úvod
Nalej do pohára vodu a k nej trochu oleja. Olej vypláva navrch a nezmieša sa s vodou, ani keď zmes poriadne zamiešaš. Maslo z chladničky je tuhé, olej v chladničke zostane kvapalný. Kvapka oleja na papieri zanechá priesvitnú škvrnu, ktorá nevyschne. Olej, maslo aj vosk sviečky z včelieho vosku patria medzi lipidy. Spoznáš, čo majú spoločné, aký majú význam pre telo a ako sa z tuku varí mydlo.
teória
Čo sú lipidy
Lipidy sú prírodné látky, ktoré sa nerozpúšťajú vo vode, ale rozpúšťajú sa v nepolárnych rozpúšťadlách, napríklad v benzíne alebo v acetóne. Majú dlhé uhľovodíkové reťazce, ktoré sú nepolárne. Voda sa drží pokope vodíkovými väzbami a nepolárne molekuly medzi seba nepustí. Prečo, vysvetľuje lekcia Medzimolekulové sily.
Medzi lipidy patria tuky a oleje, vosky, fosfolipidy v membránach buniek a steroidy, napríklad cholesterol. Tuky sa dokazujú mastnou škvrnou: kvapka tuku na papieri zanechá priesvitnú škvrnu, ktorá ani po čase nezmizne, kým kvapka vody vyschne bez stopy.
teória
Tuky a oleje
Tuky a oleje sa líšia skupenstvom pri izbovej teplote:
- tuky sú tuhé. Väčšinou sú živočíšne: bravčová masť, maslo, hovädzí loj,
- oleje sú kvapalné. Väčšinou sú rastlinné: slnečnicový, repkový a olivový olej.
Výnimky existujú. Rybí olej je živočíšny, a predsa kvapalný. Kokosový tuk a kakaové maslo sú rastlinné, a predsa tuhé.
Chemicky sú tuky aj oleje estery. Vznikli z trojsýtneho alkoholu glycerolu a troch vyšších mastných kyselín, karboxylových kyselín s dlhým reťazcom. Molekula tuku má preto tri esterové skupiny a volá sa triacylglycerol. Ako vznikajú estery z kyseliny a alkoholu, ukazuje lekcia Estery, soli a amidy:
glycerol + 3 mastné kyseliny → tuk + 3 H₂O
Tuky majú viac nasýtených mastných kyselín, ktoré majú v reťazci len jednoduché väzby. Oleje majú viac nenasýtených kyselín s dvojitými väzbami. Tuky aj oleje majú menšiu hustotu ako voda, a preto plávajú na jej povrchu.
vyskúšaj si
Tuk, olej, vosk alebo iná látka?
Tuky sú pri izbovej teplote tuhé, oleje kvapalné. Vosky sú estery mastných kyselín s dlhými alkoholmi namiesto glycerolu. Niektoré látky len vyzerajú mastne, a lipidy to nie sú.
0 / 0teória
Tuky v tele a v potrave
Tuky sú najvýdatnejšia zásoba energie. Jeden gram tuku dodá telu asi 37 kJ, viac ako dvakrát toľko ako gram sacharidov alebo bielkovín (asi 17 kJ). Tuk pod kožou chráni telo pred chladom a tukové vankúše chránia vnútorné orgány pred nárazmi. V tukoch sa rozpúšťajú vitamíny A, D, E a K, preto ich telo bez tukov z potravy dobre neprijme.
Energiu jedla z jeho zloženia vypočítaš tak, že hmotnosť každej živiny vynásobíš jej energiou na gram a výsledky sčítaš. Porcia s 30 g sacharidov, 10 g tukov a 8 g bielkovín dodá 30 · 17 + 10 · 37 + 8 · 17 = 510 + 370 + 136 = 1 016 kJ. Na obaloch býva energia aj v kilokalóriách: 1 kcal = 4,184 kJ.
Tuky na vzduchu a na svetle časom žluknú: zmenia chuť aj vôňu, lebo sa pomaly rozkladajú. Preto sa olej skladuje v tme a chlade a maslo zabalené v chladničke.
teória
Mydlo z tuku
Keď sa tuk dlho varí s roztokom hydroxidu sodného, esterové väzby sa rozštiepia. Vznikne glycerol a sodné soli mastných kyselín. To sú mydlá:
tuk + hydroxid sodný → glycerol + mydlo
Tejto reakcii sa hovorí zmydelnenie. Mydlo je v zmesi rozpustené. Keď sa pridá kuchynská soľ, mydlo sa vylúči a vypláva na povrch, odkiaľ sa dá zobrať. Tomu sa hovorí vysoľovanie. Glycerol zostane v roztoku. Sodné mydlá sú tuhé, draselné mydlá z hydroxidu draselného sú mäkké a používajú sa ako tekuté mydlá. Hydroxid sodný je žieravý, preto sa mydlo v laboratóriu varí len s ochrannými okuliarmi a rukavicami.
vyskúšaj si
Mydlo z tuku
Krok 1 z 5 · surovina: bravčová masť
0 / 0Čo dáš do kadičky ako surovinu na mydlo?
