III.7.3. Proprietăți chimice grăsimi și acizi grași.

Proprietăți chimice :

1. Hidroliza grăsimilor poate avea loc:

- În mediu acid cu formare de acizi grași și glicerină:

- În mediu bazic cu formarea de săruri ale acizilor grași (săpunuri) și glicerină:

Întrucât sărurile acizilor grași sunt folosite ca săpunuri, reacția de hidroliză bazică a grăsimilor se numește reacție de saponificare.

Săpunurile sunt săruri cu diferite metale (sodiu, potasiu, calciu etc.) ale acizilor grași, cu cel puțin opt atomi de carbon în moleculă. Puterea de spălare se datorează faptului că moleculele de săpun aderă cu ușurință atât la moleculele nepolare (de exemplu, ulei și grăsimi), cât și la moleculele polare (de exemplu, apă).

👀 Experiment: Obținerea săpunurilor insolubile
🔥 Atenție! Acetatul de plumb este toxic și periculos pentru mediu !

Materiale necesare:
Săpun solid și lichid, soluție apoasă 2-3% de clorură de aluminiu, acetat de plumb soluție apoasă 2-3%, eprubete.

Descrierea experimentului:

• Într-un pahar dizolvă câteva grame de săpun în apă și împarte soluția în două părți în care adaugă volume egale de soluție apoasă de acetat de plumb, respectiv soluție apoasă de clorură de aluminiu. Ce observi?
• Într-un pahar dizolvă câțiva mililitri de săpun lichid în apă și împarte soluția în două părți în care adaugă volume egale de soluție apoasă de acetat de plumb, respectiv soluție apoasă de clorură de aluminiu.
• Ce observi?

  Soluțiile din eprubetele ce conțin săruri de plumb și aluminiu formează precipitate de săpun de plumb, respectiv de aluminiu.

Sărurile de aluminiu și cele de plumb ale acestor acizi se formează prin reacția de substituție după ecuația:

Concluzia experimentului:
Săpunurile de sodiu și de potasiu sunt solubile în apă și se folosesc ca agenți de spălare.
Săpunurile de calciu, mangan, aluminiu, bariu sunt insolubile în apă și se folosesc pentru prepararea unsorilor consistente și a pastelor adezive.

- Hidroliza enzimatică are loc în timpul digestiei, în prezența unor enzime numite lipaze, care se găsesc în salivă, sucul gastric, pancreas și intestin. În urma hidrolizei enzimatice a grăsimilor se formează glicerină și acizi grași. Acizii grași rezultați străbat peretele intestinului și ajung în sânge, unde se combină cu glicerina esterificată cu acidul fosforic, cu formare de fosfatide. Aceste fosfatide servesc pentru transportul acizilor grași spre alte organe unde se sintetizează noi grăsimi.

În celule, acizii grași se degradează printr-o succesiune de reacții biochimice, în care se produce multă energie, CO₂ și H₂O. De aceea, grăsimile constituie o sursă importantă de energie atât pentru om, cât și pentru animale.

2. Reacția de adiție (reacția de hidrogenare) a hidrogenului la grăsimi lichide (uleiuri) are loc cu formarea de grăsimi solide. Transformarea radicalilor acizi nesaturați (cu legături duble) în radicali acizi saturați are loc la temperaturi de 150-200 °C și presiuni de 2-5 at, în prezența catalizatorului de Ni, Pt sau Pd. Așa se obține margarina.

În industrie, grăsimile trans sunt produse secundare rezultate la hidrogenarea parțială a uleiurilor vegetale. De asemenea, grăsimile trans apar în procese care implică încălzirea uleiurilor la temperaturi înalte, de peste 200C (prăjire, coacere etc.).

În alimentație, grăsimile trans au origini diferite. Ele apar în mod natural în organismul animalelor rumegătoare (vacă, oaie, capra) și implicit în produsele obținute de la acestea (carne, lapte, unt).

De la începutul anilor 1990, cei mai mulți producători de margarină la nivel internațional au reformulat acest produs, eliminând grăsimile parțial hidrogenate, responsabile pentru producerea de grăsimi trans. Astfel, au apărut margarinele de calitate superioară, de generație nouă, care practic nu conțin grăsimi trans.

Margarina tartinabilă de generație nouă este un produs cu un profil nutrițional bun, fără grăsimi trans, cu un conținut scăzut de grăsimi saturate și cu un aport semnificativ de grăsimi nesaturate și esențiale (Omega 3 și 6).

👀 Experiment: Energia degajată la arderea arahidelor
🔥 Atentie! Când lucrezi cu surse de foc ai grijă să ai părul strâns și să nu porți haine cu mâneci largi!

Materiale necesare:
Pahar Erlenmeyer, pensetă, spirtieră, termometru.

Descrierea experimentului:

• Pune în pahar Erlenmeyer 10 mL de apă și așază un termometru ȋn el. Notează temperatura inițială a apei din pahar.
• Cântărește o arahidă.
• Prinde cu penseta arahida și încălzește-o la flacăra unei spirtiere până se aprinde.
• Ține arahida aprinsă cât mai aproape de baza paharului Erlenmeyer.
• După ce arahida a ars complet, măsoară temperatura finală a apei.
• Ce observi?

  Are loc o creștere substanțială a temperaturii apei.

