grassi

Composti untuosi al tatto, di consistenza da solida a molle o liquida, inodori se puri, più leggeri dell’acqua, presenti in natura negli organismi animali o vegetali.

Generalità

Dal punto di vista chimico i g. propriamente detti sono gli esteri della glicerina con acidi grassi, composti cioè del tipo:

tab. 1

dove R, R′, R″ rappresentano il residuo di un acido organico alifatico superiore e possono essere fra loro uguali (trigliceridi semplici) o diversi (trigliceridi misti). Secondo questa accezione i g. rientrano pertanto nel gruppo delle sostanze di natura lipoidea (➔ lipidi). Nei g. naturali gli acidi che entrano a far parte dei gliceridi sono in genere quelli a elevato numero, sempre pari, di atomi di carbonio, prevalentemente da 12 a 18, sia saturi sia non saturi. Gli acidi grassi più frequenti nei g. naturali sono, fra quelli saturi, l’acido laurico, miristico, palmitico, stearico, e fra quelli insaturi l’acido oleico e linoleico (tab. 1). Oltre ai gliceridi, le sostanze grasse naturali (cioè quelle a prevalente composizione lipidica) possono contenere piccole quantità di altri composti, quali fosfatidi, pigmenti, vitamine, steroli ecc.

In base all’origine i g. si distinguono in animali (g. di bue o sego, g. di maiale o lardo ecc.), vegetali, di pesce o di animali marini; in base alla consistenza si distinguono in oli (quelli fluidi a temperatura ambiente: ➔ olio), burri (quelli solidi o semisolidi a temperatura ambiente); in base al tipo e alla quantità di acidi insaturi si distinguono in essiccativi (o siccativi), semisiccativi e non siccativi, secondo che, spalmati in strato sottile su un supporto, essiccano o no, dando origine a pellicole sottili, impermeabili, trasparenti ecc.

Una delle proprietà più interessanti dei trigliceridi, che si ripercuote sullo stato fisico delle sostanze grasse, è il punto di fusione; questa grandezza fisica è condizionata dalla lunghezza della catena degli acidi grassi, dal fatto che tali acidi siano saturi o insaturi, dalla presenza di isomeri cis o trans, dalle posizioni occupate dai singoli acidi nella molecola del trigliceride. I g. sono insolubili in acqua, si mescolano con quasi tutti i solventi organici, eccetto l’alcol; all’aria si alterano (irrancidiscono) più o meno rapidamente a seconda del tipo dell’acido in essi presente; al calore sono abbastanza stabili fin verso 200-250 °C.

Effetti della cottura

Sono molto importanti, per i g. destinati a uso alimentare, gli effetti prodotti dalla cottura, in quanto durante questa fase possono verificarsi modificazioni e alterazioni più o meno gravi che dipendono da numerosi fattori: a) natura del g. impiegato; b) stato di conservazione del g. al momento dell’uso; c) condizioni di cottura (temperatura, durata del riscaldamento, maggiore o minore contatto con l’aria); d) natura dell’alimento (infatti tutti gli alimenti contengono acqua che favorisce l’idrolisi del g., mentre alcuni cibi possono cedere acidi grassi polinsaturi che sono facilmente ossidabili). La più comune alterazione dei g. che si verifica durante la cottura è l’idrolisi dei trigliceridi che porta alla liberazione di acidi grassi e glicerina. Quest’ultima nel prosieguo del riscaldamento dà origine ad acroleina, aldeide insatura di odore acre e pungente, che ha azione depressiva sul sistema nervoso centrale ed è particolarmente dannosa per il fegato. Durante la cottura si può verificare anche un fenomeno autossidativo che porta alla formazione di perossidi, di prodotti secondari di demolizione (di natura aldeidica e chetonica) e di forme polimerizzate, sostanze che hanno azione tossica per l’organismo. Questo processo di termossidazione è tanto più rapido e accentuato quanto maggiore è il grado di insaturazione del g. impiegato.

