MATURALNI RAD IZ KEMIJE Tema: Masti i ulja
KAZALO
Uvod Uvod.. .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... Razl Ra zlik ikaa mast mastii i ulja. ulja... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .. Mast Ma sti. i... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ..... ..... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .. -Osobine.... ...... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .. Ulja Ulja.. .... .... .... ..... ..... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... Masn Ma snee kise kiseliline ne.. ..... ..... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .. -Zasićene kiseline.... ...... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .. -Nezasićene kiseline.... ...... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... Više Više masn masnee kise kiseliline ne.. .... .... .... .... .... .... .... ..... ..... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... -Stearinska.... ...... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .. -Oleinska.... ...... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .. -Linoleinska.... ...... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... -Palmitinska.... ...... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .. Glicer Glicerol. ol.... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ... Razg Ra zgra radn dnja ja mast masti. i... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .. Indu Indust stri rijs jsko ko dobi dobiva vanj njee mas masti ti i ulja ulja.. .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .. -Postupak presovanja.... ...... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .. -Postupak ekstrakcije.... ...... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .. Hidr Hidrog ogen enac acij ijaa mast mastii i ulja. ulja... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... Reak Re akci cija ja sapo saponi nifi fika kaci cije je.. .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .. Važno Važnost st u ishran ishrani.. i..... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ..... Eter Eterič ična na ulja ulja.. .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ..... ..... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... -Rasprostranjenost.... ...... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .. -Uporaba.... ...... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ..... ..... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .. Zakl Zaklju juča čak. k... .... .... .... .... .... ..... ..... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .. Litera Literatur tura.. a..... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ..... ..
Strana 2 3 3 4 5 6 6 7 7 7 8 9 10 10 12 13 13 13 15 16 17 19 19 21 22 23
2
Uvod:
Lipidi (masti) su jedinjenja različitog sastava po pravilu netopiva u
vodi, a topiva u organskim rastvaračima.
Masti i ulja su najpoznatiji lipidi glicerola. To su triesteri karboksilnih
kiselina s dugim lancima. Masti su čvrsti trigliceridi, dok su ulja pri sobnoj temperaturi tekuća (uobičajeno je sve viskozne tekućine nazivati uljima).
Biološki su veoma značajna jedinjenja. Oni su osnovna komponenta biološkoh membrana i utiču na njihovu propustljivost, učestuju u predaji nervnih imspulsa, stvaraju kontakte među ćelijama, čine energetske rezerve, štite organizam od mehaničkih povreda i formiraju termoizolacioni sloj. U suvremenoj prehrani masti predstavljaju koncentrirani i uz šećere najjeftiniji izvor energije, budući da 1 g masti daje energiju od 37 kJ, odnosno 9 kcal. Osim što su bogati izvor energije, masti su važne u prehrani i stoga što omogućuju apsorpciju tvari topljivih u mastima, prvenstveno vitamina A, D, E i K. Izvor su esencijalnih masnih kiselina linolne i arahidonske, prema starijoj nomenklaturi poznatih i pod skupnim imenom vitamin F, a važne su i za sintezu nekih hormona. Po pojmom masti podrazumijevaju se ukupni lipidi, glavninu kojih u hrani čine trigliceridi, a uključuje i fosfolipide, sterole.
3
MASTI I ULJA RAZLIKA MASTI I ULJA Ovisno o porijeklu masti, obično ovise njihove fizičke osobine. Na primjer, životinjske masti su većinom čvrste (loj) ili polučvrste (maslac i svinjska mast), dok su masti biljnog porijekla većinom tečnosti – ulja (maslinovo, repino, suncekretovo, laneno i dr.)
MASTI Masti su prirodni esteri viših masnih kiselina i trohidroksilnog alkohola glicerola, zato se i nazivaju gliceridi ili trigliceridi.
Nastajanje masti možemo općenito predstaviti jednadžbom:
CH2 – OH
HO OC – R'
CH – OH
+ HO OC – R''
CH2 – OH
HO OC – R'''
Glicerol + masne kiseline
CH2OOC – R' CHOOC – R'' + 3H 2O CH2OOC CH2OOC – R''' mast + voda
Ovisno o tome da li je esterifikacija alkoholnih grupa glicerina izvršena sa jednom, dvije ili tri razne više masne kiseline, razlikujemo proste i mješovite (složene) gliceride:
O CH2 – O – C – C17H35 O CH - O – C – C17H35 O
Prosti glicerid (glicerol-tristearat ili tristearin)
4
CH2 - O - C – C17H35
O CH2 – O – C – C17H33 O CH - O – C – C17H31 O
Mješoviti glicerid (glicerol oleo palmitato-stearat palmitato-stearat ili oleopalmitato stearin)
CH2 - O - C – C17H35
S obzirom na to da je glicerol stalan sastojak masti, razlike između masti potiču otuda što se na glicerol mogu vezati različite masne kiseline. Prirodne masti su obično smjese mješovitih glicerida. U građi masti najčešće od zasićenih viših masnih kiselina zastupljene su stearinska C17H35-COOH, i palmitinska kiselina C17H31-COOH, a od nezasićenih kiselina oleinska kiselina C17H33-COOH. U manjoj mjeri u izgradnji masti mogu učestvovati i druge kiseline, npr buterna kiselina C3H7-COOH, u kravljem maslu. Ako mast sadrži više nezasićenih viših masnih kiselina, ona je u tečnom stanju, pa je zovemo ulje. Masti su u prirodi vrlo rasprostranjene. One se nalaze u masnim tkivima životinja, u sjemenkama i plodovima biljaka.
