Graisses

Classification des graisses – exemples

Les graisses peuvent être divisées en fonction de leur état physique, de leur origine et de leur nature chimique. En termes d’état physique, une matière grasse peut être solide (par exemple, beurre de coco, saindoux ou suif) ou liquide (huile de soja, d’olive ou de poisson). L’état physique suggère également une autre division : la partie hydrocarbure des graisses solides ne contient que des liaisons saturées, tandis que les graisses liquides comprennent également des liaisons insaturées. La présence de doubles liaisons affecte la flexion de la chaîne carbonée, ce qui réduit à son tour le tassement des molécules et donc aussi leur densité. Les graisses insaturées naturelles présentent la géométrie structurelle "-cis", mais lorsqu’elles sont soumises à un traitement thermique, elles se transforment en isomères "-trans", qui sont nocifs pour la santé humaine. La nature chimique des graisses peut également varier en termes de présence ou d’absence de liaisons particulières dans la structure. Les graisses saturées ne contiennent que des liaisons saturées, comme dans le cas du saindoux, du suif ou du beurre, alors que des liaisons insaturées peuvent être trouvées dans l’huile de soja, l’huile d’olive ou l’huile de poisson. La troisième classification importante est celle de l’origine : les graisses peuvent provenir de plantes ou d’animaux.

L’origine des graisses

Les lipides les plus courants sont les graisses animales et les huiles végétales. Malgré des différences considérables d’apparence et d’état physique, leurs structures sont très similaires. Les graisses animales sont solides (par exemple, le beurre ou le saindoux), tandis que les huiles végétales sont liquides (comme l’huile de maïs ou l’huile d’arachide). En termes de structure et de chimie des molécules, les graisses animales et végétales sont des triacylglycérides (TAG) – des triesters de glycérol (glycérine) avec trois molécules d’acides carboxyliques à longue chaîne. Les plus grandes quantités de graisses végétales sont contenues dans les graines et la pulpe des fruits, tandis que les graisses animales se trouvent principalement dans les cellules et les tissus adipeux. Outre les deux sources de graisses les plus importantes, il existe également des graisses synthétisées artificiellement. Les graisses naturelles sont entièrement un mélange de nombreux esters, tandis que les graisses synthétisées ne sont constituées que d’un seul composé chimique.

Propriétés physico-chimiques de base des graisses

Bien que les représentants de ce groupe diversifié aient des structures différentes, aucun d’entre eux ne se dissout dans l’eau. Cependant, ils se dissolvent dans les solvants organiques populaires tels que le benzène, l’éther diéthylique, le chloroforme ou l’acétone, en raison de leur structure non polaire. Les graisses combinées à l’eau produisent des émulsions, c’est-à-dire des mélanges non homogènes dans lesquels un liquide est dispersé dans l’autre. Leur densité est inférieure à celle de l’eau, c’est pourquoi ils remontent à sa surface. Leur poids spécifique est de 0,910 à 0,996 g/cm ³ . Les graisses rancissent, ce qui signifie qu’elles produisent des composés chimiques nocifs pour le corps humain, comme l’acide butyrique au goût et à l’odeur désagréables. La transformation se produit dans des conditions aérobies, sous l’influence de la température et des bactéries. Dans des conditions normales, quel que soit l’état physique, les graisses n’ont ni odeur, ni goût, ni couleur et présentent une réaction neutre. Tout goût ou odeur peut provenir de mélanges ou de produits de décomposition. Les graisses sont non volatiles et inflammables, avec un pouvoir calorifique inférieur d’environ 38 J/g. Leur valeur calorifique nette est d’env. 39 kJ/g, ils constituent donc des matériaux à haute réserve d’énergie. Les graisses sont obtenues par estérification, qui se produit directement entre l’acide carboxylique et un alcool . C’est la réaction de base pour les lipides simples et complexes, mais pas pour les isoprénoïdes. L’estérification se produit toujours dans un environnement acide et est réversible. Il se déroule selon la réaction suivante : R ¹ COOH + R ² OH ↔ R ¹ COOR ² + H ₂ O

Bonnes graisses

En termes de structure, il s’agit d’esters d’alcool trihydroxylique (glycérol) et de différents acides gras. Une molécule de glycérol contient trois groupes hydroxyles estérifiables, la réaction se produit donc entre un, deux ou trois groupes (selon les conditions) et l’acide gras. Les produits de telles transformations peuvent être des monoacylglycérols, des diacylglycérols et des triacylglycérols, qui contiennent respectivement un, deux ou trois radicaux d’acides gras par molécule. Toutes les graisses naturelles sont des triacylglycérols, tandis que les graisses synthétiques sont généralement des monoacylglycérols ou parfois des diacylglycérols. Un exemple de graisses appropriées est le tristéarate de glycérol , dans la molécule duquel les trois groupes hydroxyle sont estérifiés par les molécules d’acide stéarique.