Analisi dei grassi

L’analisi dei g. presenta difficoltà notevoli a causa, soprattutto, della molteplicità e complessità dei gliceridi presenti: in pratica si dispone di un certo numero di reazioni e di indici caratteristici che permettono di rilevare la presenza di sofisticazioni e di identificare i vari grassi. Fra questi i più importanti sono: a) il numero di iodio (cioè la quantità in g di iodio fissata da 100 g di g. in condizioni standard), che misura il grado di insaturazione, cioè i legami insaturi presenti negli acidi grassi; b) il numero di acidità (cioè la quantità in mg di idrossido potassico necessaria per neutralizzare 1 g di g.), che misura il contenuto di acidi grassi presenti allo stato libero; c) il numero di saponificazione (cioè la quantità in mg di idrossido potassico necessaria per saponificare 1 g di g.), che misura la quantità totale di acidi presenti; d) il numero degli esteri (cioè la differenza fra i numeri di saponificazione e di acidità), che misura la quantità degli acidi grassi presenti sotto forma di esteri, cioè la quantità di g. neutro; e) il numero degli acidi volatili, o indice di Reichert-Meissl (cioè la quantità in cm³ di soluzione decinormale di idrossido potassico necessaria per neutralizzare gli acidi grassi volatili solubili in acqua ottenuti trattando 5 g di g.), che misura la quantità di acidi grassi a basso peso molecolare presenti; f) il numero di acetile (cioè la quantità in mg di idrossido potassico necessaria per neutralizzare l’acido acetico prodotto dall’idrolisi di 1 g di g. preventivamente acetilato), che misura la quantità di ossiacidi presenti nel grasso.

tab. 2

Oltre a questi numeri si misurano diverse caratteristiche fisiche dei g. o degli acidi grassi costituenti, quali, per es., la densità, la temperatura di fusione e di solidificazione, sia del g. sia degli acidi grassi costituenti; dette temperature crescono sia col numero degli atomi di carbonio sia col grado di saturazione degli acidi grassi costituenti. Nella tab. 2 sono riportate le caratteristiche di alcuni g. animali e vegetali. Maggiori possibilità di individuare i singoli gliceridi presenti sono offerte dai metodi di analisi cromatografica e spettrofotometrica.

Idrolisi

La proprietà chimica più importante presentata dai g. è quella d’idrolizzarsi, cioè di mettere in libertà la glicerina e l’acido g. costituente:

C₃H₅(OOCR)₃+3H₂O⇄C₃H₅(OH)₃++3RCOOH.

Questa reazione, per prodursi, richiede in genere la presenza di un catalizzatore (acidi o alcali diluiti); nel caso della catalisi alcalina, si ha la neutralizzazione dell’acido messo in libertà, con formazione di un sapone e il processo prende il nome di saponificazione; esso è sfruttato largamente nell’industria per produrre glicerina e saponi o acidi grassi.

Acidi grassi
Denominazioni

- Gli acidi grassi sono acidi carbossilici alifatici monobasici, molti dei quali presenti in natura nei g. (sotto forma di esteri della glicerina), nelle cere, negli oli essenziali ecc. Il gruppo degli acidi grassi comprende composti saturi, di formula generale C_nH_2n+1COOH, a catena normale o ramificata (l’acido palmitico è il più abbondante, mentre lo stearico è il più diffuso) e anche acidi non saturi. In senso stretto, la denominazione di acido grasso va attribuita agli acidi a catena normale. La denominazione IUPAC dei singoli acidi è quella degli acidi carbossilici; però è molto più diffuso l’uso dei nomi comuni, derivanti, per es., dal vegetale nel quale si trovano: acido palmitico, linoleico ecc.

Diffusione

- Sono noti quasi tutti i termini (eccetto due o tre) della serie degli acidi saturi contenenti da 1 a 38 atomi di carbonio; quelli fino a 7-8 atomi di carbonio sono liquidi a temperatura ambiente, gli altri sono solidi. In natura sono presenti quelli a numero pari di atomi di carbonio.