Osobine Masti u čiji sastav ulaze zasićene više masne kiseline su čvrste. Ako su sasvim čiste, onda su bez boje, okusa i mirisa. Masti su po specifičnoj težini lakše od vode. Rastvaraju se u benzinu, benzinu, eteru, benzolu, tetraklorugljiku i još u nekim organskim rastvaračima. Masti nemaju određenu točku topljenja, jer pri zagrijavanju postepeno omekšavaju i prelaze u tečno stanje. Ne mogu se destilirati, jer se pri jačem zagrijavanju razkažu uz oslobađanje nezasićenog spoja, akroleina, koji ima neugodan miris. Pri sagorjevanju masti nastaju ugljik-dioksid i voda.
5
ULJA Ulja su trigleceridi koji su nastali iz glicerola i nezasićenih viših masnih kiselina od kojih je najčešće zastupljena oleinska kiselina, CH 3-
(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH.
Kolika je nezasićenost nekog ulja, tj. koja količina nezasićenih kiselina učestvuje u izgradnji njegovog molekula, može se utvrditi određivanjem jodnog broja. Jodni broj je je količina joda u miligramima koja se adria na 1 g ulja. Ako ulje adira veću količinu joda ili broma, znači da ono sadrži veći procent nezasićenih masnih kiselina vezanih za glicerin, tj. sadrži u svojim molekulama više dvostrukih veza. Ulja airaju znatno veću količinu joda ili broma od masti koje su pretežno izgrađene od glicerina sa nezasićenim masnim kiselinama. Ako premažemo drvenu ili staklenu ploču nekim uljem, pa ako ulje na zraku očvrne, takvo uljen nazivamo sušivim! Sušenje ulja zasniva se na vezanju atmosferskog kisika na mjestu dvostrukih veza u molekulama ulja, te na polimerizaciji i kondenzaciji većeg broja molekula sa nezasićenim vezama. Ukoliko neko ulje sadrži u svojim molekulama veći broj dvostrukih veza, ono se lakše suši. Sušiva ulja sadrže obično oleinsku i druge nezasićene više masne kiseline kao što su linolna C 17H31-COOH, sa dvije dvostruke veze, linoleinska C17H29-COOH, sa tri dvostruke veze i dr. Da bi se ubrzalo sušenje boja, izrađenih na bazi sušivih ulja, ulja se prethodno kuhaju sa katalizatorima, npr. solima olova, mangana, cinka, kobalta i drugim spojevima metala koje nazivamo sikativi. Ovako preparirana ulja zovu se firnisi, a najčešće se dobivaju iz lanenog ulja. Važan podatak za ocjenjivanje kvaliteta ulja i masti je „kiselinski broj“. Kiselinski broj (KB) je broj miligrama kalij-hidroksida koji se utroši za neutralizaciju slobodnih kiselina u 1 g masti, odnosno ulja. Kiselinski broj je važan za za utvrđivanje stepena raspadanja masti pri dužem stajanju mastu usljed djelovanja svjetlosti, vlage i zraka, užegnu. Do užeglosti dolazi usljed hidrolitičkog cijepanja masti, pri čemu se oslobađaju masne kiseline, a time se povećava kiselinski broj. Kod razgradnje masti oslobađaju se i nezasićene kiseline koje se lkao oksidišu u aldehide i perokside,pa otuda potiče neugodan miris i okus kod pokvarenih masti. Kvarenje masti izazivaju i mikroorganizmi, odnosno fermenti koje oni izlučuju, pa dolazi do pretvaranja masnih kiselina u ketone koji tako koji također mogu imati neugodan miris i okus.
