Tłuszcze składają się z triglicerydów i są ogólnie rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych i są nierozpuszczalne w wodzie. Łańcuchy węglowodorowe w triglicerydach decydują o budowie i funkcjonalności tłuszczów. Wodoodporność węglowodorów sprawia, że są one nierozpuszczalne w wodzie, a także pomagają w tworzeniu miceli, które są kulistymi formacjami tłuszczu w roztworach wodnych. Węglowodory odgrywają również rolę w temperaturach topnienia tłuszczu poprzez nasycenie lub liczbę wiązań podwójnych występujących między atomami węgla węglowodorów.
Czym są tłuszcze?
Tłuszcze należą do kategorii lipidów, które są ogólnie rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych i nierozpuszczalne w wodzie. Tłuszcze mogą być płynne, takie jak olej, lub stałe, takie jak masło, w temperaturze pokojowej. Różnica między olejem a masłem wynika z nasycenia ogonków kwasów tłuszczowych. Tym, co odróżnia tłuszcze od innych lipidów, jest budowa chemiczna i właściwości fizyczne. Tłuszcze służą jako ważne źródło magazynowania energii i izolacji.
Struktura tłuszczów
•••Ryan McVay/Lifesize/Getty Images
Tłuszcze składają się z triestrów glicerolu przyłączonych do ogonków kwasów tłuszczowych z węglowodorów. Ponieważ na każdy glicerol przypada trzy kwasy tłuszczowe, tłuszcze są często nazywane trójglicerydami. Łańcuch węglowodorowy tworzący kwasy tłuszczowe sprawia, że końcowy koniec cząsteczki jest hydrofobowy lub wodoodporny, podczas gdy while głowa glicerolowa jest hydrofilowa lub „lubi wodę”. Te właściwości wynikają z polaryzacji cząsteczek, z których każdy składa się bok. Hydrofobowość wynika z niepolarnych właściwości wiązań węgiel-węgiel i węgiel-wodór w łańcuchach węglowodorowych. Hydrofilowa charakterystyka glicerolu wynika z grup hydroksylowych, które sprawiają, że cząsteczka jest polarna i łatwo miesza się z innymi cząsteczkami polarnymi, takimi jak woda.
Węglowodory i micele
•••Obrazy Comstock / Obrazy Comstock / Getty
Jedną z niezwykłych właściwości tłuszczów jest zdolność do emulgowania. Emulgowanie to główna koncepcja mydła, które może wchodzić w interakcje zarówno z wodą polarną, jak i niepolarnymi cząsteczkami brudu. Polarna głowa kwasu tłuszczowego wchodzi w interakcję z wodą, a niepolarne ogony mogą wchodzić w interakcje z brudem. Ta emulgacja może tworzyć micele – kulki kwasów tłuszczowych – gdzie polarne główki tworzą warstwę zewnętrzną, a hydrofobowe ogony tworzą warstwę wewnętrzną. Bez węglowodorów micele nie byłyby możliwe, ponieważ próg hydrofobowości krytycznego stężenia miceli, czyli cmc, odgrywa ważną rolę w tworzeniu miceli. Po osiągnięciu przez hydrofobowość węglowodorów pewnego punktu w rozpuszczalniku polarnym, węglowodory automatycznie wiążą się ze sobą. Głowice polarne wypychają się na zewnątrz, aby oddziaływać z rozpuszczalnikiem polarnym, a wszystkie cząsteczki polarne są wykluczone z wewnętrzna objętość miceli, ponieważ niepolarne cząsteczki brudu i węglowodory wypełniają wnętrze przestrzeń.
Nasycone vs. Tłuszcze nienasycone
Nasycenie odnosi się do liczby podwójnych wiązań obecnych w ogonie węglowodorowym. Niektóre tłuszcze nie mają podwójnych wiązań i mają maksymalną liczbę atomów wodoru przyłączonych do ogona węglowodorowego. Znane również jako tłuszcze nasycone, te kwasy tłuszczowe mają prostą strukturę i są ciasno upakowane, tworząc w temperaturze pokojowej ciało stałe. Nasycenie określa również stan fizyczny i temperatury topnienia kwasów tłuszczowych. Na przykład, podczas gdy tłuszcze nasycone są ciałami stałymi, ze względu na swoją strukturę w temperaturze pokojowej są nienasycone tłuszcze, takie jak oleje, mają zagięcia w ogonach węglowodorowych z podwójnego wiązania w ich węglu do węgla więzy. Zagięcia powodują, że oleje stają się cieczami lub półstałymi w temperaturze pokojowej. Dlatego tłuszcze nasycone mają wyższe temperatury topnienia ze względu na prostą strukturę ich ogonów węglowodorowych. Podwójne wiązania w tłuszczach nienasyconych ułatwiają ich rozkład w niższych temperaturach.