Каква е структурната функция на липидите. Прости и сложни липиди

Какво представляват липидите?

Липидите са поредица от органични вещества, които са част от всички живи клетки. Той също така включва мазнини и подобни на мазнини вещества, съдържащи се в клетките и тъканите на животните като част от мастната тъкан, която играе критична физиологична роля.

Самото човешко тяло е способно да синтезира всички основни липиди. Само мастноразтворимите витамини и есенциалните полиненаситени мастни киселини не могат да се синтезират в тялото на животните и хората. Липидният синтез се осъществява главно в черния дроб и епителните клетки на тънките черва. Редица липиди са характерни за определени органи и тъкани, докато други липиди присъстват в клетките на всички тъкани. Количеството липиди, съдържащи се в органите и тъканите, варира. Повечето липиди се намират в мастната и нервната тъкан.

Съдържанието на липиди в човешкия черен дроб варира от 7 до 14% (на база сухо тегло). В случай на чернодробни заболявания, като мастен черен дроб, съдържанието на липиди в чернодробната тъкан достига 45%, главно поради увеличаване на количеството на триглицеридите. Липидите в кръвната плазма се съдържат в комбинация с протеини и в този състав се транспортират до други органи и тъкани.

Липидите изпълняват следните биологични функции:

1. Структурни. Когато се комбинират, фосфолипидите и протеините образуват биологични мембрани.

2. Енергия.В процеса на окисление на мазнините се освобождава голямо количество енергия, което отива за образуването на АТФ. Повечето от енергийните резерви на тялото се съхраняват под формата на липиди и се изразходват в случай на липса на хранителни вещества. Така например животните спят зимен сън, а предварително натрупаните мазнини и масла се използват за поддържане на жизнените им функции. Поради високото съдържание на липиди в семената на растенията, ембрионът и разсадът се развиват, докато се хранят сами. Семената на растения като кокосова палма, рициново зърно, слънчоглед, соя, рапица са суровините, от които се произвежда растително масло индустриално.

3. Топлоизолация и защита.Отлага се в подкожната тъкан и около органи като червата и бъбреците. Полученият слой мазнина предпазва тялото на животното и неговите органи от механични повреди. Тъй като подкожната мазнина има ниска топлопроводимост, тя запазва топлината добре, което позволява на животните да живеят в студен климат. За китовете, например, тази мазнина насърчава плаваемостта.

4. Лубрикант и водоотблъскващ. Кожата, козината и перата имат слой восък, който ги поддържа еластични и ги предпазва от влага. Този слой восък се намира и върху листата и плодовете на различни растения.

5. Регулаторен. Половите хормони, тестостеронът, прогестеронът и кортикостероидите, както и други, са производни на холестерола. Витамин D, производно на холестерола, играе важна роля в метаболизма на калция и фосфора. Жлъчните киселини участват в храносмилането (емулгиране на мазнините), както и в усвояването на висшите карбоксилни киселини.

Източникът на образуване на метаболитна вода са липидите. Така че, за да получите 105 грама вода, трябва да окислите 100 грама мазнина. За обитателите на пустинята такава вода е жизненоважна, например за камилите, които трябва да останат без вода в продължение на 10-12 дни; те съхраняват такава мазнина в гърбицата си и я използват, за да получат вода. Процесът на окисление на мазнините е много важен за животни, които спят зимен сън, като мармоти, мечки и др.

ЛИПИДИ - това е хетерогенна група от естествени съединения, напълно или почти напълно неразтворими във вода, но разтворими в органични разтворители и един в друг, давайки мастни киселини с високо молекулно тегло при хидролиза.

В живия организъм липидите изпълняват различни функции.

Биологични функции на липидите:

1) Структурни

Структурните липиди образуват сложни комплекси с протеини и въглехидрати, от които са изградени мембраните на клетките и клетъчните структури, и участват в различни процеси, протичащи в клетката.

2) Резервен (енергия)

Резервните липиди (главно мазнини) са енергийният резерв на организма и участват в метаболитните процеси. При растенията те се натрупват главно в плодовете и семената, при животните и рибите - в подкожните мастни тъкани и тъканите около вътрешните органи, както и черния дроб, мозъка и нервните тъкани. Тяхното съдържание зависи от много фактори (вид, възраст, хранене и др.) и в някои случаи представлява 95-97% от всички секретирани липиди.

Калорично съдържание на въглехидрати и протеини: ~ 4 kcal/грам.

Калорично съдържание на мазнини: ~ 9 kcal/грам.

Предимството на мазнините като енергиен резерв, за разлика от въглехидратите, е тяхната хидрофобност – те не са свързани с вода. Това осигурява компактност на мастните резерви - те се съхраняват в безводна форма, заемайки малък обем. Средният запас от чисти триацилглицероли на човек е приблизително 13 kg. Тези резерви биха могли да стигнат за 40 дни гладуване при условия на умерена физическа активност. За сравнение: общите запаси от гликоген в тялото са приблизително 400 g; при гладуване това количество не е достатъчно дори за един ден.

3) Защитен

Подкожната мастна тъкан предпазва животните от охлаждане, а вътрешните органи от механични повреди.

Образуването на мастни запаси в тялото на хората и някои животни се счита за адаптация към нередовно хранене и живот в студена среда. Особено голям запас от мазнини имат животните, които дълго време спят зимен сън (мечки, мармоти) и са приспособени да живеят в студени условия (моржове, тюлени). Плодът практически няма мазнини и се появява едва преди раждането.

Специална група по отношение на техните функции в живия организъм са защитните липиди на растенията - восъците и техните производни, покриващи повърхността на листата, семената и плодовете.

4) Важен компонент на хранителните суровини

Липидите са важен компонент на храната, определящ до голяма степен нейната хранителна стойност и вкус. Ролята на липидите в различните хранителни технологични процеси е изключително важна. Развалянето на зърното и продуктите от неговата преработка по време на съхранение (гранясване) се свързва преди всичко с промени в липидния му комплекс. Липидите, изолирани от редица растения и животни, са основните суровини за получаване на най-важните хранителни и технически продукти (растително масло, животински мазнини, включително масло, маргарин, глицерин, мастни киселини и др.).

2 Класификация на липидите

Няма общоприета класификация на липидите.

Най-подходящо е липидите да се класифицират в зависимост от тяхната химическа природа, биологични функции, както и по отношение на определени реагенти, например основи.

Въз основа на техния химичен състав липидите обикновено се разделят на две групи: прости и сложни.

Прости липиди – естери на мастни киселини и алкохоли. Те включват мазнини , восъци И стероиди .

мазнини – естери на глицерол и висши мастни киселини.

Восъци – естери на висши алкохоли от алифатната серия (с дълга въглехидратна верига от 16-30 С атома) и висши мастни киселини.

Стероиди – естери на полициклични алкохоли и висши мастни киселини.

Комплексни липиди – в допълнение към мастни киселини и алкохоли, те съдържат други компоненти от различно химично естество. Те включват фосфолипиди и гликолипиди .

Фосфолипиди - това са сложни липиди, в които една от алкохолните групи е свързана не с FA, а с фосфорна киселина (фосфорната киселина може да бъде свързана с допълнително съединение). В зависимост от това кой алкохол е включен във фосфолипидите, те се разделят на глицерофосфолипиди (съдържат алкохола глицерин) и сфингофосфолипиди (съдържат алкохола сфингозин).

Гликолипиди – това са сложни липиди, в които една от алкохолните групи е свързана не с ФК, а с въглехидратен компонент. В зависимост от това кой въглехидратен компонент е част от гликолипидите, те се разделят на цереброзиди (съдържат монозахарид, дизахарид или малък неутрален хомоолигозахарид като въглехидратен компонент) и ганглиозиди (те съдържат кисел хетероолигозахарид като въглехидратен компонент).

Понякога в независима група липиди ( незначителни липиди ) отделят мастноразтворими пигменти, стероли и мастноразтворими витамини. Някои от тези съединения могат да бъдат класифицирани като прости (неутрални) липиди, други - сложни.

Според друга класификация, липидите, в зависимост от отношението им към основите, се разделят на две големи групи: осапуняеми и неосапуняеми.. Групата на осапунените липиди включва прости и сложни липиди, които при взаимодействие с основи се хидролизират, за да образуват соли на високомолекулни киселини, наречени "сапуни". Групата на неосапуняемите липиди включва съединения, които не подлежат на алкална хидролиза (стероли, мастноразтворими витамини, етери и др.).

Според функциите си в живия организъм липидите се делят на структурни, складови и защитни.

Структурните липиди са главно фосфолипиди.

Липидите за съхранение са главно мазнини.

Защитни липиди на растения - восъци и техните производни, покриващи повърхността на листа, семена и плодове, животни - мазнини.

МАЗНИНИ

Химичното наименование на мазнините е ацилглицероли. Това са естери на глицерол и висши мастни киселини. "Ацил" означава "остатък от мастна киселина".

