisce a un gruppo di prodotti alimentari: oli vegetali, grassi animali fusi, margarina, dolciumi, grassi culinari, da forno, burro.

Grassi naturali:animali (per lo più solido a temperatura ambiente) e verdura - Gli oli sono generalmente liquidi a temperatura ambiente.

Dal punto di vista della chimica organica, i grassi sono esteri del glicerolo e degli acidi grassi - gliceridi, o più precisamente - trigliceridi (triacilgliceroli).(R 1, R 2 e R 3 sono residui idrocarburici di acidi carbossilici superiori):

Lipidi(dal grecolipo- grasso) è un gruppo di sostanze che differiscono per composizione chimica e struttura, le cui proprietà comuni sono l'idrofobicità (insolubilità in acqua) e la capacità di dissolversi in solventi organici a bassa polarità.

Secondo la classificazione del prof. B. N. Tyutyunnikova lipidi sono divisi in semplice(gliceridi, cerine - la base di cere, ceroli, idrocarburi grassi), complesso(fosfatidi, glicosidilipidi, lipoproteine) e ciclico(steroli e loro esteri con acidi grassi ad alto peso molecolare).

Di seguito sono riportate due delle classificazioni lipidiche utilizzate (Figura 1).

Riso. 1. Schemi, classificazioni dei lipidi per struttura chimica e polarità

In totale, nei grassi sono stati trovati oltre quattrocento acidi carbossilici di varie strutture. Gli acidi più comuni nei grassi contengono da 12 a 18 atomi di carbonio. La composizione dei grassi alimentari comprende acidi grassi con un numero pari di atomi di carbonio nella catena idrocarburica, da 4 a 26 (Tabella 1). Gli acidi grassi stessi si dividono in: ricco(ultimo) e insaturo(insaturo) contenente doppi legami.

Tabella 1. Principali acidi carbossilici inclusi nei grassi e negli oli naturali

Le proprietà degli acidi grassi insaturi dipendono dal grado di insaturazione, cioè dal numero di doppi legami nella molecola. Monoinsaturi(ad esempio, oleico) hanno un doppio legame, polinsaturi- da due a sei doppi legami (linoleico, linolenico, arachidonico, ecc.). Gli acidi grassi insaturi costituiscono fino all'80-90% dei grassi liquidi (oli) e dei grassi idrobionti (organismi che vivono nell'acqua). Di estrema importanza per il corpo umano sono PUFA: Linoleico (2 doppi legami), linolenico (3 doppi legami) e arachidonico (4 doppi legami). Linoleico e linolenico acidi - “essenziali” (insostituibili). A complesso di acidi grassi polinsaturi essenziali è considerato un complessoF, il cui significato biologico è equivalente alle vitamine.

I PUFA sono classificati in diverse famiglie in base alla posizione del primo legame = dall'estremità metilica. Se = connessione al 6° posto – ω 6 (linoleico, γ-linolenico, arachidonico), al 3°- ω 3 (α-linolenico, eicosapentaenoico, docosaesaenoico). Gli acidi grassi ω 3 si trovano nei lipidi dei pesci. Rapporto consigliato ω 6: ω 3 = 10:1, per la nutrizione terapeutica da 3:1 a 5:1.

L'efficacia biologica dei grassi è un indicatore della qualità dei grassi PP, che riflette il contenuto di PUFA essenziali (essenziali) e di vitamine liposolubili in essi contenuti.

Tutti i grassi alimentari, a seconda del contenuto di acidi grassi polinsaturi, sono divisi in tre gruppi:

1. olio di pesce e oli vegetali (fino al 60-70%);

2. grassi di maiale e pollame (fino al 50%);

3. grassi di agnello e manzo (non più del 5-6%).

Il contenuto normale di grassi nel corpo umano è del 10-20%, con la patologia aumenta al 50%.

Funzioni dei grassi nel corpo umano:

1. sono fornitori di energia - l'ossidazione dei grassi 1 g di grasso nel corpo fornisce 38,9 kJ (9 kcal), mentre l'ossidazione di 1 g di proteine o carboidrati - solo 17,2 kJ (4 kcal);

2. svolgono una funzione strutturale-plastica - fanno parte di membrane e formazioni intracellulari;

3. contribuiscono al normale metabolismo come trasportatori delle vitamine liposolubili A, D, K ed E;

4. svolgere una funzione protettiva - creare isolamento termico e coperture idrorepellenti nel corpo; essendo nei tessuti connettivi del corpo, lo proteggono dai danni meccanici;

5. sono un lubrificante per la pelle;

6. agiscono come regolatori dell'attività vitale: influenzano la permeabilità cellulare, l'attività di molti enzimi, partecipano alla creazione di contatti intercellulari, alla contrazione muscolare e ai processi immunochimici.

Nel corpo umano il grasso si trova in due forme: strutturale (protoplasmatico) e ricambio (nei depositi di grasso).

Una componente importante dei grassi è fosfolipidi, che prendono parte attiva al metabolismo - fanno parte dello strato limite delle cellule e sono uno dei regolatori della permeabilità delle loro pareti (gruppi: glicerofosfolipidi, dioli fosfolipidi e sfingolipidi). Glicerofosfolipidi:

Fosfatidilcolina costituisce circa il 50% dei lipidi della membrana cellulare e fa parte delle lipoproteine del sangue. È uno dei nutrienti più importanti per il mantenimento di un fegato attivo ed è un elemento costitutivo universale per le membrane cellulari.

I fosfolipidi partecipano alla formazione delle membrane cellulari e intracellulari, determinano il grado della loro permeabilità, partecipano al processo di coagulazione del sangue, promuovono l'utilizzo di proteine e grassi nei tessuti e prevengono l'infiltrazione grassa nel fegato. I fosfolipidi più comuni sono le lecitine (rapporto fosforo/azoto 1:1). A causa del contenuto di fosforo e colina, la lecitina è un antagonista biologico del colesterolo, inoltre, stimola lo sviluppo di un organismo in crescita, ha un effetto benefico sull'attività del sistema nervoso e del fegato, favorisce l'emopoiesi, aumenta la resistenza del corpo; alle sostanze tossiche, migliora l'assorbimento dei grassi e previene lo sviluppo dell'aterosclerosi.

