Τι είναι τα λιπίδια;
Τα λιπίδια είναι μια σειρά από οργανικές ουσίες που αποτελούν μέρος όλων των ζωντανών κυττάρων. Περιλαμβάνει επίσης λίπη και ουσίες που μοιάζουν με λίπος που περιέχονται στα κύτταρα και τους ιστούς των ζώων ως μέρος του λιπώδους ιστού, ο οποίος διαδραματίζει κρίσιμο φυσιολογικό ρόλο.
Το ίδιο το ανθρώπινο σώμα είναι ικανό να συνθέσει όλα τα απαραίτητα λιπίδια. Μόνο οι λιποδιαλυτές βιταμίνες και τα απαραίτητα πολυακόρεστα λιπαρά οξέα δεν μπορούν να συντεθούν στο σώμα των ζώων και των ανθρώπων. Η σύνθεση λιπιδίων συμβαίνει κυρίως στο ήπαρ και στα επιθηλιακά κύτταρα του λεπτού εντέρου. Ένας αριθμός λιπιδίων είναι χαρακτηριστικός ορισμένων οργάνων και ιστών, ενώ άλλα λιπίδια υπάρχουν στα κύτταρα όλων των ιστών. Η ποσότητα των λιπιδίων που περιέχονται στα όργανα και τους ιστούς ποικίλλει. Τα περισσότερα λιπίδια βρίσκονται στον λιπώδη και νευρικό ιστό.
Η περιεκτικότητα σε λιπίδια του ανθρώπινου ήπατος κυμαίνεται από 7 έως 14% (σε βάση ξηρού βάρους). Στην περίπτωση ηπατικών παθήσεων, όπως το λιπώδες ήπαρ, η περιεκτικότητα του ηπατικού ιστού σε λιπίδια φτάνει το 45%, κυρίως λόγω της αύξησης της ποσότητας των τριγλυκεριδίων. Τα λιπίδια στο πλάσμα του αίματος περιέχονται σε συνδυασμό με πρωτεΐνες και σε αυτή τη σύνθεση μεταφέρονται σε άλλα όργανα και ιστούς.
Τα λιπίδια εκτελούν τις ακόλουθες βιολογικές λειτουργίες:
1. Δομικό. Όταν συνδυάζονται, τα φωσφολιπίδια και οι πρωτεΐνες σχηματίζουν βιολογικές μεμβράνες.
2. Ενέργεια.Κατά τη διαδικασία της οξείδωσης του λίπους, απελευθερώνεται μεγάλη ποσότητα ενέργειας, η οποία είναι αυτή που πηγαίνει στο σχηματισμό του ATP. Τα περισσότερα από τα αποθέματα ενέργειας του σώματος αποθηκεύονται με τη μορφή λιπιδίων, και καταναλώνονται σε περίπτωση έλλειψης θρεπτικών συστατικών. Έτσι, για παράδειγμα, τα ζώα πέφτουν σε χειμερία νάρκη κατά τη διάρκεια του χειμώνα και τα προσυσσωρευμένα λίπη και έλαια χρησιμοποιούνται για τη διατήρηση των ζωτικών λειτουργιών. Λόγω της υψηλής περιεκτικότητας σε λιπίδια στους σπόρους των φυτών, το έμβρυο και το σπορόφυτο αναπτύσσονται μέχρι να τραφούν μόνα τους. Σπόροι φυτών όπως φοίνικας καρύδας, καστορέλαιο, ηλίανθος, σόγια, ελαιοκράμβη είναι οι πρώτες ύλες από τις οποίες παρασκευάζεται βιομηχανικά το φυτικό έλαιο.
3. Θερμομόνωση και προστατευτική.Εναπόθεση στον υποδόριο ιστό και γύρω από όργανα όπως τα έντερα και τα νεφρά. Το στρώμα λίπους που προκύπτει προστατεύει το σώμα του ζώου και τα όργανά του από μηχανικές βλάβες. Δεδομένου ότι το υποδόριο λίπος έχει χαμηλή θερμική αγωγιμότητα, διατηρεί τη θερμότητα καλά, γεγονός που επιτρέπει στα ζώα να ζουν σε ψυχρά κλίματα. Για τις φάλαινες, για παράδειγμα, αυτό το λίπος προάγει την άνωση.
4. Λιπαντικό και υδατοαπωθητικό. Το δέρμα, η γούνα και τα φτερά έχουν ένα στρώμα κεριού που τα διατηρεί ελαστικά και τα προστατεύει από την υγρασία. Αυτό το στρώμα κεριού βρίσκεται επίσης στα φύλλα και τους καρπούς διαφόρων φυτών.
5. Ρυθμιστικό. Οι ορμόνες του φύλου, η τεστοστερόνη, η προγεστερόνη και τα κορτικοστεροειδή, καθώς και άλλα, είναι παράγωγα της χοληστερόλης. Η βιταμίνη D, ένα παράγωγο της χοληστερόλης, παίζει σημαντικό ρόλο στο μεταβολισμό του ασβεστίου και του φωσφόρου. Τα χολικά οξέα συμμετέχουν στην πέψη (γαλακτωματοποίηση των λιπών), καθώς και στην απορρόφηση ανώτερων καρβοξυλικών οξέων.
Η πηγή του μεταβολικού σχηματισμού νερού είναι τα λιπίδια. Για να αποκτήσετε λοιπόν 105 γραμμάρια νερού, πρέπει να οξειδώσετε 100 γραμμάρια λίπους. Για τους κατοίκους της ερήμου, ένα τέτοιο νερό είναι ζωτικής σημασίας, για παράδειγμα, για τις καμήλες, που πρέπει να μείνουν χωρίς νερό για 10-12 ημέρες· αποθηκεύουν τέτοιο λίπος στην καμπούρα τους και το χρησιμοποιούν για να αποκτήσουν νερό. Η διαδικασία της οξείδωσης του λίπους είναι πολύ σημαντική για ζώα που πέφτουν σε χειμερία νάρκη, όπως μαρμότες, αρκούδες κ.λπ.
ΛΙΠΙΔΙΑ - πρόκειται για μια ετερογενή ομάδα φυσικών ενώσεων, πλήρως ή σχεδόν εντελώς αδιάλυτες στο νερό, αλλά διαλυτές σε οργανικούς διαλύτες και μεταξύ τους, που αποδίδουν λιπαρά οξέα υψηλού μοριακού βάρους κατά την υδρόλυση.
Σε έναν ζωντανό οργανισμό, τα λιπίδια εκτελούν διάφορες λειτουργίες.
Βιολογικές λειτουργίες των λιπιδίων:
1) Δομικό
Τα δομικά λιπίδια σχηματίζουν πολύπλοκα σύμπλοκα με πρωτεΐνες και υδατάνθρακες, από τα οποία δομούνται οι μεμβράνες των κυττάρων και οι κυτταρικές δομές και συμμετέχουν σε μια ποικιλία διεργασιών που συμβαίνουν στο κύτταρο.
2) Ανταλλακτικό (ενέργεια)
Τα αποθεματικά λιπίδια (κυρίως λίπη) αποτελούν το ενεργειακό απόθεμα του οργανισμού και συμμετέχουν στις μεταβολικές διεργασίες. Στα φυτά συσσωρεύονται κυρίως σε φρούτα και σπόρους, σε ζώα και ψάρια - σε υποδόριους λιπώδεις ιστούς και ιστούς που περιβάλλουν τα εσωτερικά όργανα, καθώς και σε ήπαρ, εγκέφαλο και νευρικούς ιστούς. Η περιεκτικότητά τους εξαρτάται από πολλούς παράγοντες (τύπος, ηλικία, διατροφή κ.λπ.) και σε ορισμένες περιπτώσεις αποτελεί το 95-97% όλων των εκκρινόμενων λιπιδίων.
Θερμιδική περιεκτικότητα σε υδατάνθρακες και πρωτεΐνες: ~ 4 kcal/γραμμάριο.
Θερμιδική περιεκτικότητα σε λίπος: ~ 9 kcal/γραμμάριο.
Το πλεονέκτημα του λίπους ως ενεργειακό απόθεμα, σε αντίθεση με τους υδατάνθρακες, είναι η υδροφοβία του - δεν συνδέεται με το νερό. Αυτό εξασφαλίζει συμπαγή αποθέματα λίπους - αποθηκεύονται σε άνυδρη μορφή, καταλαμβάνοντας μικρό όγκο. Ο μέσος όρος του ατόμου σε καθαρές τριακυλογλυκερίνες είναι περίπου 13 κιλά. Αυτά τα αποθέματα θα μπορούσαν να επαρκούν για 40 ημέρες νηστείας υπό συνθήκες μέτριας σωματικής δραστηριότητας. Για σύγκριση: τα συνολικά αποθέματα γλυκογόνου στο σώμα είναι περίπου 400 g. όταν νηστεύεις, αυτή η ποσότητα δεν φτάνει ούτε για μια μέρα.
3) Προστατευτικό
Ο υποδόριος λιπώδης ιστός προστατεύει τα ζώα από την ψύξη και τα εσωτερικά όργανα από μηχανικές βλάβες.
Ο σχηματισμός αποθεμάτων λίπους στο σώμα των ανθρώπων και ορισμένων ζώων θεωρείται προσαρμογή στην ακανόνιστη διατροφή και τη ζωή σε ψυχρό περιβάλλον. Τα ζώα που πέφτουν σε χειμερία νάρκη για μεγάλο χρονικό διάστημα (αρκούδες, μαρμότες) και είναι προσαρμοσμένα να ζουν σε ψυχρές συνθήκες (θαλάσσιοι ίπποι, φώκιες) έχουν ιδιαίτερα μεγάλο απόθεμα λίπους. Το έμβρυο ουσιαστικά δεν έχει λίπος και εμφανίζεται μόνο πριν τη γέννηση.
Μια ιδιαίτερη ομάδα ως προς τις λειτουργίες τους σε έναν ζωντανό οργανισμό αποτελούν τα προστατευτικά λιπίδια των φυτών - κεριά και τα παράγωγά τους, που καλύπτουν την επιφάνεια των φύλλων, των σπόρων και των καρπών.
4) Σημαντικό συστατικό των πρώτων υλών τροφίμων
Τα λιπίδια είναι ένα σημαντικό συστατικό των τροφίμων, καθορίζοντας σε μεγάλο βαθμό τη θρεπτική αξία και τη γεύση τους. Ο ρόλος των λιπιδίων σε διάφορες διαδικασίες τεχνολογίας τροφίμων είναι εξαιρετικά σημαντικός. Η αλλοίωση των σιτηρών και των επεξεργασμένων προϊόντων τους κατά την αποθήκευση (τάγγιση) σχετίζεται κυρίως με αλλαγές στο λιπιδικό σύμπλεγμα. Τα λιπίδια που απομονώνονται από έναν αριθμό φυτών και ζώων είναι οι κύριες πρώτες ύλες για τη λήψη των πιο σημαντικών τροφίμων και τεχνικών προϊόντων (φυτικό λάδι, ζωικά λίπη, συμπεριλαμβανομένου του βουτύρου, μαργαρίνης, γλυκερίνης, λιπαρών οξέων κ.λπ.).
2 Ταξινόμηση λιπιδίων
Δεν υπάρχει γενικά αποδεκτή ταξινόμηση των λιπιδίων.
Είναι πιο ενδεδειγμένο να ταξινομούνται τα λιπίδια ανάλογα με τη χημική τους φύση, τις βιολογικές τους λειτουργίες και επίσης σε σχέση με ορισμένα αντιδραστήρια, για παράδειγμα, τα αλκάλια.
Με βάση τη χημική τους σύσταση, τα λιπίδια χωρίζονται συνήθως σε δύο ομάδες: απλά και σύνθετα.
Απλά λιπίδια – εστέρες λιπαρών οξέων και αλκοολών. Αυτά περιλαμβάνουν λίπη , κεριά Και στεροειδή .
Λίπη – εστέρες γλυκερίνης και ανώτερων λιπαρών οξέων.
Κεριά – εστέρες ανώτερων αλκοολών της αλειφατικής σειράς (με μακρά υδατανθρακική αλυσίδα 16-30 ατόμων C) και ανώτερων λιπαρών οξέων.