В зависимост от броя на ацилните радикали мазнините се делят на моно-, ди- и триглицериди. Ако молекулата съдържа 1 радикал на мастна киселина, тогава мазнината се нарича МОНОАЦИЛГЛИЦЕРОЛ. Ако молекулата съдържа 2 радикала на мастна киселина, тогава мазнината се нарича ДИАЦИЛГЛИЦЕРОЛ. В организма на човека и животните преобладават ТРИАЦИЛГЛИЦЕРОЛИТЕ (съдържат три радикала на мастни киселини).

Трите хидроксила на глицерола могат да бъдат естерифицирани или само с една киселина, като палмитинова или олеинова, или с две или три различни киселини:

Естествените мазнини съдържат предимно смесени триглицериди, включително остатъци от различни киселини.

Тъй като алкохолът във всички естествени мазнини е един и същ - глицерол, разликите, наблюдавани между мазнините, се дължат единствено на състава на мастните киселини.

В мазнините са открити над четиристотин карбоксилни киселини с различни структури. Повечето от тях обаче присъстват само в малки количества.

Киселините, съдържащи се в естествените мазнини, са монокарбоксилни киселини, изградени от неразклонени въглеродни вериги, съдържащи четен брой въглеродни атоми. Киселини, съдържащи нечетен брой въглеродни атоми, имащи разклонена въглеродна верига или съдържащи циклични части присъстват в малки количества. Изключение правят изовалериановата киселина и редица циклични киселини, открити в някои много редки мазнини.

Най-често срещаните киселини в мазнините съдържат 12 до 18 въглеродни атома и често се наричат ​​мастни киселини. Много мазнини съдържат малки количества нискомолекулни киселини (C 2 -C 10). Във восъците присъстват киселини с повече от 24 въглеродни атома.

Глицеридите на най-разпространените мазнини съдържат значителни количества ненаситени киселини, съдържащи 1-3 двойни връзки: олеинова, линолова и линоленова. Арахидоновата киселина, съдържаща четири двойни връзки, присъства в животинските мазнини; киселините с пет, шест или повече двойни връзки се намират в мазнините на рибите и морските животни. Повечето ненаситени киселини на липидите имат цис конфигурация, техните двойни връзки са изолирани или разделени от метиленова (-CH2-) група.

От всички ненаситени киселини, съдържащи се в естествените мазнини, олеиновата киселина е най-често срещаната. В много мазнини олеиновата киселина съставлява повече от половината от общата маса киселини и само няколко мазнини съдържат по-малко от 10%. Две други ненаситени киселини - линоловата и линоленовата киселина - също са широко разпространени, но присъстват в много по-малки количества от олеиновата киселина. Линоловата и линоленовата киселина се намират в забележими количества в растителните масла; За животинските организми те са есенциални киселини.

От наситените киселини палмитиновата е почти толкова разпространена, колкото и олеиновата. Съдържа се във всички мазнини, като някои съдържат 15-50% от общото киселинно съдържание. Стеаринова и миристинова киселина са широко използвани. Стеаринова киселина се намира в големи количества (25% или повече) само в мазнините за съхранение на някои бозайници (например в овчата мазнина) и в мазнините на някои тропически растения, като какаовото масло.

Препоръчително е киселините, съдържащи се в мазнините, да се разделят на две категории: главни и второстепенни киселини. Основните киселини на мазнините са киселини, чието съдържание в мазнини надвишава 10%.

Физични свойства на мазнините

По правило мазнините не издържат на дестилация и се разлагат, дори ако се дестилират при понижено налягане.

Точката на топене и следователно консистенцията на мазнините зависи от структурата на киселините, които ги изграждат. Твърдите мазнини, т.е. мазнините, които се топят при относително висока температура, се състоят предимно от глицериди на наситени киселини (стеаринова, палмитинова), а маслата, които се топят при по-ниска температура и са гъсти течности, съдържат значителни количества глицериди на ненаситени киселини (олеинова, линолова). , линоленова).

Тъй като естествените мазнини са сложни смеси от смесени глицериди, те не се топят при определена температура, а в определен температурен диапазон и първо се размекват. За характеризиране на мазнините обикновено се използва температура на втвърдяване,която не съвпада с точката на топене - тя е малко по-ниска. Някои естествени мазнини са твърди; други са течности (масла). Температурата на втвърдяване варира в широки граници: -27 °C за лененото масло, -18 °C за слънчогледовото масло, 19-24 °C за кравето и 30-38 °C за говеждото масло.

Температурата на втвърдяване на мазнината се определя от естеството на съставните й киселини: колкото по-високо е съдържанието на наситени киселини, толкова по-висока е тя.

Мазнините са разтворими в етер, полихалогенни производни, въглероден дисулфид, ароматни въглеводороди (бензен, толуен) и бензин. Твърдите мазнини са слабо разтворими в петролев етер; неразтворим в студен алкохол. Мазнините са неразтворими във вода, но могат да образуват емулсии, които се стабилизират в присъствието на повърхностно активни вещества (емулгатори) като протеини, сапуни и някои сулфонови киселини, главно в леко алкална среда. Млякото е естествена мастна емулсия, стабилизирана от протеини.

Химични свойства на мазнините

Мазнините претърпяват всички химични реакции, характерни за естерите, но химичното им поведение има редица характеристики, свързани със структурата на мастните киселини и глицерина.

Сред химичните реакции, включващи мазнини, се разграничават няколко вида трансформации.

Глава II. ЛИПИДИ

§ 4. КЛАСИФИКАЦИЯ И ФУНКЦИИ НА ЛИПИДИТЕ

Липидите са хетерогенна група химични съединения, неразтворими във вода, но силно разтворими в неполярни органични разтворители: хлороформ, етер, ацетон, бензен и др., т.е. Тяхното общо свойство е хидрофобността (хидро - вода, фобия - страх). Поради голямото разнообразие от липиди е невъзможно да им се даде по-точна дефиниция. Липидите в повечето случаи са естери на мастни киселини и малко алкохол. Разграничават се следните класове липиди: триацилглицероли или мазнини, фосфолипиди, гликолипиди, стероиди, восъци, терпени. Има две категории липиди - осапуняеми и неосапуняеми. Сапонификаторите включват вещества, съдържащи естерна връзка (восъци, триацилглицероли, фосфолипиди и др.). Неосапуняемите включват стероиди и терпени.

Триацилглицероли или мазнини

Триацилглицеролите са естери на тривалентния алкохол глицерол

и мастни (висши карбоксилни) киселини. Общата формула на мастните киселини е: R-COOH, където R е въглеводороден радикал. Естествените мастни киселини съдържат от 4 до 24 въглеродни атома. Като пример даваме формулата на една от най-разпространените стеаринови киселини в мазнините:

CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -COOH

Най-общо молекулата на триацилгицерина може да бъде записана по следния начин:

Ако триациоглицеролът съдържа остатъци от различни киселини (R1R2R3), тогава централният въглероден атом в глицероловия остатък става хирален.

Триацилглицеролите са неполярни и следователно практически неразтворими във вода. Основната функция на триацилглицеролите е съхранението на енергия. При окисляване на 1 g мазнина се отделят 39 kJ енергия. Триацилглицеролите се натрупват в мастната тъкан, която освен че съхранява мазнини, изпълнява топлоизолационна функция и предпазва органите от механични увреждания. Ще намерите повече информация за мазнините и мастните киселини в следващия параграф.

Интересно да се знае! Мазнината, която изпълва гърбицата на камилата, служи преди всичко не като източник на енергия, а като източник на вода, образувана по време на нейното окисляване.

Фосфолипиди

Фосфолипидите съдържат хидрофобни и хидрофилни области и следователно имат амфифиленсвойства, т.е. те могат да се разтварят в неполярни разтворители и да образуват стабилни емулсии с вода.

Фосфолипидите, в зависимост от наличието на глицерин и сфингозинови алкохоли в състава им, се разделят на глицерофосфолипидиИ сфингофосфолипиди.

Глицерофосфолипиди

Структурата на молекулата на глицерофосфолипида се основава на фосфатидна киселина,образуван от глицерол, две мастни киселини и фосфорна киселина:

В глицерофосфолипидните молекули полярна молекула, съдържаща Н2О, е прикрепена към фосфатидната киселина чрез естерна връзка. Формулата на глицерофосфолипидите може да бъде представена, както следва:

където X е остатъкът от полярна молекула, съдържаща HO (полярна група). Имената на фосфолипидите се образуват в зависимост от наличието на една или друга полярна група в техния състав. Глицерофосфолипиди, съдържащи етаноламинов остатък като полярна група,

HO-CH2-CH2-NH2

се наричат ​​фосфатидилетаноламини, холинов остатък

– фосфатидилхолини, серин

– фосфатидилсерини.