6
Vrsta masti i ulja
Izvor iz kojeg se dobiva
Biljne masti
kokos palma maslac svinjska mast maslina uljna repica kukuruz soja suncokret sjemenke pamuka
Životinjske masti Biljna ulja
W (kiselina)
Palmitinska 4-10 34-43 23-26 28-30 5-15 0-1 7-11 6-10 10-13 19-24
Stearinska 1-5 3-6 10-13 12-18 1-4 0-2 3-4 2-4 10-13 1-2
Oleinska
Linolna
2-10 38-40 30-40 41-48 69-84 20-38 43-49 21-29 21-39 23-33
0-2 5-11 4-5 6-7 4-12 10-15 34-42 50-59 51-68 40-48
MASNE KISELINE Masne kiseline , od kojih se sastoje masti ulja, obično su
razgranate molekule sa 14 do 22 atoma ugljika. Masne kiseline prirodnih masti i ulja su predstavnici homolognog niza s parnim brojem C-atoma. Dijele se na zasićene i nezasićene masne kiseline. Zasićene masne kiseline imaju opću formulu CnH2n+1COOH. Niže zasićene masne kiseline sadrže od četiri do osam, srednje od osam do dvanaest, a više preko dvanaest Catoma.Niže masne kiseline nasobnoj temperaturi su tečne, srednje su uljaste, a više su čvrste supstance. Zasićene masne kiseline nalaze se kako u životinjskim i biljnim
mastima i uljima, tao i u mastima i uljima bakterija i nekih gljiva. U mastima životinja i biljaka najzastupljenije su palmitinska i stearinska, a u lanolinu Zasićene masne kiseline (mast iz Trivijalni naziv Strukturna formula vune) buterna CH3(CH2)2COOH cerotinska kapronska CH3(CH2)4COOH kiselina kaprilna CH3(CH2)6COOH kaprinska laurinska miristinska palmitinska stearinska arahinska negenska lignocerinska
CH3(CH2)8COOH CH3(CH2)10COOH CH3(CH2)12COOH CH3(CH2)14COOH CH3(CH2)16COOH CH3(CH2)18COOH CH3(CH2)20COOH CH3(CH2)22COOH
7
Nezasićene masne kiseline imaju jednu ili više dvostrukih veza.
Ovdje spadaju: krotonska, palmitooleinska, oleinska, linolna, linoleinska, arahidonska kiselina. Nezasićene masne kiseline Trivijalni naziv Strukturna formula krotonska CH3 - CH = CH - COOH palmatooleinska CH3 - (CH2)5 - CH = CH - (CH2)7 - COOH oleinska CH3 - (CH2)7 - CH = CH - (CH2)7 - COOH eruka CH3 - (CH2)7 - CH = CH - (CH2)11 - COOH nervonska CH3 - (CH2)7 - CH = CH - (CH2)13 - COOH linolna CH3 - (CH2)4 - CH = CH - CH2 - CH = CH - (CH2)7 - COOH linoleinska CH3 - CH2 - CH = CH - CH2 - CH = CH - CH2 - CH = CH (CH2)7 - COOH arahidonska CH3 - (CH2)4 - CH = CH - CH2 - CH = CH - CH2 - CH = CH CH2 - CH = CH - (CH2)3 - COOH klupadolska CH3 - CH2 - CH = CH - (CH2)2 - CH = CH - CH2 - CH = CH (CH2)2 - CH = CH - (CH2)2 - CH = CH - (CH2)2 - COOH
VIŠE MASNE KISELINE Više masne kiseline su kiseline koje imaju više od 12 C atoma a od onih koji najčešće ulaze u sasav masti i ulja su stearinska, oleinska, palmitinska
Stearinska kiselina
8
Stearinska kiselina je jedna od najkorisnijih zasićenih masnih
kiselina koja dolazi od životinjski masti i ulja. U čvrstom agregatnom stanju a formula joj jeCH3(CH2)16COOH. Ime joj dolazi od grčke riječi stéar što znači slanina. Pojam stearat se koristi za soli i esteri stearinske kiseline.
Stearinska kiselina je koristan sastojak u pravljenju svijeća, plastike, sapuna i kozmetike i za omekšivanje gume.
Oleinska kiselina
Oleinska kiselina je pronađena u mnogim biljkama i životinjama.
Formula je C18H34O2 (ili CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH). Zasićeni oblik ove kiseline je stearinska kiselina. Oleinska kiselina čini 55-80% maslinovog ulja, premda premda ga ondje ima samo 0.5-2.5% ili je se nalazi n alazi kao slobodna kiselina ili kao sastojak 1520% ulja grožđanog sjemena.
9
Linoleinska kiselina Linoleinska kiselina je nezasićena kiselina. To je bezbojna tekućina. Linoleinska kiselina ima 18 atoma ugljika u svom lancu with i dvije dvostruke cis veze; prva dvostruka veza se nalazi na šestom atomu ugljika Riječ linolein dolazi od grčke riječi linon (lan). Oleic znači dobiven od ulja. Linoleinska kiselina se koristi u proizvodnji sapuna, emulzija i brzo sušivih ulja. Postala je popularna u kozmetičkoj industriji jer djeluje blagotvorno na kožu. Istraživanja su pokazala da linoleinska kiselina ima najveće kad se nanese na vrh kože, koristi se i u sprječavanju akni.
10
Palmitinska kiselina
Palmitinska kiselina je glavni glavni sastojak glicerida masnog tkiva tkiva
ljudskog tijela. Zastupljena je u svim masnim tkivima ali uglavnom je koncetrirana u jetri.