Στεροειδή – εστέρες πολυκυκλικών αλκοολών και ανώτερων λιπαρών οξέων.
Σύνθετα λιπίδια - εκτός από λιπαρά οξέα και αλκοόλες, περιέχουν και άλλα συστατικά διαφόρων χημικών φύσεων. Αυτά περιλαμβάνουν φωσφολιπίδια και γλυκολιπίδια .
Φωσφολιπίδια - αυτά είναι πολύπλοκα λιπίδια στα οποία μία από τις ομάδες αλκοόλης δεν σχετίζεται με FA, αλλά με φωσφορικό οξύ (το φωσφορικό οξύ μπορεί να συνδεθεί με μια πρόσθετη ένωση). Ανάλογα με το ποια αλκοόλη περιλαμβάνεται στα φωσφολιπίδια, χωρίζονται σε γλυκεροφωσφολιπίδια (περιέχουν την αλκοόλη γλυκερόλη) και σφιγγοφωσφολιπίδια (περιέχουν την αλκοόλη σφιγγοσίνη).
Γλυκολιπίδια – πρόκειται για πολύπλοκα λιπίδια στα οποία μία από τις ομάδες αλκοόλ δεν σχετίζεται με FA, αλλά με ένα συστατικό υδατάνθρακα. Ανάλογα με το ποιο συστατικό υδατάνθρακα αποτελεί μέρος των γλυκολιπιδίων, διακρίνονται σε κελεβροσίδες (περιέχουν μονοσακχαρίτη, δισακχαρίτη ή μικρό ουδέτερο ομοολιγοσακχαρίτη ως συστατικό υδατάνθρακα) και γαγγλιοσίδες (περιέχουν έναν όξινο ετεροολιγοσακχαρίτη ως συστατικό υδατάνθρακα).
Μερικές φορές σε μια ανεξάρτητη ομάδα λιπιδίων ( ελάσσονα λιπίδια ) εκκρίνουν λιποδιαλυτές χρωστικές ουσίες, στερόλες και λιποδιαλυτές βιταμίνες. Μερικές από αυτές τις ενώσεις μπορούν να ταξινομηθούν ως απλά (ουδέτερα) λιπίδια, άλλες - σύνθετες.
Σύμφωνα με μια άλλη ταξινόμηση, τα λιπίδια, ανάλογα με τη σχέση τους με τα αλκάλια, χωρίζονται σε δύο μεγάλες ομάδες: σαπωνοποιήσιμα και μη σαπωνοποιήσιμα.. Η ομάδα των σαπωνοποιημένων λιπιδίων περιλαμβάνει απλά και πολύπλοκα λιπίδια, τα οποία, όταν αλληλεπιδρούν με αλκάλια, υδρολύονται για να σχηματίσουν άλατα οξέων υψηλού μοριακού βάρους, που ονομάζονται «σαπούνια». Η ομάδα των μη σαπωνοποιήσιμων λιπιδίων περιλαμβάνει ενώσεις που δεν υπόκεινται σε αλκαλική υδρόλυση (στερόλες, λιποδιαλυτές βιταμίνες, αιθέρες κ.λπ.).
Σύμφωνα με τις λειτουργίες τους σε έναν ζωντανό οργανισμό, τα λιπίδια χωρίζονται σε δομικά, αποθηκευτικά και προστατευτικά.
Τα δομικά λιπίδια είναι κυρίως φωσφολιπίδια.
Τα αποθηκευτικά λιπίδια είναι κυρίως λίπη.
Προστατευτικά λιπίδια φυτών - κεριά και παράγωγά τους, που καλύπτουν την επιφάνεια των φύλλων, των σπόρων και των καρπών, των ζώων - των λιπών.
ΛΙΠΗ
Η χημική ονομασία των λιπών είναι ακυλογλυκερίνες. Αυτοί είναι εστέρες γλυκερίνης και ανώτερων λιπαρών οξέων. "Acyl" σημαίνει "υπόλειμμα λιπαρού οξέος".
Ανάλογα με τον αριθμό των ακυλικών ριζών, τα λίπη χωρίζονται σε μονο-, δι- και τριγλυκερίδια. Εάν το μόριο περιέχει 1 ρίζα λιπαρού οξέος, τότε το λίπος ονομάζεται ΜΟΝΟΑΚΥΛΓΛΥΚΕΡΙΛΗ. Εάν το μόριο περιέχει 2 ρίζες λιπαρών οξέων, τότε το λίπος ονομάζεται ΔΙΑΚΥΛΓΛΥΚΕΡΟΛΗ. Στο σώμα του ανθρώπου και των ζώων κυριαρχούν οι ΤΡΙΑΚΥΛΟΓΛΥΚΕΡΟΛΕΣ (περιέχουν τρεις ρίζες λιπαρών οξέων).
Τα τρία υδροξύλια της γλυκερίνης μπορούν να εστεροποιηθούν είτε με ένα μόνο οξύ, όπως παλμιτικό ή ελαϊκό, είτε με δύο ή τρία διαφορετικά οξέα:
Τα φυσικά λίπη περιέχουν κυρίως μικτά τριγλυκερίδια, συμπεριλαμβανομένων υπολειμμάτων διαφόρων οξέων.
Δεδομένου ότι το αλκοόλ σε όλα τα φυσικά λίπη είναι το ίδιο - η γλυκερίνη, οι διαφορές που παρατηρούνται μεταξύ των λιπών οφείλονται αποκλειστικά στη σύνθεση των λιπαρών οξέων.
Πάνω από τετρακόσια καρβοξυλικά οξέα διαφόρων δομών έχουν βρεθεί στα λίπη. Ωστόσο, τα περισσότερα από αυτά υπάρχουν μόνο σε μικρές ποσότητες.
Τα οξέα που περιέχονται στα φυσικά λίπη είναι μονοκαρβοξυλικά οξέα, κατασκευασμένα από μη διακλαδισμένες αλυσίδες άνθρακα που περιέχουν ζυγό αριθμό ατόμων άνθρακα. Οξέα που περιέχουν περιττό αριθμό ατόμων άνθρακα, που έχουν διακλαδισμένη ανθρακική αλυσίδα ή περιέχουν κυκλικά τμήματα υπάρχουν σε μικρές ποσότητες. Εξαιρούνται το ισοβαλερικό οξύ και ορισμένα κυκλικά οξέα που περιέχονται σε ορισμένα πολύ σπάνια λίπη.
Τα πιο κοινά οξέα στα λίπη περιέχουν 12 έως 18 άτομα άνθρακα και συχνά ονομάζονται λιπαρά οξέα. Πολλά λίπη περιέχουν μικρές ποσότητες οξέων χαμηλού μοριακού βάρους (C 2 - C 10). Οξέα με περισσότερα από 24 άτομα άνθρακα υπάρχουν στα κεριά.
Τα γλυκερίδια των πιο κοινών λιπών περιέχουν σημαντικές ποσότητες ακόρεστων οξέων που περιέχουν 1-3 διπλούς δεσμούς: ελαϊκό, λινολεϊκό και λινολενικό. Το αραχιδονικό οξύ που περιέχει τέσσερις διπλούς δεσμούς υπάρχει στα ζωικά λίπη· οξέα με πέντε, έξι ή περισσότερους διπλούς δεσμούς βρίσκονται σε λίπη ψαριών και θαλάσσιων ζώων. Τα περισσότερα ακόρεστα οξέα λιπιδίων έχουν cis διαμόρφωση, οι διπλοί δεσμοί τους απομονώνονται ή διαχωρίζονται από μια ομάδα μεθυλενίου (-CH2-).
Από όλα τα ακόρεστα οξέα που περιέχονται στα φυσικά λίπη, το ελαϊκό οξύ είναι το πιο κοινό. Σε πολλά λίπη, το ελαϊκό οξύ αποτελεί περισσότερο από το ήμισυ της συνολικής μάζας των οξέων και μόνο λίγα λίπη περιέχουν λιγότερο από 10%. Δύο άλλα ακόρεστα οξέα - το λινολεϊκό και το λινολενικό οξύ - είναι επίσης πολύ διαδεδομένα, αν και υπάρχουν σε πολύ μικρότερες ποσότητες από το ελαϊκό οξύ. Το λινολεϊκό και το λινολενικό οξύ βρίσκονται σε αξιοσημείωτες ποσότητες στα φυτικά έλαια. Για τους ζωικούς οργανισμούς είναι απαραίτητα οξέα.
Από τα κορεσμένα οξέα, το παλμιτικό οξύ είναι σχεδόν τόσο διαδεδομένο όσο το ελαϊκό οξύ. Υπάρχει σε όλα τα λίπη, με μερικά να περιέχουν 15-50% της συνολικής περιεκτικότητας σε οξύ. Τα στεατικά και μυριστικά οξέα χρησιμοποιούνται ευρέως. Το στεατικό οξύ βρίσκεται σε μεγάλες ποσότητες (25% ή περισσότερο) μόνο στα αποθηκευτικά λίπη ορισμένων θηλαστικών (για παράδειγμα, στο πρόβειο λίπος) και στα λίπη ορισμένων τροπικών φυτών, όπως το βούτυρο κακάο.
Συνιστάται να χωρίζονται τα οξέα που περιέχονται στα λίπη σε δύο κατηγορίες: κύρια και δευτερεύοντα οξέα. Τα κύρια οξέα του λίπους είναι τα οξέα των οποίων η περιεκτικότητα σε λίπος υπερβαίνει το 10%.
Φυσικές ιδιότητες των λιπών
Κατά κανόνα, τα λίπη δεν αντέχουν στην απόσταξη και αποσυντίθενται ακόμη και αν αποστάζονται υπό μειωμένη πίεση.
Το σημείο τήξης, άρα και η συνοχή των λιπών, εξαρτάται από τη δομή των οξέων που τα αποτελούν. Τα στερεά λίπη, δηλαδή λίπη που λιώνουν σε σχετικά υψηλή θερμοκρασία, αποτελούνται κυρίως από γλυκερίδια κορεσμένων οξέων (στεατικό, παλμιτικό) και έλαια που λιώνουν σε χαμηλότερη θερμοκρασία και είναι παχύρρευστα υγρά περιέχουν σημαντικές ποσότητες γλυκεριδίων ακόρεστων οξέων (ελαϊκό, λινολεϊκό , λινολενικό).
Δεδομένου ότι τα φυσικά λίπη είναι πολύπλοκα μείγματα μικτών γλυκεριδίων, δεν λιώνουν σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία, αλλά σε ένα συγκεκριμένο εύρος θερμοκρασίας και πρώτα μαλακώνουν. Για τον χαρακτηρισμό των λιπών, συνήθως χρησιμοποιείται θερμοκρασία στερεοποίησης,που δεν συμπίπτει με το σημείο τήξης - είναι ελαφρώς χαμηλότερο. Μερικά φυσικά λίπη είναι στερεά. άλλα είναι υγρά (έλαια). Η θερμοκρασία στερεοποίησης ποικίλλει ευρέως: -27 °C για το λινέλαιο, -18 °C για το ηλιέλαιο, 19-24 °C για το λαρδί αγελάδας και 30-38 °C για το χοιρινό λίπος.
Η θερμοκρασία στερεοποίησης του λίπους καθορίζεται από τη φύση των οξέων που το αποτελούν: όσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε κορεσμένα οξέα, τόσο μεγαλύτερη είναι.
Τα λίπη είναι διαλυτά σε αιθέρα, παράγωγα πολυαλογόνου, δισουλφίδιο του άνθρακα, αρωματικούς υδρογονάνθρακες (βενζόλιο, τολουόλιο) και βενζίνη. Τα στερεά λίπη είναι ελάχιστα διαλυτά στον πετρελαϊκό αιθέρα. αδιάλυτο σε κρύο οινόπνευμα. Τα λίπη είναι αδιάλυτα στο νερό, αλλά μπορούν να σχηματίσουν γαλακτώματα που σταθεροποιούνται παρουσία επιφανειοδραστικών ουσιών (γαλακτωματοποιητές) όπως πρωτεΐνες, σαπούνια και ορισμένα σουλφονικά οξέα, κυρίως σε ελαφρώς αλκαλικό περιβάλλον. Το γάλα είναι ένα φυσικό γαλάκτωμα λίπους που σταθεροποιείται από πρωτεΐνες.
