Глицерин образует сложные эфиры кислотами. Сложные эфиры

Эфиры глицерина и диацетилвинной и жирных кислот больше известны под кодом “Е472е”. Вещество входит в группу пищевых добавок Е472, в которой, кроме него, есть ещё шесть разновидностей: там присутствуют и , и , и , и их различные комбинации. Что касается стабилизатора Е472е, в нём основная роль отведена диацетилвинному ангидриду или . Действие добавки Е472е заключается в стабилизации и эмульгировании текстуры продукта, почему она и начала использоваться в пищевой промышленности. Согласно международным классификациям пищевых добавок, Е472е считается добавкой с низким уровнем опасности. Её часто можно встретить в составах мучной выпечки, так как структурно эта пищевая добавка схожа с пшеничной клейковиной. Кроме производства булочек и , ещё одна сфера применения – изготовление кондитерских изделий.

Химические свойства вещества

Эфиры получают как из растительного, так и из животного сырья. Её химический состав – смешанные эфиры глицерина, в которых несколько гидроксильных групп переэтерифицировано в сложные эфиры диацетилвинной кислоты и жирных кислот.

Вещество добывается только искусственным путём, в живой природе не существует. Науке известны несколько методов синтезирования добавки Е472е. В первом варианте проводят реакцию между глицеридами жирных кислот, винной кислотой и уксусным ангидридом. Ещё один способ – взаимодействие между диацетилвинным ангидридом, уксусной кислотой и моно- и диглицеридами жирных кислот. Чаще всего сырьё, из которого добывают жирные кислоты для таких реакций – это или свиной жир.

Активное вещество в добавке – молекулы глицерина со свободной вторичной гидроксильной группой и остатками диацетилвинной и стеариновой кислот. За счёт этих частиц, добавка способна создавать вязкую, клейкую текстуру смесей и компонентов.

Стабилизатор Е472е выглядит как твёрдое или воскообразное вещество, маслянистая жидкость или жирная паста. Цвет – от белого до жёлто-коричневого. Вещество отличается характерным уксусным запахом и вкусом. В , спиртах и ацетоне добавка отлично растворяется.

В международных нормативных документах эфиры глицерина и диацетилвинной и жирных кислот сокращают как DATEM.

Основные свойства, за счёт которых Е472е весьма ценится производителями пищевых продуктов – придание пластичности тесту.

Как эмульгатор, добавка позволяет создавать смеси компонентов, которые не могут однородно смешиваться в обычных условиях.

Однако самый распространённый способ применения пищевой добавки – в качестве стабилизатора. Она обеспечивает необходимую вязкость продукта, улучшает вкусовые параметры и позволяет сохранять их в течение более длительного времени.

Использование в процессе приготовления продуктов питания

Пищевая промышленность массово начала применять добавку Е472е ещё в 20-х годах прошлого столетия. В то время, да и сегодня, она относится к группе наиболее распространённых эмульгаторов.

Её можно встретить в составе:

• сухих смесей для приготовления кофейных напитков;
• печенья;
• кондитерских изделий;
• хлеба.

Именно приготовление мучной выпечки и хлебобулочных изделий практически не обходится без “участия” этого вещества. Его добавляют в изделия из муки низкого и среднего качества. За счёт структурных особенностей, эфиры глицерина и диацетилвинной и жирных кислот позволяют улучшить качество муки со слабой клейковиной, и изготовить из неё пластичное, упругое, хорошо подверженное воздействию тесто. Благодаря стабилизатору Е472е, структура хлеба становится пористой и воздушной, вес готового изделия увеличивается, незначительно увеличивается срок годности продукта, хлеб не так быстро черствеет. Кроме того, добавка способствует облегчению взбивания теста, снижению устойчивости продукта к гидролизу, уменьшает область плавления. Интересно, что в процессе выпекания эфиры разлагаются, поэтому в готовом продукте их уже не обнаружить.

Для введения в тесто, вещество предварительно растворяют в . Норма содержания – до 0,2% от веса продукта.

Польза или вред

На самом деле, никакой пользы, в основном, пищевые добавки для человеческого организма не приносят. Исключение могут составлять натуральные вещества вроде или каротина. Эфиры глицерина и диацетилвинной и жирных кислот к таким элементам не относятся. Главная их польза в отсутствии вреда для человека.