Формулата за фосфатидилетаноламин изглежда така:

Глицерофосфолипидите се различават един от друг не само по полярните си групи, но и по остатъците от мастни киселини. Те съдържат както наситени (обикновено съдържащи 16-18 въглеродни атома), така и ненаситени (обикновено съдържащи 16-18 въглеродни атома и 1-4 двойни връзки) мастни киселини.

Сфингофосфолипиди

Сфингофосфолипидите са подобни по състав на глицерофосфолипидите, но вместо глицерол съдържат аминоалкохола сфингозин:

или дихидросфингазин:

Най-често срещаните сфингофосфолипиди са сфингомиелините. Те се образуват от сфингозин, холин, мастна киселина и фосфорна киселина:

Молекулите както на глицерофосфолипидите, така и на сфингофосфолипидите се състоят от полярна глава (образувана от фосфорна киселина и полярна група) и две въглеводородни неполярни опашки (фиг. 1). В глицерофосфолипидите и двете неполярни опашки са радикали на мастна киселина; в сфингофосфолипидите едната опашка е радикал на мастна киселина, другата е въглеводородна верига на сфингазиновия алкохол.

Ориз. 1. Схематично представяне на фосфолипидна молекула.

При разклащане във вода спонтанно се образуват фосфолипиди мицели, при който неполярните опашки са събрани вътре в частицата, а полярните глави са разположени на нейната повърхност, взаимодействайки с водните молекули (фиг. 2а). Фосфолипидите също са способни да се образуват двуслойни(фиг. 2b) и липозоми– затворени мехурчета, заобиколени от непрекъснат двуслой (фиг. 2в).

Ориз. 2. Структури, образувани от фосфолипиди.

Способността на фосфолипидите да образуват двоен слой е в основата на образуването на клетъчните мембрани.

Гликолипиди

Гликолипидите съдържат въглехидратен компонент. Те включват гликосфинголипиди, които съдържат, в допълнение към въглехидратите, алкохол, сфингозин и остатък от мастна киселина:

Те, подобно на фосфолипидите, се състоят от полярна глава и две неполярни опашки. Гликолипидите са разположени на външния слой на мембраната, са неразделна част от рецепторите и осигуряват клетъчното взаимодействие. Особено много от тях има в нервната тъкан.

Стероиди

Стероидите са производни циклопентанперхидрофенантрен(фиг. 3). Един от най-важните представители на стероидите е холестерол. В организма се намира както в свободно, така и в свързано състояние, като образува естери с мастни киселини (фиг. 3). В свободна форма холестеролът е част от кръвните мембрани и липопротеините. Холестеролните естери са неговата форма за съхранение. Холестеролът е предшественик на всички други стероиди: полови хормони (тестостерон, естрадиол и др.), надбъбречни хормони (кортикостерон и др.), жлъчни киселини (дезоксихолева киселина и др.), витамин D (фиг. 3).

Интересно да се знае! Тялото на възрастен съдържа около 140 g холестерол, по-голямата част от който се намира в нервната тъкан и надбъбречните жлези. Всеки ден в човешкото тяло постъпват 0,3-0,5 g холестерол и се синтезират до 1 g.

Восък

Восъците са естери, образувани от дълговерижни мастни киселини (въглеродни числа 14–36) и дълговерижни едновалентни алкохоли (въглеродни числа 16–22). Като пример, разгледайте формулата на восък, образуван от олеинов алкохол и олеинова киселина:

Восъците изпълняват главно защитна функция; намирайки се на повърхността на листата, стъблата, плодовете и семената, те предпазват тъканите от изсушаване и проникване на микроби. Те покриват козината и перата на животните и птиците, предпазвайки ги от намокряне. Пчелен восъкслужи като строителен материал за пчелите при създаване на пчелни пити. В планктона восъкът служи като основна форма за съхранение на енергия.

Терпени

Терпеновите съединения се основават на изопренови остатъци:

Терпените включват етерични масла, смолни киселини, каучук, каротини, витамин А и сквален. Като пример, ето формулата за сквален:

Скваленът е основният компонент на секрецията на мастните жлези.

Ролята на липидите в жизнените процеси на организма е разнообразна.

Структурни.В комбинация с протеините, липидите са структурни компоненти на всички биологични клетъчни мембрани и следователно влияят на тяхната пропускливост и участват в предаването на нервните импулси и създаването на междуклетъчно взаимодействие.

Енергия.Липидите са най-енергийното клетъчно гориво. При окисляването на 1 g мазнини се освобождават 39 kJ енергия, което е два пъти повече от окисляването на 1 g въглехидрати.

резерва. Липидите са най-компактната форма за съхранение на енергия в клетката. Съдържанието на мазнини в тялото на възрастен е от 6 до 10 кг.

Защитен.Имайки изразени топлоизолационни свойства, липидите предпазват тялото от топлинни влияния, мастната подложка предпазва тялото и органите на животните от механични и физически увреждания; защитни мембрани в растенията (восъчно покритие върху листата и плодовете) предпазват от инфекции и прекомерно интензивен обмен на вода.

Регулаторен. Някои липиди са прекурсори на витамини, хормони, вторични метаболити - простагландини, левкотриени, тромбоксани. При бактериите липидите определят таксономичната индивидуалност, вида на патогенезата и много други характеристики. Нарушенията на липидния метаболизъм при хората водят до развитие на патологични състояния като атеросклероза, затлъстяване и холелитиаза.

Класификация на липидите.Липидите са химически разнородни вещества. В тази връзка съществуват различни подходи към тяхната класификация. Но преди всичко те са разделени на прости и сложни.

Простите (неутрални) липиди включват предимно производни на висши мастни киселини и алкохоли - ацилглицеролипиди, восъци, холестеролови естери, гликолипиди и други подобни съединения. Молекулите им не съдържат азотни, фосфорни и серни атоми.

Природата на свързващата връзка, свързваща хидрофилните и хидрофобните участъци на молекулата, се използва като друга определяща характеристика. Такава единица обикновено е поливалентни алифотични алкохоли, съдържащи две или хидроксилни групи или свързани с друг остатък; сложните липиди съдържат хетероатом, те включват фосфолипиди, гликолипиди и стероиди.

Прости липидимогат да бъдат разделени на неутрални и полярни.

Неутрални липиди 95-96% са представени от ацилглицероли и по същество те се наричат ​​мазнини.

В полярните глицеролипиди третата хидроксилна група е или свободна (две ОН групи също могат да бъдат свободни - това са диацил или моноацилглицероли). В полярните глицеролипиди третата хидроксилна група може също да бъде свързана с хидрофилна глава.

Остатъците включват мастни киселини. Структурното разнообразие на липидите се дължи главно на разнообразието от мастни киселини, които съдържат, които се различават по степента и естеството на разклоняването на въглеродната верига, броя и позицията на двойната връзка, естеството и броя на други функционални групи и накрая, дължината на въглеродната верига. Мастните киселини, които са част от липидите на висшите растения и животни, като правило имат четен брой въглеродни атоми, като преобладават киселините с 16-20 въглеродни атома на молекула.

Най-простите представители на естествените мастни киселини включват наситени киселини с дълга неразклонена въглеводородна верига с обща формула.

CH 3 (CH 2) и COOH, основните им представители са дадени в таблицата.

Най-често срещаните естествено срещащи се мастни киселини

Кодово обозначение *	Структура	Систематично наименование	Тривиално име
От 12:0 От 14:0 От 16:0 От 18:0 От 20:0 От 22:0 От 24:0 От 14:1 От 16:1 От 18:1 От 18:1 От 18:1 От 18 :1 От 22:1 От 18:2 От 18:3 От 20:3 От 20:4	CH 3 (CH 2) 10 COOH CH 3 (CH 2) 12 COOH CH 3 (CH 2) 14 COOH CH 3 (CH 2) 16 COOH CH 3 (CH 2) 18 COOH CH 3 (CH 2) 20 COOH CH 3 (CH 2) 22 COOH CH 3 (CH 2) 3 CH=CH(CH 2) 7 COOH CH 3 (CH 2) 5 CH=CH(CH 2) 7 COOH CH 3 (CH 2) 7 CH=CH(CH 2) 7 COOH CH 3 (CH 2) 5 CH=CH(CH 2) 9 COOH CH 3 (CH 2) 5 CH=CH(CH 2) 9 COOH CH 3 (CH 2) 10 CH=CH(CH 2) 4 COOH CH 3 (CH 2) 7 CH=CH(CH 2) 11 COOH CH 3 (CH 2) 4 (CH=CHCH 2) 2 (CH 2) 6 COOH CH 3 CH 2 (CH=CHCH 2) 3 ( CH 2) 6 COOH CH 3 (CH 2) 4 (CH=CHCH 2) 3 (CH 2) 5 COOH CH 3 (CH 2) 4 (CH=CHCH 2) 4 (CH 2) 2 COOH	Наситен н-Додекан н-Тетрадекан н-Хексадекан н-Октадекан н-Ейкосанова н-Докосанова н-Tetracosanova Monoenoic цис-Тетрадецен-9-ova цис-Хексадецен-9-ова цис-Октадецен-9-ова цис-Октадецен-11-ova транс-Октадецен-11-ova цис-октадецен-6-ova цис-Docosene-13-Polyene cis, cis-Octadecadiene-9,12-ova cis, cis, cis-Octadecatriene-9, 12, 15-ova cis, cis, cis-Eicosatriene-8,11,14-ova cis, cis , цис, цис-ейкозатетраен-5,8,11,14-ова	Лауринова Миристикова Палмитична Стеаринова Арахидова Бехенова Лигноцерова Миристолеинова Палмитолеинова Олеинова Ваксен Транс-Ваксен Петрозелинова Ерукова Линолова Линолова Дихомо-γ-линолова Арахидонова

* Цифрите показват броя на въглеродните атоми и двойните връзки във веригата

Сред тях палмитинова киселина (C 16: 0) заема специално място; тя може да се синтезира от всички организми, като първичен продукт, образуван под действието на синтетазата на мастни киселини, и изходен материал за биосинтеза на други киселини от групата - стеаринова, лауринова, миристинова и др.

