ЖИРЫ

ЖИРЫ — органические соединения, представляющие собой сложные эфиры трехатомного спирта — глицерина и высших или средних жирных кислот; содержатся во всех животных и растительных тканях, относятся к основным пищевым веществам, являются главной составной частью жировой ткани животных и человека, а также масел, содержащихся в семенах растений. Ж. в качестве примесей содержат нек-рое количество свободных жирных к-т и незначительное количество неомыляемых веществ. Ж., свободные от таких примесей, называются нейтральными. Использующиеся в питании человека Ж. правильнее называть жировыми продуктами, т. к. в их состав, кроме собственно жиров, входит небольшое количество жироподобных веществ — липоидов (стерины, фосфолипиды и пр.). Строение триглицеридов, из которых состоят Ж., может быть выражено в общем виде формулой:

где R1 и R2 — остатки различных жирных к-т.

Физико-химические свойства

Все природные Ж. представляют собой смеси различных глицеридов, не только симметричных, т. е. с тремя одинаковыми остатками жирных к-т, но и смешанных, в молекуле которых содержатся два или три остатка разных жирных к-т. Симметричные глицериды чаще встречаются в растительных маслах, содержащих большое количество одной жирной к-ты, напр, в подсолнечном масле содержится ок. 60% линолевой к-ты, а в льняном — до 70% линолевой к-ты. Большинство животных Ж. отличается весьма разнообразным составом жирных к-т. Современными методами анализа — газожидкостной хроматографией и масс-спектрометрией установлено наличие в животных Ж. десятков индивидуальных жирных к-т с простой и разветвленной цепью, а также содержащих окси- и кетогруппы. Названия смешанных триглицеридов образуются от входящих в их состав жирных к-т, при этом буквы α и β указывают на связь остатка жирной к-ты с первичной или вторичной спиртовой группой в молекуле глицерина, напр, альфа-олео-бета-пальмитостеарин. В молекуле смешанных триглицеридов теоретически в бета-положении возможно наличие асимметричного С-атома, однако до сих пор оптическую активность природных Ж. обнаружить не удалось. Синтез симметричных глицеридов удается осуществить сравнительно легко, получение же индивидуальных смешанных Ж. сопряжено со значительными трудностями. Жирные кислоты (см.), входящие в состав триглицеридов, определяют их физ.-хим. свойства. Наряду с пальмитиновой, стеариновой, олеиновой и линолевой к-тами, наиболее часто входящими в состав природных Ж., известно также присутствие в некоторых из них глицеридов, содержащих жирные к-ты с короткой и средней длиной углеродной цепи. Такими Ж. являются трибутирин и глицериды капроновой, каприловой и каприновой к-т в молочном жире, глицериды миристиновой к-ты в кокосовом и мускатном маслах. При диетотерапии некоторых заболеваний, связанных с нарушением всасывания Ж. в пищеварительном тракте, стали применять триглицериды со средней длиной углеродной цепи (10— 14 С-атомов), являющиеся продуктом фракционирования природных Ж. (кокосового масла и др.).

Удельный вес жиров колеблется от 0,910 до 0,996. Температура плавления Ж. зависит от характера входящих в их состав жирных к-т: Ж., содержащие значительные количества насыщенных жирных к-т (пальмитиновой, стеариновой и др.), имеют более высокую температуру плавления; Ж., в состав которых входит много моно- и полиненасыщенных жирных к-т, являются при обычной температуре жидкими и называются маслами. Ж. морских животных носит название ворвани; в медицине используется Ж. морских животных для наружного применения (так наз. медицинский жир): в 1 г он содержит 1000 ME витамина А и 100 ME витамина D₂. Ж. хорошо растворяются в органических растворителях — бензоле, хлороформе, эфире, сероуглероде, петролейном эфире, горячем спирте (в холодном — труднее), ацетоне и нерастворимы в воде. При наличии в водных р-рах Ж. поверхностно-активных веществ (эмульгаторов) Ж. способны образовывать Эмульгаторы пищевые).

