Жиры представляют собой сложные эфиры глицерина и жирных кислот, характеризующиеся высокой гидрофобностью и малой растворимостью в воде. Основные физические свойства жиров определяются строением их молекул, степенью насыщенности жирных кислот и длиной углеродной цепи.
Агрегатное состояние. Жиры при комнатной температуре могут находиться в твёрдом или жидком состоянии. Твёрдые жиры, такие как масло какао или сало, содержат преимущественно насыщенные жирные кислоты и имеют высокую температуру плавления. Жидкие жиры (растительные масла) содержат преимущественно ненасыщенные жирные кислоты с одной или несколькими двойными связями, что препятствует плотной упаковке молекул и снижает температуру плавления.
Растворимость. Жиры практически нерастворимы в воде, но хорошо растворяются в неполярных органических растворителях: эфире, хлороформе, бензоле. Этот показатель обусловлен неполярной природой углеродных цепей жирных кислот и отсутствием полярных групп, способных к водородным связям.
Плотность и рефракция. Плотность жиров ниже плотности воды и составляет примерно 0,9 г/см³, что объясняет их способность плавать на водной поверхности. Индекс преломления зависит от степени насыщенности и длины углеродных цепей и используется для идентификации видов жиров.
Жиры проявляют химические свойства, характерные для сложных эфиров, а также жирных кислот, входящих в их состав.
Гидролиз. Под действием воды в присутствии кислот или щелочей сложные эфиры жиров распадаются на глицерин и свободные жирные кислоты. Щелочной гидролиз (омыление) широко применяется в производстве мыла:
триглицерид + 3NaOH → глицерин + 3соль жирной кислоты (мыло)
Гидрирование. Процесс каталитического присоединения водорода к двойным связям ненасыщенных жирных кислот позволяет превращать жидкие масла в твёрдые жиры, что используется в пищевой промышленности для получения маргарина. Гидрирование повышает температуру плавления и устойчивость к окислению.
Окисление. Ненасыщенные жирные кислоты легко подвергаются окислению кислородом воздуха, что приводит к прогорканию жиров. Скорость окисления зависит от количества и положения двойных связей. С насыщенными жирами реакция окисления протекает медленнее.
Этерификация. Жиры могут образовывать сложные эфиры с другими спиртами или кислотами. Этот процесс лежит в основе биосинтеза триацилглицеролов в организме.
Реакции присоединения. Двойные связи ненасыщенных жирных кислот способны к присоединению галогенов, водорода и гидроксильных групп, что используется для анализа состава жиров и изменения их свойств в промышленности.
Насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты. Наличие двойных связей снижает температуру плавления, увеличивает жидкость при комнатной температуре и повышает склонность к окислению. Транс-изомеры ненасыщенных кислот обладают физическими свойствами, близкими к насыщенным жирным кислотам, что используется при промышленной гидрогенизации.
Длина углеродной цепи. Удлинение цепи увеличивает температуру плавления и снижает растворимость в неполярных растворителях. Короткоцепочечные жирные кислоты (например, масляная, капроновая) легче подвергаются гидролизу и окислению.
Конфигурация глицериновой основы. Триглицериды с различным распределением жирных кислот по атомам глицерина могут иметь разные кристаллографические формы и температуру плавления, что влияет на текстуру и консистенцию пищевых продуктов.
Физические и химические свойства жиров определяют их пищевую ценность, усвояемость и возможности использования в промышленности. Жиры выполняют роль энергетического депо, изолятора тепла и растворителя жирорастворимых витаминов. В технологических процессах свойства жиров учитываются при производстве маргарина, шоколада, мыла, косметических средств и биотоплива.
Характеристика жиров с точки зрения их свойств позволяет прогнозировать их поведение при хранении, переработке и кулинарной обработке, что критически важно для обеспечения стабильности продуктов и сохранения питательной ценности.