Цель урока: повторить свойства соединений класса липидов, выработать практические умения по использованию различных видов пищевых жиров и продуктов, их содержащих.

Оборудование: карточки-задания, этикетки (лучше пустые бутылки или пластмассовые коробки) различных видов растительных масел, импортных маргаринов, фильтровальная бумага, таблицы состава различных видов растительных масел, а также кусочки различных видов рыб (сельдь, минтай, горбуша).

Задание 1. Олифы получают из растительных масел путем их частичной полимеризации. Поскольку все растительные масла содержат триглицериды непредельных карбоновых кислот:

олеиновой
          С₈Н₁₇СН=СН(СН₂)₇СООН,

линолевой
          СН₃(СН₂)₃(СН₂СН=СН)₂(СН₂)₇СООН

и линоленовой
          С₂Н₅(СН=СНСН₂)₃(СН₂)₆СООН,

теоретически олифу можно получить из любого масла. Но чаще всего для этой цели используют льняное и конопляное масла, т. к. именно из них получают самые лучшие олифы. Объясните это на основании информации о составе различных растительных масел, приведенной в табл. 1.

Задание 2. На упаковке маргарина «Рама» указан его состав в такой формулировке: «В 70 граммах жиров содержится: сложные жирные кислоты – 26 г, односоставные жирные кислоты – 24 г, многосоставные – 20 г. Протеины – 0,1 г». Что говорит вам эта информация о составе продукта?

Повторите по учебнику химии материал о составе жиров и жирных кислот, по учебнику «Общая биология» – тему «Липиды».

Задание 3. На основании данных табл. 1 (см. задание 1) попробуйте объяснить, почему оливковое масло не теряет своих вкусовых качеств в течение 2–3 лет, а подсолнечное масло при хранении довольно быстро прогоркает? Какие меры может принять домохозяйка для продления срока его хранения?

Задание 4. Свежее пятно от подсолнечного масла или растопленного свиного сала с одежды можно удалить, если сразу засыпать его зубным порошком. С точки зрения химика, растительное масло и свиное сало существенно отличаются: растительное масло содержит триглицериды непредельных карбоновых кислот, а свиное сало – твердый жир, состоящий из триглицеридов предельных карбоновых кислот. Можно ли сказать, что отличаются и процессы, за счет которых происходит удаление этих пятен?

Повторите материал о физических и химических явлениях.

Задание 5. Почему пятна от растительного масла, особенно горячего, через несколько дней уже невозможно вывести с одежды с помощью растворителя и в то же время пятно от растопленного сала или сливочного масла можно без труда удалить с помощью того же растворителя даже спустя довольно длительный период времени?

Повторите материал о составе и свойствах жиров.

Задание 6. Помогая подруге на кухне готовиться к приему гостей, вы «посадили» масляное пятно на шерстяную юбку. Известно, что такое пятно можно удалить, если сразу же засыпать его мелкой солью или зубным порошком. Зубного порошка в доме не оказалось, соль была только крупная, и подруга предложила вам засыпать пятно питьевой содой. Стоит ли пользоваться этим советом? К каким последствиям это может привести?

Вам поможет материал учебника о свойствах жиров и углекислых солей натрия.

Задание 7. Иногда в продаже можно встретить очень своеобразное моющее средство, которое называется «Мыло с желчью». Как вы думаете, в чем сущность его моющего действия с точки зрения химии, какие загрязнения им лучше всего отстирывать и в каких условиях? Будет ли это мыло эффективно для стирки рабочей одежды автомеханика?

Ответить вам поможет учебник биологии «Человек и его здоровье», тема «Пищеварение».

Задание 8. В процессе получения растительные масла обрабатывают растворами щелочей с целью очистки от примесей свободных жирных кислот. Отработанный раствор можно использовать как кормовую добавку в скотоводстве. Этот раствор называют соапстоком. Как вы думаете, почему возникло это название?

Подсказка: слово «soap» в переводе с английского означает мыло.

Задание 9. В животноводстве в качестве концентрированных кормов широко применяют жмыхи и шроты – отходы производства растительных масел. Жмыхи получают после технологического процесса выделения растительных масел прессованием, шроты – после экстракции масла бензином. Различаются ли эти два процесса получения растительных масел с точки зрения химии?

Задание 10. К вам обратилась соседка с просьбой объяснить, что означает информация на этикетке растительного масла «El Greco» производства Греции. Состав масла указан в такой формулировке:

Как вы можете объяснить эту информацию человеку, не знакомому с химией? Вам потребуется англо-русский словарь, желательно специализированный – химико-технологический.