Χημικές ιδιότητες των λιπών
Τα λίπη εισέρχονται σε όλες τις χημικές αντιδράσεις που είναι χαρακτηριστικές των εστέρων, αλλά η χημική τους συμπεριφορά έχει μια σειρά από χαρακτηριστικά που σχετίζονται με τη δομή των λιπαρών οξέων και της γλυκερίνης.
Μεταξύ των χημικών αντιδράσεων που περιλαμβάνουν λίπη, διακρίνονται διάφοροι τύποι μετασχηματισμών.
Κεφάλαιο II. ΛΙΠΙΔΙΑ
§ 4. ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ ΤΩΝ ΛΙΠΙΔΙΩΝ
Τα λιπίδια είναι μια ετερογενής ομάδα χημικών ενώσεων που είναι αδιάλυτες στο νερό, αλλά εξαιρετικά διαλυτές σε μη πολικούς οργανικούς διαλύτες: χλωροφόρμιο, αιθέρας, ακετόνη, βενζόλιο κ.λπ., δηλ. Κοινή τους ιδιότητα είναι η υδροφοβία (υδρο - νερό, φοβία - φόβος). Λόγω της μεγάλης ποικιλίας των λιπιδίων, είναι αδύνατο να δοθεί ένας πιο ακριβής ορισμός τους. Τα λιπίδια στις περισσότερες περιπτώσεις είναι εστέρες λιπαρών οξέων και λίγο αλκοόλ. Διακρίνονται οι ακόλουθες κατηγορίες λιπιδίων: τριακυλογλυκερόλες, ή λίπη, φωσφολιπίδια, γλυκολιπίδια, στεροειδή, κεριά, τερπένια. Υπάρχουν δύο κατηγορίες λιπιδίων - σαπωνοποιήσιμα και μη σαπωνοποιήσιμα. Οι σαπωνοποιητές περιλαμβάνουν ουσίες που περιέχουν εστερικό δεσμό (κεριά, τριακυλογλυκερόλες, φωσφολιπίδια κ.λπ.). Στα μη σαπωνοποιήσιμα περιλαμβάνονται τα στεροειδή και τα τερπένια.
Τριακυλογλυκερόλες ή λίπη
Οι τριακυλογλυκερόλες είναι εστέρες της τριυδρικής αλκοόλης γλυκερόλης
και λιπαρά (ανώτερα καρβοξυλικά) οξέα. Ο γενικός τύπος των λιπαρών οξέων είναι: R-COOH, όπου το R είναι μια ρίζα υδρογονάνθρακα. Τα φυσικά λιπαρά οξέα περιέχουν από 4 έως 24 άτομα άνθρακα. Ως παράδειγμα, δίνουμε τον τύπο ενός από τα πιο κοινά στεατικά οξέα στα λίπη:
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
Γενικά, το μόριο της τριακυλογικερίνης μπορεί να γραφτεί ως εξής:
Εάν η τριακυογλυκερόλη περιέχει υπολείμματα διαφόρων οξέων (R 1 R 2 R 3), τότε το κεντρικό άτομο άνθρακα στο υπόλειμμα γλυκερίνης γίνεται χειρόμορφο.
Οι τριακυλογλυκερόλες είναι μη πολικές και επομένως πρακτικά αδιάλυτες στο νερό. Η κύρια λειτουργία των τριακυλογλυκερολών είναι η αποθήκευση ενέργειας. Όταν οξειδώνεται 1 g λίπους, απελευθερώνονται 39 kJ ενέργειας. Οι τριακυλογλυκερόλες συσσωρεύονται στον λιπώδη ιστό, ο οποίος, εκτός από την αποθήκευση λίπους, εκτελεί μια θερμομονωτική λειτουργία και προστατεύει τα όργανα από μηχανικές βλάβες. Περισσότερες πληροφορίες για τα λίπη και τα λιπαρά οξέα θα βρείτε στην επόμενη παράγραφο.
Ενδιαφέρον να γνωρίζετε! Το λίπος που γεμίζει την καμπούρα της καμήλας χρησιμεύει, πρώτα απ 'όλα, όχι ως πηγή ενέργειας, αλλά ως πηγή νερού που σχηματίζεται κατά την οξείδωσή της.
Φωσφολιπίδια
Τα φωσφολιπίδια περιέχουν υδρόφοβες και υδρόφιλες περιοχές και ως εκ τούτου έχουν αμφίφιλοςιδιότητες, δηλ. είναι ικανά να διαλύονται σε μη πολικούς διαλύτες και να σχηματίζουν σταθερά γαλακτώματα με νερό.
Τα φωσφολιπίδια, ανάλογα με την παρουσία της γλυκερίνης και των αλκοολών σφιγγοσίνης στη σύνθεσή τους, χωρίζονται σε γλυκεροφωσφολιπίδιαΚαι σφιγγοφωσφολιπίδια.
Γλυκεροφωσφολιπίδια
Η δομή του μορίου του γλυκεροφωσφολιπιδίου βασίζεται σε φωσφατιδικό οξύ,που σχηματίζεται από γλυκερίνη, δύο λιπαρά οξέα και φωσφορικά οξέα:
Στα μόρια γλυκεροφωσφολιπιδίου, ένα πολικό μόριο που περιέχει HO συνδέεται με το φωσφατιδικό οξύ με έναν εστερικό δεσμό. Ο τύπος των γλυκεροφωσφολιπιδίων μπορεί να αναπαρασταθεί ως εξής:
όπου Χ είναι το υπόλειμμα ενός πολικού μορίου που περιέχει HO (πολική ομάδα). Τα ονόματα των φωσφολιπιδίων σχηματίζονται ανάλογα με την παρουσία μιας ή άλλης πολικής ομάδας στη σύνθεσή τους. Γλυκεροφωσφολιπίδια που περιέχουν υπόλειμμα αιθανολαμίνης ως πολική ομάδα,
HO-CH 2 -CH 2 -NH 2
ονομάζονται φωσφατιδυλαιθανολαμίνες, ένα υπόλειμμα χολίνης
– φωσφατιδυλοχολίνες, σερίνη
– φωσφατιδυλοσερίνες.
Ο τύπος για τη φωσφατιδυλαιθανολαμίνη μοιάζει με αυτό:
Τα γλυκεροφωσφολιπίδια διαφέρουν μεταξύ τους όχι μόνο ως προς τις πολικές τους ομάδες, αλλά και ως προς τα υπολείμματα λιπαρών οξέων τους. Περιέχουν τόσο κορεσμένα (που συνήθως αποτελούνται από 16-18 άτομα άνθρακα) όσο και ακόρεστα (συνήθως περιέχουν 16-18 άτομα άνθρακα και 1-4 διπλούς δεσμούς) λιπαρά οξέα.
Σφιγγοφωσφολιπίδια
Τα σφιγγοφωσφολιπίδια είναι παρόμοια σε σύνθεση με τα γλυκεροφωσφολιπίδια, αλλά αντί για γλυκερίνη περιέχουν την αμινοαλκοόλη σφιγγοσίνη:
ή διυδροσφιγγαζίνη:
Τα πιο κοινά σφιγγοφωσφολιπίδια είναι οι σφιγγομυελίνες. Σχηματίζονται από σφιγγοσίνη, χολίνη, λιπαρό οξύ και φωσφορικό οξύ:
Τα μόρια τόσο των γλυκεροφωσφολιπιδίων όσο και των σφιγγοφωσφολιπιδίων αποτελούνται από μια πολική κεφαλή (που σχηματίζεται από φωσφορικό οξύ και μια πολική ομάδα) και δύο μη πολικές ουρές υδρογονάνθρακα (Εικ. 1). Στα γλυκεροφωσφολιπίδια, και οι δύο μη πολικές ουρές είναι ρίζες λιπαρών οξέων· στα σφιγγοφωσφολιπίδια, η μία ουρά είναι ρίζα λιπαρού οξέος, η άλλη είναι μια αλυσίδα υδρογονάνθρακα της σφιγγαζινικής αλκοόλης.
Ρύζι. 1. Σχηματική αναπαράσταση μορίου φωσφολιπιδίου.
Όταν ανακινείται σε νερό, σχηματίζονται αυθόρμητα φωσφολιπίδια μικκύλια, στο οποίο συλλέγονται μη πολικές ουρές μέσα στο σωματίδιο και πολικές κεφαλές βρίσκονται στην επιφάνειά του, αλληλεπιδρώντας με μόρια νερού (Εικ. 2α). Τα φωσφολιπίδια είναι επίσης ικανά να σχηματιστούν διπλά στρώματα(Εικ. 2β) και λιποσώματα– κλειστές φυσαλίδες που περιβάλλονται από συνεχή διπλοστιβάδα (Εικ. 2γ).
Ρύζι. 2. Δομές που σχηματίζονται από φωσφολιπίδια.
Η ικανότητα των φωσφολιπιδίων να σχηματίζουν διπλή στιβάδα αποτελεί τη βάση του σχηματισμού κυτταρικών μεμβρανών.
Γλυκολιπίδια
Τα γλυκολιπίδια περιέχουν ένα συστατικό υδατάνθρακα. Αυτά περιλαμβάνουν γλυκοσφιγγολιπίδια, τα οποία περιέχουν, εκτός από υδατάνθρακες, αλκοόλ, σφιγγοσίνη και ένα υπόλειμμα λιπαρού οξέος:
Αυτά, όπως τα φωσφολιπίδια, αποτελούνται από μια πολική κεφαλή και δύο μη πολικές ουρές. Τα γλυκολιπίδια βρίσκονται στο εξωτερικό στρώμα της μεμβράνης, αποτελούν αναπόσπαστο μέρος των υποδοχέων και διασφαλίζουν την αλληλεπίδραση των κυττάρων. Υπάρχουν ιδιαίτερα πολλά από αυτά στον νευρικό ιστό.
Στεροειδή
Τα στεροειδή είναι παράγωγα κυκλοπεντανυπερυδροφαινανθρένιο(Εικ. 3). Ένας από τους σημαντικότερους εκπροσώπους των στεροειδών είναι χοληστερίνη. Στο σώμα βρίσκεται και σε ελεύθερη κατάσταση και σε δεσμευμένη κατάσταση, σχηματίζοντας εστέρες με λιπαρά οξέα (Εικ. 3). Στην ελεύθερη μορφή της, η χοληστερόλη είναι μέρος των μεμβρανών του αίματος και των λιποπρωτεϊνών. Οι εστέρες χοληστερόλης είναι η αποθηκευτική της μορφή. Η χοληστερόλη είναι ο πρόδρομος όλων των άλλων στεροειδών: οι ορμόνες του φύλου (τεστοστερόνη, οιστραδιόλη κ.λπ.), οι ορμόνες των επινεφριδίων (κορτικοστερόνη κ.λπ.), τα χολικά οξέα (δεοξυχολικό οξύ κ.λπ.), η βιταμίνη D (Εικ. 3).
Ενδιαφέρον να γνωρίζετε! Το σώμα των ενηλίκων περιέχει περίπου 140 g χοληστερόλης, το μεγαλύτερο μέρος της βρίσκεται στο νευρικό ιστό και τα επινεφρίδια. Κάθε μέρα, 0,3–0,5 g χοληστερόλης εισέρχεται στο ανθρώπινο σώμα και συντίθεται έως και 1 g.
Κερί
Τα κεριά είναι εστέρες που σχηματίζονται από λιπαρά οξέα μακράς αλυσίδας (αριθμός άνθρακα 14–36) και μακράς αλυσίδας μονοϋδρικές αλκοόλες (αριθμός άνθρακα 16–22). Ως παράδειγμα, λάβετε υπόψη τον τύπο ενός κεριού που σχηματίζεται από ελαϊκή αλκοόλη και ελαϊκό οξύ:
Τα κεριά επιτελούν κυρίως προστατευτική λειτουργία· όντας στην επιφάνεια των φύλλων, των μίσχων, των καρπών και των σπόρων, προστατεύουν τους ιστούς από την ξήρανση και τη διείσδυση μικροβίων. Καλύπτουν τη γούνα και τα φτερά των ζώων και των πτηνών, προστατεύοντάς τα από το να βραχούν. Κηρήθραχρησιμεύει ως δομικό υλικό για τις μέλισσες όταν δημιουργούν κηρήθρες. Στο πλαγκτόν, το κερί χρησιμεύει ως η κύρια μορφή αποθήκευσης ενέργειας.
