El grupo de sustancias orgánicas importantes - lípidos -junto con los esteroides y las ceras se encuentran las grasas. Su contenido en células vivas oscila entre el 5 y el 10% de la masa seca de la célula. Estas sustancias se estudian en función de las características de su estructura molecular, que determinan las propiedades químicas de las grasas. La química de los compuestos orgánicos considera estas sustancias como un producto de la reacción de esterificación entre el alcohol trihídrico glicerol y ácidos carboxílicos saturados o insaturados superiores.
En este artículo estudiaremos no solo sus aplicaciones industriales y su importancia, sino también la producción de grasas y las propiedades químicas características de esta clase de compuestos.
Historia del descubrimiento
La estructura fue estudiada a mediados del siglo XIX.El químico francés E. Chevreul los calentó con agua en presencia de álcali y encontró moléculas de ácidos carboxílicos grasos y glicerol en los productos de reacción. M. Berthelot llevó a cabo la reacción opuesta: calentando glicerina con una mezcla de ácidos esteórico y palmetínico, obtuvo triglicérido - grasa. Con base en estos experimentos, se concluyó que las sustancias estudiadas pertenecen a la clase de ésteres. Las propiedades químicas de las grasas han confirmado esta conclusión.
Grasas - Ésteres
Como lo demostraron los experimentos de M. Berthelot y E.Chevreul, los triglicéridos son ésteres del alcohol trihídrico de glicerol y ácidos carboxílicos monobásicos superiores. La grasa que contiene ácido esteórico o ácido palmetínico es dura, por ejemplo, ternera, cerdo, cordero. Estas son grasas animales. Si los triglicéridos contienen ácidos grasos insaturados (oleico, linoleico, linolénico), estas grasas son líquidas y se denominan aceites (girasol, maní, linaza).
Las propiedades químicas de las grasas difieren de otros ésteres también en que se pueden incluir varios ácidos carboxílicos diferentes en sus moléculas a la vez.
Propiedades físicas
Tanto naturales como sintéticos, por ejemplomargarina, los triglicéridos tienen características comunes. El principal es la hidrofobicidad, el bajo punto de fusión y la baja gravedad específica. Se disuelven bien en disolventes orgánicos como benceno, tetracloruro de carbono. Todas las grasas son absorbidas fácilmente por materiales porosos o fibrosos. Según la teoría de M. Butlerov de la estructura química de las sustancias orgánicas, las propiedades físicas y químicas de las grasas están interrelacionadas. La confirmación de este hecho se dará a continuación.
Reacciones químicas de los triglicéridos.
Composición cuantitativa y cualitativa de la molécula.grasa, así como su configuración espacial confirma el hecho de que los triglicéridos pertenecen a la clase de ésteres. Su principal propiedad química es la reacción con el agua (hidrólisis). Ocurre fácilmente en presencia de catalizadores: álcalis, óxidos de magnesio, zinc o calcio. Los productos de reacción contienen una mezcla de ácidos carboxílicos y glicerol. Dado que la reacción de las grasas con el agua es reversible, la industria crea condiciones en las que llega al final, hacia la formación de glicerol y ácidos carboxílicos monobásicos superiores. Para esto, se alimenta constantemente una solución alcalina a la mezcla reactiva y los productos se eliminan inmediatamente de la esfera de reacción. Estas técnicas previenen la posibilidad de que el proceso inverso conduzca a la formación de grasa. La hidrólisis se utiliza ampliamente en la química de síntesis orgánica para obtener las sustancias antes mencionadas.
Reacción de saponificación alcalina
Continuemos estudiando la materia orgánica - complejaéteres. Las grasas, cuyas propiedades químicas están representadas por la reacción de hidrólisis, también son capaces de interactuar con los álcalis. Esta reacción se llama saponificación y es lo opuesto al proceso de esterificación. El glicerol y los ácidos grasos obtenidos como resultado de la saponificación alcalina se tratan con sosa o hidróxido de sodio. El resultado es jabón.
Es sólido, tiene la fórmula C17X35COONa y se llama económico.Si le agrega tintes, glicerina, fragancias cosméticas, obtenemos un jabón de tocador. El jabón líquido, a diferencia de los sólidos, se obtiene si las grasas de la reacción de saponificación no se mezclan con hidróxido de sodio, sino con potasio cáustico. Por ejemplo, palmitato de potasio C15X31COCINAR - jabón líquido de potasio. La materia prima para la reacción de saponificación son grasas animales o vegetales baratas.
Grasas líquidas - aceites
Incluyen moléculas de insaturadasácidos carboxílicos con dobles enlaces. Las grasas vegetales se sintetizan en los canales del retículo endoplásmico bajo la acción de enzimas del glicerol y los ácidos grasos. Y ellos, a su vez, se forman en las reacciones del ciclo de Calvin, que ocurren como resultado de la fotosíntesis. Las gotas de aceite se acumulan en semillas, frutos, con menos frecuencia en las partes vegetativas de las plantas y sirven como reserva de nutrientes. Las propiedades fisicoquímicas de las grasas formadas por las plantas se deben a la presencia de un doble enlace pi en sus moléculas. En el lugar de su ruptura, ocurren reacciones de adición, por ejemplo, de átomos de hidrógeno. Esto conduce a la formación de triglicéridos hidrogenados sólidos.