Задание 11. На этикетке рапсового масла производства фирмы «Олейна» (Польша) указан его состав в граммах на 100 г продукта: насыщенные жирные кислоты – 7, ненасыщенные жирные монокислоты – 63, ненасыщенные жирные поликислоты – 30. Что вы можете сказать об этой информации?

Задание 12. У специалистов пищевой отрасли промышленности приняты условные обозначения жирных кислот, остатки которых входят в состав липидов. Их обозначают символом углерода «С» с двумя подстрочными цифрами, написанными через двоеточие, например: С_20:4, где первая цифра обозначает количество атомов углерода в молекуле кислоты, вторая – количество двойных связей в молекуле. Например, пальмитиновую и стеариновую кислоты обозначают соответственно С_16:0 и С_18:0, олеиновую – С_18:1 и т. д.

В табл. 2 приведено содержание остатков некоторых жирных кислот в различных видах рыб. Пользуясь этими данными, попробуйте объяснить известные вам из личного опыта свойства рыб. Например, почему сельдь и мойва быстро портятся даже при хранении в холодильнике и приобретают специфический запах, в то же время треска и минтай хорошо сохраняются.

Ответы и решения

1. В льняном и конопляном маслах содержится много линоленовой кислоты, в молекуле которой три двойные связи. После частичной полимеризации в процессе получения олиф в их молекулах сохраняется достаточно большой процент двойных связей. В связи с этим олифы на основе именно этих масел образуют особенно прочные пленки.

2. Эта информация ничего не говорит о составе продукта даже человеку, знакомому с химией. Термины «сложные», «односоставные» и «многосоставные» применительно к карбоновым кислотам в химии не используются. На простые и сложные в химии подразделяют липиды. К простым липидам относят производные одноосновных карбоновых кислот и одно- или многоатомных спиртов, в первую очередь глицерина:

где R, R', R'' – углеводородные радикалы.

В молекулах сложных липидов содержатся атомы азота, фосфора, чаще всего – остатки фосфорной кислоты:

где R, R' – углеводородные радикалы,

В пищевой отрасли промышленности состав жировых продуктов принято характеризовать именно содержанием в них простых и сложных липидов, а также соотношением входящих в их структуру различных карбоновых кислот. В жирах и маслах обнаружено до 300 карбоновых кислот различного строения, как насыщенных, так и ненасыщенных, из них 5–6 наиболее распространенных содержат от 12 до 18 атомов углерода и представляют собой неразветвленные углерод-углеродные цепи с четным числом углеродных атомов.

Большое значение в питании человека имеют ненасыщенные жирные кислоты, которые подразделяют по количеству двойных связей на моно- и полиненасыщенные.

Обычно на упаковке растительных масел и маргарина указывают содержание насыщенных, моно- и полиненасыщенных жирных кислот. Возможно, авторы приведенного выше текста терминами «односоставные» и «многосоставные» жирные кислоты обозначили именно моно- и полиненасыщенные кислоты. Но мы об этом можем только догадываться. К сожалению, текст на упаковке «Рамы» составлен настолько некорректно с позиции химика, что не позволяет что-либо узнать о составе этого очень популярного продукта.

3. Все непредельные кислоты и их эфиры из-за наличия в молекулах двойных связей легко окисляются. Но в молекуле олеиновой кислоты только одна двойная связь, а в молекуле линолевой кислоты – две, поэтому олеиновая кислота окисляется значительно медленнее, чем линолевая, а оливковое масло хранится намного дольше подсолнечного.

В настоящее время селекционеры заняты выведением таких сортов подсолнечника, в которых преобладал бы глицерид олеиновой кислоты. Уже выведен сорт «Первенец», в масле которого содержится 70–75% глицерида олеиновой кислоты. Правда, такого стойкого масла пока нет в широкой продаже, поэтому домохозяйкам можно посоветовать хранить запасы подсолнечного масла в плотно закупоренных бутылях и прохладном и обязательно темном месте, т. к. на свету все реакции с участием двойных связей ускоряются.

4. Нет, не отличаются. В данном случае оба пятна исчезают за счет физического процесса – адсорбции (поглощения) их зубным порошком.

5. Растительные жиры образованы преимущественно высшими непредельными карбоновыми кислотами, например линолевой СН₂(СН₂)₃(СН₂СН=СН)₂(СН₂)₇СООН. В их молекулах имеются двойные связи, и они могут полимеризоваться, как все соединения с двойными связями. За счет этих процессов происходит, например, высыхание масляных красок с образованием прочного покрытия, т. к. олифы изготовлены на основе растительных масел. При старении пятна растительного масла, особенно на свету и при повышенных температурах, не только образуются прочные полимерные молекулы, но и за счет двойных связей происходит взаимодействие молекул жира с полимерными молекулами ткани. Вывести такое пятно очень трудно.

