Реакции жиров
Cвойства и химические реакции
Смешанные по составу жиры, входящие в состав живых организмов, называют липидами. Липиды плохо растворимы в воде, но хорошо растворяются в большинстве органических растворителей – эфире, хлороформе, ацетоне. Фосфолипиды плохо растворимы в ацетоне. Липиды обладают способностью взаимного растворения, и при выделении жиров из растительного или животного сырья получают продукт, называемый "сырым жиром". Жиры плохо проводят тепло и электричество. Жировые вещества обладают низким поверхностным натяжением.
В жирах, маслах и восках растительного и животного происхождения содержатся жирные кислоты — алифатические одноосновные карбоновые кислоты с открытой цепью. Жирные кислоты подвержены реакции этерификации (с образованием сложных эфиров) и характерным кислотным реакциям. Ненасыщенные жирные кислоты вступают в реакции присоединения — например, реакция гидрирования при производстве маргарина. Для определения структуры ненасыщенных жирных кислот применяется реакция Варрентраппа.
При комнатной температуре жирные кислоты подвергаются реакциям автоокисления и прогоркания. Прогоркание сопровождается появлением неприятного запаха и вкуса вследствие образования низкомолекулярных карбонильных соединений. Продуктами реакций прогоркания и автоокисления также служат углеводороды, кетоны, альдегиды и небольшое количество эпоксидов и спиртов [9].
Реакцию автоокисления жирных кислот ускоряют тяжелые металлы, а замедляют хелатирующие агенты — такие, как лимонная или аскорбиновая кислоты.
Свойства жирных кислот вступать в реакции с металлами играют важную роль в инженерной практике. Перед очисткой сточные воды, загрязненные жировыми веществами, необходимо подвергать нейтрализации. Очистные сооружения из черной стали в условиях агрессивной среды быстро приходят в негодность, поэтому для очистки жирных стоков используют такие материалы как нержавеющая сталь или стеклопластик. Выбор того или иного материала происходит после соответствующего технико-экономического обоснования.
Биохимические процессы трансформации
Сброс многокомпонентных сточных вод, содержащих жиры, представляет серьезную экологическую проблему для многих водоемов. Загрязнение водоемов зачастую носит систематический характер и служит причиной возникновения опасных природных ситуаций.
Процессы естественного самоочищения водоемов от жировых веществ способны протекать только в теплое время года. Окисление жиров начинается с середины или конца весны (в зависимости от местности, где расположен водоем). Водные бактерии запускают процессы естественного окисления жиров в условиях повышенной температуры воды, поступления солнечной радиации и свободного поступления кислорода через водо-воздушную поверхность, освобожденную от ледового покрова. Однако именно в теплый период года к ранее накопленным загрязнителям поступают дополнительные стоки талых и ливневых вод, содержащие новые порции жировых веществ.
Окисление органических веществ в аэробных условиях происходит с выделением углекислого газа и воды. В анаэробных условиях почти вся органика, и жиры в том числе, разрушается с образованием углекислоты, воды, водорода, жирных кислот и других веществ. Следующая фаза биотрансформации — распад жирных кислот до метана и углекислоты. Впоследствии из водорода и углекислоты также образуется метан.
Жиры являются природными биополимерами, поэтому их распад начинается с гидролиза. Микроорганизмы, имеющие ферменты-гидролазы, проводят первичное расщепление жиров. Продукты гидролиза перерабатываются гидролитиками и другими кислотогенными микроорганизмами с образованием водорода и жирных кислот — уксусной, пропионовой, масляной.
Гидролиз и образование кислот объединяют в кислотогенную фазу. При накоплении жирных кислот в растворе понижается pH среды, а по достижении pH меньше 6 наблюдается подавление конечной метаногенной фазы.