Триглицериды способны вступать во все хим. реакции, свойственные сложным эфирам; наибольшее значение имеет реакция омыления, в результате к-рой из триглицерида образуются глицерин и жирные к-ты:

Омыление Ж. может происходить как при каталитическом гидролизе, так и при действии кислот или щелочей. В первом случае Ж. расщепляются в автоклаве при температуре ок. 170° и давлении 6—8 атм, в качестве катализатора применяется окись цинка. Кислотный гидролиз ведут в присутствии серной к-ты или некоторых сульфокислот. Щелочное расщепление Ж. при действии едкого натра или едкого кали проводится гл. обр. при промышленном получении мыла. При помощи ферментативного гидролиза с участием липаз (напр., липаз из семян клещевины) при температуре ок. 40° можно добиться расщепления эмульгированных Ж. на глицерин и жирные к-ты. В лабораторной практике омыление осуществляют кипячением Ж. в 0,5 н. спиртовом р-ре едкого кали. Необходимо отметить также, что для триглицеридов характерна реакция переэтерификации, к-рой широко пользуются для получения метиловых эфиров жирных к-т, используемых при газохроматографической идентификации состава смеси жирных к-т:

В качестве катализаторов в реакции переэтерификации используются как кислоты, так и щелочи. Переэтерификацией при повышении температуры и в присутствии катализаторов можно также вызвать миграцию кислотных остатков и их перераспределение между молекулами триглицеридов. Т. о. получают переэтерифицированные Ж., отличающиеся по своим физ. свойствам от исходных.

Растительные масла, содержащие большое количество жирных к-т с двумя или тремя двойными связями (льняное, конопляное, маковое, тунговое), известны под названием высыхающих масел, т. к. под действием кислорода воздуха они полимеризуются и затвердевают. Эти масла применяются при производстве лаков и олиф. Ж., содержащие ненасыщенные жирные к-ты, могут быть гидрогенизированы, т. е. подвергнуты насыщению водородом по месту двойных и тройных связей. Технологию этого процесса разработал впервые рус. ученый С. А. Фокин (1909). Гидрогенизация применяется для получения из растительных масел Ж. более твердой консистенции, использующихся в качестве жировой основы маргаринов. При гидрогенизации Ж. происходит не только насыщение двойных или тройных связей водородом, но и образование транс-изомеров ненасыщенных к-т, которые имеют более высокую температуру плавления, чем цис-изомеры. Изменяя условия процесса (температуру, парциальное давление водорода, катализатор), можно получить гидрогенизированные Ж. с различными заданными физ. характеристиками.

Ж. при хранении, особенно на свету и при свободном доступе воздуха, претерпевают определенные изменения, приобретают неприятный вкус, прогоркают. Установлено, что в прогоркании Ж. главную роль играют процессы окисления ненасыщенных жирных к-т кислородом воздуха. Образующиеся при этом перекиси разлагаются затем с выделением альдегидов. Наличие «альдегидного» прогоркания может быть установлено по реакции с флороглюцином в присутствии соляной к-ты, сопровождающейся появлением красного окрашивания. Происходит также окисление ненасыщенных жирных к-т в р -кетокислоты, которые в результате декарбоксилирования (см.) превращаются в метилкетоны.

«Кетонное» прогоркание обнаруживают реакцией с салициловым альдегидом, специфичной для метилкетонов.

Для установления природы и характеристики того или иного Ж. наряду с определением его физ. свойств большое значение имеют результаты определения некоторых его хим. свойств, выражаемые в виде условных чисел. Наиболее важными из них являются кислотное число, число омыления, оксирановое число и перекисное число. Наличие перекисей жирных к-т устанавливается определением перекисного числа (ПЧ) титрованием свободного йода, выделяющегося при добавлении КI к Ж.; ПЧ выражают в весовых процентах йода. Кислотное число (КЧ) служит для количественной оценки жирных к-т, содержащихся в Ж. в свободном состоянии; оно численно равно количеству миллиграммов едкого кали, израсходованному на нейтрализацию одного грамма Ж. Число омыления (40) представляет собой количество миллиграммов едкого кали, израсходованное на нейтрализацию всех жирных к-т (как свободных, так и присутствующих в виде эфиров глицерина), содержащихся в одном грамме Ж.; оно служит для оценки общего количества жирных к-т в исследуемом Ж. Величина 40 у основных животных жиров (говяжьего, бараньего, свиного) практически одинакова — 191—206. Йодное число (ЙЧ) равно количеству йода, присоединяющегося в определенных условиях к 100 вес. ч. вещества; оно служит для определения общего количества присутствующих в Ж. непредельных соединений. ЙЧ говяжьего жира равно 32—47, бараньего жира 35— 46, а свиного жира 46—66.