I grassi sono portatori vitamine liposolubili ANNO DOMINI, E, K.

Secondo i dati dell'Istituto di nutrizione dell'Accademia russa delle scienze mediche, il fabbisogno giornaliero di grassi di un adulto è di 95-100 g, compreso burro - 20, olio vegetale - 25, grassi animali - 20, margarina - 30 g .

Rapporto ottimale polinsaturi, monoinsaturi e saturi acidi grassi: 10:60:30 .

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Grassi a temperature normali hanno una consistenza densa o morbida. Gli oli grassi sono liquidi densi e trasparenti.

Sulla carta i grassi lasciano una macchia untuosa, che si scioglie ancora di più se riscaldata (a differenza degli oli essenziali).

Colore, odore e gusto i grassi dipendono dalle sostanze accompagnatorie. Il colore è spesso bianco o giallastro. Non c'è odore debole o specifico. Il sapore è delicato e oleoso, meno spesso sgradevole, come quello dell'olio di ricino.

I grassi sono più leggeri dell’acqua, densità da 0,910 a 0,970.

La maggior parte dei grassi otticamente inattivo. L'eccezione è l'olio di ricino.

Indice di rifrazione(indice di rifrazione) è caratteristico e costante per ciascun olio. Quindi, per l'olio d'oliva è 1,46-1,71. Maggiore è il peso molecolare dei gliceridi e maggiori sono i doppi legami, maggiore è l'indice di rifrazione.

Tutti i grassi sono insolubili in acqua, leggermente solubile in etanolo, facilmente solubile in etere, cloroformio, etere di petrolio. Eccezione: l'olio di ricino è facilmente solubile in etanolo al 96%, difficile - in etere di petrolio.

I grassi stessi lo sono buoni solventi per molte sostanze medicinali (canfora, ormoni, oli essenziali, ecc.). I grassi si mescolano bene tra loro.

Proprietà chimiche

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Le proprietà chimiche dei grassi sono determinate dalla presenza di:

legami esteri;
doppi legami nei radicali idrocarburici degli acidi grassi;
la presenza di glicerolo nel grasso.

1.1. I grassi sono facilmente espostiscissione idrolitica con la partecipazione di enzimi con formazione di glicerolo e acidi grassi. L'idrolisi enzimatica avviene in più fasi. L'enzima lipasi si trova in tutti i semi oleosi. L'idrolisi è favorita dall'umidità e dalla temperatura elevata. Si verifica irrancidimento idrolitico del grasso. Questa proprietà viene presa in considerazione quando si immagazzinano i grassi.

1.2. Grassi si decompone sotto l'influenza degli alcali con formazione di glicerolo e sali di acidi grassi. I sali si chiamano saponi: i saponi di potassio sono liquidi, i saponi di sodio sono solidi. Il processo è chiamato saponificazione.

La proprietà viene utilizzata nell'analisi dei grassi. Su di esso si basa la produzione di saponi e shampoo.

2. Idrogeno, alogeni e ossigeno possono essere aggiunti ai doppi legami degli acidi grassi.

2.1. Aggiunta di idrogeno— l'idrogenazione dei grassi (idrogenazione dei grassi) avviene a temperature elevate in presenza di un catalizzatore (nichel). Gli acidi grassi insaturi si trasformano in acidi grassi saturi, gli oli liquidi si trasformano in solidi. I salomi vengono ottenuti e utilizzati nella pratica medica come basi per unguenti e supposte (butirolo) e nell'industria alimentare (produzione di margarina).

2.2. Aggiunta di alogeni utilizzato nell'analisi dei grassi per determinare la costante chimica - numero di iodio.

2.3. Aggiunta di ossigeno nell'aria porta all’ossidazione e all’irrancidimento dei grassi. Esistono ossidazioni chimiche (aldeidi) e biochimiche con la partecipazione di microrganismi (chetoni).

I grassi acquisiscono un gusto e un odore specifici e diventano inadatti al consumo. Il colore del grasso cambia (più spesso i grassi si scoloriscono); le proprietà fisiche e chimiche cambiano: aumento della densità e del numero di acido, diminuzione del numero di iodio e della viscosità.

Esistono 3 tipi di irrancidimento ossidativo:

UN) non enzimatico— l'ossigeno si unisce al sito dei doppi legami, formando perossidi; la decomposizione dei perossidi degli acidi grassi produce aldeidi.

B) enzimatico con la partecipazione di lipossidasi e lipossigenasi si formano idroperossidi.

Gli idroperossidi sono in grado di ossidare le sostanze biologicamente attive contenute nell'olio, come i carotenoidi. Gli idroperossidi subiscono la decomposizione per formare aldeidi e chetoni.

Questa proprietà viene presa in considerazione durante la conservazione dei grassi e durante l'analisi.

V) enzimatico (chetone) - avviene con la partecipazione di microrganismi.

3. Il glicerolo, che fa parte del grasso, subisce ossidazione e disidratazione riscaldando il grasso con acido solforico concentrato. Questo produce l'aldeide acroleina, che ha un odore sgradevole. Il test dell'acroleina consente di distinguere i grassi dalle sostanze simili ai grassi.

Le proprietà dei grassi sono determinate dalla composizione qualitativa degli acidi grassi, dal loro rapporto quantitativo, dalla percentuale di acidi grassi liberi non legati al glicerolo, dal rapporto tra i vari trigliceridi, ecc.