GLICEROL
Glicerol je gusta sirupasta tekućina, slatkog okusa, a u vodi se
dobro otapa. Glicerol sa dušićnom kiselinom daje nitroglicerol koji je jako eksplozivan spoj. Zagrijavanjem glicerola sa bezvodnim kalcij-kloridom, dobije se nezasićeni aldehid akrolein koji je neprijatnog mirisa: CH2OH CHOH
H – C - OH -2H2O
H –C = O
C
CH
CH2OH
CH2
CH2
glicerol
enolni oblik
akrolein 11
Kalcij-klorid je jako higroskopno sredstvo uz zagrijavanje odvaja iz glicerola dvije molekule vode, pri čemu nastaje akrolein, po čijem prisustvu prepoznajemo prisustvo glicerola u masnim supstancama. Među najrasprostranjenije lipidne tvari, nađene u živim organizmima, ubrajaju se derivati glicerola. Ako se na glicerol veže jedna masna kiselina, takvi spojevi nose naziv monogliceridi ili monoacilgliceroli. Ako se na glicerol vežu dvije masne kiseline, onda su to digliceridi, odnosno diacilgliceroli, a ako se vežu tri masne kiseline – trigliceidi ili triacilgliceroli. Ako su sve tri masne kiseline u triglicerida iste, onda se takve masti nazivaju homocidne, a ako su različite, to su heterocidne masti. Proste masti u organizmu čovjeka i životinja predstavljau smjesu triglicerida, gdje su na glicerol esterski vezane dvije ili tri različite masne kiseline:
O ll CH2 – O – C – (CH2)7 - CH = (CH2)7 - CH3 O ll CH2 – O – C – (CH2)7 - CH = (CH2)7 - CH3 O ll CH2 – O – C – (CH2)16 - CH3 glicerol-dioleosteareat
O ll CH2 – O – C – (CH2)7 - CH = (CH2)7 - CH3 O ll CH2 – O – C – (CH2)14 - CH3 O ll CH2 – O – C – (CH2)16 - CH3 glicerol-oleopalmitostereat
12
Kiselinski ostaci esterski mogu biti vezani u različitim položajima ( α odnosno β), i to je jedan od uzroka raznolikosti masti. Masti i ulja su triesteri glecerola, odnosno triacilgliceroli. Fosfolipidi su mješviti esteri glicerola u kojima je jedna hidroksi-skupina glicerola esterificirana s fragmentom fosfatne kiseline. Sfingolipidi su derivati aminoglicerola, vrlo srodni fosfolipidima.
RAZGRADNJA MASTI U sisavaca se najviše masti nakuplja u citoplazmi masnih stanica, u kojima se odvija sinteza, pohranjivanje i razgradnja masti. Iz citoplazme se masti krvlju raznose u druga tkiva. Razgradnja masti i njihova biosinteza odvijaju se na različitim mjestima u stanici, na bitno drukčiji način i kataliziraju ih drukčiji enzimi. Mast iz hrane ili masnih rezervi u organizmu najprije se uz pomoć enzima lipaze hidrolizira u glicerol i masne kiseline.
O ll O CH2 – O – C – R1 ll l 2 R - C – O – CH O l
+3 H20
enzim lipaza
ll
CH2 – O – C – R3 mast (triacilglicerol)
O ll 1 R - C – OCH2OH l CHOH l CH2OH
glicerol
O
+
ll R - C – O2
+
3H+
O ll 3 R - C – Omasne kiseline
13
Glicerol se prevodi u dihidroksiaceton i dalje se razgrađuje kao šećer. Masne kiseline se u vrlo malim količinama zadržavaju slobodne u organizmu. Brzo se razgrađuju, pri čemu organizam opskrbljuju energijom. Potpunom razgradnjom jednog mola masne kiseline dobiva se približno dva puta više energije nego razgradnjom jednog mola ugljikohidrata. U tijelu čovjeka mase 70 kg ima 11 kg triacilglicerola.
INDUSTRIJSKO INDUSTRIJSKO DOBIVANJE MASTI I ULJA
Masti se uglavnom dobivaju iz masnih životinjskih tkiva. Masti se iz masnih tkiva ili sala izdvajaju topljenjem tako da se sirovina (loj, salo, masni dijelovi kostiju) zagrijava vatrom ili vodenom parom u kazanima od bakra ili željeza. Toplota vodene pare lako razori masna tkiva i iz ćelija se izlučuju sitne kapljice rastopljene masti. Topljenjem sala nekih riba i kitova dobivaju se specijalne masti i ulja. Iz jetre bakalara presovanjem se dobiva riblje ulje koje pored masnoće sadrži vitamine A i D, jod i još neke sastojke. Ono služi za liječenje rahitisa, skrofuloze, tjelesne slabosti itd. Ulja se dobivaju iz sjemenki i plodova biljaka presovanjem ili ekstrakcijom. Postupak presovanja
Sirovina se suši, ljušti i melje, a zatim se izvodi prvo presovanje kojim se izdvaja največi dio ulja koje je obično svijetle boje. Ostatak (uljane pogače) se melje, zagrijava do 90°C i presuje. Tako se dobiva ulje tamnije boje. Postupak ekstrakcije
Prije izvođenja ovog postupka sirovina se priprema tako da sadržaj vlage u sirovini ne bude veći od 6%, jer veća količina vlage štetno utiče na djelovanje ekstracionog sredstva ili rstvarača. Kao rastvarači za ovu svrhu se primjenjuju benzin, tetraklrugljik, tetrakloretilen, dikloretan itd.
