Chất béo là gì? Chất béo là trieste của axit béo kết hợp với các thành phần nào?

1. Chất béo là gì?

Chất béo là một loại lipid, được hình thành từ các este của axit béo và rượu. Đây là nhóm hợp chất không tan trong nước nhưng lại tan trong các dung môi hữu cơ thông thường. Vì nhẹ hơn nước nên chất béo thường nổi lên trên mặt nước.

Chất béo là nguồn cung cấp năng lượng cho cơ thể giống như tinh bột và protein, nhưng thường có mật độ năng lượng cao hơn. Cụ thể, 1g chất béo cung cấp 9 calo, trong khi protein hoặc carbohydrate chỉ cung cấp 4 calo.

Chất béo chủ yếu được cấu thành từ các axit béo và được phân loại thành hai nhóm chính: axit béo bão hòa và axit béo không bão hòa.

• Axit béo bão hòa: thường ở dạng rắn, bao gồm các axit như axit stearic (C17H35COOH), axit palmitic (C15H31COOH), và axit caprylic, thường thấy trong mỡ động vật.
• Axit béo không bão hòa: thường ở dạng lỏng, bao gồm các axit như axit oleic (C17H33COOH – 1 liên kết đôi), axit linoleic (C17H31COOH – 2 liên kết đôi), axit arachidonic và alpha linolenic (C17H29COOH – 3 liên kết đôi).

Một số ví dụ về các loại chất béo:

• (C17H35COO)3C3H5 tristearin (tristearoylglixerol).
• (C15H31COO)3C3H5 tripanmitin (tripanmitoylglixerol).
• (C17H33COO)3C3H5 triolein (trioleoylglixerol).
• (C17H31COO)3C3H5 trilinolein (trilinoleoylglixerol).

Các axit béo trong chất béo thường có các đặc điểm sau:

• Có một chuỗi cacbon dài và không phân nhánh.
• Tổng số nguyên tử cacbon thường lớn hơn 16 và luôn là số chẵn.

Trạng thái tự nhiên: Chất béo chủ yếu có trong dầu và mỡ động vật, ví dụ như mỡ bò, mỡ gà, mỡ lợn, cũng như trong các loại dầu thực vật như dầu lạc, dầu vừng, dầu ô-liu, và nhiều hơn nữa.

2. Chất béo là trieste của axit béo với gì?

Chất béo là trieste của axit béo và glycerol, bao gồm các axit cacboxylic đơn chức với số nguyên tử cacbon chẵn (thường từ 12 đến 24) và không phân nhánh, gọi chung là triglycerid. Hay nói cách khác, chất béo là trieste của glixerol và axit béo, được gọi là triglixerit hoặc triaxylglixerol.
Công thức cấu tạo chung của chất béo là:

* Phân loại Lipid:
Lipid là các este phức tạp và được phân chia thành các nhóm sau:

• Sáp: là este của axit béo (C ≥ 16) với monoalcol có số nguyên tử cacbon lớn (C ≥ 16).
• Steroid: là este của các hợp chất đơn chức có cấu trúc bốn vòng hiđrocacbon liên kết với axit béo.
• Photpholipit: là este của glixerol với một nhóm photphat hữu cơ và hai gốc axit béo. Tính chất của chất béo.

3. Tính chất của chất béo

3.1. Tính chất vật lý

- Dưới điều kiện bình thường, chất béo có thể ở dạng lỏng hoặc rắn.

• Chất béo lỏng: có chứa các gốc hiđrocacbon không bão hòa (gốc axit béo không bão hòa). Nếu trong phân tử có ít nhất một gốc hiđrocacbon không bão hòa, chất béo đó sẽ ở dạng lỏng.

Ví dụ: (C17H33COO)3C3H5

• Chất béo rắn: có chứa các gốc hiđrocacbon bão hòa (gốc axit béo bão hòa). Nếu tất cả các gốc hiđrocacbon đều bão hòa, chất béo đó sẽ ở dạng rắn.

Ví dụ: (C17H35COO)3C3H5

- Chất béo không hòa tan trong nước. Tuy nhiên, chúng hòa tan tốt trong các dung môi hữu cơ như nước xà phòng, benzen, hexan, clorofom, và các dung môi khác.

- Chất béo có mật độ thấp hơn nước. Do đó, chúng nổi lên trên mặt nước.

3.2. Tính chất hóa học

Do chất béo là trieste, nên chúng có các tính chất của este như: phản ứng thủy phân trong môi trường axit, phản ứng xà phòng hóa và phản ứng với các gốc hiđrocacbon.

- Phản ứng thủy phân trong môi trường axit:

• Đặc điểm: phản ứng này là phản ứng thuận nghịch.
• Xúc tác: H+, nhiệt độ cao.
• Khi đun chất béo với nước trong môi trường axit, chất béo bị thủy phân để tạo thành axit béo và glixerol.
• Phương trình tổng quát:

(RCOO)3C3H5 + 3H2O (H +) → 3RCOOH + C3H5 (OH)3

Ví dụ: Phản ứng thủy phân của tristearin:
(C17H35COO)3C3H5 + 3H2O → 3C17H35COOH + C3H5 (OH)3
                                                      tristearin axit stearic     glyxerol

- Phản ứng xà phòng hóa:

• Đặc điểm: phản ứng không thể đảo ngược.
• Điều kiện: nhiệt độ cao.
• Khi đun nóng chất béo với dung dịch kiềm như KOH hoặc NaOH, hỗn hợp thu được gồm muối của axit béo và glixerol. Muối này là thành phần chính của xà phòng, vì vậy phản ứng này được gọi là phản ứng xà phòng hóa.
• Phương trình tổng quát:

(RCOO)3C3H5 + 3NaOH → 3RCOONa + C3H5 (OH)3

Ví dụ: Phản ứng xà phòng hóa của tristearin:
(C17H35COO)3C3H5 + 3NaOH → 3C17H35COONa + C3H5 (OH)3
                                                      tristearin natri stearat     glyxerol

- Muối tạo thành sau phản ứng là thành phần chủ yếu trong xà phòng, do đó phản ứng này được gọi là phản ứng xà phòng hóa.