Τερπένια
Οι ενώσεις τερπενίου βασίζονται σε υπολείμματα ισοπρενίου:
Τα τερπένια περιλαμβάνουν αιθέρια έλαια, ρητινικά οξέα, καουτσούκ, καροτίνες, βιταμίνη Α και σκουαλένιο. Για παράδειγμα, εδώ είναι ο τύπος για το σκουαλένιο:
Το σκουαλένιο είναι το κύριο συστατικό της έκκρισης των σμηγματογόνων αδένων.
Ο ρόλος των λιπιδίων στις ζωτικές διαδικασίες του σώματος είναι ποικίλος.
Κατασκευαστικός.Σε συνδυασμό με τις πρωτεΐνες, τα λιπίδια είναι δομικά συστατικά όλων των βιολογικών κυτταρικών μεμβρανών, και ως εκ τούτου επηρεάζουν τη διαπερατότητά τους και συμμετέχουν στη μετάδοση των νευρικών ερεθισμάτων και στη δημιουργία μεσοκυττάριας αλληλεπίδρασης.
Ενέργεια.Τα λιπίδια είναι το πιο ενεργειακά πυκνό κυτταρικό καύσιμο. Η οξείδωση 1 g λίπους απελευθερώνει 39 kJ ενέργειας, δηλαδή διπλάσια από την οξείδωση 1 g υδατανθράκων.
Αποθεματικό. Τα λιπίδια είναι η πιο συμπαγής μορφή αποθήκευσης ενέργειας στο κύτταρο. Η περιεκτικότητα σε λίπος στο σώμα ενός ενήλικα είναι από 6 έως 10 κιλά.
Προστατευτικός.Έχοντας έντονες θερμομονωτικές ιδιότητες, τα λιπίδια προστατεύουν το σώμα από θερμικές επιδράσεις, το λίπος προστατεύει το σώμα και τα όργανα των ζώων από μηχανικές και φυσικές βλάβες. Οι προστατευτικές μεμβράνες στα φυτά (κηρώδες επίχρισμα σε φύλλα και καρπούς) προστατεύουν από μολύνσεις και υπερβολικά έντονη ανταλλαγή νερού.
Ρυθμιστική. Ορισμένα λιπίδια είναι πρόδρομοι βιταμινών, ορμονών, δευτερογενών μεταβολιτών - προσταγλανδινών, λευκοτριενίων, θρομβοξανών. Στα βακτήρια, τα λιπίδια καθορίζουν την ταξινομική ατομικότητα, τον τύπο της παθογένεσης και πολλά άλλα χαρακτηριστικά. Οι διαταραχές του μεταβολισμού των λιπιδίων στον άνθρωπο οδηγούν στην ανάπτυξη παθολογικών καταστάσεων όπως η αθηροσκλήρωση, η παχυσαρκία και η χολολιθίαση.
Ταξινόμηση λιπιδίων.Τα λιπίδια είναι χημικά ετερογενείς ουσίες. Από αυτή την άποψη, υπάρχουν διαφορετικές προσεγγίσεις για την ταξινόμηση τους. Αλλά πρώτα απ 'όλα, χωρίζονται σε απλά και σύνθετα.
Τα απλά (ουδέτερα) λιπίδια περιλαμβάνουν κυρίως παράγωγα ανώτερων λιπαρών οξέων και αλκοολών - ακυλογλυκερολιπίδια, κηρούς, εστέρες χοληστερόλης, γλυκολιπίδια και άλλες παρόμοιες ενώσεις. Τα μόριά τους δεν περιέχουν άτομα αζώτου, φωσφόρου και θείου.
Η φύση του συνδετικού κρίκου που συνδέει τα υδρόφιλα και υδρόφοβα τμήματα του μορίου χρησιμοποιείται ως ένα άλλο καθοριστικό χαρακτηριστικό. Μια τέτοια μονάδα είναι συνήθως πολυϋδρικές αλειφωτικές αλκοόλες που περιέχουν δύο ή υδροξυλομάδες ή συνδέονται με άλλο υπόλειμμα· τα σύμπλοκα λιπίδια περιέχουν ένα ετεροάτομο, σε αυτά περιλαμβάνονται φωσφολιπίδια, γλυκολιπίδια και στεροειδή.
Απλά λιπίδιαμπορεί να χωριστεί σε ουδέτερο και πολικό.
Ουδέτερα λιπίδιαΤο 95-96% αντιπροσωπεύεται από ακυλογλυκερόλες και ουσιαστικά ονομάζονται λίπη.
Στα πολικά γλυκερολιπίδια, η τρίτη ομάδα υδροξυλίου είναι είτε ελεύθερη (δύο ομάδες ΟΗ μπορούν επίσης να είναι ελεύθερες - αυτές είναι οι διακυλο ή μονοακυλογλυκερόλες). Στα πολικά γλυκερολιπίδια, η τρίτη ομάδα υδροξυλίου μπορεί επίσης να συσχετιστεί με μια υδρόφιλη ομάδα κεφαλής.
Τα υπολείμματα περιλαμβάνουν λιπαρά οξέα. Η δομική ποικιλομορφία των λιπιδίων οφείλεται κυρίως στην ποικιλία των λιπαρών οξέων που περιέχουν, τα οποία διαφέρουν ως προς τον βαθμό και τη φύση της διακλάδωσης της ανθρακικής αλυσίδας, τον αριθμό και τη θέση του διπλού δεσμού, τη φύση και τον αριθμό άλλων λειτουργικών ομάδων και τέλος, το μήκος της ανθρακικής αλυσίδας. Τα λιπαρά οξέα που αποτελούν μέρος των λιπιδίων των ανώτερων φυτών και ζώων, κατά κανόνα, έχουν ζυγό αριθμό ατόμων άνθρακα και τα οξέα με 16-20 άτομα άνθρακα ανά μόριο κυριαρχούν.
Οι απλούστεροι εκπρόσωποι των φυσικών λιπαρών οξέων περιλαμβάνουν κορεσμένα οξέα με μακρά μη διακλαδισμένη υδρογονανθρακική αλυσίδα του γενικού τύπου.
CH 3 (CH 2) και COOH, οι κύριοι εκπρόσωποί τους δίνονται στον πίνακα.
Τα πιο κοινά φυσικά λιπαρά οξέα
| Ονομασία κωδικού * | Δομή | Συστηματική ονομασία | Ασήμαντο όνομα |
| Από 12:0 Από 14:0 Από 16:0 Από 18:0 Από 20:0 Από 22:0 Από 24:0 Από 14:1 Από 16:1 Από 18:1 Από 18:1 Από 18:1 Από 18 :1 Από 22:1 Από 18:2 Από 18:3 Από 20:3 Από 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 | Κορεσμένα n-Δωδεκάνησα n-Τετραδεκάνιο n-Εξαδεκάνιο n-Οκταδεκάνιο n-Εικοσάνοβα n-Ντοκοσάνοβα n-Tetracosanova Monoenoic cis-Tetradecene-9-ova cis-Εξαδεκένιο-9-ωάρια cis-Octadecene-9-ova cis-Octadecene-11-ova έκσταση-Octadecene-11-ova cis-Octadecene-6-ova cis-Δοκοσένιο-13-Πολυένιο cis, cis-Octadecadiene-9,12-ova cis, cis, cis-Octadecatriene-9, 12, 15-ova cis, cis, cis-Eicosatriene-8,11,14-ova cis, cis , cis, cis-Eicosatetraene-5,8,11,14-ova | Λαυρικό Μυριστικό Παλμιτικό Στεατικό Αραχιδικό Μπεχενικό Λιγνοκερικό Μυριστολεϊκό Παλμιτολεϊκό Ελαϊκό Εμβόλιο Trans-Vaccene Petroselinic Ερουκικό Λινολεϊκό Λινολενικό Διχομο-γ-λινελαϊκό Αραχιδονικό |
* Οι αριθμοί δείχνουν τον αριθμό των ατόμων άνθρακα και των διπλών δεσμών στην αλυσίδα
Μεταξύ αυτών, ιδιαίτερη θέση κατέχει το παλμιτικό οξύ (Γ 16:0), το οποίο μπορεί να συντεθεί από όλους τους οργανισμούς, καθώς είναι το πρωταρχικό προϊόν που σχηματίζεται υπό τη δράση της συνθετάσης λιπαρών οξέων και η πρώτη ύλη για τη βιοσύνθεση άλλων οξέων της ομάδας. - στεατικό, λαυρικό, μυριστικό κ.λπ.
Η βιοσύνθεση των λιπαρών οξέων, τόσο κορεσμένων όσο και ακόρεστων, συμβαίνει λόγω επέκτασης της αλυσίδας σε δύο ομάδες CH 2 υπό τη δράση των ενζύμων αερίου ELON.
Τα ανώτερα φυτά χαρακτηρίζονται κυρίως από C18-ακόρεστα οξέα, που λαμβάνονται βιοσυνθετικά από C18:0 στεατικό οξύ υπό τη δράση του ενζύμου δεσατουράση.
Σε θηλαστικά και πολλά βακτήρια, παλμιτικά και στεατικά
οξέα χρησιμεύουν ως πρόδρομοι για δύο ευρέως κατανεμημένες
μονοενικά (μονοακόρεστα) λιπαρά οξέα – παλμιτικό και ελαϊκό. Σχεδόν όλα τα φυσικά απαντώμενα μονοενοϊκά οξέα είναι cis-ισομερή
CH 3 (CH 2) m CH=CH (CH 2) n COOH γενικός τύπος μονοενοϊκών λιπαρών οξέων
Τα λίπη των θηλαστικών και τα φυτικά λιπίδια περιέχουν αξιόλογες ποσότητες πολυενικών λιπαρών οξέων. Όλα τα φυσικά πολυενοϊκά οξέα είναι μη συζευγμένα: cis-Οι διπλοί δεσμοί στις υδρογονανθρακικές τους αλυσίδες χωρίζονται, κατά κανόνα, από μία ομάδα μεθυλενίου. Ως αποτέλεσμα, μια ή περισσότερες επαναλαμβανόμενες ομάδες σχηματίζονται σε μόρια οξέος
–CH=CH-CH 2 -CH=CH-, επομένως ονομάζονται οξέα της σειράς διβινυλομεθανίου, αντιπροσωπεύονται από τον γενικό τύπο
Το λινολεϊκό (n=2) και το λινολενικό (n=3) οξέα δεν συντίθενται στο σώμα ανώτερων ζώων και ανθρώπων, αλλά προέρχονται από τα τρόφιμα· συχνά ονομάζονται απαραίτητα ή απαραίτητα λιπαρά οξέα. Το αραχιδονικό και το διομο-γ-λινελαϊκό οξύ είναι πρόδρομες ουσίες στη βιοσύνθεση προσταγλανδινών και λευκοτριενίων.
Μαζί με τα κορεσμένα και τα ακόρεστα οξέα με ευθεία αλυσίδα ατόμων άνθρακα, τα λιπαρά οξέα διακλαδισμένης αλυσίδας βρίσκονται στη φύση. Συγκεκριμένα, αυτά περιλαμβάνουν το πιο διαδεδομένο φυσικό φυματινοστεατικό οξύ, που απομονώθηκε για πρώτη φορά από τον βάκιλο της φυματίωσης
Λιπαρά οξέα που περιέχουν δακτύλιο κυκλοπροπανίου, όπως ο γαλακτοβάκιλλος και το στρεκουλικό οξύ, έχουν βρεθεί σε ορισμένα φυτά και βακτήρια. Η βιοσύνθεση τέτοιων οξέων λαμβάνει χώρα με μεταφορά της ομάδας μεθυλενίου από S-αδενοσυλομεθειονίνη στον διπλό δεσμό του μονοενοϊκού οξέος
Τα φυσικά λιπίδια περιέχουν επίσης υδροξυοξέα, τα οποία αποτελούν μέρος των λιπιδίων των βακτηριακών κυττάρων. Για παράδειγμα, 2(3)-υδροξυστεατικό, 2(3)-υδροξυπαλμητικό, 2-υδροξυλιγνοκερικό, ρικινελαϊκό
Μελέτες της σύστασης των λιπιδίων και της σύστασής τους σε λιπαρά οξέα ανάλογα με τις συνθήκες ανάπτυξης των πηγών τους έχουν δείξει ότι τα υδροξυοξέα συσσωρεύονται σε σημαντικές ποσότητες σε στρεσογόνες καταστάσεις (παγετός, ξηρά χρόνια κ.λπ.)