Gli acidi grassi saturi formano trigliceridi, che hanno una consistenza solida a temperature normali. Tra questi ci sono sia grassi animali (ad esempio grasso di manzo) che vegetali (ad esempio burro di cacao). Gli acidi grassi insaturi formano trigliceridi, che nelle stesse condizioni hanno una consistenza liquida: grassi animali (ad esempio olio di pesce) e la stragrande maggioranza degli oli vegetali.

Grassi e oli sono unti al tatto; applicati sulla carta lasciano una caratteristica macchia “unta” che non scompare con il riscaldamento, ma, al contrario, si diffonde ancora di più. A temperature normali, gli oli non si accendono, ma se riscaldati o sotto forma di vapori bruciano con una fiamma brillante. I trigliceridi puri sono incolori, ma i grassi naturali sono più o meno colorati. Gli oli sono generalmente di colore giallastro per la presenza di carotenoidi, alcuni di essi possono essere colorati di verde dalla clorofilla, oppure, più raramente, di rosso-arancio o di altro colore a seconda del tipo di lipocromo. L'odore e il sapore dei grassi freschi sono specifici. L'odore è dovuto alla presenza di tracce di oli essenziali (terpeni, idrocarburi alifatici, ecc.). Alcuni grassi contengono esteri odorosi di acidi a basso peso molecolare. L'odore specifico degli oli di pesce è dovuto agli acidi grassi altamente insaturi o, meglio, ai loro prodotti di ossidazione.

La densità della stragrande maggioranza dei grassi è compresa tra 0,910 e 0,945. Solo pochi oli (ad esempio quello di ricino) hanno una densità maggiore - fino a 0,970 (a 20°C, secondo GF X).

I grassi e gli oli sono insolubili in acqua, ma possono essere emulsionati in acqua utilizzando tensioattivi. Sono difficili da sciogliere in etanolo (o non si sciolgono), ad eccezione dell'olio di ricino. Facilmente solubile in etere etilico, cloroformio, disolfuro di carbonio, benzina, etere di petrolio e olio di vaselina. I grassi e gli oli si mescolano tra loro in qualsiasi rapporto. Sono buoni solventi per oli essenziali, canfora, resine, zolfo, fosforo e una serie di altre sostanze.

Il punto di fusione dei grassi solidi aumenta con il numero di atomi di carbonio inclusi nella loro composizione in acidi grassi. Poiché i grassi sono miscele complesse di diversi trigliceridi, il loro punto di fusione solitamente non è chiaramente definito. Lo stesso vale per il punto di scorrimento.

Non è possibile determinare il punto di ebollizione dei grassi, poiché riscaldati a 250°C vengono distrutti con formazione di acroleina aldeide dal glicerolo, che irrita fortemente le mucose degli occhi.

Bollono sotto vuoto spinto. Gli oli grassi costituiti da trigliceridi semplici sono otticamente inattivi a meno che non contengano miscele di sostanze otticamente attive. Nel caso dei trigliceridi misti, alcuni oli grassi possono presentare attività ottica.

Maggiore è l'indice di rifrazione, maggiore è il contenuto di trigliceridi degli acidi insaturi nei grassi. Ad esempio, il burro di cacao ha un indice di rifrazione di 1.457, l'olio di mandorle - 1.470, l'olio di semi di lino - 1.482.

Le proprietà chimiche dei grassi si manifestano nella loro capacità di saponificazione, irrancidimento, essiccazione e idrogenazione.

Saponificazione. I trigliceridi degli acidi grassi sono capaci di trasformazioni caratteristiche degli esteri. Sotto l'influenza degli alcali caustici, i legami esterici si scindono, dando luogo alla formazione di glicerolo libero e sali alcalini degli acidi grassi (saponi).

La reazione di saponificazione è ampiamente utilizzata per preparare saponi domestici e medici, nonché per determinare la composizione dei grassi e la loro buona qualità. A questo scopo, determinare numero di saponificazione, cioè il numero di milligrammi di idrossido di potassio (KOH) necessari per neutralizzare gli acidi grassi liberi e legati ai trigliceridi contenuti in 1 g di grasso.

Rancidità. Questo complesso processo chimico si verifica quando il grasso viene immagazzinato in condizioni sfavorevoli (accesso all'aria e all'umidità, alla luce, al calore), a seguito delle quali i grassi acquisiscono un sapore amaro e un odore sgradevole. Se i grassi in queste condizioni sono esposti all'azione dell'enzima lipasi, si verifica la loro decomposizione, simile alla reazione di saponificazione. Questo tipo di deterioramento del grasso è facilmente controllabile in termini di dimensioni numero di acidità(CC). Questa costante si riferisce al numero di milligrammi di idrossido di potassio (KOH) necessario per neutralizzare gli acidi grassi liberi contenuti in 1 g di grasso. I grassi benigni contengono piccole quantità di acidi grassi liberi.

Utilizzando altre costanti è possibile determinare la natura degli acidi grassi liberi contenuti nell'olio. Pertanto, dal numero Reichert-Meisl si può giudicare la quantità di acidi volatili solubili in acqua, e dal numero Polenske si può giudicare la quantità di acidi volatili insolubili in acqua. Il numero di Reichert-Meisl è il numero di millilitri di soluzione di idrossido di potassio 0,1 Me necessari per neutralizzare gli acidi grassi volatili e idrosolubili ottenuti in condizioni rigorosamente definite da 5 g di grasso. Il numero di Polenske viene determinato in seguito alla determinazione degli acidi volatili nello stesso campione di grasso. Gli acidi grassi precipitati vengono trasferiti in una soluzione alcolica e titolati con una soluzione alcolica 0,1 M di idrossido di potassio.

Per avere un'idea più precisa della quantità di gliceridi contenuti nei grassi, al numero di saponificazione viene sottratto il numero di acidità e il cosiddetto numero etereo(EC), che caratterizza solo gli acidi grassi legati.