14
Ekstrakcija se izvodi u aparatima koji se sastoje od ekstraktora, destilatora i kondezatora. kondezatora. Po nekoliko ekstraktora se povezuje u bateriju radi potpunijeg korištenja rastvarača. Pripremljena sirovina se stavlja u ekstraktore u kojima rastvarač rastvara ulje iz sirovine. Ekstrakcija se vrši postupkom suprotnih smjerova, tj. kako da se svježi rastvarač dovodi prvo u dodir sa gotovo ekstraktovanim materijalom, a rastvor već zasićen uljem sa svježim materijalom. Time se uz pogodno zagrijavanje rastvarača postiže maksimalno iskorištenje masnoće iz sirovine. Rastvor ulja se odvodi u destialtor gdje se rastvarač zagrijavanjem pretvara u paru. Para se u kondezatoru ohladi i kondezunje u tečnost, a zatim se rastvarač ponovo vraća u ekstraktor. Iz destilatora se ulje otprema na prečišćavanje ili rafinisanje, jer dobiveno ulje obično sadrži razne primjese
15
koje se moraju ukloniti zbog neugodnih mirisa, okusa, tamne boje i drugih nepovoljnih osobina. Rafinacija ulja se sastoji u filtraciji pomoću filtarskih presa ili centrifuga, u obradi ulja sumpornom kiselinom s ciljem da se odstrane sluzne tvari, u bistrenju koje se izvodi propuštanjem ulja kroz sloj betonita (specijalne vrste gline) koja upija boje.
HIDROGENACIJA MASTI I ULJA
U prirodi se češće nalaze ulja nego čvrste masti,ali kako su ulja zbog sadržaja nezasićenih spojeva lako povarljiva i prilično neugodna za industrijsku preradu, ona se u znatnim količinama prevode u čvrste masti. Pretvaranje ulja i polučvrstih masti u čvrste masti. Pretvaranje ulja i polučvrstih masti u čvrste masti vrši se hidrogenacijom pri čemu se nezasićeni spojevi vezanjem vodika pretvaraju u zasićene spojeve. Suština hidrogenacije ulja je u tome što radikali nezasićenih masnih kiselina u molekulama ulja vežu ili adiraju, vodik na mjestu dvostrukih veza i pri tome prelaze u radikale zasićenih masnih kiselina, npr. Radikal oleinske kiseline vežući vodik prelazi u radikal stearinske kiseline:
C17H33 + H2
C17H35
Hidrogenacija ulja se izvodi u autoklavima u prisustvu nikla u prahu kao katalizatora. U ulje koje je zagrijano od 150 do 200°C uvodi se vodik od 6 do 7 atmosfera. Vodik se veže na dvostruke veze i tako se dobija mast određene čvrste konzistencije. Nakon hidrogenacije suspendovani katalizator (nikal) se filtracijom odvoji od masti. Dobivene masti se zatim doarđuju (prečišćavaju, konzerviraju, pakuju) i šalju u trgovine pod nazivom „biljne masti“. Hidrogenacijom ulje gubi neugodan miris i okus, npr. riblje ulje, a time se omogućuje njihova upotreba u ishrani. Masti Masti dobivene hidrogenacijom biljnih i životinjskih masti uz dodatak mlijeka, vitamina, škroba i drugih tvari. Škrob se dodaje margarinu da bi se mogao razlikovati od masla, jer se škrob lako dokazuje jodom. Kako je potrošnja masti za ishranu sve veća, vrše se mnogi napori da se njihova upotreba u industrijske svrhe (za proizvodnju sapuna, viših mansih kiselina, glicerina) svede na minimum, a da se za te svrhe primijene sintetski proizvodi koji nastaju oksidacijom viših ugljikovodika dobivenih preradom nafte.
