Температура плавления (застывания) некоторых жиров

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

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.

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.