A volte l'irrancidimento dei grassi dipende dall'attività dei microrganismi che provocano l'ossidazione degli acidi grassi scissi in chetoni o aldeidi. Tuttavia, molto spesso l'irrancidimento dei grassi è causato dall'ossidazione degli acidi grassi insaturi con l'ossigeno atmosferico. Questi ultimi possono unirsi nel sito dei doppi legami, formando perossidi.

L'ossigeno può anche attaccarsi all'atomo di carbonio adiacente al doppio legame, formando idroperossidi.

I perossidi e gli idroperossidi risultanti subiscono la decomposizione per formare aldeidi e chetoni. Per caratterizzare l'irrancidimento ossidativo del grasso, una costante nota come valore di perossido, che è espresso dalla quantità di iodio utilizzata per distruggere i perossidi.

Essiccazione. I grassi liquidi sparsi in uno strato sottile si comportano diversamente nell'aria: alcuni rimangono liquidi invariati, altri, ossidandosi, si trasformano gradualmente in un film elastico trasparente simile a una resina - linoxina, insolubile nei solventi organici. Gli oli che non formano una pellicola sono detti non essiccanti. Il componente principale di tali oli sono i gliceridi dell'acido oleico (con un doppio legame). Gli oli che formano una pellicola densa sono chiamati oli essiccanti. Il componente principale di tali oli sono i gliceridi dell'acido linolenico (con tre doppi legami). Gli oli che formano pellicole morbide sono chiamati semi-essiccanti. Il componente principale di tali oli sono i gliceridi dell'acido linoleico (con due doppi legami). La capacità di essiccazione di alcuni oli è ampiamente utilizzata nell'economia nazionale (industria delle pitture e delle vernici). Per la medicina, al contrario, sono interessanti gli oli non essiccanti, poiché vengono utilizzati per la somministrazione parenterale di farmaci.

L'acido oleico ha la capacità, sotto l'influenza dell'acido nitroso, di trasformarsi nel suo stereoisomero - acido elaidico, che ha una consistenza solida a temperatura ambiente. Questa reazione, nota come test dell'elaidina, è ampiamente utilizzata per determinare il tipo di olio: se il test è positivo, allora l'olio in esame non è essiccante (contiene trigliceridi dell'acido oleico).

Un modo affidabile per determinare se gli oli si stanno seccando è determinare il numero di iodio. È noto che tutti gli acidi insaturi, compresi gli acidi grassi, sono in grado di aggiungere alogeni al doppio legame. Più doppi legami ci sono negli acidi grassi, più alogeni si uniranno. Per scopi analitici viene solitamente utilizzato lo iodio; Il valore di iodio si riferisce al numero di grammi di iodio che vengono assorbiti da 100 g di grasso. Pertanto, in base al numero di iodio, è possibile determinare facilmente a quale gruppo appartiene un determinato olio in termini di grado di essiccazione.

Sotto il termine generale lipidi (grassi) nella scienza vengono riunite tutte le sostanze simili ai grassi. I grassi sono composti organici che hanno strutture interne diverse ma proprietà simili. Queste sostanze sono insolubili in acqua. Ma allo stesso tempo si dissolvono bene in altre sostanze: cloroformio, benzina. I grassi sono molto diffusi nella natura vivente.

Ricerca sui grassi

La struttura dei grassi li rende un materiale indispensabile per qualsiasi organismo vivente. L'ipotesi che queste sostanze abbiano un acido nascosto fu avanzata nel XVII secolo dallo scienziato francese Claude Joseph Jaurois. Scoprì che il processo di decomposizione del sapone da parte dell'acido è accompagnato dal rilascio di una massa grassa. Lo scienziato ha sottolineato che questa massa non è il grasso originale, poiché differisce da esso per alcune proprietà.

Il fatto che nella struttura dei lipidi sia presente anche il glicerolo è stato scoperto per la prima volta dallo scienziato svedese Karl Scheele. La composizione completa dei grassi è stata determinata dallo scienziato francese Michel Chevrel.

Classificazione

È molto difficile classificare i grassi in base alla loro composizione e struttura, poiché questa categoria comprende un gran numero di sostanze che differiscono nella loro struttura. Sono uniti da una sola caratteristica: l'idrofobicità. In relazione al processo di idrolisi, i biologi dividono i lipidi in due categorie: saponificati e insaponificabili.

La prima categoria comprende un gran numero di grassi steroidei, tra cui il colesterolo, nonché i suoi derivati: vitamine steroidee, ormoni e acidi biliari. La categoria dei grassi saponificati comprende i lipidi detti semplici e complessi. Quelli semplici sono quelli costituiti da alcol e acidi grassi. Questo gruppo comprende vari tipi di cere, esteri di colesterolo e altre sostanze. I grassi complessi contengono, oltre all'alcool e agli acidi grassi, altre sostanze. Questa categoria comprende fosfolipidi, sfingolipidi e altri.

C'è un'altra classificazione. Secondo esso, il primo gruppo di grassi comprende i grassi neutri, il secondo le sostanze grasse (lipidi). I grassi neutri includono grassi complessi con alcol trivalente, come il glicerolo, o una serie di altri acidi grassi con una struttura simile.

Diversità in natura

I lipoidi includono quelle sostanze che si trovano negli organismi viventi, indipendentemente dalla loro struttura interna. Le sostanze simili ai grassi possono dissolversi in etere, cloroformio, benzene e alcol caldo. In totale si trovano in natura più di 200 acidi grassi diversi. Tuttavia, non sono diffusi più di 20 tipi. Si trovano sia negli organismi animali che nelle piante. I grassi sono uno dei principali gruppi di sostanze. Hanno un valore energetico molto elevato: da un grammo di grasso vengono rilasciati 37,7 kJ di energia.