Биосинтезата на мастни киселини, както наситени, така и ненаситени, възниква поради удължаване на веригата в две СН 2 групи под действието на газовите ензими ELON.

Висшите растения се характеризират главно с C18-ненаситени киселини, биосинтетично получени от C18:0 стеаринова киселина под действието на ензима десатураза.

При бозайници и редица бактерии, палмитинова и стеаринова

киселини служат като прекурсори за две широко разпространени

ни моноенови (мононенаситени) мастни киселини – палмитинова и олеинова. Почти всички естествено срещащи се моноенови киселини са цис-изомери

CH 3 (CH 2) m CH=CH (CH 2) n COOH обща формула на моноенови мастни киселини

Мазнините от бозайници и растителните липиди съдържат значителни количества полиенови мастни киселини. Всички естествени полиенолови киселини са неконюгирани: цис-двойните връзки в техните въглеводородни вериги са разделени, като правило, от една метиленова група. В резултат на това в киселинните молекули се образуват една или повече повтарящи се групи

–CH=CH-CH 2 -CH=CH-, поради което се наричат ​​киселини от серията дивинилметан, те са представени с общата формула

Линоловата (n=2) и линоленовата (n=3) киселини не се синтезират в тялото на висшите животни и човека, а идват от храната, често се наричат ​​есенциални или незаменими мастни киселини. Арахидоновата и дихомо-γ-линоловата киселина са прекурсори в биосинтезата на простагландини и левкотриени.

Наред с наситени и ненаситени киселини с права верига от въглеродни атоми, в природата се срещат и мастни киселини с разклонена верига. По-специално те включват най-разпространената естествена туберкулостеаринова киселина, за първи път изолирана от туберкулозния бацил

Мастни киселини, съдържащи циклопропанов пръстен, като лактобацилус и стрекулинова киселина, са открити в някои растения и бактерии. Биосинтезата на такива киселини се осъществява чрез прехвърляне на метиленовата група от S-аденозилметионин към двойната връзка на моноеновата киселина

Естествените липиди също съдържат хидрокси киселини, които са част от липидите на бактериалните клетки. Например, 2(3)-хидроксистеаринова, 2(3)-хидроксипалметична, 2-хидроксилигноцерова, рицинова

Изследванията на състава на липидите и състава на техните мастни киселини в зависимост от условията на отглеждане на техните източници показват, че хидрокси киселините се натрупват в значителни количества в стресови ситуации (мразове, сухи години и др.)

Ацилглицеридите могат да бъдат прости - образувани само от една киселина - и сложни или смесени, когато съдържат остатъци от различни киселини. В допълнение, функционалните групи в триацилглицеридите могат да бъдат ориентирани по различен начин в пространството. Тези различни ориентации са оформени като вилица, стол, прът

Чистите ацилглицерини са вещества без цвят, вкус и мирис. Цветът, миризмата и вкусът на мазнините се определят от наличието на специфични примеси в тях. Точките на топене и замръзване на ацилглицеролите не съвпадат. Това може да е следствие от преохлаждане или наличието на няколко кристални модификации. точка на топене на остатъци, съдържащи триацилглицероли транс-ненаситените киселини са по-високи от тези на ацилглицероли, съдържащи остатъци цис-ненаситени мастни киселини с еднакъв брой въглеродни атоми.

Освен че се използват по предназначение като мазнини, триглицеридите могат да служат като източник за отделни или почти индивидуални компоненти, като например производството на памучен палметин чрез демаргаринизация. Разпределението се основава на сакристиите в точките на топене и кипене не само на наситени и ненаситени триглицериди, но и цис- И транс-изомери на ненаситени глицериди.

Восъците са вещества, подобни на мазнини, които са твърди при стайна температура. Съставът на восъка включва естери на мастни киселини и висши едновалентни (по-рядко двувалентни) алкохоли, а киселините и алкохолите съдържат предимно четен брой въглеродни атоми (C 13 -C 36). В допълнение, восъците винаги съдържат свободни киселини и често въглехидрати; те съдържат стероли и оцветители като съпътстващи съединения.

Восъците се делят на растителни и животински. В растенията восъците се намират главно във външния слой и играят главно защитна роля. Покриването на листа, стъбла, плодове и самите растения с тънък слой восък предпазва растенията от повреди и вредители и забавя загубата на вода. Растителните восъци включват восък от палмови листа (карнаубски восък), восък от ленено стъбло и промишлено произведен восък от кандейла.

Животинските восъци включват спермацет; той се изолира от масло от спермацет, съдържащо се в черепната кухина на кашалота. Преобладаващият цетилов естер на палмитинова киселина в спермацет е C 15 H 31 COOC 16 H 33.

Пчелният восък съдържа C 24 -C 34 алкохоли, естерифицирани с висши киселини (палмитинова C 15 H 31 COOH, керотинова C 25 H 51 COOH).

Китайският восък, секретиран от насекоми, се състои главно от церилов естер на церотиновата киселина (C 25 H 51 COOC 26 H 53).

В сравнение с глицеридите, восъчните естери са по-трудни за осапунване и също така са по-малко разтворими в обикновени мастни разтворители.

Восъците намират различни приложения като добавки към кремове, мехлеми, червила и се използват в производството на свещи, сапуни, пластири и шампоани. Например карнаубски восък.

Съставът на восъците варира от растение до растение. В плодовете и семената на Симондия калифорнийска (жожоба) е открит уникален восък. Този восък е течен. Индианците го ядяха и използваха лечебните му свойства (заздравяване на рани и др.). Неговата особеност е, че действа като резервно хранително вещество, използвано при покълването на семената. Без триацил глицериди в състава си, този восък не гори и не се разлага като обикновеното масло. Това дава възможност да се използва за смазване на високооборотни двигатели, което удължава времето им на работа 5-6 пъти. Издръжливият зелен храст жожоба е непретенциозен, расте на бедни и солени почви, а плодовете и семената му съдържат до 50% течен восък.

Мазноподобните вещества включват кутин и суберин.

Кутинът покрива епидермиса с тънък слой……………..

тъкани от изсъхване и проникване на микроорганизми. Състои се от C 16 и C 18 ω-хидроксикарбоксилни киселини, свързани една с друга чрез естерни връзки в полимерна мрежа.

Суберинът е полимер, който прониква през клетъчните стени на първичната коренова кора. Това прави клетъчните стени здрави и непропускливи за вода и газове, което повишава защитните свойства на покривната тъкан. Suberin е подобен на Cutin, но освен хидрокси киселини съдържа дикарбоксилни киселини и двувалентни алкохоли.

Гликолипиди. Този термин се отнася до разнообразна и широка група от липиди, в които хидрофобната част на липидната молекула е свързана с хидрофилна полярна заглавна група, състояща се от един или повече въглехидратни остатъци. Основните въглехидратни компоненти на гликолипидите са най-често глюкоза и галактоза или техните сулфатирани производни (обикновено галактозил сулфат), аминозахари (галактозалин и глюкозалин) или техните ацетилови производни. Глицерогликолипидите в природата са представени главно от гликозил диацил глицероли.

Лекция №2

Комплексни липиди.

Глицерофосфолипиди Общият структурен фрагмент на всички глицерофосфолипиди е фосфолипидната киселина (1,2-диацил-3-фосфоглицерол)

Фосфатидната киселина се образува в тялото по време на биосинтезата на триацилглицериди и глицерофосфолипиди като общ междинен метаболит. Всички естествени глицерофосфолипиди принадлежат към L-серията и имат един асиметричен атом. Съставът на мастните киселини на различните глицерофосфолипиди варира дори в рамките на един и същи организъм, което определя специфичността на фосфолипидите.

Фосфолипидите са основни компоненти на повечето мембрани на животински, растителни и бактериални клетки.