Propiedades químicas de las grasas vegetales.
Como se indicó anteriormente, los triglicéridosde origen vegetal contienen ácidos carboxílicos insaturados superiores. Los aceites se pueden reciclar mediante hidrogenación. Este proceso se lleva a cabo con calentamiento y en presencia de un catalizador: níquel en polvo.
El producto de reacción es grasa sólida (salomas).Se utiliza en la producción de esteorina, glicerol y en la fabricación de jabón. Si se agrega azúcar, sal, leche y colorantes alimentarios a los salomas, se obtiene grasa comestible: margarina. Cuando se le agregan vitaminas y mantequilla natural, se obtiene la llamada mantequilla ligera: una pasta para untar.
Grasas sintéticas
Son más baratos que los naturales, ydifieren de los triglicéridos naturales en su composición. Una de las principales fuentes de grasas sintéticas son los gases de petróleo naturales y asociados, así como el propio aceite. Las parafinas más altas contenidas en estos recursos naturales se oxidan. El resultado son ácidos grasos sintéticos. Su interacción con etilenglicol conduce a la producción de grasa sintética. Se utiliza en la industria del cuero (para engrasar pieles y pieles). En la industria cosmética, los triglicéridos sintéticos se utilizan en la producción de jabones, cremas y lociones de tocador. En la industria de los materiales de construcción, las grasas artificiales se utilizan para la producción de barnices, masillas, pinturas.
Propiedades químicas de las grasas obtenidasartificialmente, no difieren de lo natural. También se someten a una reacción de hidrólisis en presencia de un ácido y se exponen a los álcalis (reacción de saponificación).
Cómo se forman los triglicéridos en el cuerpo humano.
Debido a reacciones metabólicas, las grasas en las célulasLos cuerpos se pueden sintetizar a partir del exceso de carbohidratos. Esto explica el hecho de que el consumo descontrolado de alimentos ricos en almidón y sacarosa (productos de harina, arroz, patatas, dulces) conduce a un exceso de peso. En el proceso de digestión, los alimentos que contienen grasas se descomponen en el duodeno en glicerol y ácidos grasos. Su hidrólisis ocurre con la participación obligatoria de la lipasa, una enzima del páncreas y la bilis secretada por el hígado. Como detergente, la bilis emulsiona las grasas, es decir, descompone moléculas grandes en gotitas finamente dispersas que se dividen fácilmente con la lipasa.
En las vellosidades del intestino delgado,Las moléculas de grasa características del cuerpo humano se sintetizan y luego se absorben en la linfa. A través de los vasos linfáticos, las grasas ingresan a las células y su exceso se deposita en el tejido adiposo subcutáneo o epiplón.
El papel biológico de los lípidos
Estudiando las propiedades químicas de las grasas, centrémonos ensu capacidad para liberar una gran cantidad de energía: un gramo de grasa proporciona 37,8 kJ de energía cuando se oxida por completo. Por tanto, los triglicéridos son sus proveedores universales. Por lo tanto, las grasas son alimentos valiosos. Se sabe que cuando se almacenan incorrectamente y durante mucho tiempo, los triglicéridos "envejecen" y se vuelven rancios, adquiriendo un olor desagradable. Esto se debe al contacto de la grasa con el oxígeno atmosférico. El aceite que ha comenzado a deteriorarse se puede identificar fácilmente agregándole yoduro de potasio. Los peróxidos contenidos en el producto oxidan este compuesto a yodo libre, que provoca una coloración azul en contacto con sustancias que contienen almidón.
Las grasas también son los componentes básicos más importantesmaterial y son parte de las membranas celulares y orgánulos. Su papel también es importante en la termorregulación de organismos. Por ejemplo, los animales que viven a grandes profundidades, donde la temperatura del agua es muy baja, tienen una capa de grasa subcutánea bien desarrollada, por ejemplo, en las ballenas puede alcanzar un espesor de 1,5 m. Los desiertos también acumulan una cantidad suficiente de grasa en sus cuerpos. Es necesario para ellos como fuente de agua endógena, ya que cuando se oxida la grasa, además de energía, se libera una gran cantidad de líquido. Estos animales incluyen camellos, jerbos y musarañas.
Los lípidos juegan un papel importante en la protección internaórganos. En los humanos, el epiplón está bien desarrollado, lo que protege el estómago y las glándulas digestivas del daño interno. Los órganos vitales como los riñones deben estar en la capa de grasa. Con una fuerte pérdida de peso en una persona, debido al adelgazamiento de esta capa, se puede observar el prolapso de los riñones, que es una patología grave que interrumpe el trabajo del sistema excretor.
La importancia de los lípidos en la formación de célulasmembranas. Junto con los carbohidratos y las proteínas, forman dos capas con una estructura de mosaico. Los compuestos de grasas con proteínas se denominan lipoproteínas. Determinan la permeabilidad selectiva de las membranas celulares.
Este artículo examinó la composición química y las propiedades de las grasas, así como su uso en la industria.