Τα ακυλογλυκερίδια μπορεί να είναι απλά - που σχηματίζονται από ένα μόνο οξύ - και σύνθετα ή μικτά, όταν περιέχουν υπολείμματα διαφόρων οξέων. Επιπλέον, οι λειτουργικές ομάδες στα τριακυλογλυκερίδια μπορούν να προσανατολιστούν διαφορετικά στο χώρο. Αυτοί οι διαφορετικοί προσανατολισμοί έχουν σχήμα σαν ένα πιρούνι, μια καρέκλα, μια ράβδος
Οι καθαρές ακυλογλυκερίνες είναι άχρωμες, άγευστες και άοσμες ουσίες. Το χρώμα, η μυρωδιά και η γεύση των λιπών καθορίζονται από την παρουσία συγκεκριμένων ακαθαρσιών σε αυτά. Τα σημεία τήξης και πήξης των ακυλογλυκερολών δεν συμπίπτουν. Αυτό μπορεί να είναι συνέπεια της υπερψύξης ή της ύπαρξης αρκετών κρυσταλλικών τροποποιήσεων. σημείο τήξης υπολειμμάτων που περιέχουν τριακυλογλυκερόλες έκσταση-Τα ακόρεστα οξέα είναι υψηλότερα από εκείνα των υπολειμμάτων που περιέχουν ακυλογλυκερόλες cis-ακόρεστα λιπαρά οξέα με τον ίδιο αριθμό ατόμων άνθρακα.
Εκτός από το ότι χρησιμοποιούνται για τον προορισμό τους ως λίπη, τα τριγλυκερίδια μπορούν να χρησιμεύσουν ως πηγή για μεμονωμένα ή σχεδόν μεμονωμένα συστατικά, όπως η παραγωγή βαμβακερής παλμετίνης μέσω απομαργαρίνης. Η κατανομή βασίζεται στις θυσίες στα σημεία τήξης και βρασμού όχι μόνο κορεσμένων και ακόρεστων τριγλυκεριδίων, αλλά και cis- Και έκσταση-ισομερή ακόρεστων γλυκεριδίων.
Τα κεριά είναι ουσίες που μοιάζουν με λίπος και είναι στερεές σε θερμοκρασία δωματίου. Η σύνθεση του κεριού περιλαμβάνει εστέρες λιπαρών οξέων και ανώτερες μονοϋδρικές (λιγότερο συχνά διυδρικές) αλκοόλες και τα οξέα και οι αλκοόλες περιέχουν ως επί το πλείστον ζυγό αριθμό ατόμων άνθρακα (C 13 - C 36). Επιπλέον, τα κεριά περιέχουν πάντα ελεύθερα οξέα και συχνά υδατάνθρακες· περιέχουν στερόλες και χρωστικές ουσίες ως συνοδευτικές ενώσεις.
Τα κεριά χωρίζονται σε φυτικά και ζωικά. Στα φυτά, τα κεριά βρίσκονται κυρίως στο εξωτερικό στρώμα και παίζουν κυρίως προστατευτικό ρόλο. Η κάλυψη των φύλλων, των μίσχων, των καρπών και των ίδιων των φυτών με ένα λεπτό στρώμα κεριού προστατεύει τα φυτά από ζημιές και παράσιτα και επιβραδύνει την απώλεια νερού. Τα φυτικά κεριά περιλαμβάνουν το κερί φύλλων φοίνικα (κερί καρναούμπα), το κερί από στέλεχος λίνου και το κερί candeilla που παράγεται βιομηχανικά.
Τα ζωικά κεριά περιλαμβάνουν spermaceti· απομονώνονται από έλαιο spermaceti που περιέχεται στην κρανιακή κοιλότητα της σπερματοφάλαινας. Ο κυρίαρχος κετυλεστέρας του παλμιτικού οξέος στα σπερματοζωάρια είναι το C 15 H 31 COOC 16 H 33.
Το κερί μέλισσας περιέχει αλκοόλες C 24 - C 34 εστεροποιημένες με ανώτερα οξέα (παλμιτικό C 15 H 31 COOH, κερατινικό C 25 H 51 COOH).
Το κινεζικό κερί που εκκρίνεται από έντομα αποτελείται κυρίως από κερυλεστέρα του κερατινικού οξέος (C 25 H 51 COOC 26 H 53).
Σε σύγκριση με τα γλυκερίδια, οι εστέρες του κεριού είναι πιο δύσκολο να σαπωνοποιηθούν και είναι επίσης λιγότερο διαλυτοί σε κοινούς διαλύτες λίπους.
Τα κεριά βρίσκουν μια ποικιλία εφαρμογών ως πρόσθετα σε κρέμες, αλοιφές, κραγιόν και χρησιμοποιούνται στην κατασκευή κεριών, σαπουνιών, γύψων και σαμπουάν. Για παράδειγμα κερί καρναούμπα.
Η σύνθεση των κεριών διαφέρει από φυτό σε φυτό. Ένα μοναδικό κερί βρέθηκε στους καρπούς και τους σπόρους του Simondia Californian (jojoba). Αυτό το κερί είναι υγρό. Οι Ινδοί του το έφαγαν και χρησιμοποιούσαν τις φαρμακευτικές του ιδιότητες (επούλωση πληγών κ.λπ.). Η ιδιαιτερότητά του είναι ότι λειτουργεί ως εφεδρικό θρεπτικό συστατικό που χρησιμοποιείται κατά τη βλάστηση των σπόρων. Χωρίς τριακυλογλυκερίδια στη σύνθεσή του, αυτό το κερί δεν καίγεται και δεν αποσυντίθεται όπως το κανονικό λάδι. Αυτό καθιστά δυνατή τη χρήση του για τη λίπανση κινητήρων υψηλής ταχύτητας, γεγονός που παρατείνει το χρόνο λειτουργίας τους κατά 5-6 φορές. Ο ανθεκτικός πράσινος θάμνος jojoba είναι ανεπιτήδευτος, αναπτύσσεται σε φτωχά και αλατούχα εδάφη και οι καρποί και οι σπόροι του περιέχουν έως και 50% υγρό κερί.
Οι ουσίες που μοιάζουν με λίπος περιλαμβάνουν την κουτίνη και τη σουμπερίνη.
Το Cutin καλύπτει την επιδερμίδα με ένα λεπτό στρώμα………………..
υφάσματα από ξήρανση και διείσδυση μικροοργανισμών. Αποτελείται από C 16 και C 18 ω-υδροξυκαρβοξυλικά οξέα, συνδεδεμένα μεταξύ τους με εστερικούς δεσμούς σε ένα πολυμερές δίκτυο.
Το Suberin είναι ένα πολυμερές που διαπερνά τα κυτταρικά τοιχώματα του πρωτογενούς ριζικού φλοιού. Αυτό καθιστά τα κυτταρικά τοιχώματα ισχυρά και αδιαπέραστα από το νερό και τα αέρια, γεγονός που αυξάνει τις προστατευτικές ιδιότητες του ιστού του περιβλήματος. Το Suberin είναι παρόμοιο με το Cutin, αλλά εκτός από υδροξυοξέα περιέχει δικαρβοξυλικά οξέα και διυδρικές αλκοόλες.
Γλυκολιπίδια. Αυτός ο όρος αναφέρεται σε μια ποικιλόμορφη και ευρεία ομάδα λιπιδίων στην οποία το υδρόφοβο τμήμα του μορίου λιπιδίου συνδέεται με μια υδρόφιλη πολική ομάδα κεφαλής που αποτελείται από ένα ή περισσότερα υπολείμματα υδατανθράκων. Τα κύρια υδατανθρακικά συστατικά των γλυκολιπιδίων είναι συνήθως η γλυκόζη και η γαλακτόζη ή τα θειωμένα παράγωγά τους (συνήθως θειικό γαλακτοζύλιο), τα αμινοζάχαρα (γαλακτοσαλίνη και γλυκοσαλίνη) ή τα ακετυλικά τους παράγωγα. Τα γλυκερογλυκολιπίδια αντιπροσωπεύονται στη φύση κυρίως από γλυκοζυλοδιακυλογλυκερόλες.
Διάλεξη Νο 2
Σύνθετα λιπίδια.
Γλυκεροφωσφολιπίδια Το κοινό δομικό θραύσμα όλων των γλυκεροφωσφολιπιδίων είναι το φωσφολιπιδικό οξύ (1,2-διακυλ-3-φωσφογλυκερόλη)
Το φωσφατιδικό οξύ σχηματίζεται στο σώμα κατά τη βιοσύνθεση των τριακυλογλυκεριδίων και των γλυκεροφωσφολιπιδίων ως κοινός ενδιάμεσος μεταβολίτης. Όλα τα φυσικά γλυκεροφωσφολιπίδια ανήκουν στη σειρά L και έχουν ένα ασύμμετρο άτομο. Η σύνθεση των λιπαρών οξέων των διαφόρων γλυκεροφωσφολιπιδίων ποικίλλει ακόμη και μέσα στον ίδιο οργανισμό, γεγονός που καθορίζει την ειδικότητα των φωσφολιπιδίων.
Τα φωσφολιπίδια είναι απαραίτητα συστατικά των περισσότερων μεμβρανών των ζωικών, φυτικών και βακτηριακών κυττάρων.
Ανάλογα με τους υποκαταστάτες HOR, διακρίνονται διαφορετικές ομάδες φωσφολιπιδίων
| Ονομασία γλυκεροφωσφολιπιδίου | Ομάδα HOR | |
| Ασήμαντο όνομα | Δομή | |
| Χωρίς άζωτο |  |
|
| Φωσφατυλογλυκερίδιο | γλυκερίνη | |
| Φωσφατιδυλογλυκερίδιο | καρδιολιπίνη |  |
| Φωσφατιδυλινοσιτόλη | ινοσιτόλη |  |
| Περιέχει άζωτο |  |
|
| Φωσφατιδυλαιθανολαμίνη | κεφαλίνη | |
| Φωσφατιδυλοχολίνη | χολίνη (λεκιθίνη) |  |
| Φωσφατιδυλοσερίνη | σερίνη |  |
Η λεκιθίνη περιέχει μια αμινοαλκοόλη με τη μορφή άλατος τριμεθυλαμμωνίου. Ανάλογα με το άτομο άνθρακα που συνδέεται με το φωσφορικό οξύ, διακρίνονται οι α και β μορφές του
α-λεκιθίνη β-λεκιθίνη
Λεκιθίνηβρίσκεται στα κύτταρα, ειδικά στον εγκεφαλικό ιστό των ανθρώπων και των ζώων· στα φυτά, βρίσκεται κυρίως στη σόγια, τους ηλιόσπορους και το φύτρο σιταριού. Στα βακτήρια η περιεκτικότητά του είναι εξαιρετικά χαμηλή.
Η κεφαλίνη βρίσκεται επίσης στις κυτταρικές μεμβράνες ανώτερων φυτών και ζώων.
Εκτός από τα φωσφολιπίδια που ανήκουν στην κατηγορία των διακυλογλυκεριδίων, μονοακυλογλυκερίδια που ονομάζονται λυσοφωσφολιπίδια υπάρχουν σε μικρές ποσότητες σε πολλά φυσικά αντικείμενα.
x - υπολείμματα χολίνης, αιθανολαμίνης, σερίνης
Στον εγκέφαλο των θηλαστικών και στις μεμβράνες των νευρικών κυττάρων, υπάρχουν γλυκεροφωσφολιπίδια με κυκλικά πολυϋδροξυ παράγωγα και μια ελεύθερη ομάδα ΟΗ.
Σχηματίζονται με υδρόλυση στον δεσμό φωσφατιδιαδιχόνης στη δεύτερη θέση υπό τη δράση ενός συγκεκριμένου ενζύμου, της φωσφολιπάσης Α2. Τα λυσοφωσφολιπίδια σχηματίζουν ισχυρό αιμολυτικό αποτέλεσμα.