- Chỉ số xà phòng hóa: số mol KOH hoặc NaOH cần thiết để hoàn toàn xà phòng hóa 1 gram lipid, tức là để trung hòa các axit sinh ra từ phản ứng thủy phân 1 gram lipid.

- Số axit: số mol KOH hoặc NaOH cần dùng để trung hòa axit tự do có trong 1 mol lipid.

* Ghi chú:

• Trong quá trình thủy phân lipid, glixerol phải luôn được thu nhận.
• Định luật bảo toàn khối lượng trong phản ứng thủy phân: khối lượng chất béo + khối lượng bazơ = khối lượng muối + khối lượng glixerol

* Chỉ số axit: là số mg KOH cần thiết để trung hòa lượng axit dư có trong 1 gram chất béo.

Khi gặp bài toán liên quan, thường sẽ cần quy đổi theo tác dụng với NaOH.

Nếu chất béo có axit dư, khi dùng NaOH vừa đủ thì:

Tính cho 1 gram chất béo: axit béo = nOH– (phản ứng với axit béo) (mmol↔milimol)

Chỉ số axit phản ánh mức độ tươi mới của chất béo. Chỉ số này càng cao, chất béo càng bị phân hủy hoặc oxy hóa nhiều.

* Chỉ số este: là số mg KOH cần để phản ứng hoàn toàn với lượng chất béo trong 1 gam chất béo. Công thức tính là:

Tính cho 1 gram chất béo: ntriglixerit = nglixerol; nKOH = nOH = 3ntriglixerit (milimol↔milimol)

* Chỉ số xà phòng: = chỉ số axit cộng với chỉ số este.

Chỉ số xà phòng đo lường số miligam KOH cần thiết để trung hòa các axit tự do và thủy phân hoàn toàn lượng este trong một gam chất béo.

- Phản ứng hydro hóa: Chất béo chứa các gốc axit béo không no sẽ phản ứng với H2 để tạo liên kết đơn. Quá trình này chuyển chất béo từ dạng lỏng thành dạng rắn (từ không no thành no), giúp dễ dàng vận chuyển hoặc chế tạo bơ và xà phòng nhân tạo.

(C17H33COO)3C3H5 (lỏng) + 3H2 → (C17H35COO)3C3H5 (rắn)

Số iốt là lượng iốt (tính bằng gam) có thể phản ứng với 100 gam chất béo.

Mỗi gốc C17H31COO chứa hai liên kết đôi, vì vậy 3 gốc sẽ cần 6 phân tử hiđro để chuyển thành axit béo no tương ứng. Đây còn được gọi là phản ứng cộng H2.

- Phản ứng oxy hóa:

Oxi hóa hoàn toàn chất béo sinh ra CO2 và H2O:

• Khi oxi hóa không hoàn toàn, các liên kết đôi C=C trong chất béo lỏng bị oxi hóa chậm bởi oxi không khí tạo thành peroxit. Chất béo phản ứng với oxy trong không khí tạo ra andehit có mùi khó chịu, gây hiện tượng ôi thiu khi dầu mỡ để lâu ngoài không khí.
• Dầu mỡ đã qua sử dụng thường bị oxi hóa một phần và tạo ra andehit, làm giảm chất lượng thực phẩm và gây hại cho sức khỏe. Do đó, không nên tái sử dụng dầu đã chiên nhiều lần.

4. Ứng dụng của chất béo

4.1. Đối với cơ thể con người

- Chất béo đóng vai trò quan trọng trong chế độ ăn uống của con người, cung cấp năng lượng và dự trữ năng lượng cho các hoạt động hàng ngày.

- Qua các phản ứng sinh hóa phức tạp, chất béo được oxi hóa từ từ thành CO2, H2O và giải phóng năng lượng.

- Những chất béo chưa được sử dụng sẽ được lưu trữ trong các mô mỡ.

- Bên cạnh đó, chất béo cũng là nguyên liệu cần thiết để tổng hợp một số hợp chất quan trọng, hỗ trợ quá trình vận chuyển và hấp thu các chất hòa tan trong mỡ.

4.2. Đối với cuộc sống hàng ngày

- Trong ngành công nghiệp, chất béo được sử dụng rộng rãi để sản xuất xà phòng và glixerol.

- Một số loại dầu thực vật còn được dùng làm nhiên liệu cho động cơ diesel.

- Chất béo cũng được áp dụng trong sản xuất nhiều loại thực phẩm như đồ hộp, mì ống, và nhiều sản phẩm khác.

- Glixerol, bên cạnh đó, được sử dụng trong chế tạo mỹ phẩm, chất dẻo, chất nổ, và nhiều ứng dụng khác.

Chúng tôi hy vọng bài viết đã mang lại cho bạn những thông tin giá trị. Xin chân thành cảm ơn.