Funzioni

In molti modi, le funzioni svolte dai grassi dipendono dal loro tipo:

Riserva energia. Le sostanze del grasso sottocutaneo sono la principale fonte di nutrimento per gli esseri viventi durante il digiuno. Rappresentano inoltre una fonte di nutrimento per i muscoli striati, il fegato e i reni.
Strutturale. I grassi fanno parte delle membrane intercellulari. I loro componenti principali sono il colesterolo e i glicolipidi.
Segnale. I lipidi svolgono varie funzioni recettoriali e partecipano alle interazioni tra le cellule.
Protettivo. Il grasso sottocutaneo è anche un buon isolante termico per gli organismi viventi. Fornisce inoltre protezione agli organi interni.

Struttura dei grassi

Una molecola di qualsiasi lipide è costituita da un residuo alcolico - glicerolo, nonché da tre residui di vari acidi grassi. Pertanto, i grassi sono altrimenti chiamati trigliceridi. La glicerina è un liquido incolore e viscoso che non ha odore. È più pesante dell'acqua e quindi si mescola facilmente con essa. Il punto di fusione del glicerolo è +17,9 o C. Quasi tutte le categorie di lipidi includono acidi grassi. Secondo la loro struttura chimica, i grassi sono composti complessi che includono glicerolo triatomico e acidi grassi ad alto peso molecolare.

Proprietà

I lipidi subiscono tutte le reazioni caratteristiche degli esteri. Presentano però anche alcuni tratti caratteristici legati alla loro struttura interna, oltre alla presenza di glicerolo. Secondo la loro struttura, anche i grassi sono divisi in due categorie: saturi e insaturi. Quelli saturi non contengono doppi legami atomici, quelli insaturi sì. I primi includono sostanze come gli acidi stearico e palmitico. Gli acidi insaturi includono, ad esempio, l'acido oleico. Oltre a vari acidi, la struttura dei grassi comprende anche alcune sostanze simili ai grassi: fosfatidi e steroli. Sono anche più importanti per gli organismi viventi, poiché partecipano alla sintesi degli ormoni.

La maggior parte dei grassi sono fusibili, ovvero rimangono liquidi a temperatura ambiente. I grassi animali, invece, rimangono solidi a temperatura ambiente perché contengono grandi quantità di acidi grassi saturi. Ad esempio, lo strutto di manzo contiene le seguenti sostanze: glicerina, acido palmitico e stearico. L'acido palmitico si scioglie a una temperatura di 43 o C e l'acido stearico a 60 o C.

La materia principale in cui gli scolari studiano la struttura dei grassi è la chimica. Pertanto è consigliabile che lo studente conosca non solo l'insieme delle sostanze che fanno parte dei vari lipidi, ma anche che ne comprenda le proprietà. Ad esempio, gli acidi grassi sono la base dei grassi vegetali. Si tratta di sostanze che prendono il nome dal processo di isolamento dai lipidi.

Lipidi nel corpo

La struttura chimica dei grassi è costituita da residui di glicerolo, che sono altamente solubili in acqua, e da residui di acidi grassi, che, al contrario, sono insolubili in acqua. Se applichi una goccia di grasso sulla superficie dell'acqua, la parte di glicerolo sarà rivolta verso di essa e gli acidi grassi si troveranno sopra. Questo orientamento è molto importante. Uno strato di grasso, che fa parte delle membrane cellulari di qualsiasi organismo vivente, impedisce alla cellula di dissolversi in acqua. Particolarmente importanti sono le sostanze chiamate fosfolipidi.

Fosfolipidi nelle cellule

Contengono anche acidi grassi e glicerolo. I fosfolipidi differiscono dagli altri gruppi di grassi in quanto contengono anche residui di acido fosforico. I fosfolipidi sono uno dei componenti più importanti delle membrane cellulari. Di grande importanza per un organismo vivente sono anche i glicolipidi, sostanze contenenti grassi e carboidrati. La struttura e le funzioni di queste sostanze consentono loro di svolgere varie funzioni nel tessuto nervoso. In particolare, un gran numero di essi si trova nel tessuto cerebrale. I glicolipidi si trovano sulla parte esterna delle membrane plasmatiche delle cellule.

La struttura delle proteine, dei grassi e dei carboidrati

L'ATP, gli acidi nucleici, così come le proteine, i grassi e i carboidrati appartengono alle sostanze organiche della cellula. Sono costituiti da macromolecole: molecole grandi e complesse nella loro struttura che, a loro volta, contengono particelle più piccole e più semplici. Esistono tre tipi di nutrienti presenti in natura: proteine, grassi e carboidrati. Hanno strutture diverse. Sebbene ciascuno di questi tre tipi di sostanze appartenga ai composti del carbonio, lo stesso atomo di carbonio può formare diversi composti intraatomici. I carboidrati sono composti organici costituiti da carbonio, idrogeno e anche ossigeno.

Differenze di funzionalità

Non cambia solo la struttura dei carboidrati e dei grassi, ma anche le loro funzioni. I carboidrati vengono scomposti più velocemente di altre sostanze e quindi possono produrre più energia. Quando presenti nell’organismo in grandi quantità, i carboidrati possono essere trasformati in grassi. Le proteine non si prestano a tale trasformazione. La loro struttura è molto più complessa di quella dei carboidrati. La struttura dei carboidrati e dei grassi li rende la principale fonte di energia per gli organismi viventi. Le proteine sono quelle sostanze che vengono utilizzate come materiali da costruzione per le cellule danneggiate nel corpo. Non per niente vengono chiamate "proteine" - la parola "protos" deriva dall'antica lingua greca ed è tradotta come "colui che viene prima".

Le proteine sono polimeri lineari contenenti amminoacidi legati da legami covalenti. Ad oggi si dividono in due categorie: fibrillare e globulare. Nella struttura di una proteina si distinguono una struttura primaria e una struttura secondaria.

La composizione e la struttura dei grassi li rendono indispensabili per la salute di qualsiasi organismo vivente. In caso di malattia e perdita di appetito, il grasso immagazzinato funge da ulteriore fonte di nutrimento. È una delle principali fonti di energia. Tuttavia, un consumo eccessivo di cibi grassi può compromettere l’assorbimento di proteine, magnesio e calcio.