Твердые животные жиры состоят преимущественно из триглицеридов предельных карбоновых кислот, их молекулы не вступают в химическое взаимодействие ни между собой, ни с волокнами ткани, поэтому такие пятна можно вывести и спустя длительное время.

6. Нет, лучше этого не делать. Поваренная соль NaCl и зубной порошок (мел, или СaСО₃) не вступают в химическое взаимодействие с жирами, а только адсорбируют жир с волокон ткани. Питьевая сода, хотя по внешнему виду и напоминает зубной порошок, может в присутствии влаги вступать в химическое взаимодействие с жирами за счет гидролиза: NaНСО₃ + H₂O ® NаОН + Н₂СO₃.

Образующаяся вследствие гидролиза щелочь может вступать во взаимодействие с жирами (реакция омыления):

Кроме того, возможно изменение цвета ткани и уменьшение прочности волокон шерсти за счет частичного гидролиза белковых молекул под действием NaOH. Так что после обработки пятна содой вещь может быть испорчена окончательно.

7. Желчь – жидкий секрет, вырабатываемый печенью позвоночных животных. Под действием желчи происходит расщепление, эмульгирование и омыление жиров, содержащихся в пище. В связи с этим мыло с желчью хорошо отстирывает пятна от растительных и животных жиров. Поскольку спецовки автомехаников обычно загрязнены машинными маслами, которые производят из нефти (нефтяные, или минеральные, масла), то желчь их разлагать не может.

8. При обработке неочищенных растительных масел щелочными растворами присутствующие в них свободные жирные кислоты – чаще всего стеариновая и пальмитиновая – взаимодействуют со щелочью, образуя натриевые соли, т. е. мыла:  R–СООН + NаОН ® R–COONa + H₂O.

Полученный раствор и называют соапстоком, или мыльным стоком. В рационе крупного рогатого скота небольшие добавки хлопкового соапстока используют как частичный заменитель жиров.

9. Нет, оба этих способа физические – как при экстракции, так и при прессовании никаких химических реакций не происходит. (Следует помнить, что на маслоэкстракционных заводах семена растений перед извлечением масла могут подвергать предварительной обработке – обжариванию, пропариванию, что, естественно, приводит к определенному изменению их состава, но в данном случае мы эти процессы не рассматриваем, т. к. имеем в виду только процесс извлечения масла. Самые высококачественные масла, например «оливковое экстра», получают в результате первого холодного прессования, а все способы высокотемпературной обработки направлены на то, чтобы извлечь из сырья как можно больше масла.)

10. Этикетка – классический пример того, что мы называем «смесь французского с нижегородским» (в данном случае – английского). Судя по всему, она составлена человеком, который не знает достаточно хорошо ни русского, ни английского языков, ни химии.

Во-первых, Carbohydrates – не углеводороды, а углеводы. Во-вторых, слово Saturated означает не «концентрация», а насыщенные. Кстати, ниже слова Polyunsaturated, Monounsaturated переведены правильно, но сама информация изложена некорректно: в товарном масле присутствуют не кислоты, а их триглицериды, содержащие остатки насыщенных, моно- и полиненасыщенных жирных кислот.

Следовательно, в состав этого масла входит 14% триглицеридов насыщенных карбоновых кислот, 52,7% полиненасыщенных и 26,7% мононенасыщенных.

И самое главное, что сказать соседке? Посмотрите состав растительных масел (см. табл. 1) в задании 1. Натуральное оливковое масло богато прежде всего триглицеридами мононенасыщенных жирных кислот, за это его и ценят диетологи. Масло «El Greco» – смесь оливкового и соевого масел, по составу ближе к соевому маслу, чем к оливковому.

11. Следовало написать: мононенасыщенные и полиненасыщенные жирные кислоты, а поликислоты – соединения с несколькими карбоксильными группами.

12. Из данных табл. 2 следует, что хуже хранится рыба, в которой выше общее содержание жира (мойва, сельдь). Кроме того, в них намного больше, чем в минтае и треске, содержится полиненасыщенных жирных кислот, в том числе и с 5–6 двойными связями. Полиненасыщенные жирные кислоты окисляются, и тем активнее, чем больше в их молекулах двойных связей. Именно по этой причине рыба с высоким содержанием этих кислот плохо хранится, приобретая специфический запах окислившихся жиров.