Длительный процесс изучения вещества, опыты с задействованием подопытных животных показали, что вещество не вызывает аллергических реакций, не является токсином, мутагеном, не провоцирует появление злокачественных опухолей или бесплодия.

При контакте с кожей или слизистыми никакой реакции, ожогов или аллергии на кожных покровах также не возникает.

В желудке человека добавка распадается на жиры и кислоты, и усваивается соответствующим образом, как аналогичные натуральные компоненты.

В связи с этим, в большинстве стран не установлено максимально разрешённой дозы суточного употребления вещества. Лишь в Канаде есть соответствующее ограничение – не более 50 мг на 1 килограмм веса взрослого человека.

На сегодняшний день эмульгатор, пластификатор и стабилизатор Е472е считается безвредным. Его употребление подопытными животными в процессе соответствующих опытов не определило вещество как опасное, не выявило никаких негативных последствий для здоровья наблюдаемых животных. Поэтому его повсеместно используют в приготовлении кондитерских изделий, печенья, и, особенно часто, хлеба. Добавка позволяет не покупать дорогую и качественную муку, а использовать муку более низкого качества с добавлением недорогого компонента, при этом на качестве готового продукта такая экономия практически не отображается – хлеб получается воздушным, пористым, хранится дольше, чем без использования эфиров глицерина, диацетилвинной и жирных кислот. Так как вещество не показало никаких токсических и аллергических свойств, его не запрещается употреблять детям и пожилым людям. Также нет никаких особенных рекомендаций и противопоказаний для людей с проблемами в работе пищеварительного тракта.

Сложные эфиры. Жиры.

Раньше мы уже рассмотрели класс веществ, называемых простыми эфирами . Теперь рассмотрим эфиры сложные .

Между простыми и сложными эфирами есть общее.

Простые эфиры

И те и другие – это органические соединения, молекулы которых состоят из углеводородных радикалов, связанных атомами кислорода.

Для простых эфиров верна формула: R-O-R или R1-O-R2 .

В простых эфирах в качестве углеводородных радикалов (R, R1, R2 ) всегда выступают остатки спиртов.

Пример простого эфира - диэтиловый эфир С 2 Н 5 -О-С 2 Н 5 , состоит из двух остатков этилового спирта, связанных атомом кислорода.

Сложные эфиры

В случае сложных эфиров, одним из радикалов также является остаток спирта (или фенола ). А вторым радикалом является остаток какой-либо кислоты . Кислота может быть как органической, так и минеральной.

Спирты и фенолы взаимодействуют с кислотами, образуя сложные эфиры :

Реакция образования сложного эфира из кислоты и спирта (или фенола) называется реакцией этерификации .

Сложные эфиры карбоновых кислот

Если в реакции этерификации в качестве кислоты учавствует какая-либо из карбоновых кислот, то в результате получаются сложные эфиры карбоновых кислот .

Или в общем виде:

Рекции образования эфиров являются исключительно важными для живой природы, потому что все природные жиры, масла и воски являются сложными эфирами карбоновых кислот и спиртов.

Жиры

Жиры представляют собой эфиры высших карбоновых (жирных) кислот и трёхатомного спирта глицерина.

Приведём схему образования сложного эфира глицерина и стеариновой кислоты:

В жирах, встречающихся в природе одна и та же молекула глицерина, как правило, этерифицирована двумя или тремя различными жирными кислотами. В образовании всех природных жиров принимает участие лишь несколько жирных кислот. Природные жиры – это всегда смеси.

Жиры являются твёрдыми , если образующие их кислоты - насыщеные (предельные), как, например, стеариновая, пальмитиновая или миристиновая кислота.

Чем больше в жирах содержится остатков ненасыщеных (непредельных) кислот, таких, как олеиновая, линолевая, леноленовая, тем ниже их температура плавления и тем более жидкой будет их консистенция.

Животные жиры богаты, в первую очередь, остатками насыщенных жирных кислот. Поэтому они более твёрдые, в сравнении с растительными маслами.