Applicazione dei grassi

Le persone hanno imparato da tempo a utilizzare queste sostanze non solo per il cibo, ma anche nella vita di tutti i giorni. I grassi venivano utilizzati per le lampade fin dalla preistoria; lubrificavano i pattini con cui le navi venivano lanciate in acqua.

Queste sostanze sono ampiamente utilizzate nell'industria moderna. Circa un terzo di tutti i grassi prodotti ha uno scopo tecnico. Il resto è destinato al consumo. I lipidi sono utilizzati in grandi quantità nell'industria dei profumi, nei cosmetici e nella produzione di saponi. Gli oli vegetali vengono utilizzati principalmente per il cibo: di solito sono inclusi in vari prodotti alimentari, come maionese, cioccolato e cibo in scatola. Nel settore industriale i lipidi vengono utilizzati per produrre vari tipi di vernici e medicinali. L'olio di pesce viene aggiunto anche all'olio essiccante.

Il grasso tecnico viene solitamente ottenuto da materie prime alimentari di scarto e viene utilizzato per la produzione di sapone e prodotti per la casa. Viene estratto anche dal grasso sottocutaneo di vari animali marini. In ambito farmaceutico viene utilizzato per produrre vitamina A. È particolarmente abbondante nel fegato di merluzzo, negli oli di albicocca e pesca.

I grassi sono insolubili in acqua (idrofobici) e altamente solubili nei solventi organici.

Un importante indicatore fisico del grasso è il suo punto di fusione e congelamento. Più acidi insaturi a basso peso molecolare sono presenti in un grasso, più basso è il suo punto di fusione. La presenza di gruppi OH in una molecola di grasso ne aumenta il punto di fusione. La temperatura di solidificazione del grasso è di diversi gradi inferiore al punto di fusione, il che ha un significato fisiologico molto importante. Ad esempio, il punto di fusione del grasso di manzo è 51ºC, il grasso di agnello è 55ºC, il grasso di maiale è 48ºC e quando entrano nel corpo con il cibo, rimangono lì allo stato fuso, poiché la loro temperatura di solidificazione è inferiore a 36ºC, il che contribuisce al loro migliore digestione. L'indicatore fisico più importante del grasso è la sua viscosità, che aumenta nei grassi man mano che si sviluppano i processi di ossidazione e polimerizzazione.

Proprietà chimiche dei grassi:

1. Idrolisi dei grassi procede con il rilascio di glicerolo e acidi grassi.

La reazione di idrolisi è chiamata reazione di saponificazione e viene utilizzata industrialmente per produrre sapone. La decomposizione idrolitica di grassi, farina, cereali, ecc. è uno dei motivi del deterioramento della loro qualità e, in definitiva, del deterioramento. La velocità e la profondità dell'idrolisi dei grassi sono caratterizzate da numero di acidità- il numero di milligrammi di idrossido di potassio necessari per neutralizzare gli acidi grassi liberi contenuti in 1 g di olio o grasso. Il numero di acidità per una serie di prodotti alimentari contenenti grassi è standardizzato da standard e ne caratterizza la qualità.

2.Idrogenazione dei grassi – aggiunta di idrogeno. Il compito dell'idrogenazione è un cambiamento mirato nella composizione degli acidi grassi del grasso originale attraverso l'aggiunta parziale o totale di ossigeno ai residui di acidi grassi insaturi. La reazione viene condotta ad una temperatura di 180-240ºC in presenza di catalizzatori di nichel o rame-nichel ad una pressione prossima a quella atmosferica.

3. Ossidazione dei grassi – reazione di interazione con l'ossigeno presente nell'aria. I grassi, soprattutto quelli contenenti radicali acidi insaturi, vengono ossidati dall'ossigeno atmosferico. Il meccanismo di ossidazione si basa sulla teoria di Bach-Engler e N.N. Secondo cui, i radicali liberi formati nei grassi sotto l'influenza della luce svolgono un ruolo significativo nelle fasi iniziali delle reazioni a catena. In questo caso la molecola di grasso assorbe un quanto di luce (hν) e si porta in uno stato eccitato. I radicali risultanti sono molto attivi e formano nuovamente radicali perossido che, reagendo, formano idroperossidi a catena (prodotti di ossidazione primaria) e nuovi radicali.

Gli idroperossidi risultanti sono instabili e, a seguito di trasformazioni complesse, si formano prodotti di ossidazione secondaria: composti ossi-epossidici, alcoli, aldeidi, chetoni, acidi.

La direzione e la profondità dell'ossidazione di oli e grassi dipende dalla loro composizione in acidi grassi: con un aumento del grado di insaturazione degli acidi grassi, aumenta la velocità della loro ossidazione. I trigliceridi, che contengono acidi grassi saturi, in condizioni normali non vengono praticamente ossidati dall'ossigeno atmosferico. La velocità di ossidazione è influenzata anche dalla presenza di umidità e di metalli di valenza variabile. Gli antiossidanti (inibitori) hanno una grande influenza sul tasso di ossidazione delle sostanze, la cui aggiunta porta alla cessazione delle catene di ossidazione. Tra gli antiossidanti grande importanza hanno le sostanze di natura fenolica; tra gli antiossidanti naturali hanno grande importanza i tocoferoli;

I principali indicatori fisici e chimici dei grassi includono:

– numero di iodio, che caratterizza il grado di insaturazione dei grassi, espresso in g J 2 aggiunti a 100 g di grasso;

– numero di acidità – caratterizza la quantità di acidi grassi liberi nel grasso;

– numero di saponificazione – caratterizza il contenuto totale di acidi grassi nel grasso, espresso in g KOH, necessario per neutralizzare tutti gli acidi grassi rilasciati durante l'idrolisi di 1 g di grasso;

– numero di acetile – caratterizza il numero di gruppi idrossilici liberi nel grasso, espresso in mg KOH, necessari per neutralizzare l'acido acetico rilasciato durante la saponificazione di 1 g di grasso pre-acetilato;

– numero di perossidi – caratterizza il contenuto di perossidi nei grassi, espresso in g di iodio aggiunto a 100 g di prodotto;

– L’indice di rifrazione e la viscosità possono anche caratterizzare il grado di ossidazione dei grassi, poiché tra questi indicatori è stata stabilita una relazione matematica.