Ako mydlo umýva? Jeho molekula má dva konce. Dlhý uhľovodíkový chvost má rád tuk a vode sa vyhýba. Druhý koniec, nabitá skupina −COO⁻, má rád vodu. Pri umývaní sa chvosty zapichnú do kvapky mastnej nečistoty a nabité konce zostanú vo vode. Kvapka tuku obalená mydlom sa odtrhne od pokožky a voda ju odplaví.
Vzorec triacylglycerolu a mastné kyseliny
Glycerol (propán-1,2,3-triol) má tri skupiny −OH. Každá z nich tvorí ester s jednou mastnou kyselinou R−COOH:
CH₂ − O − CO − R¹
|
CH − O − CO − R²
|
CH₂ − O − CO − R³Zvyšky R¹, R² a R³ môžu byť rovnaké aj rôzne. Prírodné mastné kyseliny majú nerozvetvený reťazec s párnym počtom uhlíkov, najčastejšie 16 alebo 18:
| kyselina | vzorec | počet C | dvojité väzby | kde je hojne |
|---|---|---|---|---|
| palmitová | C₁₅H₃₁COOH | 16 | 0 | palmový olej, masť |
| stearová | C₁₇H₃₅COOH | 18 | 0 | loj, kakaové maslo |
| olejová | C₁₇H₃₃COOH | 18 | 1 | olivový olej |
| linolová | C₁₇H₃₁COOH | 18 | 2 | slnečnicový olej |
| α-linolénová | C₁₇H₂₉COOH | 18 | 3 | ľanový a repkový olej |
Dvojité väzby v prírodných kyselinách majú konfiguráciu cis, reťazec sa na nich zalomí. Zalomené molekuly sa nedajú tesne poukladať, medzimolekulové sily sú slabšie a tuk sa topí pri nižšej teplote. Kyselinu linolovú a α-linolénovú si telo nevie vyrobiť a musí ich prijať v potrave, sú to esenciálne mastné kyseliny. Podľa polohy prvej dvojitej väzby od konca reťazca sa delia na omega-6 (linolová) a omega-3 (α-linolénová a kyseliny z rybieho oleja).
Stužovanie a trans-tuky
Na dvojité väzby nenasýtených kyselín sa dá adovať vodík, ako ukazuje lekcia Alkény a alkíny. Hydrogenáciou olejov na niklovom katalyzátore vznikajú tuhé tuky. Tomu sa hovorí stužovanie a tak sa kedysi vyrábali margaríny. Pri čiastočnom stužovaní sa však časť dvojitých väzieb premení z konfigurácie cis na trans. Trans-tuky zvyšujú riziko ochorení srdca a ciev, preto Európska únia od roku 2021 obmedzuje ich obsah v potravinách na 2 g v 100 g tuku. Dnešné margaríny sa vyrábajú najmä miešaním olejov s tuhými rastlinnými tukmi.
Žluknutie
Tuky sa kazia dvoma spôsobmi. Pri oxidácii sa kyslík zo vzduchu viaže na dvojité väzby nenasýtených kyselín a reťazce sa štiepia na páchnuce aldehydy a ketóny. Svetlo a teplo oxidáciu zrýchľujú, antioxidanty, napríklad vitamín E, ju spomaľujú. Pri hydrolýze štiepia tuk enzýmy mikroorganizmov a uvoľňujú sa voľné mastné kyseliny. Zo žluknutého masla sa tak uvoľňuje páchnuca kyselina maslová.
Vosky, fosfolipidy a steroidy
Vosky sú estery vyšších mastných kyselín s vyššími jednosýtnymi alkoholmi, ktoré majú tiež dlhý reťazec. Sú tvrdšie a odolnejšie ako tuky. Včelí vosk tvorí plásty, lanolín chráni ovčiu vlnu pred vodou, voskový povlak chráni listy a plody pred vysychaním.
Fosfolipidy majú na glycerole len dve mastné kyseliny. Na tretiu skupinu −OH je viazaná kyselina fosforečná s ďalšou polárnou skupinou, napríklad cholínom v lecitíne z vaječného žĺtka. Molekula má polárnu hydrofilnú hlavičku a dva nepolárne hydrofóbne chvosty. Vo vode sa fosfolipidy usporiadajú do dvojvrstvy: hlavičky smerujú k vode, chvosty k sebe dovnútra. Z takej dvojvrstvy je membrána každej bunky.