λυσοφωσφολιπίδια
Πλασμαγόνα.Διαφέρουν από τα παραπάνω γλυκεροφωσφολιπίδια στο ότι αντί για ένα υπόλειμμα οξέος στο πρώτο άτομο άνθρακα περιέχουν μια α, β-ακόρεστη αλκοόλη που συνδέεται με έναν αιθερικό δεσμό με μια ομάδα ΟΗ………
Η υδρόλυση αυτής της ομάδας παράγει αλδεΰδες, εξ ου και η ονομασία φωσφατιδάλες. Τα πλασμαγόνα αντιπροσωπεύουν έως και το 10% των φωσφολιπιδίων στον εγκέφαλο και τον μυϊκό ιστό.
παράδειγμα πλασμαγόνου
(φωσφατιδολεαιθανολαμίνη)
Βρίσκονται επίσης σε ερυθροκύτταρα (έως 25%), αποτελούν μέρος των βακτηριακών μεμβρανών αλλά πρακτικά δεν βρίσκονται στα φυτά. Το υδρογονωμένο ανάλογο ονομάζεται τρανγκοκύτταρο. Επιταχύνει τη συσσώρευση.
Η καρδιολιπίνη πρακτικά εντοπίζεται στα λιτοχόνδρια και παίζει σημαντικό ρόλο στη δομική οργάνωση και λειτουργία των αναπνευστικών συμπλεγμάτων.
Μεταξύ των γλυκογλυκερολιπιδίων, βρίσκεται μια μικρή ομάδα γλυκολιπιδίων που περιέχουν φώσφορο, που βρίσκεται κυρίως σε βακτηριακά κύτταρα. Για παράδειγμα
Τα υπολείμματα γλυκεροφωσφολιπιδίων μπορεί να περιέχουν υπολείμματα υδατανθράκων ως το αλκοολικό συστατικό H 3 PO 4 .
Τα σύνθετα λιπίδια είναι επίσης παράγωγα της σφιγγοσίνης ή του κορεσμένου αναλόγου της - διυδροφωσφιγγοσίνης
σφιγγοσίνη D-σφιγγανίνη
(D-i-σφιγγενίνη)
Όταν η ομάδα NH 2 του λιπαρού οξέος σφιγγοσίνης ακυλιώνεται, σχηματίζεται κεραμίδιο, το παράγωγο φωσφοχολίνης του οποίου ονομάζεται σφιγγομυελίνη, δηλαδή η ομάδα ΟΗ μπορεί να περιέχει ένα υπόλειμμα H 3 PO 4.
Ο εγκέφαλος και οι νευρικοί ιστοί είναι ιδιαίτερα πλούσιοι σε σφιγγολιπίδια. Οι σφιγγομυελίνες βρίσκονται στους ιστούς των νεφρών, του ήπατος και της αιματικής λέμφου.
Γενικά, οι φυσικές βάσεις μακράς αλυσίδας (σφιγγοσίνες) είναι ενώσεις C 12 - C 22 δύο τύπων. Τα ακόρεστα μόρια με τρεις λειτουργικές ομάδες (αζωτοκυλιωμένοι εκπρόσωποι) είναι κυρίως ζωικής προέλευσης, ενώ τα κορεσμένα ανάλογα τους με τέσσερις ομάδες είναι φυτικής προέλευσης:
Με ελεύθερη ομάδα NH 2 - σφιγγοσίνες με ακυλιωμένη ομάδα NH 2 - κεραμίδια που περιέχουν φωσφορικό οξύ και υπόλειμμα χολίνης - σφιγγομυελίνες.
Γλυκοσφιγγολιπίδια– παράγωγα κεραμιδίου, η αλκοολική ομάδα των οποίων είναι γλυκοζυλιωμένη με υπολείμματα ενός ή περισσότερων υδατανθράκων.
Εγκεφαλοζίτες
γαλακτοσυλκεραμίδια
Οι γαγγλιοσίδες είναι ένα ολιγομερές τμήμα υδατάνθρακα - διακλαδισμένο. Αυτό είναι το πώς διαφέρουν από τα cerebroside.
Όπως και στα ακυλογλυκερίδια, η σύνθεση των φωσφολιπιδίων που απομονώνονται από την ίδια πρώτη ύλη δεν είναι πανομοιότυπη· τα φυτά, ανάλογα με τον τύπο της καλλιέργειας, περιέχουν από 0,3 έως 1,8% φωσφολιπίδια.
Τα κεραμίδια βρίσκονται σε πολλούς ζωικούς και φυτικούς ιστούς· οι swingomyelins είναι χαρακτηριστικές μόνο των ζωικών κυττάρων. Τα σφιγγολιπίδια περιλαμβάνονται σε πολλές δοσολογικές μορφές, επομένως η χημική τους σύνθεση έχει κατακτηθεί. Με βάση τα σφιγγολιπίδια, έχουν δημιουργηθεί φαρμακολογικά δραστικά σκευάσματα, αντιβακτηριδακοί παράγοντες και καλλυντικά που επιτρέπουν την προστασία από ιούς, βακτήρια και μύκητες.
Τα κόκκινα φύκια, τα θαλάσσια σφουγγάρια και οι αστερίες χρησιμοποιούνται ως φυσικές πηγές σφιγγοενώσεων.
Οι εγκεφαλοζίτες μπορούν να απομονωθούν από τη σόγια, αλλά οι φυσικοί εκπρόσωποι των σφιγγολιπιδίων είναι ακριβοί λόγω της χαμηλής περιεκτικότητάς τους. Και για φαρμακολογικούς σκοπούς λαμβάνονται συνθετικά. Χρησιμοποιούνται κυρίως βιοχημικές προσεγγίσεις.
Λειτουργικές ιδιότητες των λιπιδίων
Σύμφωνα με τις λειτουργίες τους στο σώμα, τα λιπίδια χωρίζονται σε δύο κύριες ομάδες - αποθήκευση ή εφεδρεία και δομικά ή πρωτοπλασματικά.
Τα αποθεματικά λιπίδια (κυρίως ακυλογλυκερίδια) είναι πλούσια σε θερμίδες και αποτελούν το ενεργειακό και κατασκευαστικό απόθεμα του οργανισμού, το οποίο χρησιμοποιεί σε περιόδους διατροφικής ανεπάρκειας και κατά τη διάρκεια ασθενειών. Η υψηλή περιεκτικότητα σε θερμίδες του λίπους επιτρέπει στο σώμα να επιβιώσει σε ακραίες καταστάσεις στα αποθέματά του για μεγάλο χρονικό διάστημα (από αρκετές εβδομάδες έως 1,5 μήνα). Τα αποθηκευτικά λιπίδια είναι προστατευτικές ουσίες που βοηθούν τον οργανισμό (φυτικό ή ζωικό) να αντέχει στις δυσμενείς επιπτώσεις του εξωτερικού περιβάλλοντος, όπως οι χαμηλές θερμοκρασίες. Το τελευταίο είναι πολύ σημαντικό για τα φυτά· υποφέρουν περισσότερο από τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας χειμώνα και καλοκαίρι. Από αυτή την άποψη, έως και το 90% όλων των φυτών περιέχουν αποθηκευτικά λιπίδια. Τα αποθεματικά λιπίδια από ζώα και ψάρια συγκεντρώνονται στον υποδόριο λιπώδη ιστό και προστατεύουν το σώμα από τραυματισμούς. Τα κεριά μπορούν επίσης να ταξινομηθούν ως προστατευτικά λιπίδια. Τα αποθηκευτικά λιπίδια στα περισσότερα φυτά και ζώα είναι η κύρια ομάδα λιπιδίων κατά βάρος (95-96%) και εξάγονται σχετικά εύκολα από υλικό που περιέχει λίπος («ελεύθερα λιπίδια»).
Τα δομικά λιπίδια - και αυτά είναι κυρίως φωσφολιπίδια - σχηματίζουν σύμπλοκα σύμπλοκα με πρωτεΐνες, υδατάνθρακες και, με τη μορφή τέτοιων υπερμοριακών δομών, αποτελούν μέρος του κυτταρικού τοιχώματος και συμμετέχουν σε πολύπλοκες διεργασίες που συμβαίνουν στο κύτταρο. Είναι δύσκολο να εξαχθούν δεσμευμένα και στενά συνδεδεμένα λιπίδια. Για την εξαγωγή τους, είναι πρώτα απαραίτητο να καταστραφούν οι δεσμοί τους με πρωτεΐνες και υδατάνθρακες.
Όταν τα λιπίδια εξάγονται από πρώτες ύλες ελαιούχων σπόρων, μια μεγάλη ομάδα ουσιών - χρωστικές, λιποδιαλυτές βιταμίνες και στερόλες - μεταφέρονται στο λάδι. Όλες αυτές οι συνοδευτικές ουσίες παίζουν σημαντικό ρόλο στη ζωή των ζωντανών συστημάτων.
Σχετικές ουσίες που περιέχονται στο ακατέργαστο λίπος
1. Οι λιποδιαλυτές χρωστικές είναι ουσίες που καθορίζουν το χρώμα των ελαίων και των λιπών, τα πιο κοινά από τα οποία είναι τα καροτενοειδή και οι χλωροφύλλες.
Τα καροτενοειδή είναι φυτικές κόκκινες-κίτρινες χρωστικές που δίνουν χρώμα σε μια σειρά από λίπη, καθώς και σε λαχανικά και φρούτα, κρόκους αυγών και πολλά άλλα προϊόντα. Από τη χημική τους φύση, πρόκειται για υδρογονάνθρακες C 40 H 56 - καροτένια και τα οξυγονούχα παράγωγά τους. Μεταξύ αυτών, το πιο γνωστό είναι το β-καροτένιο (προβιταμίνη Α)
Το β-καροτένιο δίνει χρώμα σε λαχανικά, φρούτα και λαχανικά. Εκτός από τις χρωστικές του ιδιότητες, το β-καροτένιο είναι σημαντικό γιατί είναι πρόδρομος της βιταμίνης Α. Μεγάλες ποσότητες β-καροτίνης βρίσκονται στα καρότα, στους σπόρους καλαμποκιού και στο φοινικέλαιο.
Η κίτρινη βαφή από πέταλα καλέντουλας είναι λιποδιαλυτή χρωστική και απομονώνεται από το φυτό ως ελαιώδες εκχύλισμα. Χρησιμοποιείται για τον χρωματισμό λιποδιαλυτών προϊόντων - βούτυρο, τυρί κ.λπ. με τη μορφή εκχυλίσματος ελαίου.
Τα καροτενοειδή μπαξίνη και νορμπιξίνη απομονώνονται από τους σπόρους και τον πολτό της πικροδάφνης (Bixaorellana), είναι διαλυτά σε φυτικό έλαιο και χρησιμοποιούνται ως χρωστικές τροφίμων.
Η χλωροφύλλη, η χρωστική ουσία των πράσινων φυτών, είναι ένα σύμπλεγμα μαγνησίου με παράγωγα πορφίνης.
Η χλωροφύλλη αποτελείται από γαλαζοπράσινη χλωροφύλλη (Α) και κιτρινοπράσινη χλωροφύλλη (Β) σε αναλογία 2:1……………………………
R= CH 3 (χλωροφύλλη)
Η χλωροφύλλη δίνει πράσινο χρώμα σε πολλά λαχανικά και φρούτα - μαρούλι, φρέσκα κρεμμυδάκια, άνηθο. Οι σπόροι βαμβακιού περιέχουν μια χρωστική ουσία που ονομάζεται γκοσσυπόλη. Από 0,14 έως 2,5% η ίδια η γκοσσυπόλη και τα προϊόντα μετατροπής της χρωματίζουν το βαμβακέλαιο σκούρο κίτρινο ή καφέ. Η γκοσσυπόλη, που περιέχεται στους σπόρους, τα φύλλα και τους μίσχους του βαμβακιού, είναι μια τοξική ουσία. Η περίσσεια γκοσσυπόλης σε λάδι είναι απαράδεκτη επειδή είναι τοξική ουσία. Κατά την αποθήκευση και τη θέρμανση μη επεξεργασμένων ελαίων, η γκοσσυπόλη σχηματίζει σκούρα προϊόντα και δίνει στο λάδι μια δυσάρεστη γεύση. Γίνεται ταχεία οξείδωση. Στη δομή της, η γκοσσυπόλη είναι ένα διμερές ναφθαλίνης που περιέχει υποκαταστάτες υδροξυλίου, αλδεΰδης, μεθυλίου και ισοπροπυλίου:
Λιποδιαλυτές βιταμίνες. Πρόκειται κυρίως για βιταμίνες της ομάδας Α (ρετινόλη), της ομάδας D (εργοκαλσιφερόλη - D 2 και χολκαλσιφερόλη - D 3), τοκοφερόλες (βιταμίνη Ε), βιταμίνες της ομάδας Κ (φυλλοκινόνες και μενακινόνες). Οι χρωστικές και οι βιταμίνες θα συζητηθούν λεπτομερέστερα στο μάθημα «Τρόφιμα και Συμπληρώματα Διατροφής».