3. Cambiamenti fisico-chimici dei grassi durante la cottura: fusione, emulsionamento, idrolisi

Durante la conservazione i grassi cambiano le loro proprietà, soprattutto se conservati in modo improprio. Il ruolo principale qui appartiene all'ossidazione. I grassi contenenti acidi grassi insaturi irrancidiscono particolarmente facilmente se esposti insieme alla luce e all'aria. Per aumentare la durata di conservazione del grasso, devono essere soddisfatte le seguenti condizioni:

– i grassi vengono conservati in locali refrigerati per un periodo non superiore al periodo stabilito;

– il contenitore deve proteggere in modo affidabile il loro accesso alla luce e all'aria;

– non è desiderabile conservare i grassi in contenitori di latta, poiché il ferro passa da essi al grasso, accelerando l’ossidazione;

– non è possibile mescolare oli di lotti diversi e versare olio in contenitori non lavati dove l'olio è già stato conservato.

Con il libero accesso dell'aria, si verifica l'ossidazione dei grassi, che accelera con l'aumentare della temperatura. A temperature di 2-25ºС avviene l'autossidazione, a temperature di frittura (140-200ºС) l'ossidazione termica. L'autossidazione solitamente accompagna, e spesso precede, l'ossidazione termica, quindi questi due processi sono correlati. I prodotti ottenuti mediante autoossidazione e ossidazione termica sono divisi in tre gruppi:

– prodotti di distruzione ossidativa degli acidi grassi, che comporta la formazione di sostanze a catena accorciata;

– prodotti di isomerizzazione, nonché trigliceridi ossidativi, che contengono nuovi gruppi funzionali contenenti ossigeno nelle parti idrocarburiche della molecola;

– prodotti di ossidazione contenenti acidi grassi polimerizzati o condensati.

Oltre alle trasformazioni ossidative, con qualsiasi metodo di trattamento termico, si verificano processi idrolitici quando il grasso è esposto all'acqua e alle alte temperature. La predominanza di un particolare processo dipende dall'intensità dell'esposizione all'ossigeno dell'aria e dell'acqua, nonché dalla durata del riscaldamento e dalla presenza di sostanze che accelerano o rallentano questi processi.

Cambiamenti nei grassi durante la cottura e la cottura in camicia

Il grasso si scioglie e va nel brodo. La quantità di grasso che passa nel brodo dipende dal suo contenuto e dalla natura della deposizione nel prodotto. Il pesce magro perde fino al 50% di grassi durante la cottura, il pesce medio fino al 14%; fino al 40% viene estratto dalla carne e il 25-40% del grasso in esse contenuto viene estratto dalle ossa.

La maggior parte del grasso estratto si distribuisce sulla superficie del brodo (90-95), e una piccola parte (3,5-10%) emulsiona, cioè si distribuisce su tutto il volume del brodo sotto forma di minuscoli palline, conferendo torbidità al brodo. L'intensità dell'ebollizione durante la cottura aumenta la quantità di grasso emulsionato.

Come risultato dell'emulsificazione, la superficie di contatto tra grasso e acqua aumenta, il che favorisce un'ulteriore idrolisi del grasso, come evidenziato dall'aumento del numero di acido. L'idrolisi del grasso avviene sotto l'influenza dell'alta temperatura e dell'acqua in tre fasi: 1) una molecola di acido grasso viene scissa dalla molecola di trigliceride per formare digliceride; 2) quindi la seconda molecola di acido grasso viene scissa dal digliceride per formare un monogliceride; 3) a seguito della separazione dell'ultima molecola di acido grasso dal monogliceride si forma glicerolo libero. Pertanto, quando una molecola di trigliceride viene completamente scomposta, si formano una molecola di glicerolo e tre molecole di acidi grassi liberi.

Il sale da cucina e gli acidi organici accelerano l'idrolisi dei grassi. Tuttavia, non si verifica la completa scomposizione dei grassi durante la cottura. L'accumulo di acidi grassi conferisce al brodo un sapore grasso. Poiché il grasso emulsionato si trova in un ambiente acquoso ed il suo contatto con l'aria è difficile, si può concludere che durante la cottura avvengono prevalentemente processi idrolitici anziché ossidativi.

Sulla base di quanto sopra, possiamo concludere che nel processo di cottura dei brodi, per ridurre i processi idrolitici, è necessario evitare una rapida ebollizione, rimuovere il grasso in eccesso dalla superficie e salare il brodo a fine cottura.

Lezione n. 6.7

Argomento: “Cambiamenti fisico-chimici nei lipidi durante la frittura:

pirolisi, formazione di fumo. Cambiamenti fisico-chimici nei lipidi durante la frittura"

Piano

1. Cambiamenti fisico-chimici dei lipidi durante la frittura: pirolisi, formazione di fumo.

2. Frittura: alterazioni chimiche dei grassi, tipologie di reazioni.

3. Fattori che influenzano la velocità dei cambiamenti chimici nel grasso di frittura.

4. Cambiamenti nelle caratteristiche organolettiche del grasso durante la frittura.

5. Metodi per aumentare la durata del grasso di frittura.

6. Adsorbimento e assorbimento dei grassi durante la frittura. L'effetto della frittura sul valore nutrizionale dei grassi.

1. Cambiamenti fisico-chimici dei lipidi durante la frittura: pirolisi,

Formazione di fumo

Le più comuni sono la frittura profonda (in batch o continua) e la frittura semplice.