Примеси, содержащиеся в Ж., определяются в неомыляемой фракции хроматографическими и хим. методами.

Ж., меченные радиоактивными изотопами, чаще всего радиоактивным йодом, используются в качестве диагностических препаратов в клинике, напр, при дифференциальной диагностике заболеваний жел.-киш. тракта. Такими диагностическими препаратами служат ¹³¹I-глицеринтриолеат (¹³¹I-триолеин) и ¹³¹I-олеиновая к-та, а также ¹³¹I-растительные масла (подсолнечное, кукурузное и оливковое). Мечение Ж. производят путем присоединения к олеиновой к-те или ее остаткам (или остаткам другой ненасыщенной жирной к-ты) по двойным связям молекулы хлористого йода, содержащего ¹³¹I. Препараты представляют собой прозрачные маслянистые жидкости желтого или буровато-желтого цвета, содержащие радиоактивность в концентрации 0,1—5,0 мкюри/мл и характеризующиеся радиохим. чистотой не менее 98%. Примесь свободного ¹³¹I не превышает 2%. Выпускаются расфасованными в пенициллиновые флаконы.

Радиоактивные Ж. (¹³¹I-оливковое масло) для изучения всасываемости Ж. в жел.-киш. тракте были впервые использованы в клин, практике в 1949 г. У. Стенли и Таннгаузером (S. Thannhauser). Дифференциальная диагностика нарушения процессов переваривания и всасывания Ж. с помощью радиоактивных Ж. основана на том, что нейтральный Ж. (¹³¹I-триолеин) перед всасыванием в кишечнике подвергается расщеплению под действием панкреатической липазы, тогда как жирные к-ты всасываются непосредственно. Поэтому при заболеваниях поджелудочной железы нарушено всасывание ¹³¹I-триолеина при нормальном всасывании ¹³¹I-олеиновой к-ты. При поражении кишечника уменьшается всасывание и триолеина и свободной олеиновой к-ты.

Изучение всасывания меченых Ж. является простым и надежным методом выявления стеатореи; оно позволяет отличить стеаторею панкреатогенного происхождения от нарушения всасывания жирных к-т при заболеваниях тонкой кишки. Процедура исследования заключается в том, что после назначения меченых Ж. внутрь натощак подсчитывают радиоактивность, появившуюся в крови, а также радиоактивность мочи и кала.

При нарушении липидного обмена (см. липидов (см.), в т. ч. триглицеридов или нейтральных Ж. Содержание нейтральных Ж. в крови существенно колеблется в зависимости от сроков принятия пищи, особенно жирной. В крови здорового человека после жировых нагрузок гиперлипемия наступает спустя 2— 3 часа, достигает максимума через 4—6 час., содержание Ж. возвращается к исходным величинам через 8—9 час. Поэтому содержание общих липидов следует определять натощак.

Повышенное содержание нейтральных Ж. в сыворотке крови свидетельствует о подавлении механизмов утилизации Ж. из крови. Гиперлипемический синдром наблюдается при ожирении, гепатитах, атеросклерозе, нефрозах, диабете и явлениях блокады ретикулоэндотелиальной системы. Гипертриглицеридемии является неблагоприятным биохим, симптомом, т. к. способствует снижению синтеза жирных к-т и частичному переводу путей утилизации клеточных фондов ацетил-КоА в направлении биосинтеза холестерина. Особенно неблагоприятны в этом отношении триглицериды, богатые насыщенными жирными к-тами.

