"Триацилглицерины" - статья из цикла: "Масло-восковая обработка древесины". До сих пор мы рассматривали кислоты, входящие в состав растительных масел, как одиночные молекулы-цепочки. Мы разбирались в их строении, двойных связях между атомами и свойствах, зависящих от положения этих связей в углеводородной цепи.
Если вернуться в самое начало этой главы и прочитать, что из себя представляют масла с химической точки зрения, то станет ясно, что кислоты содержатся в масле не в свободном виде, а связанном в группы по три молекулы, образуя так называемые триацилглицерины (более старое название - триглицериды).
Триацилглицерины – это сложные эфиры, образованные трёхатомным спиртом глицерином и тремя молекулами насыщенных или ненасыщенных жирных кислот.
Глицерин – органическое соединение, простейший представитель трехатомных спиртов. Представляет собой вязкую прозрачную жидкость со сладким вкусом.
Формула глицерина: C3H5(OH)3
Схема молекулы глицерина:
Шаростержневая модель молекулы глицерина:
Молекула глицерина состоит из трёх атомов углерода (C), пяти атомов водорода (H) и трёх гидроксильных групп (–OH).
Именно трёхатомность глицерина является одним из необходимых условий формирования трёхмерной полимерной сетки при высыхании масел. Молекулы высших жирных кислот даже с самой высокой степенью ненасыщенности, но связанные с одно- и двухатомными спиртами, таких сетчатых структур не образуют, соответственно, не способны создать нерастворимые и неплавкие полимеры.
Глицерин является центральным компонентом молекулы триацилглицерина.
В каждой жирной кислоте атом углерода из карбоксильной группы (–COOH) связывается с атомом кислорода в каждой из трёх гидроксильных групп (–OH) в молекуле глицерина.
На примере шаростержневой модели, это можно изобразить так:
В результате такого взаимодействия образуется триацилглицерин и выделяется вода (конденсат). То есть, при образовании молекулы триацилглицерина каждая из трёх гидроксильных (-OH) групп глицерина вступает в реакцию конденсации с жирной кислотой. В ходе реакции возникают три сложные связи, поэтому образовавшееся соединение называют сложным эфиром. А сама реакция носит название – реакция этерификации (процесс образования сложных эфиров при взаимодействии кислот и спиртов). Обычно в реакцию вступают все три гидроксильные группы (–OH) глицерина, поэтому продукт этерификации называется триацилглицерином.
Пример шаростержневой модели триацилглицерина:
Изображённый на рисунке выше триацилглицерин (тристеарин) содержит только остатки насыщенной стеариновой кислоты. Природные масла представляют собой смесь различных триацилглицеринов.
Если содержание одной из жирных кислот имеет значительную величину от общей суммы кислот, то в масле будут преобладать однокислотные простые триацилглицерины (тристеарин – простой триацилглицерин). Например, тунговое масло, содержащее свыше 80% полиненасыщенной элеостеариновой кислоты, будет состоять преимущественно из триацилглицеринов с тремя «хвостами» только этой кислоты. Триацилглицерины, содержащие два разных либо все три разных остатка жирных кислот, называют смешанными триацилглицеринами. Льняное масло, содержащее олеиновую (17-20%), линолевую (15-17%), линоленовую (50-55%) кислоты, с высокой долей вероятности будет иметь триацилглицерины смешанного строения.
Массовая доля триацилглицеринов в маслах составляет 93-98%. Поэтому физические свойства масел (твёрдость, вязкость, пластичность, температура плавления/застывания и пр.) обусловлены особенностями триацилглицеринного состава, то есть, определяются остатками высших жирных кислот. Зависимости температур плавления/застывания от состава и структуры триацилглицеринов сохраняются такими же, как и у соответствующих кислот.
Если в триацилглицеринах преобладают насыщенные (с одиночными связями) высшие жирные кислоты, то при комнатной температуре масла становятся твёрдыми, они имеют более высокую температуру плавления и кипения и более низкую реакционную способность (плохо окисляются и почти не высыхают). Присутствие в составе триацилглицеринов преимущественно полиненасыщенных высших кислот (с двумя или тремя двойными связями) снижает температуру плавления масел (при комнатной температуре они становятся жидкими), но усиливает их реакционную способность. Насыщенные кислоты относительно стойки к различным воздействиям, ненасыщенные – легко окисляются кислородом воздуха. Это окисление может привести к порче масла (прогорканию) или полимеризации (образованию прочных тонких плёнок).
Триацилглицерины с сопряжёнными двойными связями высыхают быстрее, чем триацилглицерины с изолированными связями. Температура застывания триацилглицеринов элеостеариновой кислоты выше, чем триацилглицеринов олеиновой, линолевой, линоленовой кислот.
Триацилглицерины в химическом чистом виде бесцветны, не имеют ни запаха, ни вкуса. Разнообразная окраска масел, различные вкусовые свойства, запах зависят от постоянно сопутствующих им веществ липидной природы, извлекаемых вместе с триацилглицеринами из семян. В частности, окраска масел обусловлена наличием в них примесей окрашенных веществ, называемых пигментами. Наиболее распространёнными пигментами являются каротиноиды, придающие маслам жёлтую или оранжевую окраску, и хлорофилы, обуславливающие зелёный цвет.
Растительные масла вследствие высокой относительной молекулярной массы, составляющих их триацилглицеринов, не летучи и нерастворимы в воде, но легко растворяются в бензине, дихлорэтане, уайт-спирите, хлороформе, ацетоне и других органических растворителях.