В зависимост от HOR заместителите се разграничават различни групи фосфолипиди

Име на глицерофосфолипида	група HOR
Тривиално име	Структура
Без азот
Фосфатилглицерид	глицерол
Фосфатидилглицерид	кардиолипин
Фосфатидилинозитол	инозитол
Съдържащи азот
Фосфатидилетаноламин	цефалин
Фосфатидилхолин	холин (лецитин)
Фосфатидилсерин	серин

Лецитинът съдържа аминоалкохол под формата на триметиламониева сол. В зависимост от това с кой въглероден атом е свързана фосфорната киселина, се разграничават нейните α и β форми

α-лецитин β-лецитин

лецитиннамира се в клетките, особено в мозъчната тъкан на хора и животни; в растенията се намира главно в соята, слънчогледовите семена и пшеничния зародиш. В бактериите съдържанието му е изключително ниско.

Цефалинът се намира и в клетъчните мембрани на висши растения и животни.

В допълнение към фосфолипидите, принадлежащи към класа на диацилглицеридите, моноацилглицеридите, наречени лизофосфолипиди, присъстват в малки количества в много природни обекти.

х - остатъци от холин, етаноламин, серин

В мозъка на бозайниците и в мембраните на нервните клетки присъстват глицерофосфолипиди с циклични полихидрокси производни и свободна ОН група.

Те се образуват чрез хидролиза при фосфатидиадихонова връзка на второ място под действието на специфичен ензим фосфолипаза А2. Лизофосфолипидите образуват силен хемолитичен ефект.

лизофосфолипиди

Плазмалогени.Те се различават от горните глицерофосфолипиди по това, че вместо киселинен остатък при първия въглероден атом съдържат α, β-ненаситен алкохол, свързан чрез етерна връзка с ОН група………

Хидролизата на тази група произвежда алдехиди, откъдето идва и името фосфатиди. Плазмалогените представляват до 10% от фосфолипидите в мозъка и мускулната тъкан.

пример за плазмалоген

(фосфатидолетаноламин)

Те се намират и в еритроцитите (до 25%), те са част от бактериалните мембрани, но практически не се срещат в растенията. Хидрогенираният аналог се нарича трангоцит. Ускорява агрегацията.

Кардиолипинът е практически локализиран в листохондриите и играе важна роля в структурната организация и функционирането на дихателните комплекси.

Сред гликоглицеролипидите се открива малка група фосфор-съдържащи гликолипиди, намиращи се главно в бактериални клетки. Например

Глицерофосфолипидните остатъци могат да съдържат въглехидратни остатъци като алкохолния компонент H3PO4.

Сложните липиди също са производни на сфингозин или неговия наситен аналог - дихидрофосфингозин

сфингозин D-сфинганин

(D-i-сфингенин)

Когато NH2 групата на сфингозиновата мастна киселина се ацилира, се образува керамид, чието фосфохолиново производно се нарича сфингомиелин, т.е. ОН групата може да съдържа H3PO4 остатък.

Мозъкът и нервните тъкани са особено богати на сфинголипиди. Сфингомиелините се намират в тъканите на бъбреците, черния дроб и кръвта, лимфата.

Като цяло, естествените дълговерижни бази (сфингозини) са С12-С22 съединения от два типа. Ненаситените молекули с три функционални групи (азотицилирани представители) са предимно от животински произход, докато техните наситени аналози с четири групи са от растителен произход:

Със свободна NH 2 - група - сфингозини с ацилирана NH 2 - група - керамиди, съдържащи остатък от фосфорна киселина и холин - сфингомиелини.

Гликосфинголипиди– церамидни производни, чиято алкохолна група е гликозилирана с остатъци от един или повече въглехидрати.

Цереброзиди

галактозилцерамиди

Ганглиозидите са олигомерна въглехидратна част - разклонена. По това се различават от цереброзидите.

Както при ацилглицеридите, съставът на фосфолипидите, изолирани от една и съща суровина, не е идентичен; растенията, в зависимост от вида на културата, съдържат от 0,3 до 1,8% фосфолипиди.

Керамидите се намират в много животински и растителни тъкани; суингомиелините са характерни само за животински клетки. Сфинголипидите са включени в много лекарствени форми, така че химичният им синтез е усвоен. На базата на сфинголипиди са създадени фармакологично активни препарати, антибактериални средства и козметика, които позволяват защита срещу вируси, бактерии и гъбички.

Червените водорасли, морските гъби и морските звезди се използват като естествени източници на сфингосъединения.

Цереброзидите могат да бъдат изолирани от соя, но естествените представители на сфинголипидите са скъпи поради ниското им съдържание. А за фармакологични цели се получават синтетично. Използват се предимно биохимични подходи.

Функционални свойства на липидите

Според функциите си в организма липидите се делят на две основни групи – складови или резервни и структурни или протоплазмени.

Резервните липиди (предимно ацилглицериди) са висококалорични и представляват енергийния и строителен резерв на организма, който той използва в периоди на хранителен дефицит и по време на заболяване. Високото калорично съдържание на мазнини позволява на тялото да оцелее в екстремни ситуации със своите резерви за дълго време (от няколко седмици до 1,5 месеца). Липидите за съхранение са защитни вещества, които помагат на тялото (растение или животно) да устои на неблагоприятните въздействия на външната среда, като ниски температури. Последното е много важно за растенията, те страдат повече от зимни и летни температурни колебания. В тази връзка до 90% от всички растения съдържат запасни липиди. Резервните липиди от животни и риби са концентрирани в подкожната мастна тъкан и предпазват тялото от нараняване. Восъците също могат да бъдат класифицирани като защитни липиди. Липидите за съхранение в повечето растения и животни са основната група липиди по тегло (95-96%) и се извличат относително лесно от материал, съдържащ мазнини („свободни липиди“).

Структурните липиди - и това са преди всичко фосфолипидите - образуват сложни комплекси с протеини, въглехидрати и под формата на такива надмолекулни структури са част от клетъчната стена и участват в сложни процеси, протичащи в клетката. Трудно се извличат свързани и здраво свързани липиди. За извличането им е необходимо първо да се разрушат връзките им с протеини и въглехидрати.

Когато липидите се извличат от маслодайни суровини, голяма група вещества - пигменти, мастноразтворими витамини и стероли - се прехвърлят в маслото. Всички тези съпътстващи вещества играят важна роля в живота на живите системи.

Сродни вещества, съдържащи се в суровата мазнина

1. Мастноразтворимите пигменти са вещества, които определят цвета на маслата и мазнините, най-често срещаните от които са каротеноидите и хлорофилите.

Каротеноидите са растителни червено-жълти пигменти, които оцветяват редица мазнини, както и зеленчуци и плодове, яйчни жълтъци и много други продукти. По своята химическа природа това са въглеводороди C 40 H 56 - каротини и техните кислородсъдържащи производни. Сред тях най-известният е β-каротинът (провитамин А)

β-каротинът дава цвят на зеленчуците, плодовете и зеленчуците. В допълнение към своите оцветяващи свойства, β-каротинът е важен, защото е прекурсор на витамин А. Големи количества β-каротин се намират в морковите, царевичните семена и палмовото масло.

Жълтата боя от венчелистчетата на невена е мастноразтворима боя и се изолира от растението като маслен извлек. Използва се за оцветяване на мастноразтворими продукти - масло, сирене и др. под формата на маслен извлек.

Каротеноидите баксин и норбиксин са изолирани от семената и пулпата на олеандъровото дърво (Bixaorellana), разтворими са в растително масло и се използват като хранителни оцветители

Хлорофилът, оцветяващото вещество на зелените растения, е комплекс от магнезий с порфинови производни.

Хлорофилът се състои от синьо-зелен хлорофил (А) и жълто-зелен хлорофил (В) в съотношение 2:1…………………………

R= CH3 (хлорофил)

Хлорофилът дава зелен цвят на много зеленчуци и плодове – марули, зелен лук, копър. Семената на памука съдържат пигмент, наречен госипол. От 0,14 до 2,5% самият госипол и продуктите от неговата трансформация оцветяват памучното масло в тъмно жълто или кафяво. Госиполът, съдържащ се в семената, листата и стъблата на памука, е токсично вещество. Излишъкът на госипол в маслото е недопустим, тъй като е токсично вещество. При съхранение и нагряване на нерафинирани масла госиполът образува тъмни продукти и придава на маслото неприятен вкус. Настъпва бързо окисление. По своята структура госиполът е нафталинов димер, съдържащ хидроксилни, алдехидни, метилови и изопропилови заместители:

Мастноразтворими витамини. Това са главно витамини от група А (ретинол), група D (ергокалциферол - D 2 и холкалциферол - D 3), токофероли (витамин Е), витамини от група К (филохинони и менахинони). Пигментите и витамините ще бъдат разгледани по-подробно в курса „Хранителни и диетични добавки“.

