Природные животные и растительные жиры представляют собой смеси сложных эфиров, образованных высшими жирными кислотами и трехатомным спиртом глицерином .

В состав твердых жиров входят главным образом эфиры предельных (пальмитиновой и стеариновой) кислот, а в состав жидких растительных масел – эфиры непредельной (олеиновой) кислоты. При действие водорода (в присутствии никеля в качестве катализатора) жидкие жиры превращаются в твердые вследствие присоединения водорода.

Однако в любом природном жире есть и другие компоненты. Важнейшими из них фосфатиды, стерины, витамины, пигменты и носители запаха.

Фосфатиды – это фактически тоже сложные эфиры, но в их состав, в отличие от жиров, входят остатки фосфорной кислоты и аминоспирта. При выпадения осадка в бутылках неочищенного растительного масла, осадком является фосфатиды, примером которых служит лецитин. Лецитин прекрасным эмульгатором, поэтому его используют в производстве шампуня.

Стерины – природные полициклические соединения очень сложной конфигурации. Важнейшим представителем этого класса соединений является холестерин, который встречается только в жирах.

Витамины. Ими богата печень рыбы и морского зверя, растительные жиры (Е, К), а также сливочное масло (А, Д).

Пигменты – вещества, окраску жирам. Хлорофилл придает бледно-зеленый оттенок конопляному маслу, каротиноиды окрашивают сливочное масло в желтый цвет.

Носители запаха очень разнообразны и сложны по строению, в сливочном масле их более 20.

Все жиры подвергаются гидролизу (омылению). Гидролиз жиров, сам по себе медленный, катализируется сильными кислотами и энзимами, образующимся в живых организмах. Щелочи также способствуют гидролизу жиров.

При гидролизе жира в нейтральной или кислой среде получаются глицерин и кислоты, при гидролизе же в щелочной среде вместо свободных кислот получаются их соли мыла.

В состав некоторых масел, например, льняного масла, входят эфиры глицерина и непредельных кислот, в молекулах которых имеется по две и по три двойных связи («высоконепредельные» или «полиненасыщенные» жирные кислоты). Такие масла обладают свойством окисляться на воздухе и, будучи нанесены на какую-нибудь поверхность, образуют твердые и прочные пленки. Они называются высыхающими маслами. Чтобы ускорить процесс высыхания, масла предварительно варят с добавкой сиккативов – оксидов металлов (кобальта, марганца или свинца), являющихся катализаторами в процессе пленкообразования. Таким образом, получают олифу, применяемую для изготовления масляных красок.

Жиры используют для многих технических целей. Однако особенно велико их значение как важнейший составной части пищевого рациона человека и животных, наряду с углеводами и белками. Прекращение использования пищевых жиров в технике и замена их непищевыми материалами – одна из важнейших задач народного хозяйства.

Белки. Белки – природные высокомолекулярные азотосодержащие соединения. Они играют первостепенную роль во всех жизненных процессах, являются носителями жизни. Белки содержатся во всех тканях организмов, в крови, в костях. Энзимы (ферменты), многие гормоны представляют собой сложные белки. Кожа, волосы, шерсть, перья, рога, копыта, кости, нити натурального шелка образованы белками. Белок, так же как углеводы и жиры, важнейшая необходимая составная часть пищи.

В состав белков входят углерод, водород, кислород, азот, и часто сера, фосфор, железо. Молекулярные веса белков очень велики – от 1500 до нескольких миллионов.

Проблема строения и синтеза белков – одна из важнейших в современной науке. В этой области в последние десятилетия достигнуты большие успехи. Установлено, что десятки, сотни и тысячи молекул аминокислот, образующих гигантские молекулы белков, соединяются друг с другом, выделяя воду за счет карбоксильных и аминогрупп.

Белки относят к природным высокомолекулярным полиамидам или полипептидам.

Все многообразие белков образовано 20 различными аминокислотами; при этом для каждого белка строго специфичной является последовательность, в которой остатки входящих в его состав аминокислот соединяются друг с другом. Найдены методы выяснения этой последовательности; в результате уже точно установлено строение некоторых белков. И самым замечательным достижением в этой области явилось осуществление синтеза из аминокислот простейших белков: как уже указывалась, в 50 – 60-х годах ΧΧ века синтетически получены гормон инсулин и фермент рибонуклеаза. Таким образом, доказана принципиальная возможность синтеза еще более сложных белков.

Белки являются основой всего живого на Земле и выполняют в организмах многообразные функции.

Белки, поступающие в организм с животной (молоко, яйца, мясо и др.) и растительной пищей, гидролизуются в конечном счете до

α-аминокислот. В отличие от углеводов и жиров, аминокислоты в запас не откладываются. Их избыток организм «сжигает». При этом выделяется энергия, образуются мочевина, аммиак, углекислый газ, вода.

Животные белки содержат все необходимые аминокислоты в достаточном количестве, а в растительных белках – некоторых аминокислот мало или совсем нет.