Steroidy majú kostru zo štyroch spojených kruhov. Najznámejší je cholesterol. Je súčasťou bunkových membrán a telo z neho vyrába žlčové kyseliny, vitamín D a hormóny, napríklad kortizol, testosterón a estradiol. Väčšinu cholesterolu si telo vyrobí samo. Jeho nadbytok v krvi sa môže ukladať v stenách ciev.
Hydrolýza tukov
Tuky sa dajú hydrolyzovať v kyslom aj v zásaditom prostredí, rovnako ako ostatné estery:
kyslá hydrolýza (vratná):
(C₁₇H₃₅COO)₃C₃H₅ + 3 H₂O ⇌ C₃H₅(OH)₃ + 3 C₁₇H₃₅COOH
zásaditá hydrolýza, zmydelnenie (nevratná):
(C₁₇H₃₅COO)₃C₃H₅ + 3 NaOH → C₃H₅(OH)₃ + 3 C₁₇H₃₅COONaTristearoylglycerol (tristearín) sa kyselinou rozštiepi na glycerol a kyselinu stearovú, hydroxidom sodným na glycerol a stearan sodný, tuhé mydlo. Pri zásaditej hydrolýze vznikajú anióny kyseliny, s ktorými glycerol ester naspäť netvorí, a preto je nevratná. V tele štiepia tuky enzýmy lipázy a žlč ich pred tým rozptýli na drobné kvapôčky.
Mydlo a saponát
Mydlo je soľ slabej kyseliny a silnej zásady, a preto má jeho roztok zásaditú reakciu, pH okolo 9 až 10. V tvrdej vode tvoria anióny mastných kyselín s iónmi Ca²⁺ a Mg²⁺ nerozpustné soli, ktoré sa usadia ako sivý povlak, a mydlo stráca účinnosť. Saponáty (syntetické detergenty) v prostriedkoch na riad a v pracích prostriedkoch majú namiesto skupiny −COO⁻ napríklad sulfonátovú skupinu −SO₃⁻. S vápnikom a horčíkom zrazeniny netvoria a umývajú aj v tvrdej vode. Molekuly mydla aj saponátu majú hydrofilnú hlavičku a hydrofóbny chvost, takéto látky sa volajú povrchovo aktívne látky (tenzidy).
rozšírenie Prečo sa mydlom umyješ
Mastná nečistota na rukách sa vodou neumyje, lebo tuk sa vo vode nerozpúšťa. Mydlo pomôže vďaka tomu, že jeho molekula má dve tváre. Nabitá skupina −COO⁻ sa obklopí molekulami vody, dlhý uhľovodíkový reťazec sa vode vyhýba a ochotne sa ponorí do tuku.
Vo vode sa molekuly mydla zhlukujú do guľôčok, ktoré sa volajú micely. Chvosty smerujú do stredu guľôčky, kde sú chránené pred vodou, a nabité hlavičky von. Mastná nečistota sa dostane do stredu micely a nabitý povrch ju drží vo vode. Micely sa navzájom odpudzujú, lebo majú na povrchu rovnaký náboj, a tak sa nečistota znova nezlepí a voda ju odplaví. Rovnakým spôsobom pomáha žlč pri trávení tukov a podobne fungujú prostriedky na riad, ako ukazuje lekcia Mydlá, pracie a čistiace prostriedky.
Mydlo znižuje aj povrchové napätie vody. Voda potom lepšie zmáča tkaninu a pokožku a dostane sa aj do drobných pórov. Mydlo zničí aj obal niektorých vírusov, ktorý je z lipidov, preto je umývanie rúk mydlom také účinné.
teória
Časté chyby
- „Oleje nie sú tuky.“ Tuky aj oleje sú triacylglyceroly, estery glycerolu a mastných kyselín. Líšia sa len zastúpením mastných kyselín, a preto skupenstvom.
- „Tuk je polymér.“ Molekula tuku je len jeden glycerol s tromi mastnými kyselinami. Nie je to dlhý reťazec opakujúcich sa jednotiek ako škrob alebo bielkovina.
- „Mydlo a saponát sú to isté.“ Mydlo je soľ mastnej kyseliny vyrobená z tuku, saponát je syntetická látka, ktorá umýva aj v tvrdej vode. Oba sú povrchovo aktívne látky.
- „Rastlinné tuky sú vždy kvapalné.“ Kokosový tuk a kakaové maslo sú rastlinné, a predsa tuhé. Rozhoduje podiel nasýtených mastných kyselín.
- „Parafín je tuk.“ Parafín vyzerá a na dotyk pôsobí ako vosk, no je to zmes alkánov z ropy. Nie je to ester, a teda ani lipid.
Tretej veľkej skupine živín sa venuje ďalšia lekcia Bielkoviny. Ako sa estery tvoria a štiepia, si zopakuj v lekcii Estery, soli a amidy.