Растительные масла, в химическом отношении, также являются жирами , т.е. сложными эфирами жирных кислот и глицерина. Но в их составе присутствует сравнительно больше количество остатков ненасыщенных жирных кислот .

В этом правиле, конечно, достаточно исключений. Например, масло какао, масло ши, масло кокоса имеют скорее твёрдую консистенцию, но их, всё равно, традиционно называют маслами. При этом их твёрдость говорит о том, что, как правило, их состав богат остатками насыщенных жирных кислот. Однако и здесь не обходится без исключений. Например, в жидком растительном пальмовом масле («копра») преобладают остатки насыщеных кислот.

Гидрогенизация жиров

Ненасыщенные жирные кислоты содержат двойные связи между атомами углерода, они легче вступают в реакции, окисляются и поэтому быстрее портятся.

Для того, чтобы растительные масла и жидкие животные жиры обладали большей химической стойкостью и большим сроком хранения их подвергают гидрогенизации .

Гидрогенизация жиров - каталитическое присоединение водорода к сложным эфирам глицерина и ненасыщенных жирных кислот.

Жидкие жиры превращаются в твёрдые вследствие присоединения водорода по месту двойной связи между атомами углерода в этерифицированных молекулах непредельной кислоты. Непредельные кислоты после этой процедуры становятся предельными (насыщенными) .

Таким образом, из жидкого растительного масла получают твёрдый пищевой маргарин.

Получение из жиров мыла (омыление жиров).

Сложные эфиры нерастворимы (или почти нерастворимы) в воде. Они растворяются в органических растворителях.

В воде сложные эфиры могут быть подвержены гидролизу, т.е. распаду на ионы, с последующим образованием из этих ионов кислоты и спирта.

Скорость этой реакции решительно возрастёт при достаточном количестве в воде ионов гидроксила (ОН ).

При нагревании жиров со щелочами сложные эфиры расщепляются с образованием спирта и соли кислоты:

Реакция щелочного гидролиза сложных эфиров называется реакцией омыления . А получающиеся в результате натриевые и калиевые соли высших жирных кислот называют мылами .

Например: C 17 H 35 COONa – стеарат натрия, С 15 Н 31 СООК – пальмитат калия.

Натриевые мыла – твёрдые, калиевые – жидкие.

До сих пор мы рассматривали спирты с одной гидроксильной группой (ОН ). Такие спирты называются алкоголями.

Но также известны спирты, молекулы которых содержат несколько гидроксильных групп . Такие спирты называются многоатомными или полиспиртами.

Примерами таких спиртов могут служить двухатомный спирт этиленгликоль и трёхатомный спирт глицерин :

Этиленгликоль и глицерин – жидкости сладковатого вкуса, смешивающиеся с водой в любых соотношениях.

Глицерин вместе с высшими жирными кислотами образует сложные эфиры .

В случае взаимодействия глицерина с высшими жирными кислотами мы получим соединения, молекулы которых состоят из нескольких углеводородных радикалов, связанных атомом кислорода. Один из этих радикалов – радикал глицерина , остальные – радикалы высших жирных кислот .

Полученная в результате реакции молекула, ничто иное, как молекула жира . Таким образом, глицерин является составной частью молекул, как растительных так животных жиров, в том числе и жиров человеческого тела.

Простые омыляемые липиды. Воски, жиры и масла.

В группу «простых омыляемых липидов» входят Воски, жиры и масла.

О названии

Сначала пару слов о названии «Простые омыляемые липиды».

Простыми они называются потому, что в отличие от «сложных липидов », они включают в свою структуру только атомы углерода (С ), водорода (H ) и кислорода (О ).

Сложные липиды в своём составе дополнительно имеют атомы других элементов. При этом их структура действительно сложнее.

Омыляемыми мыла .

Воски

Восками называют сложные эфиры одноатомных жирных спиртов и высших жирных кислот.

Сложные эфиры - это такие соединения, где углеводородные радикалы (в данном случае одноатомные жирные спирты и высшие жирные кислоты) соединены между собой через атом кислорода .

Радикалы, при этом, могут быть разными, но их всегда будет связывать атом кислорода.

Реакция образования сложного эфира из кислоты и спирта называется реакцией этерификации .

Воски образуют защитную плёнку на коже человека и животных и предохраняют растения от высыхания.