Concluzia experimentului:

Arahidele au aproximativ 44% grăsime, 38% proteine și 18% carbohidrați. Cu o căldură de ardere de 6 kcal/gram, arahidele sunt pline de energie.

Reacția de ardere a grăsimilor din arahidă:
C_nH_mCOOH + O₂ → H₂O + CO₂ ↑ + Q

Reacția de ardere a glucidelor din arahidă:
(C₆H₁₀O₅)_n + O₂ → H₂O + CO₂ ↑ + Q

Reacția de ardere a proteinelor din arahidă:
C_nH_mN_pO_qS_r + O₂ → H₂O + CO₂ ↑ + NO₂ ↑ + SO₂ ↑ + Q

Reacțiile de combustie sunt reacții exotermice. O parte din energia de ardere a arahidei se pierde ȋn mediul ȋnconjurător.

Chiar și ȋn organismul nostru energia este furnizată de arderea alimentelor. Grăsimile, carbohidrații și proteinele, toate reacționează cu oxigenul pentru a produce energie. Evident, aceste reacții sunt diferite de cele observate în acest experiment. În celule nu apar flăcări, iar temperaturile de reacție sunt limitate la 36 – 37 °C. Procesul constă ȋntr-un lanț complicat de reacții redox care sunt catalizate de enzime.

👀 Experiment: Extracția uleiului de arahide cu ajutorul acetonei
🔥 Atentie! Acetona este extrem de inflamabilă, iritantă și nocivă

Materiale necesare:
5g de arahide, mojar, acetonă 30 ml, pâlnie, hârtie de filtru, cântar, pahar Erlenmeyer, spatulă, 2 pahare Berzelius.

Descrierea experimentului:

• Cântărește 5 grame de arahide și apoi zdrobește-le foarte fin cu ajutorul mojarului.
• Pune-le într-un pahar Berzelius în care vei turna 30 de mL de acetonă.
• Lasă arahidele aproximativ o oră în acetonă.
• Filtrează într-un pahar Erlenmeyer extractul de pe arahide.
• Toarnă filtratul într-un pahar Berzelius lăsă vasul cu filtrat la aer liber, într-un loc bine aerisit, departe de surse de foc, până la evaporarea completă a acetonei.
• Observă reziduul rămas în vas.

  Reziduul rămas în vas este uleiul de arahide.

Concluzia experimentului:

Nu s-a produs nicio reacție chimică, ci doar un proces de extracție.

Acetona extrage uleiul din arahide, fiind folosită ca dizolvant pentru grăsime.

După extracție, acetona se evaporă și astfel se obține ulei natural, în stare pură.

Poți extrage cu acetonă și alte uleiuri din fructe uscate (nuci, migdale, alune de pădure, cocos etc.) sau semințe (de floarea soarelui, de in, de dovleac etc).

Arahidele (alunele de pământ) sunt plante leguminoase ale căror păstăi cresc asemănător cartofilor, sub pământ.

Arahidele sunt bogate în acizi grași nesaturați (predomină acidul oleic), în proteine, vitamine (B1, niacină/B3, riboflavină, tiamină, vitamina B6, B9/acid folic, acid pantotenic, vitamina E), multe minerale (potasiu, mangan, cupru, calciu, magneziu, fier, seleniu, molibden, fosfor și zinc), numeroși antioxidanți (polifenoli). Ele sunt sărace în carbohidrați.

Beneficiile consumului de arahidel asupra sănătății

• Reduc nivelul colesterolului rău (LDL) și cresc colesterolul HDL bun, fiind benefice pentru prevenirea bolilor cardiovasculare.
• Reduc riscul apariției cancerului la stomac și de colon.
• Îmbunătățesc memoria, datorită niancinei (vitamina B3).
• Protejează pielea, datorită vitaminei E, care ajută la menținerea integrității celulelor membranelor mucoase și ale pielii.

🤔 Pentru curioși

Acizii grași se pot mai pot clasifica și după rolul lor în organism în: esențiali și neesențiali.

Acizii grași esențiali sunt acizi grași polinesaturați de care organismul uman are nevoie și nu îi poate produce. Prin urmare, trebuie să fie procurați din alimente. Cei mai importanți sunt acizii grași polinesaturați-Omega 3 și Omega 6.

Acizii grași Omega-3 se găsesc în pește (în special pești grași de apă rece, cum ar fi somon, macrou, ton, hering, cod, și sardine), fructe de mare, nuci și semințe (de in, de chia, fistic, migdale, dovleac, alune), uleiuri vegetale (de in, de soia, de canola, rapiță), legume (spanac, broccoli, conopidă, varză, gulie, fasole, mazăre), fructe (avocado, banane, zmeură, capșune, afine, mango, piersici, ananas, fructe de pădure).

Acizii grași Omega-6 se găsesc în uleiurile de rapiță, porumb, floarea soarelui, susan, palmier, soia, in, susan, șofran, nuci sau cel din sâmburii strugurilor, în carnea de vită sau de pui, ouă, unt, brânzeturi, precum și în alune, nuci, migdale, semințe de dovleac, semințe de susan sau cereale.

Acizi grași Omega-9 se găsesc în uleiul de canola, uleiul de șofrănel, uleiul de măsline, uleiul de muștar, în nuci, migdale etc. Cu toate acestea, spre deosebire de acizii grași Omega-3 și Omega-6, acizii grași Omega-9 pot fi produși de organism.