Graisses complexes

Les graisses complexes sont des composants des membranes cellulaires qui conditionnent leur bon fonctionnement. Leur rôle est généralement d’amortir les chocs des organes internes et d’assurer une isolation thermique. Ils sont divisés en trois groupes principaux : les phospholipides, les glycolipides et les stéroïdes. Ils se distinguent par la présence d’atomes particuliers dans leurs molécules. Les phospholipides sont des dérivés de l’acide phosphatidique, les glycolipides contiennent du sucre et les stéroïdes sont constitués de quatre cycles aromatiques adjacents.

Graisses simples ou mixtes

Compte tenu des capacités des trois radicaux acides présents dans le triacylglycérol, la structure peut comprendre trois radicaux d’acides gras identiques ou différents. C’est ainsi que l’on distingue les triacylglycérols simples, qui contiennent les mêmes radicaux acides, et les triacylglycérols mixtes, qui contiennent des radicaux acides différents. Dans la plupart des cas, les graisses naturelles ont plusieurs radicaux acides différents, ce sont donc des graisses mixtes. Pour cette raison, ils ont leur propre isomérie, c’est-à-dire que l’arrangement de divers groupes à différents endroits contribue à la présence simultanée de leurs trois isomères de position dans la nature. Par conséquent, la catégorie des graisses existant dans la nature est très étendue.

L’hydrolyse des graisses

L’hydrolyse des graisses est possible en deux variantes différentes. L’eau provoque une hydrolyse acide, tandis qu’un environnement basique entraîne une hydrolyse alcaline. L’hydrolyse acide produit du glycérol et des acides gras. L’hydrolyse alcaline est également appelée saponification. À la suite de cette réaction, nous obtenons du glycérol (propane-1,2,3-triol) et des sels d’acides gras dont les radicaux étaient des composants de la graisse soumise à la réaction. En termes chimiques, les savons communément connus sont des sels de sodium ou de potassium d’acides carboxyliques supérieurs, et généralement leur mélange, d’où vient le nom alternatif de l’hydrolyse alcaline des graisses (saponification). Le mécanisme de l’hydrolyse acide des graisses ne diffère pas de celui de l’hydrolyse des esters. Le processus commence par la protonation d’un atome carbonyle d’oxygène dans le but d’activer la molécule, ce qui provoque alors l’ajout d’une molécule d’eau nucléophile. L’étape suivante est la transformation du proton puis l’élimination de la molécule d’alcool incluant la formation d’acide carboxylique. Au stade final, le catalyseur acide est reproduit.

La saponification des graisses

Le mécanisme lui-même est celui de la substitution nucléophile, où l’agent nucléophile est l’anion hydroxyde. Au stade initial, il se connecte à l’atome de carbone du groupe carbonyle de la graisse, changeant sa forme de trigone (hybridation sp ² ) en tétraédrique (sp ³ ). Ensuite, un ion alcoxyle s’abstrait du produit intermédiaire et un acide carboxylique se forme, qui perd alors son proton et produit un anion carboxylate. Le proton extrait s’attache à l’ion alcoxyle. Au stade final, suite à l’ajout d’une solution d’acide inorganique, l’ion carboxylé est protoné ou un cation sodium est fixé.

Détection des graisses

1. Test d’acroléine

Il permet de distinguer une matière grasse d’un corps gras, comme une huile minérale. Elle consiste à chauffer l’huile dans une flamme de brûleur, et la transformation peut produire des fumées d’acroléine à l’odeur particulière. L’acroléine (acrylaldéhyde) est un produit volatil et insaturé de la déshydratation du glycérol. Outre une odeur irritante, l’aldéhyde a la capacité de réduire les ions d’argent dans un environnement alcalin. L’acroléine est courante dans l’huile brûlée, par exemple lors de la friture.

Le rôle des graisses dans l’alimentation

Dans les industries alimentaires, cosmétiques et pharmaceutiques, les graisses sont largement utilisées. Ils constituent un élément alimentaire important, car notre organisme a besoin de vitamines solubles dans les graisses, ce sont les vitamines A, D, E et K. De plus, ils agissent comme une matière de réserve énergétique et constituent un réactif nécessaire à de nombreuses réactions métaboliques. Les acides gras insaturés nécessaires à la supplémentation (tels que non synthétisés par notre organisme) sont principalement les oméga-3 et les oméga-6. Ils sont essentiels au bon fonctionnement du corps humain, par exemple parce qu’ils transportent le cholestérol ou aident le sang à coaguler. Ils comprennent l’acide α-linolénique (ALA), l’acide eicosapentaénoïque (EPA), l’acide docosahexaénoïque (DHA), l’acide linoléique (LA), l’acide gammalinolénique (GLA) et l’acide arachidonique (AA, ARA). Chacun d’eux peut être obtenu en prolongeant notre alimentation par des graisses appropriées.

Hydrogénation des graisses liquides

L’hydrogénation des graisses est une réaction utilisée, par exemple, pour produire des margarines ou des graisses de friture. Les doubles liaisons entre atomes de carbone, existant dans les huiles végétales, peuvent être réduites par voie catalytique. Le plus souvent, afin de produire un mélange de matières grasses de consistance appropriée, nous utilisons des huiles liquides telles que l’huile de soja, de noix de coco ou de coton.