стероли.Това са неосапуняеми вещества - полициклични алкохоли и етери. Основата на стеролите е перхидроциклопентафенатрен, в третата позиция на който има ОН група, в 17-та позиция има R заместител, който варира в зависимост от вида на стерола

и др. R/ - остатък от мастна киселина

OH на трета позиция може да бъде естерификация с оцетна киселина или остатък от мастна киселина.

Стеролите са алициклични вещества, включени в групата на стероидите; те обикновено са кристални едновалентни алкохоли (стероли) или техни естери (стериди).

Според източника на съдържащите се в тях стероли те се разделят на:

зоостероли – намират се в животинските мазнини

фитостероли – открити в растенията

микостероли – открити в гъбите

Ролята на стеролите е да регулират метаболизма в тялото, по-специално жлъчните киселини, да тренират имунната система и редица други, да спомагат за намаляване на факторите на стреса като лошо хранене, лошо излагане на околната среда, замърсяване, някои от тях имат противовъзпалителни и антихипогликемични ефекти, което е важно при лечението на сърдечно-съдови заболявания и диабет.

Най-важният от животинските стероли е холестеролът. От една страна, той е необходим за синтеза на стероидни хормони, но неговият излишък допринася за отлагането под формата на плаки върху кръвоносните съдове, което ги прави чупливи. Затова приемът му с храната трябва да се контролира. Ниво на холестерол от 198-200 mg/di се счита за нормално. Холестеролът се набавя както с храната 300-500 mg на ден, така и се образува биосинтетично 500-1000 mg. (70-80% се синтезира в черния дроб).

Холестеролът се намира в тъканите на всички животни и липсва или присъства в малки количества в растенията.

Ергостеролът е предшественик на витамин D.

От растителните стероли най-важен е екдистеронът. Действа анаболно върху мускулната тъкан, подобрява работата на черния дроб и сърцето, подобрява състава на кръвта. Приема се като хранителна добавка за спортисти.

Процеси, които се случват по време на съхранение на мазнини.

По време на съхранение мазнините са нестабилни и се унищожават относително бързо. Трансформациите могат да настъпят по естерните групи или по въглеводородния скелет на молекулата.

Хидролиза на триглицеридите

………………

Хидролизата протича поетапно чрез междинно образуване на диацил, моноацил и след това пълна хидролиза до глицерол. Хидролизата на триацилглицероли се използва широко в технологията за получаване на мастни киселини, глицерол, моно- и диацилглицероли. Хидролитичното разграждане на мазнини, липиди от зърно, брашно, зърнени храни и други храни, съдържащи мазнини, е една от причините за влошаване на тяхното качество. Този процес се ускорява особено, ако продуктите се съхраняват на светло, при висока влажност, температура или други условия, които ускоряват стареенето. Дълбочината на хидролизата на мазнините може да се характеризира с помощта на киселинното число. Киселинното число е броят mg KOH, необходими за неутрализиране на свободните мастни киселини, съдържащи се в 1 g храна или мазнина. Киселинното число е един от показателите за качество на продукта и се регулира от стандарта.

Трансестерификация. Голямо практическо значение имат реакциите, при които има обмен на ацилни групи (ацилна миграция) - междумолекулна и вътрешномолекулна трансестерификация. Химически този процес може да се осъществи под въздействието на различни агенти. На практика този процес на обмен на ацилни групи е важен за получаване на мазнини с мека консистенция по време на кръстосаната естерификация на високотопими мазнини от животински произход и течни растителни мазнини. Резултатът е пластични маргарини с точка на топене 25-35 0 С. Такива мазнини са много удобни за използване в печене, сладкарство и торти. Алкалите и алкохолатите се използват като катализатори за трансестерификацията на мазнините. Когато те взаимодействат с триацилглицеролите, първо възниква процесът на осапунване, образува се натриев или калиев глицерат, който е действителният катализатор на трансестерификация. Механизмът на трансестерификация е същият като при моноалкохолните естери.

Механизмът на реакцията на трансестерификация е взаимодействието на карбонилната група ›C=O на естера с алкохолните групи.

Скоростта зависи от състава на мазнината, степента на нейното осапуняване, температурата и вида, количеството и активността на катализатора.

Реакции на ацилглицероли с участието на въглеводородни радикали

1. Хидрогениране на ацилглицероли. Извършва се под въздействието на Н2 при повишени температури в присъствието на катализатор (най-често Ni-Re). Например, хидрогенирането на масла и мазнини с молекулярен водород в промишлеността се извършва при температури от 180-240 ◦ C в присъствието на медно-никелови катализатори, при налягане, близко до атмосферното. Целта на хидрогенирането е да промени състава на мастните киселини, за да промени консистенцията и свойствата на мазнините. В зависимост от пълното или частично добавяне на водород към ненаситената верига се образуват мазнини с различна консистенция. Основната химическа реакция, която се случва, е добавянето на водород към двойните връзки в страничните вериги на карбоксилните киселини, включени в ацилглицеролите

Реакцията е подобна на хидрогенирането на алкени.

Като се има предвид фактът, че различните двойни връзки взаимодействат с водорода по различни начини, е възможно селективно да се хидрогенира една или друга двойна връзка в молекулите на ненаситените ацилглицериди. Така че в течните масла първо една от двойните връзки на линоловата киселина се хидрогенира до линоленова киселина, след това линоленовата киселина се редуцира до олеинова киселина и едва след това, с излишно хидрогениране, се образува стеаринова киселина

Чрез избор на реакционни условия и подходящи катализатори може да се постигне желаната структура на мазнините.

Лекция No3

Чрез определяне на условията на хидрогениране и подходящия катализатор,

можете да получите желаната структура на мазнините.

Избягвайте съпътстващите процеси на изомеризация на местоположението на двойните връзки и цис-транс-изомеризацията може да се постигне чрез избор на катализатор и условия на хидрогениране.

Окисляване на ацилглицериди.Добре известен факт е, че олефините лесно се окисляват под действието на атмосферния кислород в алилната позиция на двойната връзка. Мазнините, които имат ненаситена въглеводородна верига в молекулата си, не са изключение. Основните продукти са хидропероксиди с различна структура

Получените хидропероксиди са нестабилни и могат да бъдат превърнати в други продукти както поради трансформации на самите хидропероксидни групи, така и поради процеси, инициирани от хидропероксиди. В този случай могат да се образуват епоксиди, алкохоли, алдехиди, кетони, киселини и техните производни с въглеводородни вериги с различна дължина.

В допълнение, процесите на автокаталитично окисление с атмосферен кислород могат да бъдат придружени от по-дълбоко окисление с разрушаване на веригата, изомеризация и полимеризация, в резултат на което се натрупват алдехиди, полиени, етери и пероксиди.

Посоката и дълбочината на окисляване на маслата и мазнините зависи преди всичко от техния ацилен състав.

С увеличаване на степента на ненаситеност на мастните киселини, включени в състава на ацилглицеролите, скоростта на тяхното окисление се увеличава. Например, съотношението на скоростта на окисление на олеинова-линолова и линоленова киселини е 1:27:77. Ацилглицеролите на киселини, наситени с атмосферен кислород, не се окисляват при нормални условия. Инхибиторите забавят процеса на окисление. Те образуват стабилни радикали, които не участват по-нататък в процеса на окисление. Такива съединения включват йонол и други тризаместени фенолни съединения. От естествените антиоксиданти най-голямо значение има токоферол госипол. С въвеждането на антиоксиданти в количество от 0,01% устойчивостта на мазнините към окисляване се увеличава 10-15 пъти.

Активността на оксидантите се влияе от съпътстващи вещества, така че продължителността на действие на антиоксидантите се увеличава в присъствието на синергисти (от гръцки synergos - действащи заедно). Механизмът на действие на синергистите може да бъде много различен. Те могат да дезактивират тези фактори, които насърчават окислението, например да деактивират следи от метали (Pb, Cu, Co, Mn, Fe и др.), които действат като катализатори на окисление. Активните синергисти са съединения, които имат хидрокси и амино функции в молекулата. Лимонената и аскорбиновата киселина са се доказали добре като комплексони. Производните на фосфорната киселина също са синергисти.

