Общая характеристика жирных кислот

Жирные кислоты входят в состав не только глицеридов, но и в большинство других липидов. Разнообразие физических и химических свойств природных жиров зависит от химического состава кислот глицеридов. В значительной части липидов, в том числе и жиров, содержатся жирные алифатические кислоты.

В природных жирах, не подвергшихся окислительным процессам, встречаются следующие основные гомологические группы жирных кислот:

• · насыщенные одноосновные кислоты;
• · ненасыщенные одноосновные кислоты с одной, двумя, тремя, четырьмя двойными связями;
• · насыщенные гидроксикислоты;
• · ненасыщенные гидроксикислоты с одной двойной связью;
• · двухосновные насыщенные кислоты;
• · циклические кислоты [8].

В состав глицеридов природных жиров и масел входят главным образом жирные кислоты с чётным числом углеродных атомов от 6 до 26. Жирные кислоты с нечётным количеством атомов (от 9 до 23) в природных жирах содержатся в очень незначительных количествах и не влияют на физические и химические свойства жиров.

Высокомолекулярные жирные кислоты встречаются как насыщенные, так и ненасыщенные. Ненасыщенные жирные кислоты могут содержать двойные и тройные связи. Последние в природных жирах встречаются редко. Среди жирных кислот большинства растительных масел и животных жиров преобладают насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты С₁₈: в хлопковом масле их до 70%, в подсолнечном и льняном до 95%. Низкомолекулярные жирные кислоты с числом углеродных атомов от 4 до 10 (масляная, капроновая, каприловая и каприновая кислоты) обычно содержатся в жирах в небольших количествах [9].

Жирные кислоты природных жиров в основном относятся к классу алифатических прямоцепочечных одноосновных карбоновых кислот, имеющих общую формулу: RCOOH. В этой формуле СООН — карбоксил; R — углеводородный радикал, который может быть различной степени насыщенности или может содержать группу ОН.

На основании рентгеноструктурного анализа установлено, что центры углеродных атомов в цепи углеводородных радикалов жирных кислот пространственно расположены не по прямой линии, а зигзагообразно. При этом центры всех атомов углерода предельных кислот укладываются на двух параллельных прямых. Расстояние между центрами двух соседних атомов углерода в насыщенных жирных кислотах, т. е. длина связи С — С, равна 0,154 нм; расстояние между центрами двух атомов углерода, находящихся рядом — 0,26 нм; величина угла, образуемого в углеводородном радикале жирных кислот двумя соседними связями С — С — 116 (рис.1).

Рис. 1. Схема относительного расположения атомов углерода в углеводородном радикале R.

Насыщенные жирные кислоты Общая формула этих кислот СnH2nO2. К ним относятся в основном жирные кислоты с прямой цепью атомов углерода СН3 — (СН2)n — COOH, которые называются кислотами нормального строения.

Характеристики отдельных представителей предельных жирных кислот: Масляная кислота (C3H7COOH) — бесцветная жидкость с кислым, неприятным запахом, входит в состав масла из коровьего молока (2 — 4%) в виде разнокислотных триглицеридов. В прогорклом масле некоторое количество её находится в свободном виде.

Капроновая кислота (C5H11COOH) — бесцветная маслянистая жидкость с резким неприятным запахом, входит в состав кокосового, коровьего, пальмового масел.

Каприловая кислота (C7H15COOH) — бесцветная маслянистая жидкость с неприятным запахом, легко перегоняется с водяным паром, входит в сотав кокосового, коровьего, пальмового масел.

Каприновая кислота (C9H19COOH) — белое кристаллическое вещество при комнотной температуре, почти нерастворимо в воде, находится в коровьем, пальмовом, кокосовом маслах, а также в небольшом количестве в спермацетовом жире.

Лауриновая кислота (C11H23COOH) — твердое кристаллическое вещество, застывающее в виде игл. При нормальном давлении не перегоняется без разложения. В воде при температуре 20С практически не растворяется. Содержится в значительном количестве в кокосовом (44 — 52%) масле, а также молочном и спермацетовом жирах.

Миристиновая кислота (C13H27COOH) — кристаллическое вещество, кристаллизуется в виде тонких листочков. В воде при температуре 20С она почти не растворима; малорастворима в холодном спирте и эфире, но хорошо растворяется при температуре кипения этих растворителей. Присутствует во многих животных жирах и растительных маслах.

Пальмитиновая кислота (C15H31COOH) — белое кристаллическое вещество, нерастворимое в воде. При нормальном давлении без пара перегоняется с разложением. Содержится почти во всех жирах как животного, так и растительного происхождения: в пальмовом масле = 32 — 40%, в хлопковом =20 — 24%, в соевом = 2,5 — 6%, в подсолнечном = 3 — 4%.

Стеариновая кислота (C17H35COOH) — блестящие белые, жирные на ощупь, чешуйки без из самых распространенных в природе кислот и входит в состав почти всех жиров, особенно твердых. В говяжьем жире содержится 24 — 25% стеариновой кислоты, в костном жире 19 — 21%, свином = 7 — 15%, соевом = 4,5 — 7%, подсолнечном = 2 — 3%.

Арахиновая кислота (C19H39COOH) — кристаллическое вещество, кристаллизуется в форме небольших блестящих листочков, плохо растворяется в холодном спирте, но хорошо — в горячем. Кислота содержится в арахисовом масле (2,3 — 4,9%), в меньшем количестве присутствует в маслах: льняном, сурепном, кокао.

Бегеновая кислота (C21H43COOH) — кристаллизуется в форме игл, содержится в небольших количествах в арахисовом, кукурузном и рапсовом жирах. Кроме того, бегеновая кислота получается при гидрогенизации ненасыщенной эруковой кислоты, выделенной из горчичного или рапсового масла.