16
REAKCIJA SAPONIFIKACIJE SAPONIFIKACIJE
Saponifikacija je hidrolitsko cijepanje estera na alkohole i
organske kiseline, tj. proces obrnut od esterifikacije. Odvija se pod djelovanjem kiselina, lužina ili enzima (esteraza). Najznačajnija saponifikacija, po kojoj je operacija i dobila ime, jest cijepanje biljnih i životinjskih masti s pomoću alkalija, pri čemu se dobivaju trovalentni alkohol glicerol i soli masnih kiselina, sapuni. Saponifikacijom tristearina, na primjer, nastaju glicerin i stearinska kiselina: Saponifikacija se u običnim uvjetima vrši veoma sporo, ali može se ubrzati dodavanjem kiselina ili lužina sa kataliktičkim dejstvom. Hidrolitičko raspadanje masti se pri normalnoj temperaturi vrši u probavnom traktu čovjeka i životinja djelovanjem enzima lipaze. Lipaza se nalazi u žlijezdi gušterači (pankreasu) i sjemenkama ricinusa. Lipaza je neophodna za probavu hrane. Enzimatsko razlaganje masti provodi se i u industriji primjenom lipaze dobivene iz sjemenki ricinusa. U industriji se saponifikacija masti izvodi zagrijane vode ili vodene pare pod tlakom od 12 atmosfera, pri temperaturi od oko 180 °C u prisustvu oksida kalcija, magnezija ili cinka kao katalizatora. Nakon Nakon razgradnje masti, iz tečne masti se na površinu izdvoje više masne kiseline odakle se sakupljaju i izlijevaju u posude, dok glicerin ostaje u vodenoj otopini. Raščlanba čvrstih od tečnih masnih kiselina vrši se pomoću plitkih posuda (tava). Kada se više masne kiseline ohlade na 30°C, čvrste masne kiseline (stearinska i palmitinska kiselina) se iskristaliziraju, dok oleinska i druge nezasićene kiseline ostaju u tekućem, stanju. Ova masa se stavlja u vreće od grube tkanine i presuje, najprije u hladnom, a zatim u toplom prostoru. Zatim se odvoje čvrste od tečnih masnih kiselina. Ovako dobiven čvrsti proizvod naziva se tehnički stearin, a služi za proizvodnju svijeća i masti za parket. Tečni produkt naziva se olein i upotrebljava se u tekstilnoj industriji.
Slobodne tečne i čvrste masne kiseline upotrebljavaju se i u proizvodnji sapuna. Sapuni se dobivaju saponifikacijom masti i ulja kuhanjem sa odgovarajućim lužinama (NaOH, KOH, i dr.).
17
CH2 – OOC – R + NaOH CH – OOC – R' + NaOH CH2 – OOC – R'' + NaOH
CH2OH R - COONa saponifikacija
CH2OH + R'- COONa CH2OH R'' - COONa
VAŽNOST U ISHRANI Osim energetske, masti imaju i druge glavne i sporedne uloge u našem organizmu. Znanstvena istraživanja pokazuju da postoji povezanost između količine i vrste masnoće koja se koristi u prehrani i razvoja nekih kroničnih bolesti. Masti koje koristimo u svakodnevnoj prehrani predstavljaju, nakon ugljikohidrata, najvažniji glavni i rezervni izvor rezervni izvor energije za naš organizam.
Energija nam je potrebna za izvođenje svih tjelesnih aktivnosti i održavanje važnih tjelesnih funkcija (rad srca, disanje i drugi kemijski procesi u stanicama i tkivima). Za one koji vole računanje i mjerne jedinice napomenimo da nam 1 g masti iz hrane daje energiju od 9 kcal (37 kJ).
Osim energetske, masti imaju i druge glavne i sporedne uloge u našem organizmu: • • • • •
•
osiguravaju normalan rad našeg organizma; sudjeluju u izgradnji i održavanju strukture stanica; služe u sintezi antitijela i nekih hormona; služe kao izvor topline i štite tijelo od ekstremnih temperatura; omogućuju apsorpciju tvari koje su topive u mastima, prvenstveno vitamina A, D, E i K ; izvor su polinezasićenih polinezasićenih masnih kiselina - esencijalnih masnih kiselina koje organizam ne može sam proizvesti nego ih mora unijeti hranom.
Masti se u namirnicama nalaze u dvama agregatnim stanjima: •
•
u čvrstom stanju (npr. loj) i polučvrstom stanju (npr. svinjska mast) - kao rezervne tvari iz masnog tkiva životinja; u tekućem stanju - kao ulja iz sjemenka biljaka. 18
U stručnoj terminologiji pronaći ćete da su masti građene od dviju komponenata: glicerola i masnih kiselina, a pojam masti će se označavati terminom "ukupni lipidi" . U našoj prehrani najzastupljeniji lipidi su - trigli ceridi , koji tvore masti i ulja, a postoje još i fosfolipidi , npr. lecitin, i steroli , npr. kolesterol.