Скоростта на окисляване на мазнините намалява, тъй като съдържанието на кислород намалява и се увеличава с повишаване на температурата и излагане на пряка слънчева светлина. В организма окислението на липидите протича под въздействието на биологични катализатори - липоксигенази. Такова ензимно окисляване, което причинява гранясване на маслата, е характерно за липидния комплекс на съхраняваните маслодайни семена, зърнени култури и техните преработени продукти (брашно, зърнени храни). Във всички тези обекти, заедно с мазнините, присъстват ензими липаза и липоксигеназа. Всеки има своя собствена цел - липазата катализира хидролизата на триацилглицеролите, а липоксигеназата катализира образуването на хидропероксиди на ненаситени мастни киселини (главно линолова и линоленова). Свободните мастни киселини се окисляват по-бързо от техните остатъци, включени в молекулата на триглицеридите на мазнините. Така ензимното гранясване може да се изрази чрез следната обща схема

И след това, в местата на липоксигеназата, получената ненаситена киселина се окислява до порхидрокси съединения

Процесът на окисляване може, както е описано по-горе, да продължи да протича. Хидропероксиобразуващи и вторични метаболити - алдехиди и кетони - причиняват влошаване на качеството на хранителните суровини и много продукти, съдържащи липиди, така нареченото гранясване на маргарин, млечна мазнина, брашно и зърнени култури. Следователно продуктите, съдържащи липиди, които се съхраняват дълго време под въздействието на атмосферен кислород, влага, светлина и съдържащите се в тях ензими, постепенно придобиват неприятен вкус и мирис. Някои от тях са обезцветени. Те натрупват вредни за организма продукти на окисляване. При това не само се намалява тяхната хранителна и биологична стойност, но те могат да се окажат напълно негодни за консумация.

Развалянето на мазнините в храната е придружено от промени не само в триглицеридите, но и в свързаните с тях вещества. Например обезцветяването на растителните масла по време на осоляване е свързано с окисляването на каротеноидите. Тъмният цвят на маслата, получени от плесенясали зърна, се дължи на окисляването на натрупаните в тях микотоксини. Много тъмният цвят на памучното масло се свързва с появата на продукти от окисляването на госипол. По-дълбоките процеси на разрушаване на мазнините са придружени от образуването както на тежки продукти на полимеризация, така и на леки, например триметиламин N (CH 3) 3 - той придава на продуктите миризма на гранясала херинга. Мазнините и продуктите, които ги съдържат, не са еднакво стабилни по време на съхранение; това зависи от мастнокиселинния им състав, естеството на наличните примеси и наличието или отсъствието на ензими. Всичко това определя условията за тяхното опаковане, съхранение и срок на годност на готовите продукти. Най-малко устойчиви на съхранение са маргаринът, маслото и пилешката мазнина.

Анализът на развалянето на мазнините се извършва главно органолептично. На първия етап се появява неприятен вкус, който не е характерен за оценяваното масло или мазнина (мазнината може да действа като дразнител - усещане за щипене в гърлото, причиняващо парене, драскане. Малко по-късно се появява неприятна миризма (понякога миризма на изсъхващо масло) По време на качествена оценка на развалянето на масло или маргарин се използват термините: „мазно“, „вкус на сирене“, „маслена“ и накрая „гранясване“.

Методи за изолиране и анализ на липиди от суровини и хранителни продукти

Използват се голямо разнообразие от методи за анализ на липидите - класически и физикохимични.

Изследването на липидите започва с определяне на тяхното количество (съдържание) в хранителните продукти. За целта те използват методи за определяне съдържанието на липиди директно в обект (ЯМР и ИЧ спектроскопия) и методи за извличане на липиди от хранителни продукти или биологични обекти. При изолирането на липиди трябва да се има предвид, че те са способни не само на хидрофобни взаимодействия, но и на образуване на водородни, електростатични и ковалентни връзки. В зависимост от вида на взаимодействието те се делят на свободни, свързани и здраво свързани. Какви видове липиди има и методите за извличането им са различни.

Свободни липидиизвлечени от биологичен обект с неполярни разтворители (хексан, диетилов етер). В този случай се разрушават комплекси, образувани от хидрофобни взаимодействия в мастната тъкан, албуминови комплекси с мастни киселини.

Свързани липидиекстрахиран от система от разтворители, в която присъства полярен компонент, обикновено алкохол (смес от хлороформ и етанол). В този случай водородът и електростатичните сили се унищожават. По този начин липидите се извличат от мембраните и митохондриите.

Плътно свързани липиди.Те се намират в комплекси, образувани от ковалентни връзки и не могат да бъдат отстранени от разтворители. Първо, комплексът се разрушава чрез хидролиза със слаби разтворители на киселини или основи и след това освободените липиди се екстрахират с органичен разтворител.

Всички групи липиди могат да бъдат разграничени стъпка по стъпка.

В допълнение към екстракцията с органични разтворители се използва екстракция с втечнени газове (бутин, азот, амоняк, CO 2, фреони, аргон и др.). Тъй като екстракцията се извършва при по-ниски температури, рискът от окисление, разлагане и загуба на ценни свойства по време на изпаряване е сведен до минимум. Най-обещаващо е извличането на CO 2 (28 0 C, p = 65-70 atm), количественият добив достига 98%.

След изолиране, получената смес от липиди се фракционира (разделя се на отделни компоненти) и се анализира. Като цяло схемата за анализ на липидите изглежда така:

триацилглицериди

диацилглицериди

моноацилглицериди

свободни мастни киселини

стероли, витамини и др.

Най-ефективният и широко използван метод за фракциониране на сложни смеси от липиди е хроматографията (адсорбция). Използва се както за аналитични, така и за подготвителни цели. Тънкослойната хроматография е най-ефективна. Съществуват различни методи за хроматографско разделяне (едномерни, двумерни, елуенти с различна полярност).

Основните характеристики на липидите са:

Киселинно число(дефиницията вече е дадена) - показател, характеризиращ количеството свободни мастни киселини, съдържащи се в мазнините. Като се има предвид, че съхранението на хранителни продукти, съдържащи мазнини и масла, винаги е съпроводено с хидролиза на последните, по стойността на киселинното число може да се съди за тяхното качество. В технологията за преработка на мазнини киселинното число се използва за изчисляване на количеството алкали, необходимо за алкално рафиниране на мазнини и масла.

Номер на осапуняванеравен на броя mg KOH, необходим за осапуняване на глицериди и неутрализиране на освободени и свободни мастни киселини в 1 g мазнина или масло. По числото на осапуняване може да се прецени средното молекулно тегло на мастните киселини, съдържащи се в състава, и да се определи количеството алкали, необходимо за осапуняване на мазнини по време на производството на сапун.

Йодно число– показател, характеризиращ ненаситеността на мастните киселини, които изграждат мазнините. Изразява се като процент йод, еквивалентен на халоген, добавен към 100 g мазнина. Има няколко метода за определяне на йодното число. Един от най-разпространените е бромометричният метод. В този случай се използва разтвор на бром в безводен метилов алкохол, наситен с NaBr, с който бромът образува силно комплексно съединение

Откъсването на брома реагира с ненаситени глицериди

Нереагиралият бром се титрува йодометрично

и освободеният йод се титрува с натриев тиосулфат.

И от тук е лесно да се изчисли йодното число на мазнините. Йодното число се използва широко за определяне на вида мазнина, нейната способност да „съхне“ и изчисляване на водорода, необходим за нейното хидрогениране.

Химичен синтез на липиди

За изследователски и практически цели липидите обикновено се изолират от естествени източници. Въпреки това, в някои случаи химическият синтез е необходим, например, за да се докаже окончателно структурата на нови видове липидни вещества, изолирани от растителни, животински или минерални организми, развитието на изследването на мембраните постави на дневен ред проблемите на препаративния синтез на много мембранни липиди, в допълнение към изследването на липидните функции, в Изследването на механизмите на тяхното взаимодействие с други компоненти на живата природа изисква модифицирани липиди, липиди, съдържащи радиационен етикет.

Сложността на химичната структура на липидите и голямото им разнообразие изискват използването на широк набор от методи за синтез. Но ако не се докосваме до методите за получаване на наситени и ненаситени карбоксилни киселини, те се свеждат до следното

1. Ацилиранехидроксилни групи на глицерол или амино групи на сфингозин. Като ацилиращи агенти се използват мастни киселини, техните киселинни халогениди и анхидриди.

2. Алкилиранеизползвани в синтеза на липиди с етерна връзка. Като реагенти се използват алкилхалогениди или естери на пара-толуенсулфонови киселини.

3. Фосфолиране- Това е задължителна стъпка в синтеза на фосфолипиди. За да направите това, хлорофосфати или сребърни соли на заместени фосфорни киселини се приготвят и взаимодействат с глицерол или сфингозин или техни монохидрокси производни

4. Гликозилиране - използва се при синтеза на гликолипиди, като специфичен катализатор за гликозилиране е живачният цианид. Могат да се използват и биокатализатори като липаза.

Широко приложение намира и реакцията на обмен на функционални групи в присъствието на биокатализатори.

Фосфолипиди от различни видове могат също да бъдат получени директно от фосфатидна киселина чрез естерифицирането й с подходящ амино алкохол в присъствието на кондензиращ агент

Всички описани методи са подходящи и за синтеза на сфинголипиди.