В норме в сыворотке крови содержится до 200 мг% нейтральных Ж. (триглицеридов). Большинство липидов обнаруживается в крови не в свободном состоянии, а в виде белково-липидных комплексов. В норме эти комплексы содержат 13—16% альфа-липоиротеидов и 13—16% бета-липопротеидов.

Нейтральные Ж. (триглицериды) в клинике определяют по Карлсону и Игнатовской по изменению количества глицерина, освобожденного в результате гидролиза триглицеридов.

Жиры в питании

Ж. относятся к основным пищевым веществам и являются обязательной составной частью сбалансированного пищевого рациона человека. Ж. служат важным источником энергии, их можно рассматривать как природный пищевой концентрат большой энергетической ценности, способный в небольшом объеме обеспечить организм значительным количеством энергии. Сбалансированность Ж. в питании определяется количеством белков, жиров и углеводов в пищевых рационах в отношении 1:1:4. Потребность в Ж. зависит от возраста, характера трудовой деятельности и климатических условий. В пожилом возрасте, а также при малой физ. нагрузке и занятости умственным трудом потребность в Ж. снижается. В условиях холодного климата потребность в Ж. у человека повышается. В среднем потребность в Ж. определена в количестве 80—100 г в сутки.

Значение Ж. как пищевого вещества весьма многообразно. Ж. являются важным источником энергии. По сравнению с белками и углеводами Ж. обладают большей теплотворной способностью: 1 г Ж. при окислении в организме дает 9,3 ккал, тогда как 1 г белка или углеводов дает 4,1 ккал. Ж. являются растворителями витаминов A, D, E (токоферолов), в связи с чем обеспеченность организма этими витаминами в значительной степени зависит от поступления Ж. в составе пищи. С Ж. в организм вводится комплекс биологически активных веществ (фосфатиды, стерины и др.), играющих важную роль в нормализации жирового обмена (см.).

Ж. оказывают существенное влияние на вкусовые качества пищи, придавая ей при кулинарной обработке приятный вкус и аромат.

Полноценность Ж. определяется наличием в их составе витаминов А и D, токоферолов, полиненасыщенных жирных к-т (линолевой, линоленовой, арахидоновой), фосфатидов (лецитина, сфингомиелина), стеринов (бета-ситостерина) и др., а также легкостью всасывания в жел.-киш. тракте и вкусовыми качествами. Практически ни один из Ж., используемых в питании, не является биологически полноценным во всех отношениях. Биол, полноценность Ж. может быть обеспечена только сочетанием в питании различных Ж. животного и растительного происхождения. Оптимальные в биол, отношении сочетания создаются при включении в суточный рацион 70— 80% животного (в т. ч. в составе пищевых продуктов, напр, мяса) и 20— 30% растительного Ж.

Недостаточность Ж. в пище или постоянное нарушение их оптимального соотношения приводит к различным нарушениям обмена веществ и энергии и служит причиной ряда заболеваний (см. Голодание).

По происхождению пищевые Ж. разделяются на животные, растительные и искусственные. К животным Ж. относятся говяжий, бараний и свиной Ж., полученные вытапливанием из жировой и костной ткани. Животные Ж. характеризуются высоким содержанием насыщенных (предельных) жирных к-т (до 50% и более) и высокой температурой плавления. Животные Ж. должны удовлетворять требованиям ГОСТа. Согласно стандарту в животных Ж. высшего сорта допускается влаги не более 0,2%, а КЧ не должно превышать 1,2; в Ж. первого сорта соответственно влаги должно быть не более 0,3%, а КЧ должно быть равно 2,2. Имеются данные о способствующей роли избыточного потребления животных Ж. в развитии атеросклероза.