Gli acidi grassi insaturi sono presenti, esterificati, specie negli oli vegetali e negli oli di pesce; sono per lo più fluidi e presentano isomeria geometrica. In molti oli vegetali sono diffusi anche altri acidi a 18 atomi di carbonio, contenenti due o tre doppi legami (acido linoleico, linolenico); negli oli di pesce prevalgono acidi grassi a maggior grado di insaturazione, con un numero di doppi legami che può arrivare anche a 6-7, ma per lo più di tipo non coniugato. Fra gli acidi con un solo doppio legame l’acido oleico, di formula C₁₈H₃₄O₂, è quello più diffuso in natura (negli animali e nei vegetali); si ritrova anche l’acido insaturo a 16 atomi di carbonio (C₁₆H₃₀O₂, acido palmitoleico), l’erucico ecc. Fra gli acidi con due doppi legami coniugati in natura il più abbondante è il linolenico, presente in molti vegetali; si ritrova anche l’acido sorbico, a 6 atomi di carbonio.

Sali

- Gli acidi grassi formano sali con le basi, e questi sali nel caso di acidi ad alto numero di atomi di carbonio prendono il nome di saponi e di saponi metallici; formano esteri con gli alcoli mono- e polivalenti: molti di questi esteri sono presenti in prodotti del regno vegetale e animale (cere, grassi ecc.) e sono una componente essenziale delle membrane cellulari (➔ lipidi), altri vengono prodotti sinteticamente e trovano largo impiego in vari campi d’applicazione (plastificanti, profumi ecc.).

Reazioni

- Gli acidi grassi saturi sono stabili rispetto agli agenti ossidanti; quelli insaturi si ossidano tanto più facilmente quanto maggiore è il loro grado di insaturazione, e possono essere idrogenati, trasformandosi in acidi saturi con ugual numero di atomi di carbonio. La tendenza all’ossidazione all’aria di alcuni tipi di acidi grassi insaturi (oli siccativi) è largamente sfruttata nella preparazione di vernici, nella fabbricazione del linoleum ecc.

Gli alogeni reagiscono con gli acidi grassi saturi dando prodotti di sostituzione (cioè sostituiscono atomi di idrogeno), con gli acidi non saturi dando prodotti sia di sostituzione sia di addizione (cioè si addizionano ai legami non saturi, saturandoli); con entrambi i tipi possono dare, sostituendo l’OH del gruppo carbossilico, i cloruri, bromuri ecc., degli acidi; questi composti, data la reattività dell’alogeno, costituiscono utili intermedi in molte sintesi. Con l’acido solforico gli acidi grassi saturi danno sia i solfati (nei quali il gruppo solforico è unito all’atomo di carbonio non direttamente ma attraverso un atomo di ossigeno) sia i solfonati (nei quali l’unione avviene direttamente).

Produzione

- Gli acidi grassi si ricavano dagli oli o dai g. esistenti in natura (nei g. animali, negli oli di semi, di pesci ecc.) per scissione idrolitica (saponificazione) oppure si preparano per sintesi. Dalla saponificazione dei gliceridi si ottengono miscele di più acidi grassi, saturi e insaturi. La separazione si può far avvenire per cristallizzazione frazionata, partendo da miscele di acidi grassi fusi o anche da soluzioni di acidi grassi in metanolo, acetone ecc.; attualmente si preferisce adottare la distillazione frazionata sotto vuoto spinto, realizzata introducendo la miscela degli acidi grassi da separare, preriscaldata a 200-220 °C, sulla sommità di una torre a piatti attraverso cui discende in controcorrente con vapore surriscaldato che asporta i componenti in funzione della loro diversa volatilità; questi poi si recuperano separandoli dal vapore.

Mentre si conoscono diversi metodi di sintesi per gli acidi grassi a basso numero di atomi di carbonio, per quelli superiori la sintesi è meno facile. Per gli acidi saturi si può partire da acidi a basso numero di atomi di carbonio, allungando poi la catena (formazione di un nitrile, di un estere dell’acido malonico, acetacetico ecc.), o da aldeidi o alcoli superiori che per ossidazione danno gli acidi. In campo industriale i metodi più usati sono quelli di sintesi per ossidazione delle paraffine normali.