Στερόλες.Πρόκειται για μη σαπωνοποιήσιμες ουσίες - πολυκυκλικές αλκοόλες και αιθέρες. Η βάση των στερολών είναι το υπερυδροκυκλοπενταφαιναθρένιο, στην τρίτη θέση του οποίου υπάρχει μια ομάδα ΟΗ, στη 17η θέση υπάρχει ένας υποκαταστάτης R, ο οποίος ποικίλλει ανάλογα με τον τύπο της στερόλης.
κλπ. R/ - υπόλειμμα λιπαρού οξέος
Το ΟΗ στην τρίτη θέση, μπορεί να είναι εστεροποίηση με οξικό οξύ ή υπόλειμμα λιπαρού οξέος.
Οι στερόλες είναι αλεικυκλικές ουσίες που περιλαμβάνονται στην ομάδα των στεροειδών· είναι συνήθως κρυσταλλικές μονοϋδρικές αλκοόλες (στερόλες) ή οι εστέρες τους (στερίδες).
Ανάλογα με την πηγή των στερολών που περιέχουν, χωρίζονται σε:
ζωοστερόλες – βρίσκονται στα ζωικά λίπη
φυτοστερόλες – βρίσκονται στα φυτά
μυκοστερόλες – βρίσκονται στα μανιτάρια
Ο ρόλος των στερολών είναι να ρυθμίζουν το μεταβολισμό στο σώμα, συγκεκριμένα τα χολικά οξέα, να εκπαιδεύουν το ανοσοποιητικό σύστημα και μια σειρά άλλων, βοηθούν στη μείωση των παραγόντων στρες όπως η κακή διατροφή, η κακή έκθεση στο περιβάλλον, η ρύπανση, μερικά από αυτά έχουν αντιφλεγμονώδη και αντιυπογλυκαιμικά αποτελέσματα, τα οποία είναι σημαντικά για τη θεραπεία καρδιαγγειακών παθήσεων και διαβήτη.
Η πιο σημαντική από τις ζωικές στερόλες είναι η χοληστερόλη. Από τη μία πλευρά, είναι απαραίτητο για τη σύνθεση στεροειδών ορμονών, αλλά η περίσσεια του συμβάλλει στην εναπόθεση με τη μορφή πλακών στα αιμοφόρα αγγεία, γεγονός που τα κάνει εύθραυστα. Επομένως, η πρόσληψή του από τα τρόφιμα πρέπει να ελέγχεται. Ένα επίπεδο χοληστερόλης 198-200 mg/di θεωρείται φυσιολογικό. Η χοληστερόλη παρέχεται και με την τροφή 300-500 mg την ημέρα, και σχηματίζεται βιοσυνθετικά 500-1000 mg. (70-80% συντίθεται στο ήπαρ).
Η χοληστερόλη βρίσκεται στους ιστούς όλων των ζώων και απουσιάζει ή υπάρχει σε μικρές ποσότητες στα φυτά.
Η εργοστερόλη είναι πρόδρομος της βιταμίνης D.
Από τις φυτικές στερόλες, η εκδυστερόνη είναι η πιο σημαντική. Δρα ως αναβολικό στον μυϊκό ιστό, βελτιώνει τη λειτουργία του ήπατος και της καρδιάς και βελτιώνει τη σύνθεση του αίματος. Λαμβάνεται ως συμπλήρωμα διατροφής για αθλητές.
Διεργασίες που συμβαίνουν κατά την αποθήκευση των λιπών.
Κατά την αποθήκευση, τα λίπη είναι ασταθή και καταστρέφονται σχετικά γρήγορα. Οι μετασχηματισμοί μπορούν να συμβούν κατά μήκος των εστερικών ομάδων ή κατά μήκος του υδρογονανθρακικού σκελετού του μορίου.
Υδρόλυση τριγλυκεριδίων
………………
Η υδρόλυση λαμβάνει χώρα σταδιακά μέσω του ενδιάμεσου σχηματισμού διακυλίου, μονοακυλίου και στη συνέχεια πλήρους υδρόλυσης σε γλυκερόλη. Η υδρόλυση των τριακυλογλυκερολών χρησιμοποιείται ευρέως στην τεχνολογία για την παραγωγή λιπαρών οξέων, γλυκερόλης, μονο- και διακυλογλυκερολών. Η υδρολυτική διάσπαση των λιπών, των λιπιδίων των δημητριακών, του αλεύρου, των δημητριακών και άλλων τροφών που περιέχουν λίπος είναι ένας από τους λόγους για την υποβάθμιση της ποιότητάς τους. Αυτή η διαδικασία επιταχύνεται ιδιαίτερα εάν τα προϊόντα αποθηκεύονται στο φως, σε υψηλή υγρασία, θερμοκρασία ή άλλες συνθήκες που επιταχύνουν τη γήρανση. Το βάθος της υδρόλυσης λίπους μπορεί να χαρακτηριστεί χρησιμοποιώντας τον αριθμό οξέος. Ο αριθμός οξέος είναι ο αριθμός των mg ΚΟΗ που απαιτείται για την εξουδετέρωση των ελεύθερων λιπαρών οξέων που περιέχονται σε 1 g τροφής ή λίπους. Ο αριθμός οξέος είναι ένας από τους δείκτες της ποιότητας του προϊόντος και ρυθμίζεται από το πρότυπο.
Μετεστεροποίηση. Μεγάλη πρακτική σημασία έχουν οι αντιδράσεις στις οποίες υπάρχει ανταλλαγή ομάδων ακυλίου (μετανάστευση ακυλίου) - διαμοριακή και ενδομοριακή μετεστεροποίηση. Χημικά, αυτή η διαδικασία μπορεί να λάβει χώρα υπό την επίδραση διαφόρων παραγόντων. Στην πράξη, αυτή η διαδικασία ανταλλαγής ομάδων ακυλίου είναι σημαντική για τη λήψη λιπών μαλακής σύστασης κατά τη διασταυρούμενη εστεροποίηση λιπών ζωικής προέλευσης υψηλής τήξης και υγρών φυτικών λιπών. Το αποτέλεσμα είναι πλαστικές μαργαρίνες με σημείο τήξης 25-35 0 C. Τέτοια λίπη είναι πολύ βολικά για χρήση στο ψήσιμο, τη ζαχαροπλαστική και τα κέικ. Τα αλκάλια και οι αλκοολικές ενώσεις χρησιμοποιούνται ως καταλύτες για τη μετεστεροποίηση των λιπών. Όταν αλληλεπιδρούν με τις τριακυλογλυκερόλες, λαμβάνει χώρα πρώτα η διαδικασία σαπωνοποίησης, σχηματίζεται γλυκερικό νάτριο ή κάλιο, που είναι ο πραγματικός καταλύτης μετεστεροποίησης. Ο μηχανισμός μετεστεροποίησης είναι ο ίδιος όπως για τους μονοαλκοολικούς εστέρες.
Ο μηχανισμός της αντίδρασης μετεστεροποίησης είναι η αλληλεπίδραση της καρβονυλομάδας ›C=O του εστέρα με ομάδες αλκοόλης.
Η ταχύτητα εξαρτάται από τη σύνθεση του λίπους, τον βαθμό σαπωνοποίησης του, τη θερμοκρασία και τον τύπο, την ποσότητα και τη δραστηριότητα του καταλύτη.
Αντιδράσεις ακυλογλυκερολών που περιλαμβάνουν ρίζες υδρογονάνθρακα
1. Υδρογόνωση ακυλογλυκερολών. Διεξάγεται υπό την επίδραση του Η 2 σε υψηλές θερμοκρασίες παρουσία καταλύτη (συχνότερα Ni-Re). Για παράδειγμα, η υδρογόνωση ελαίων και λιπών με μοριακό υδρογόνο στη βιομηχανία πραγματοποιείται σε θερμοκρασίες 180-240 ◦ C παρουσία καταλυτών χαλκού-νικελίου, σε πίεση κοντά στην ατμοσφαιρική. Ο σκοπός της υδρογόνωσης είναι να αλλάξει η σύσταση των λιπαρών οξέων προκειμένου να αλλάξει η συνοχή και οι ιδιότητες του λίπους. Ανάλογα με την πλήρη ή μερική προσθήκη υδρογόνου στην ακόρεστη αλυσίδα, σχηματίζονται λίπη διαφορετικής σύστασης. Η κύρια χημική αντίδραση που συμβαίνει είναι η προσθήκη υδρογόνου σε διπλούς δεσμούς στις πλευρικές αλυσίδες των καρβοξυλικών οξέων που περιλαμβάνονται στις ακυλογλυκερόλες
Η αντίδραση είναι παρόμοια με την υδρογόνωση των αλκενίων.
Λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός ότι διαφορετικοί διπλοί δεσμοί αλληλεπιδρούν με το υδρογόνο με διαφορετικούς τρόπους, είναι δυνατή η επιλεκτική υδρογόνωση ενός ή του άλλου διπλού δεσμού στα μόρια των ακόρεστων ακυλογλυκεριδίων. Έτσι, στα υγρά έλαια, πρώτα ένας από τους διπλούς δεσμούς του λινολεϊκού οξέος υδρογονώνεται σε λινολενικό οξύ, μετά το λινολενικό οξύ ανάγεται σε ελαϊκό οξύ και μόνο τότε, με υπερβολική υδρογόνωση, σχηματίζεται στεατικό οξύ.
Επιλέγοντας τις συνθήκες αντίδρασης και τους κατάλληλους καταλύτες, μπορεί να επιτευχθεί η επιθυμητή δομή λίπους.
Διάλεξη Νο. 3
Με τον προσδιορισμό της συνθήκης υδρογόνωσης και του κατάλληλου καταλύτη,
μπορείτε να αποκτήσετε την επιθυμητή δομή λίπους.
Αποφύγετε τις συνοδευτικές διαδικασίες ισομερισμού της θέσης των διπλών δεσμών και cis-trans-Ο ισομερισμός μπορεί να επιτευχθεί με επιλογή των συνθηκών καταλύτη και υδρογόνωσης.
Οξείδωση ακυλογλυκεριδίων.Είναι γνωστό ότι οι ολεφίνες οξειδώνονται εύκολα από τη δράση του ατμοσφαιρικού οξυγόνου στην αλλυλική θέση του διπλού δεσμού. Τα λίπη που έχουν μια αλυσίδα ακόρεστων υδρογονανθράκων στο μόριό τους δεν αποτελούν εξαίρεση. Τα πρωτογενή προϊόντα είναι υδροϋπεροξείδια διαφόρων δομών
Τα προκύπτοντα υδροϋπεροξείδια είναι ασταθή και μπορούν να μετατραπούν σε άλλα προϊόντα τόσο λόγω μετασχηματισμών των ίδιων των ομάδων υδροϋπεροξειδίου όσο και λόγω διεργασιών που ξεκινούν από τα υδροϋπεροξείδια. Σε αυτή την περίπτωση, μπορούν να σχηματιστούν εποξείδια, αλκοόλες, αλδεΰδες, κετόνες, οξέα και τα παράγωγά τους με αλυσίδες υδρογονανθράκων διαφόρων μηκών.