Растительные Ж. (масла) получают из семян масличных растений, напр, из подсолнечника, хлопка, льна, сои (см. Масла растительные) путем экстрагирования Ж. или прессованием. По степени очистки растительные масла разделяются на сырые, нерафинированные и рафинированные. Масла, подвергнутые только фильтрации, носят название сырых. В результате рафинирования обеспечивается прозрачность масла и отсутствие в нем отстоя, запаха и вкуса. В биол, отношении рафинированное масло менее ценно вследствие потери фосфатидов и частичного снижения содержания стеринов и токоферолов. К нерафинированным относятся масла, подвергнутые частичной очистке — отстаиванию, фильтрации, гидратации и нейтрализации. Наиболее биологически полноценным является сырое растительное масло, в к-ром полностью сохраняются фосфатиды, стерины и другие ценные компоненты.

К искусственным Ж. относятся столовые и кулинарные маргарины (см.) и все другие Ж., имеющие в своей основе саломас. Саломас представляет собой гидрогенизированные (гидрированные) жидкие Ж. (растительное масло или Ж. морских животных). При получении саломаса основным процессом является насыщение непредельных жирных к-т водородом и перевод жидких Ж., содержащих эти к-ты, в твердое агрегатное состояние. В процессе гидрогенизации Ж. теряют полиненасыщенные жирные к-ты, а витамины А и D, входящие в их состав, инактивируются. Низкоплавкие саломасы должны иметь температуру плавления 30—32°, температуру полного просветления 34—35° и твердость 120—150 г/см. Искусственный Ж.— комбижир представляет собой вид кулинарного Ж., в состав к-рого входит 65—74% растительного саломаса, 15—20% свиного Ж., 10—14% растительного масла и ряд других веществ. К искусственным Ж. относится также маргагуселин, состоящий из смеси растительного и китового саломаса (до 25%), свиного Ж. (до 20%), растительного масла (10—20%) и др. Особенностью маргагуселина, отличающей его от других комбижиров, является наличие в его составе лукового экстракта, придающего маргагуселину специфический вкус и аромат. Кулинарные Ж. должны содержать Ж. не менее 99,7%, влаги не более 0,3%, иметь температуру плавления 28—36°. Иногда искусственный Ж. витаминизируют добавлением витамина А из расчета 15 мг витамина на 1 кг жира.

Причиной порчи Ж. являются изменения, связанные с их окислением. На первой стадии окисления Ж. происходит образование высокоактивных перекисных радикалов и гидроперекисей. В дальнейшем образуются низкомолекулярные продукты разложения Ж. — альдегиды, кетоны, свободные жирные к-ты, что органолептически воспринимается как прогоркание Ж. (неприятный запах и вкус). Для предупреждения порчи и прогоркания Ж. необходимо следить за тем, чтобы Ж. хранились при низкой температуре в таре, делающей невозможным доступ к ним света и кислорода воздуха. Для предупреждения окисления Ж. используют антиокислители — бутилокситолуол, ионол и др.

В процессе длительной тепловой обработки Ж. также могут разлагаться с образованием ряда раздражающих, вредных веществ — гидроперекисей, эпоксидов и других агрессивных продуктов расщепления Ж. Перегревание Ж. снижает их пищевую и биол, ценность.

См. также Жировые продукты.

Библиография: Гигиена питания, под ред. К. С. Петровского, т. 2, с. 182, М., 1971; Гришина В. И. и др. Изотопный метод определения усвоения жира, Вопр, мед. химии, № 2, с. 214, 1962; 3иновьев А. А. Химия жиров, М., 1952, библиогр.; Калмыков П. Е. и Логаткин М. Н. Современные представления о роли составных частей пищи, с. 105, Л., 1974, библиогр.; Козин Н. И. Товароведение пищевых жиров, М., 1958; Лечебное применение обогащенных жиром диет, под. ред. А. А. Покровского, Киев, 1976, библиогр.; Петровский К. С. Гигиена питания, М., 1975; Станко В. И. и Булычев Э. Ю. Получение радиоактивных препаратов, Isotopenpraxis, т. 7, № 3, с. 91, 1971; Тютюнников Б. Н. Химия жиров, М., 1974, библиогр.; The role of fats in human nutrition, ed. by A. J. Yergroesen, L., 1975.

A. А. Покровский; К. С. Петровский (пит.), H. Ф. Тарасов (рад.).