Хранителна стойност на маслата и мазнините

Растителните мазнини и масла са съставна част на храната, източник на енергия и пластичен материал за човека и доставчик на редица необходими за него вещества (ненаситени мастни киселини, фосфолипиди, мастноразтворими витамини). Всички тези вещества са основни хранителни фактори, които определят неговата биологична стойност. Препоръчителното съдържание на мазнини в човешката диета е 30-33%. В южните райони е малко по-малко - 27-28%, а за северните райони - повече от 38-40%. Средно това е 90-102 г на ден, директно под формата на мазнини 45-50 г. Постоянният отказ от мазнини или консумацията само на мазнини в комбинация с необходимите компоненти води до сериозни нарушения във физиологичното състояние на човека. Дейността на централната нервна система е нарушена, имунитетът намалява и продължителността на живота намалява. Прекомерната консумация на мазнини е нежелателна. Води до затлъстяване и много сърдечно-съдови заболявания.

В състава на хранителните продукти се разграничават видими мазнини (растителни масла, животински мазнини, масло, маргарин и др.) И невидими мазнини (мазнини в месо и месни продукти, риба, мляко, млечни продукти, зърнени храни, хляб и хлебни изделия) . Най-голямо количество невидими мазнини има в шоколада, бонбоните, сиренето и колбасите. Важно е не само количеството усвоена мазнина, но и нейният състав. Линоловата и линоленовата киселина не се синтезират в човешкото тяло, а арахидоновата киселина се синтезира от линолова киселина. Тези три вида киселини са незаменими. Те участват в изграждането на клетъчните мембрани, простагландините, участват в регулацията на метаболизма, регулацията на обмяната на веществата в клетките, кръвното налягане, тромбоцитната агрегация и регулира много други процеси. Всички тези функции се изпълняват само цис-изомери на ненаситени киселини. При липса на незаменими мастни киселини се развиват различни заболявания. От незаменимите киселини най-голяма активност има арахидоновата киселина, следващата по активност е линоловата киселина, линоленовата киселина е 8-10 пъти по-слаба от линоловата. Пентоеновата киселина, съдържаща се в рибената мазнина, е полезна за организма.

Сред хранителните продукти най-богати на полинаситени киселини са растителните масла, особено царевичното, слънчогледовото и соевото. Съдържанието на линолова киселина в тях достига 50-60%, в животинските мазнини - само 0,6%. Арахидоновата киселина се намира в хранителни продукти в малки количества. Най-много е в яйцата - 0,5%, а в растителните мазнини практически няма.

Понастоящем се смята, че дневната нужда от линолова киселина трябва да бъде 6-10 g, минимум 2-6 g, а общото й съдържание на хранителни мазнини трябва да бъде най-малко 4% от общото съдържание на калории. По този начин съставът на мастните киселини, предназначени за хранене на здраво тяло, трябва да бъде балансиран: 10-20% - полиненаситени, 50-60% - мононенаситени и 30% наситени, някои от които трябва да са със средна дължина на веригата. Това се осигурява чрез използване на 1/3 растителни мазнини и 2/3 животински мазнини в храната.

В зависимост от възрастта и страдащите от сърдечно-съдови заболявания това съотношение се променя в полза на ненаситените: съотношението на полиненаситените и ненаситените киселини е ~2:1, а съотношението на линоловата и линоленовата е ~10:1. Смята се, че е по-добре да се използват мазнини с балансиран състав на едно хранене.

Важна група липиди в храненето са фосфолипидите, които участват в изграждането на клетъчните мембрани и транспорта на мазнините в тялото, спомагат за по-доброто усвояване на мазнините и предотвратяват омазняването на черния дроб. Общата човешка нужда от фосфолипиди е 5 g на ден. Има ограничения за холестерола. С повишаване на нивото му в кръвта се увеличава рискът от възникване и развитие на атеросклероза. Дневният прием на холестерол не трябва да надвишава 0,5 г. Най-голямо количество холестерол се съдържа в яйцата, маслото и вътрешностите.

Въглехидрати

ЛЕКЦИЯ №1

Въглехидратите са широко разпространени в природата и играят важна роля в жизнените процеси на различни организми. Трябва да се отбележи, че глюкозата се образува практически от нищото, като е първото вещество на жива клетка по биосинтетичния път. Ако аминокиселините и особено техните полимерни производни, полипептидите и протеините са по-концентрирани в живите организми, то въглехидратите са в растенията. Те са широко разпространени в природата и се срещат както в свободна, така и в свързана форма. Въглехидратите представляват ¾ от целия биологичен свят, целулозата е структурна единица на растителния свят (80-90%), а основният хранителен въглехидрат е нишестето. В тялото на животните въглехидратите представляват 2% от масата.

Липидите са най-важният източник на енергийни резерви на организма. Фактът е очевиден дори на номенклатурно ниво: гръцкото „lipos“ се превежда като мазнина. Съответно категорията липиди обединява мастноподобни вещества от биологичен произход. Функционалността на съединенията е доста разнообразна, което се дължи на хетерогенността на състава на тази категория биологични обекти.

Какви функции изпълняват липидите?

Избройте основните функции на липидите в организма, които са основни. На уводния етап е препоръчително да се подчертае ключовата роля на мастноподобните вещества в клетките на човешкото тяло. Основният списък е петте функции на липидите:

1. резервна енергия;
2. структурообразуващи;
3. транспорт;
4. изолационни;
5. сигнал

Вторичните задачи, които липидите изпълняват в комбинация с други съединения, включват регулаторни и ензимни роли.

Енергиен резерв на тялото

Това е не само една от важните, но и приоритетната роля на мастноподобните съединения. Всъщност част от липидите са източник на енергия за цялата клетъчна маса. Всъщност мазнините за клетките са аналог на горивото в резервоара на автомобила. Енергийната функция на липидите се осъществява по следния начин. Мазнините и подобни вещества се окисляват в митохондриите, разграждайки се до вода и въглероден диоксид. Процесът е съпроводен с освобождаване на значително количество АТФ - високоенергийни метаболити. Тяхното снабдяване позволява на клетката да участва в енергийно зависими реакции.

Изграждащи блокове

В същото време липидите изпълняват строителна функция: с тяхна помощ се образува клетъчната мембрана. В процеса участват следните групи мастноподобни вещества:

1. холестеролът е липофилен алкохол;
2. гликолипиди – съединения на липиди с въглехидрати;
3. Фосфолипидите са естери на сложни алкохоли и висши карбоксилни киселини.

Трябва да се отбележи, че образуваната мембрана не съдържа директно мазнини. Получената стена между клетката и външната среда се оказва двуслойна. Това се постига благодарение на бифилността. Тази характеристика на липидите показва, че една част от молекулата е хидрофобна, тоест неразтворима във вода, а втората, напротив, е хидрофилна. В резултат на това се образува двуслойна клетъчна стена поради подреденото подреждане на прости липиди. Молекулите обръщат своите хидрофобни области една към друга, докато техните хидрофилни опашки сочат навътре и навън от клетката.

Това определя защитните функции на мембранните липиди. Първо, мембраната придава на клетката нейната форма и дори я поддържа. Второ, двойната стена е вид пункт за паспортен контрол, който не позволява на нежелани посетители да преминат.

Автономна отоплителна система

Разбира се, това име е доста произволно, но е доста приложимо, ако вземем предвид какви функции изпълняват липидите. Съединенията не загряват толкова тялото, колкото задържат топлината вътре. Подобна роля имат и мастните натрупвания, които се образуват около различни органи и в подкожната тъкан. Този клас липиди се характеризира с високи топлоизолационни свойства, което предпазва жизненоважни органи от хипотермия.

Поръчахте ли такси?

Транспортната роля на липидите се счита за вторична функция. Всъщност преносът на вещества (главно триглицериди и холестерол) се извършва от отделни структури. Това са свързани комплекси от липиди и протеини, наречени липопротеини. Както е известно, мастноподобните вещества са неразтворими във вода, съответно в кръвната плазма. Обратно, функциите на протеините включват хидрофилност. В резултат на това липопротеиновото ядро ​​е колекция от триглицериди и холестеролни естери, докато обвивката е смес от протеинови молекули и свободен холестерол. В тази форма липидите се доставят до тъканите или обратно до черния дроб за отстраняване от тялото.

Второстепенни фактори

Списъкът с 5-те вече изброени функции на липидите допълва редица еднакво важни роли:

• ензимен;
• сигнал;
• регулаторен

Сигнална функция

Някои сложни липиди, по-специално тяхната структура, позволяват предаването на нервни импулси между клетките. Гликолипидите медиират този процес. Не по-малко важна е способността за разпознаване на вътреклетъчни импулси, също реализирани от мастноподобни структури. Това ви позволява да изберете вещества, необходими на клетката от кръвта.

Ензимна функция

Липидите, независимо от местоположението им в мембраната или извън нея, не са част от ензимите. Тяхната биосинтеза обаче се осъществява в присъствието на подобни на мазнини съединения. Освен това липидите участват в защитата на чревната стена от панкреатичните ензими. Излишъкът от последния се неутрализира от жлъчката, където холестеролът и фосфолипидите са включени в значителни количества.