Dobro je razlikovati... •
•
•
•
nezasićene masne kiseline (npr. oleinska) - koje prevladavaju u biljnim uljima dobivenim iz suncokreta, uljane repe, bundeve, kukuruznih i pšeničnih klica, soje, lana, sezama… (iznimka su ulje kikirikija i palmino ulje); polinezasićene masne kiseline: omega 6 - masne kiseline (linolenska i arahidonska) – koje se nalaze u biljnim uljima i omega 3 - masne kiseline (linoleinska) – koje se nalaze u ribi i ribljem ulju; zasićene masne kiseline (npr. palmitinska, stearinska) koje prevladavaju u mastima životinjskoga podrijetla (osim ribljeg ulja); transmasne kiseline koje nastaju hidrogenacijom, tj. postupkom kojim se u prehrambenoj industriji, pri točno određenim uvjetima, od tekućih biljnih ulja proizvode čvrste masti (tj. od nezasićenih se ulja rade zasićene masti ). ). Tako se dobivaju proizvodi poput ., koji margarina, hidrogeniranog hidrogeniranog ulja za prženje, masti za kolače i dr ., sadrže puno transmasnih kiselina.
•
Znanstvena istraživanja pokazuju da postoji povezanost između količine i vrste masnoće koja se koristi u prehrani i razvoja nekih kroničnih bolesti. Previše nezasićenih masnih kiselina i transmasnih kiselina u
prehrani povećavaju rizik od bolesti srca i krvnih žila, tj. ateroskleroze, dijabetesa, upalnih procesa, pretilosti i nekih oblika raka. Nedostatak polinezasićenih polinezasićenih masnih kiselina u organizmu može izaziva dermatitis i ljuštenje kože. Prehrana u kojoj se konzumiraju namirnice bogate nezasićenim i polinezasićenim polinezasićenim masnim kiselinama značajno smanjuje rizik od srčanožilnih bolesti i koncentracija kolesterola u krvi. Masti su nezamjenjive u našoj prehrani, ne samo zbog mnogih funkcija
koje imaju u našem organizmu, nego i zbog toga što sadrže tvari koje daju okus, aromu i punoću hrani.
19
ETERIČNA ULJA (Aetherolea ili Olea)
Rasprostranjenost
Eterična ulja su znatno raširena u biljnom vijetu. U oko 300 biljnih porodica eteričnog ulja ima kod više od 120 porodica u jednom ili više rodova i vrsta. Tu ne ubrajamo samo porodice višeg bilja – Cormophita već porodice nižeg bilja – Thallophita, alge, gljive i lišaji. Neke smeđe alge sadrže u svježem talusu do 0,2% eteričnog ulja, a odavno su poznate gljive sa mirisom: npr. mliječnice (Lactarius sp.) i tartufi; posebice mirisni tartuf (Tuber melanosporum Vitt.) koji se zbog svog specifičnog mirisa upotrebljava i kao začin. Lišaj Evernia Prunastri L. tzv. „hrastov lišaj“ proizvodnju ekstrakta koji obično sadrži Lichen quercus, koristi se za proizvodnju eterično ulje, a naročito je cijenjen hrastov lišaj sa područja Bosne i Hercegovine. Mikroorganizmi, plijesi i bakterije svojom životnom aktivnošću proizvode hlapive mirisne materije. Međutim još nije dokazano da li se te hlapive materije mogu svrstati u eterična ulja. Eterično ulje se kod pojedinih biljaka nalazi u određenim organima: u unutrašnjosti – endogeno ili na površini biljnih organa – egzogeno. • • • • • • • • • •
U pupoljcima U cvjetovima U plodovima U šišarikama U kori U sjemenkama U korijenu U podancima U kori drveta U drvu i smolama balzamima nekih egzotičnih vrsta
breza, topola ruža, lavanda voće, štitarke (celer) četinari - jela agrumi (limun) slačica, badem odoljen perunika, iđirot cimet četinari
Također neke biljke sadrže eterično ulje u svim svojim dijelovima (četinari, štitarke). Eterično ulje se u pojedinim organima jedne te iste biljke razlikuje po količini ali i po kemijskom sastavu. U malom broju biljaka eterična ulja ne dolaze slobodna nego vezana sa šećerima u bezmirisnom obliku – glikozidi, a oslobađa se kemijskom ili fermentativnom razgradnjom (slačica, badem). Sadržaj eteričnog ulja u biljkama jako varira u zelenim dijelovima biljke i cvjetovima od 0,01 – 3%, u pupoljnicma breze 4 – 6%, u podancima iđirota 0,6%, u kori
20
plodova naranče 1,25% u plodovima i sjemenju 1 – 15%, u smolama borova i jela do 25%, a u blazamima i do 85% (kopriva). Eterična ulja su lipofilne materije, veoma malo topive u vodi, a dobro topive u lipofilnim organskim otapalima. Na sobnoj temperaturi su uglavnom lako pokretljive tekućine, a ponekad i guste tekućine. Mogu se naći i u čvrstom stanju (ružino ulje) ili se sastoje od dvije frakcije: tekuće oleoptenske i polučvrste frakcije – stearoptenske. Po boji su bezbojna, svjetlozelenkasta, zelenkasto žuta, zlatnožuta, a ulja koja sadrže azulene su zelena do tamnoplava. Ulja koja sadrže fenole su zlatnožuta, ali kasnije tamne. Obično su lakša od vode, ali ima i iznimaka. Lako lome svjetlo i optički su većinom aktivni tj. zakreću ravan polariziranog svjetla. Za sva je eterična ulja karakterističan intezivan miris, a oštar, gorak i aromatičan okus čiji se intezitet i ton jako mjenja i varira zbog promjena u kemijskom sastavu. Eterična ulja su smjese veoma različitih supstanci koje su često komplicirane kemijske strukture. Pretežno se sastoje od terpena, ali i od ugljikovodika, fenola, fenil-karbonskih kiselina, derivata fenil-propana, kiselina kratkog lanca sa brojnim esterima i sl. U nekim uljima dolaze i spojevi koji sadrže smpor i dušik. U pojedinim uljima broj različitih kemijskih određenih supstanci je veoma velik, i može iznositi i preko 100 (štitarke i usnatice). Eterična ulja se dobivaju procesom destilacije, prešanjem i ekstracijom. Eterično ulje nastaje u procesu destilacije u zelenim dijelovima biljke, u plastidima i protoplazmi, odnosno citoplazmi. Još uvijek se ne zna nastaje li u stanicama žlijezda koej luče eterično ulje. Definicija pojma „eterično ulje“ varira od prvih istraživanja do danas. Međutim na temelju navedenih činjenica možemo reći: 1.