Примером воска может служить цетиловый эфир пальмитиновой кислоты – главный компонент спермацета. Спермацет содержится в спермацетовом масле. Ранее это масло извлекали из головы кашалотов и использовали в качестве индифферентной основы для приготовления различных мазей.

Другой эфир пальмитиновой кислоты – мирицилпальмитат – содежится в пчелином воске .

Любой природный воск всегда имеет сложный состав . Это не один единственный сложный эфир, это много разных сложных эфиров с различными компонентами.

Пчелиный воск , в своём составе, имеет около 50 веществ . Помимо сложных эфиров это могут быть свободные жирные кислоты, жирные спирты, витамины и пр. Но основу вещества всё равно будут составлять сложные эфиры .

Жиры и масла

По химическому строению жиры близки к воскам . Недаром они объединены в одну группу.

Так же, как и воски, жиры это сложные эфиры высших жирных кислот и спирта .

Но если в состав восков могут входить различные высокомолеклярные одноатомные спирты , то вместо них в состав жиров вседа входит трёхатомный спирт глицерин .

Напомним, что спирты это производные углеводородов, в молекулах которых один или несколько атомов водорода заменены гидроксильными группами (ОН ).

Если в молекуле спирта одна гидроксильная группа , то такой спирт называется одноатомным , если ихбольше – многоатомным .

В составе глицерина три гидроксильных группы. Поэтому это трёхатомный спирт:

Высокомолекулярными (или высшими жирными) называют спирты с относительно большим числом атомов углерода . Например, приведённые выше цетиловый спирт C 16 H 33 OH или мирициловый спиртС 31 Н 63 ОН .

Глицерин С 3 Н 5 (ОН) 3 не относится к высшим жирным спиртам.

Итак, жиры – это сложные эфиры высших жирных кислот и трёхатомного спирта глицерина.

Такие сложные эфиры называют триглицеридами .

Жиры - это триглицериды высших жирных кислот .

В живых организмах жиры , прежде всего, играют роль структурного компонента клеток или запасного вещества («жировое депо»). Их энергетическая ценность примерно в 2 раза выше, чем у белков и углеводов.

Наряду с углеводами и белками, жиры - один из главных компонентов питания.

Твёрдые триглицериды обычно называют жирами , жидкие – маслами .

Простые триглицериды содержат остатки одинаковых кислот, смешанные – различных.

По аналогии с восками можно сказать, что природные жиры и масла , как растительные, так и животные – это сложные вещества, состоящие из многих компонентов. Они представляют собой смеси смешанных триглицеридов .

В триглицеридах животного происхождения преобладают остатки насыщенных кислот . Эти триглицериды, как правило, твёрдые вещества .

Напротив жидкие растительные масла содержат в основном остатки ненасыщенных кислот .

Помимо триглицеридов в их состав могут входить свободные жирные кислоты, жирные спирты, сложные липиды, витамины и пр.

Сложные омыляемые липиды.

О названии

Напомним, что большая группа «Омыляемых липидов» подразделяется на две подгруппы:

1. простые омыляемые липиды и

2. сложные омыляемые липиды .

Омыляемыми они называются из-за того, что при гидролизе из них образуются соли высших карбоновых кислот, т.е. мыла .

Сложные липиды получили своё название из-за того, что имеют более сложное строение в сравнении с простыми липидами (восками и жирами).

Молекулы простых липидов состоят из атомов углерода (С ), водорода (H ) и кислорода (О ).

В состав молекул сложных липидов , помимо атомов углерода, водорода и кислорода, входят атомы других элементов. Чаще всего это: фосфор (Р ), сера (S ) и азот (N ). При этом структура молекул сложных липидов действительно более сложная , чем структура молекул простых липидов.

Похожая информация.

(реакция этерификации) образуются сложные эфиры:

Эта реакция обратима. Продукты реакции могут взаимодействовать друг с другом с образованием исходных веществ -спирта и кислоты. Таким образом, реакция сложных эфиров с водой - гидролиз сложного эфира - обратна реакции эте-рификации. Химическое равновесие, устанавливающееся при равенстве скоростей прямой (этерификация) и обратной (гидролиз) реакций, может быть смещено в сторону образования эфира присутствием водоотнимающих средств.