Con il metodo di frittura principale, la durata del riscaldamento è di 3-10 minuti, a seconda del tipo e delle dimensioni del prodotto. In questo caso non si verificano profondi cambiamenti ossidativi a causa della breve durata del riscaldamento e dell'assenza di riutilizzo dei grassi. Tuttavia, se il grasso si surriscalda durante la frittura, può verificarsi la sua pirolisi: decomposizione termica del fumo con rilascio di fumo. La temperatura alla quale inizia ad emettere fumo è chiamata punto di fumo ed è un indicatore della resistenza al calore del grasso. Il punto di fumo (o punto) è diverso per i diversi tipi di grassi (ºC): grasso di maiale - 221, olio di semi di cotone - 223, strutto commestibile - 230. Il punto di fumo del grasso è influenzato dai seguenti fattori: contenuto di grassi liberi acidi (riduce il punto di fumo), il rapporto tra la superficie riscaldata del grasso e il suo volume (ad esempio, riscaldando la stessa quantità di grasso in padelle con un diametro di 18 e 20 cm, la temperatura di formazione del fumo è risultata essere 185 e 169ºC rispettivamente), il materiale delle pentole.

Nelle grandi aziende alimentari che friggono patatine, cracker, prodotti ittici semilavorati, ecc., utilizzano dispositivi di frittura continua (rapporto grasso/prodotto 20:1), che consentono di accelerare il processo di frittura, mantenere temperature di frittura più basse e quindi ridurre la velocità di ossidazione termica. Durante la frittura continua, il grasso viene costantemente rimosso dal bagno di frittura insieme al prodotto finito e la sua quantità viene reintegrata automaticamente aggiungendo grasso fresco. Pertanto, durante la frittura continua, il grasso subisce lievi cambiamenti ossidativi.

Con la frittura periodica si verificano cambiamenti più profondi, poiché il grasso può essere riscaldato a lungo senza prodotto e viene periodicamente utilizzato per friggere vari prodotti con un basso tasso di turnover.

Il tasso di turnover del grasso è determinato dalla formula

dove P è la quantità di grassi assorbiti e adsorbiti dal prodotto fritto in 24 ore, kg;

M – massa media di grasso nell'apparecchio per friggere, kg.

Inoltre, con la frittura periodica, il grasso può essere raffreddato, quindi riscaldato nuovamente e con tale riscaldamento ciclico la probabilità di ossidazione del grasso è massima.

Durante la frittura, è molto importante mantenere il rapporto tra grasso e prodotto, altrimenti, quando si carica il prodotto, la temperatura del grasso diminuirà in modo significativo, il processo di frittura rallenterà, il che a sua volta porterà a una frittura eccessiva e deterioramento dell'aspetto del prodotto finito. La temperatura iniziale del grasso è importante; se viene riscaldato troppo, si formerà una crosta dorata più velocemente di quanto il prodotto abbia il tempo di essere pronto all'interno. Temperature ottimali e durata della frittura di alcuni semilavorati:

– pollo Kiev – 160-170ºС, 3-4 minuti;

– pesce nell'impasto – 60-170ºС, 2-3 minuti;

– cubetti di patate – 175-180ºС, 5-6 minuti;

– strisce di patate – 175-180ºС, 3-4 minuti;

– torte, ciambelle, pasticcini – 180-190ºС, 4-6 minuti;

In questo caso, la temperatura iniziale della frittura può essere di 160-190ºС. La frittura a temperatura più bassa viene utilizzata per friggere cibi ad alto contenuto di umidità (cavolfiore, cotolette di pollo ripiene, ecc.).

2. Frittura: alterazioni chimiche dei grassi, tipologie di reazioni

Cambiamenti chimici nel grasso durante la frittura

1. Ossidazione termica. Durante la frittura si verifica l'ossidazione termica del grasso: rapida formazione e decomposizione dei perossidi, come evidenziato da un brusco cambiamento nel numero di perossidi del grasso. I perossidi ciclici si decompongono per formare due composti a catena accorciata (aldeide e aldoidrossiacido), che dopo ulteriore ossidazione formano acidi monobasici e dibasici:

I perossidi ciclici possono anche essere convertiti in altri prodotti di ossidazione secondaria più stabili con la formazione di diidrossiacidi e composti dicarbonilici.

2. Idrolisi dei grassi. L'acqua che entra nel grasso dal prodotto fritto ne favorisce l'idrolisi, si verifica l'accumulo di acidi grassi liberi e il numero di acidità del grasso aumenta sia per idrolisi che per la formazione di acidi a basso peso molecolare durante la scissione dei perossidi.

3. Temperatura dei fumi ridotta, maggiore emissione di fumo all'aumentare del tempo di riscaldamento. Inoltre, a causa della comparsa di idrossiacidi, mono- e digliceridi, il numero di acetile aumenta.

4. Reazione di polimerizzazione e policondensazione . Le sostanze dicarboniliche risultanti e i composti con doppi legami coniugati sono capaci di reazioni di polimerizzazione e policondensazione, come evidenziato da un aumento della viscosità del grasso di frittura. In questo caso, la connessione tra monomeri può essere effettuata sia attraverso un legame diretto tra atomi di carbonio, sia attraverso un ponte di ossigeno, ed entrambi i tipi di legami possono essere presenti in una molecola.

Tipi di reazioni che si verificano durante la frittura

Reazione di autossidazione si verifica quando il grasso viene immagazzinato tra i cicli, la velocità di reazione è lenta, si formano CO 2, CO, H 2 O, acidi aldeidici, alcoli e aldeidi, chetoni e altri componenti. L'autoossidazione si verifica quando il grasso viene riscaldato lentamente tra i cicli di frittura e durante il processo di frittura stesso, in questo caso la velocità di reazione è piuttosto elevata;

Reazione di pirolisi, isomerizzazione, polimerizzazione si verifica sia durante il riscaldamento al minimo che durante la frittura diretta.

Reazione di idrolisi e avviene a una velocità sufficientemente elevata durante la frittura diretta dei prodotti.