Ete Eterična ulj ulja su lako hla hlapive tekućine ćine,, polute utekući ućine ili polučvrste tvari ž, koje predstavljaju smjese veoma različitih kemijskih komponenti, karakterističnog mirisa te aromatičnog, gorkog i oštrog okusa. Dolaze u različitim organima ili u svim dijelovima biljke. Obično se nalaze u posebnim uljnim stanicama i prostorima za ekskreciju ili se izlučuju kao ekskreti. Nastaju kao proizvod disimilacijskog procesa u protoplazmi. Iz biljaka se dobivaju različitim metodama destilacije i ekstrakcije.
2.
Eterična ul ulja su su sm smjese ve većeg ilili ma manjeg br broja hl hlapivih komponenata, jače ili slabije hlapivih, lipofilnih po fizikalno
21
– kemijskom svojstvu, a prisutne su u određenim biljnim vrstama ili određenim biljnim dijelovima. Uporaba
Eterično ulje od lavande upotrebljava se u parfumerijske svrhe za proizvodnju skupih mirisa i kozmetičkih preparata. Radi toga mnogo se vodi računa o kvalitetu ulja i njegovim osobinama. Primjena ovog ulja u farmaceutskoj industriji je ograničena i upotreblja se kao korigens mirisa kod raznih preparata za raznu uporabu. Znatne količine eteričnog ulja od L. Hybrida troše se pri pripremi deterdženata. U porculanskoj industriji služi kao otapalo za boje, a naročito za zlatnu boju. Pored eteričnog ulja upotrebljavaju se osušeni cvjetovi u raznim mješavinama za čajeve kao i za pripremanje mirisnih cvjetnih mješavina za kupanje. Cvjetovi lavande su izvrsna paša za pčele, jer cvatu u vrijeme kad je druga paša oskudna, naročito u toplim područjima (Dalmacija).
22
ZAKLJUČAK Pored proteina i ugljikohidrata, masti i ulja spadaju u osnovne gradivne i energetske sastojke svakog živog organizma. Igraju značajnu ulogu u izgradnji živih stanica i masnih depoa. Dakle, masti su nam neophodne u ishrani ali trebamo paziti na količinu i vrstu masti koju unosimo. Znanstvenim istraživanjima je dokazana uzročna povezanost između vrste i količine konzumiranih masti kao rizičnog čimbenika u razvoju nekih kroničnih bolesti, prvenstveno srčanožilnih, dijabetesa, pretilosti i nekih sijela raka. Stoga stručnjaci preporučuju da se u prehrani pretežito koriste biljna ulja bogata nezasićenim mastima, a da ukupni unos masti u prehrani odraslih osoba ne premašuje više od 25-30% energetske vrijednosti dnevnog obroka, s tim da se svega 10 % namiruje iz masti životinjskog porijekla (zasićenih masti). U prehrani djece i mladeži, kao i u osoba čije su energetske potrebe povećane, udio masti u ukupnoj energiji može se povećati na 35%. Prilikom planiranja prehrane treba voditi računa da osim masti koje služe za pripremu hrane (dodane, vidljive masti), postoje i tzv. nevidljive masti sadržane u namirnicama, poglavito u mesu i mesnim proizvodima.
23
LITERATURA Knjige: - Blanka Sever, Kemija 1: Udžbenik za I. Razred, „Školska knjiga“ – Zagreb 1995 - Tehnička enciklopedija br. 5 – Jugoslovenski leksikografski Zavod, Zagreb 1976. Internet stranice: www.wikipedia.org www.pliva-zdravlje.hr
24