Меллисиновая кислота (С29Н59СООН) — содержится в небольшом количестве в свободном состоянии в пчелином воске. Из абсолютного спирта кислота выкристаллизовывается в виде шелковистых блестящих игл или листочков. В холодном метиловом спирте и эфире, меллисиновая кислота почти не растворима.

Лигноцериновая кислота (С23Н47СООН) — кристаллизуется из горячего спирта в виде шелковистых хлопьев. Находится в арахисовом масле (? 5%), в небольших количествах — как составная часть в некоторых липидах.

Ненасыщенные жирные кислоты Ненасыщенные жирные кислоты широко распространены в природе. Они находятся в жирах растительного и животного происхождения. Особенно их много в жидких растительных маслах. Они могут различаться местом расположения двойных связей и пространственной конфигурацией (циси транс — изомеры), обуславливая различие в физических и химических свойствах.

В большинстве ненасыщенных жирных кислот с 16 и 18 углеродными атомами имеется фрагмент =СН — (СН2)7 — СООН, свободный от двойных связей. Далее двойные связи располагаются через три или два атома углерода.

Ненасыщенные жирные кислоты ряда (СnH2n-2O2) имеют одну двойную связь и могут присоединять два атома водорода, превращаясь в насыщенные кислоты. Большинство кислот этого ряда имеют двойную связь между 9 и 10 углеродными атомами. Кислоты этого ряда в спирте растворяются лучше, чем насыщенные кислоты с тем же числом углеродных атомов.

Миристолеиновая кислота (С14Н20О2) в небольших количествах входит в состав говяжьего и свиного жира, коровьего масла, а также многих жиров морских животных. Её изомер 5 — тетрадеценовая кислота находится в спермацетовом жире (более 14%).

Олеиновая кислота (С18Н34О2) присутствует почти во всех жирах растительного и животного происхождения. Особенно богаты этой кислотой оливковое и миндальное масло (до 85%); арахисовое содержит 52 — 63%, льняное = 13 — 29%. В животных жирах также содержится значительное количество олеиновой кислоты. Так, в говяжьем жире находится 43 — 45%, в костном жире = 50 — 59%, в свином жире до 51%.

Олеиновая кислота в чистом виде представляет собой жидкость без цвета и запаха, на воздухе и на свету со временем темнеет. При обычном давлении она перегоняется с разложением. При насыщении водородом олеиновая кислота переходит в стеариновую.

Элаидиновая кислота — геометрический транс — изомер олеиновой кислоты. Как и другие транс — изомеры, в природных жирах эта кислота встречается сравнительно редко. Она находится в небольших количествах в бараньем, говяжьем, оленьем жирах, в большом количестве содержится в гидрированных пищевых и технических жирах (15 — 40%). Элаидиновая кислота имеет нормальное строение, и двойная связь у неё расположена между 9-м и 10-м углеродными атомами.

Ненасыщенные жирные кислоты ряда CnH2n-4O2 (диеновые) в природных жирах представлены в основном линолевой кислотой, которая в большом количестве содержится в жидких растительных маслах. Кислоты с двумя двойными связями в небольших количествах обнаружены в жирах наземных и морских животных, рыб.

Линолевая кислота (С18Н32О2) — светло — жёлтая маслянистая жидкость, нерастворимая в воде, но хорошо растворимая во многих органических растворителях. Содержание её в растительных маслах (в %): горчичном =14,5 — 20; кокосовом = 1,5 — 2,6; льняном = 15 — 30; хлопковом = 40 — 45; кукурузном = 43,5 — 46,9; подсолнечном = 46 — 60.

Линолевая кислота имеет неразветвленную цепь углеродных атомов и две изолированные двойные связи, одна из которых расположена между 9-м и 10-м, а вторая между 12-м и 13-м углеродными атомами. По положению двойноц связи эта кислота относится к семейству щ — 6 кислот. Имея такое строение, данная кислота окисляется кислородом воздуха легче, чем олеиновая.

В маслах некоторых растений найден изомер линолевой кислоты — транс — 10, транс — 12 — октадекадиеновая кислота. Другие кислоты с двойными связями встречаются редко — докозодиеновая кислота (С22Н40О2) встречается в незначительных количествах в масле растений семейства крестоцветных.

Ненасыщенные кислоты ряда CnH2n-6O2 (триеновые) содержатся главным образом в жидких растительных маслах. Наличие этих кислот в маслах обуславливает их хорошую высыхаемость и образование устойчивых плёнок. Важнейшими представителями этого ряда кислот, содержащимися в природных жирах, является линоленовая и элеостеариновая.

Линоленовая кислота (С18Н30О2) — бесцветная маслянистая жидкость, на воздухе легко окисляется с полимеризацией и образованием плёнок. Окисление значительно ускоряется при повышении температуры. В воде не растворима, но хорошо растворяется в большинстве органических растворителей.

Линоленовая кислота встречается во многих жидких растительных маслах, особенно в высыхающих, в небольшом количестве входит в состав некоторых животных жиров. Содержание рассматриваемой кислоты в растительных маслах и животных жирах (в %): рапсовое = 1 — 2; горчичное = 1 — 2; соевое = 2 — 3; льняное = 41 — 60; говяжий жир = 0,2 — 0,6; свиной жир

= до 0,8. Линоленовая кислота имеет нормальное строение и три изолированные двойные связи в цис — конфигурациях. Наиболее распространены позиционные изомеры: б и г — линоленовой кислоты.

Элеостеариновая кислота (С18Н30О2) имеет несколько пространственных изомеров. Один из них — б — изомер с положением двойной связи у 9, 11, 13 углеродных атомов, имеющий цис — транс — транс конфигурацию, содержится в китайском тунговом масле в количестве 66 — 72%.