Молекулы белка, имея активные функциональные группы, способы удерживать полярные молекулы воды. А водные системы – этом благоприятные условия для микроорганизмов. В продуктах разложения белка встречаются соединения с неприятным запахом, появление которых является признаком гниения белка.

Сухой яичный и молочный порошок можно хранить довольно долго. Частично обезвоживаются продукты копчении. Общеизвестный метод предохранения от гниения с помощью поваренной соли. Солят мясо, рыбу. Ионы соли подавляют активность микроорганизмов. Для засолки рыбы и мяса немаловажное значение имеет размер кристаллов соли. Крупная соль растворяется медленно, и процесс гниения опережает консервацию.

Углеводы. Главные поставщики энергии организму человека. К ним относятся сахара и вещества, превращающиеся в них при гидролизе. Углеводы – продукты растительного и животного происхождения. Наряду с белками и жирами, они являются важнейший составной частью пищи человека и животных; многие из них используются как техническое сырье. Углеводы подразделяют на моносахариды, дисахариды и полисахариды.

Моносахариды простейшие углеводы, они не подвергаются гидролизу – не расщепляются водой на более простые углеводы.

Глюкоза, или виноградный сахар, C₆H₁₂O₆ - важнейший из моносахаридов; белые кристаллы сладкого вкуса, легко растворяются в воде. Содержится в соке винограда, во многих фруктах, а также в крови животных и человека. Мышечная работа совершается главным образом за счет энергии, выделяющийся при окислении глюкозы.

Глюкоза получается при гидролизе полисахаридов крахмала и целлюлозы (под действием ферментов или минеральных кислот). Применяется как средство усиленного питания или как лекарственное вещество, при отделки тканей, как восстановитель – в производстве зеркал.

Фруктоза, или плодовой сахар, C₆H₁₂O₆ - моносахарид, спутник глюкозы во многих и ягодных соках; значительно слаще глюкозы; в смеси с ней входит в состав меда. Представляет собой шестиатомный кетоноспирт.

Дисахариды углеводы, которые при нагревании с водой в присутствии минеральных кислот или под влиянием ферментов подвергаются гидролизу, расщепляясь на две молекулы моносахаридов.

Свекловичный, или тростниковый сахар (сахароза), C₁₂H₂₂O₁₁ - важнейший из дисахаридов. Получается из сахарной свеклы или из сахарного тростника; содержатся также в соке березы, клена и некоторых фруктов. Сахароза – ценнейший пищевой продукт. При гидролизе она распадается с образованием молекулы глюкозы и молекулы фруктозы (образующая смесь этих моносахаридов называется инвертным сахаром):

C₁₂H₂₂O₁₁+H₂O→C₆H₁₂O₆+C₆H₁₂O₆

Лактоза C₁₂H₂₂O₁₁ - дисахарид. Этот углерод еще называют молочным сахаром, так как он преимущественно содержится в молоке животных. Человек знакомится с лактозой с первых дней жизни, ведь в материнском молоке нет других углеводов, кроме лактозы.

Лактоза, как и глюкоза, подвергается брожению под действием особых ферментов. В результате этих процессов образуются вещества, которые придают молочным продуктам своеобразный вкус.

Крахмал (C₆H₁₂O₅) – полисахарид, белый порошок, нерастворимый в холодной воде; в горячей – набухает, образуя коллоидный раствор. Крахмал образуется в результате фотосинтеза в листьях растений, откладывается «про запас» в клубнях, корневищах, зернах. В пищеварительном тракте человека и животных крахмал подвергается гидролизу, и превращается в глюкозу, которая усваивается организмом.

При нагревании сухого крахмала до 200-250˚C происходит частично разложение его и получается смесь менее сложных, чем крахмал, полисахаридов, называемая декстрином. Декстрин применяется для отделки тканей и изготовки клея. Превращением крахмала в декстрин объясняется образованием блестящей корки на печеном хлебе, а также блеск накрахмаленного белья.

Подобно жирам, крахмал в организме подвергается гидролизу. Этот процесс начинается уже при пережевывания пищи во рту под действием фермента, содержащегося в слюне.

Целлюлоза, или клетчатка, (C₆H₁0O₅) – волокнистое вещество, главная составная часть оболочек растительных клеток. Наиболее чистая природная целлюлоза – хлопковое волокно – содержит 85-90% целлюлозы. В древесине хвойных деревьев целлюлозы содержится около 50%.

Значение целлюлозы очень велико. Достаточно указать, что огромное количество хлопкового волокна идет для выработки хлопчатобумажных тканей. Из целлюлозы получают бумагу и картон, а путем химической переработки – целый ряд разнообразных продуктов: искусственное волокно, пластические массы, лаки, бездымный порох, этиловый спирт.

Целлюлоза поступает к нам в организм с растительной пищей. Она проходит желудок, практически не изменяясь. Из организма человека целлюлоза практически полностью выводится непереваренной, но при этом она способствует повышению выделения пищеварительных соков на всем своем пути, нормализуя работу кишечника.