Сложные эфиры в природе и технике

Сложные эфиры широко распространены в природе, находят применение в технике и различных отраслях промышленности (схема 10). Они являются хорошими растворителями органических веществ, их плотность меньше плотности воды, и они практически не растворяются в ней.

Схема 10. Применение сложных эфиров

Так, сложные эфиры с относительно небольшой молекулярной массой представляют собой легковоспламеняющиеся жидкости с невысокими температурами кипения, имеют запахи различных фруктов. Их применяют как растворители лаков и красок, ароматизаторы изделий пищевой промышленности. Например, метиловый эфир масляной кислоты имеет запах яблок, этиловый эфир этой кислоты - запах ананасов, изобутиловый эфир уксусной кислоты - запах бананов.

Сложные эфиры высших карбоновых кислот и высших одноосновных спиртов называют во скажи. Так, пчелиный воск состоит, главным образом, из эфира пальмитиновой кислоты и мирицилового спирта С15Н31СООС31Н63, кашалотовый воск - спермацет - сложный эфир той же пальмитиновой кислоты и цетилового спирта С15Н31СООС16Н33.

Важнейшими представителями сложных эфиров являются жиры.

Жиры - природные соединения, которые представляют собой сложные эфиры глицерина и высших карбоновых кислот.

Состав и строение жиров могут быть отражены общей формулой:

Большинство жиров образовано тремя карбоновыми кислотами - олеиновой, пальмитиновой и стеариновой. Очевидно, две из них - предельные (насыщенные), а олеиновая кислота содержит двойную связь между атомами углерода в молекуле. Таким образом, в состав жиров могут входить остатки как предельных, так и непредельных карбоновых кислот в различных сочетаниях.

Сложные эфиры можно рассматривать как производные кислот, у которых атом водорода в карбоксильной группе замещен на углеводородный радикал:

Номенклатура.

Сложные эфиры называют по кислотам и спиртам, остатки которых участвуют в их образовании, например Н-СО-О-СН3 - метилформиат, или метиловый эфир муравьиной кислоты; - этилацетат, или этиловый эфир уксусной кислоты.

Способы получения.

1. Взаимодействие спиртов и кислот (реакция этерификации):

2. Взаимодействие хлорангидридов кислот и спиртов (или алкоголятов щелочных металлов):

Физические свойства.

Сложные эфиры низших кислот и спиртов - жидкости легче воды, с приятным запахом. В воде растворимы только сложные эфиры с наименьшим числом атомов углерода. В спирте и дизтиловом эфире сложные эфиры растворимы хорошо.

Химические свойства.

1. Гидролиз сложных эфиров - важнейшая реакция этой группы веществ. Гидролиз под действием воды - обратимая реакция. Для смещения равновесия вправо используются щелочи:

2. Восстановление сложных эфиров водородом приводит к образованию двух спиртов:

3. Под действием аммиака сложные эфиры превращаются в амиды кислот:

Жиры. Жиры представляют собой смеси сложных эфиров, образованных трехатомным спиртом глицерином и высшими жирными кислотами. Общая формула жиров:

где R - радикалы высших жирных кислот.

Наиболее часто в состав жиров входят предельные кислоты пальмитиновая и стеариновая и непредельные кислоты олеиновая и линолевая

Получение жиров.

В настоящее время практическое значение имеет лишь получение жиров из природных источников животного или растительного происхождения.

Физические свойства.

Жиры, образованные предельными кислотами, - твердые вещества, а непредельными - жидкие. Все очень плохо растворимы в воде, хорошо растворимы в диэтиловом эфире.

Химические свойства.

1. Гидролиз, или омыление жиров происходит под действием воды (обратимо) или щелочей (необратимо):

При щелочном гидролизе образуются соли высших жирных кислот, называемые мылами.

2. Гидрогенизацией жиров называется процесс присоединения водорода к остаткам непредельных кислот, входящих в состав жиров. При этом остатки непредельных кислот переходят в остатки предельных кислот, и жиры из жидких превращаются в твердые.

Из важнейших пищевых веществ - белков, жиров и углеводов - жиры обладают наибольшим запасом энергии.