Επιπλέον, οι διαδικασίες αυτοκαταλυτικής οξείδωσης με ατμοσφαιρικό οξυγόνο μπορούν να συνοδεύονται από βαθύτερη οξείδωση με καταστροφή αλυσίδας, ισομερισμό και πολυμερισμό, με αποτέλεσμα να συσσωρεύονται αλδεΰδες, πολυένια, αιθέρες και υπεροξείδια.
Η κατεύθυνση και το βάθος της οξείδωσης των ελαίων και των λιπών εξαρτάται κυρίως από την ακυλική τους σύσταση.
Με την αύξηση του βαθμού ακορεστότητας των λιπαρών οξέων που περιλαμβάνονται στη σύνθεση των ακυλογλυκερολών, αυξάνεται ο ρυθμός οξείδωσής τους. Για παράδειγμα, η αναλογία του ρυθμού οξείδωσης του ελαϊκού – λινολεϊκού και λινολενικού οξέος είναι 1:27:77. Οι ακυλογλυκερόλες οξέων κορεσμένων με ατμοσφαιρικό οξυγόνο δεν οξειδώνονται υπό κανονικές συνθήκες. Οι αναστολείς επιβραδύνουν τη διαδικασία οξείδωσης. Σχηματίζουν σταθερές ρίζες που δεν συμμετέχουν περαιτέρω στη διαδικασία οξείδωσης. Τέτοιες ενώσεις περιλαμβάνουν ιονόλη και άλλες τρι-υποκατεστημένες ενώσεις φαινόλης. Από τα φυσικά αντιοξειδωτικά, το πιο σημαντικό είναι η τοκοφερόλη γκοσιπόλη. Με την εισαγωγή αντιοξειδωτικών σε ποσότητα 0,01%, η αντίσταση των λιπών στην οξείδωση αυξάνεται κατά 10-15 φορές.
Η δράση των οξειδωτικών επηρεάζεται από συνοδευτικές ουσίες, επομένως η διάρκεια δράσης των αντιοξειδωτικών αυξάνεται παρουσία συνεργιστών (από το ελληνικό synergos - που δρουν μαζί). Ο μηχανισμός δράσης των συνεργιστών μπορεί να είναι πολύ διαφορετικός. Μπορούν να απενεργοποιήσουν εκείνους τους παράγοντες που προάγουν την οξείδωση, για παράδειγμα, να απενεργοποιήσουν ίχνη μετάλλων (Pb, Cu, Co, Mn, Fe κ.λπ.), τα οποία δρουν ως καταλύτες οξείδωσης. Οι ενεργοί συνεργιστές είναι ενώσεις που έχουν υδροξυ και αμινο λειτουργίες στο μόριο. Το κιτρικό και το ασκορβικό οξύ έχουν αποδειχθεί καλά ως σύνθετα. Τα παράγωγα του φωσφορικού οξέος είναι επίσης συνεργιστικά.
Ο ρυθμός οξείδωσης του λίπους μειώνεται καθώς μειώνεται η περιεκτικότητα σε οξυγόνο και αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας και την έκθεση στο άμεσο ηλιακό φως. Στο σώμα, η οξείδωση των λιπιδίων συμβαίνει υπό την επίδραση βιολογικών καταλυτών - λιποξυγενασών. Μια τέτοια ενζυματική οξείδωση, που προκαλεί τάγγιση των ελαίων, είναι χαρακτηριστική του συμπλέγματος λιπιδίων των αποθηκευμένων ελαιούχων σπόρων, σιτηρών και των επεξεργασμένων προϊόντων τους (αλεύρι, δημητριακά). Σε όλα αυτά τα αντικείμενα, μαζί με τα λίπη, υπάρχουν ένζυμα λιπάση και λιποξυγενάση. Το καθένα έχει το δικό του σκοπό - η λιπάση καταλύει την υδρόλυση των τριακυλογλυκερολών και η λιποξυγενάση καταλύει το σχηματισμό υδροϋπεροξειδίων ακόρεστων λιπαρών οξέων (κυρίως λινελαϊκού και λινολενικού). Τα ελεύθερα λιπαρά οξέα οξειδώνονται ταχύτερα από τα υπολείμματά τους που περιλαμβάνονται στο μόριο των τριγλυκεριδίων του λίπους. Έτσι, το ενζυματικό τάγγισμα μπορεί να εκφραστεί με το ακόλουθο γενικό σχήμα
Και στη συνέχεια, στις θέσεις της λιποξυγενάσης, το προκύπτον ακόρεστο οξύ οξειδώνεται σε πορυδροξυ ενώσεις
Η διαδικασία οξείδωσης μπορεί, όπως περιγράφηκε παραπάνω, να συνεχίσει να συμβαίνει. Οι υδροϋπεροξυ και δευτερογενείς μεταβολίτες - αλδεΰδες και κετόνες - προκαλούν υποβάθμιση της ποιότητας των πρώτων υλών τροφίμων και πολλών προϊόντων που περιέχουν λιπίδια, το λεγόμενο τάγγισμα της μαργαρίνης, του λίπους του γάλακτος, του αλεύρου και των δημητριακών. Επομένως, τα προϊόντα που περιέχουν λιπίδια που αποθηκεύονται για μεγάλο χρονικό διάστημα υπό την επίδραση του ατμοσφαιρικού οξυγόνου, της υγρασίας, του φωτός και των ενζύμων που υπάρχουν σε αυτά αποκτούν σταδιακά μια δυσάρεστη γεύση και οσμή. Κάποια από αυτά είναι αποχρωματισμένα. Συσσωρεύουν προϊόντα οξείδωσης επιβλαβή για τον οργανισμό. Παράλληλα, όχι μόνο μειώνεται η θρεπτική και βιολογική τους αξία, αλλά μπορεί να αποδειχθούν εντελώς ακατάλληλα για κατανάλωση.
Η αλλοίωση του λίπους από τα τρόφιμα συνοδεύεται από αλλαγές όχι μόνο στα τριγλυκερίδια, αλλά και σε σχετικές ουσίες. Για παράδειγμα, ο αποχρωματισμός των φυτικών ελαίων κατά το αλάτισμα σχετίζεται με την οξείδωση των καροτενοειδών. Το σκούρο χρώμα των ελαίων που λαμβάνονται από μουχλιασμένους κόκκους οφείλεται στην οξείδωση των μυκοτοξινών που συσσωρεύονται σε αυτά. Το πολύ σκούρο χρώμα του βαμβακέλαιου συνδέεται με την εμφάνιση προϊόντων οξείδωσης γκοσσυπόλης. Οι βαθύτερες διεργασίες φθοράς του λίπους συνοδεύονται από το σχηματισμό τόσο βαρέων προϊόντων πολυμερισμού όσο και ελαφρών, για παράδειγμα, τριμεθυλαμίνης N(CH 3) 3 - δίνει στα προϊόντα μια ταγγισμένη μυρωδιά ρέγγας. Τα λίπη και τα προϊόντα που τα περιέχουν δεν είναι εξίσου σταθερά κατά την αποθήκευση· αυτό εξαρτάται από τη σύστασή τους σε λιπαρά οξέα, τη φύση των ακαθαρσιών που υπάρχουν και την παρουσία ή απουσία ενζύμων. Όλα αυτά καθορίζουν τις συνθήκες συσκευασίας, αποθήκευσης και διάρκειας ζωής των τελικών προϊόντων. Τα λιγότερο σταθερά στο ράφι είναι η μαργαρίνη, το βούτυρο και το λίπος κοτόπουλου.
Η ανάλυση της αλλοίωσης του λίπους πραγματοποιείται κυρίως οργανοληπτικά. Στο πρώτο στάδιο, εμφανίζεται μια δυσάρεστη γεύση, η οποία δεν είναι χαρακτηριστική του ελαίου ή του λίπους που αξιολογείται (το λίπος μπορεί να λειτουργήσει ως ερεθιστικό - μια αίσθηση τσιμπήματος στο λαιμό, προκαλεί αίσθημα καύσου, ξύσιμο. Λίγο αργότερα, εμφανίζεται μια δυσάρεστη οσμή (μερικές φορές η μυρωδιά του λαδιού ξήρανσης) Κατά την ποιοτική αξιολόγηση της αλλοίωσης του βουτύρου ή της μαργαρίνης, χρησιμοποιούνται οι όροι: «λιπαρό», «τυρόχρωμη γεύση», «ελαιάδα» και τέλος «ταγγισμός».
Μέθοδοι απομόνωσης και ανάλυσης λιπιδίων πρώτων υλών και προϊόντων διατροφής
Για την ανάλυση των λιπιδίων χρησιμοποιείται μια μεγάλη ποικιλία μεθόδων - κλασικών και φυσικοχημικών.
Η μελέτη των λιπιδίων ξεκινά με τον προσδιορισμό της ποσότητας (περιεκτικότητάς τους) στα τρόφιμα. Για να γίνει αυτό, χρησιμοποιούν μεθόδους για τον προσδιορισμό της περιεκτικότητας σε λιπίδια απευθείας σε ένα αντικείμενο (φασματοσκοπία NMR και IR) και μεθόδους για την εξαγωγή λιπιδίων από προϊόντα τροφίμων ή βιολογικά αντικείμενα. Κατά την απομόνωση λιπιδίων, θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη ότι είναι ικανά όχι μόνο για υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις, αλλά και για το σχηματισμό υδρογόνου, ηλεκτροστατικών και ομοιοπολικών δεσμών. Ανάλογα με το είδος της αλληλεπίδρασης διακρίνονται σε ελεύθερα, δεμένα ή σφιχτά δεμένα. Τι είδους λιπίδια υπάρχουν και οι μέθοδοι εκχύλισής τους ποικίλλουν.
Δωρεάν λιπίδιαεξάγεται από βιολογικό αντικείμενο με μη πολικούς διαλύτες (εξάνιο, διαιθυλαιθέρας). Σε αυτή την περίπτωση, τα σύμπλοκα που σχηματίζονται από υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις στον λιπώδη ιστό, σύμπλοκα λευκωματίνης με λιπαρά οξέα, καταστρέφονται.
Δεσμευμένα λιπίδιαεκχυλίζεται με σύστημα διαλυτών στο οποίο υπάρχει ένα πολικό συστατικό, συνήθως αλκοόλη (μίγμα χλωροφορμίου και αιθανόλης). Σε αυτή την περίπτωση, το υδρογόνο και οι ηλεκτροστατικές δυνάμεις καταστρέφονται. Με αυτόν τον τρόπο εξάγονται λιπίδια από μεμβράνες και μιτοχόνδρια.
Σφιχτά συνδεδεμένα λιπίδια.Βρίσκονται σε σύμπλοκα που σχηματίζονται από ομοιοπολικούς δεσμούς και δεν μπορούν να απομακρυνθούν από τους διαλύτες. Αρχικά, το σύμπλοκο καταστρέφεται με υδρόλυση με ασθενείς διαλύτες οξέων ή αλκαλίων και στη συνέχεια τα απελευθερωμένα λιπίδια εκχυλίζονται με οργανικό διαλύτη.
Όλες οι ομάδες λιπιδίων μπορούν να διακριθούν βήμα προς βήμα.
Εκτός από την εκχύλιση με οργανικούς διαλύτες, χρησιμοποιείται εκχύλιση με υγροποιημένα αέρια (βουτίνη, άζωτο, αμμωνία, CO 2, φρέον, αργό κ.λπ.). Εφόσον η εκχύλιση πραγματοποιείται σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, ελαχιστοποιείται ο κίνδυνος οξείδωσης, αποσύνθεσης και απώλειας πολύτιμων ιδιοτήτων κατά την εξάτμιση. Η πιο ελπιδοφόρα είναι η εξαγωγή CO 2 (28 0 C, p = 65-70 atm), η ποσοτική απόδοση φτάνει το 98%.
Μετά την απομόνωση, το προκύπτον μίγμα λιπιδίων κλασματοποιείται (διαχωρίζεται σε μεμονωμένα συστατικά) και αναλύεται. Γενικά, το σχήμα ανάλυσης λιπιδίων μοιάζει με αυτό:
τριακυλογλυκερίδια
διακυλογλυκερίδια
μονοακυλογλυκερίδια
ελεύθερα λιπαρά οξέα
στερόλες, βιταμίνες κ.λπ.
Η πιο αποτελεσματική και ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος για την κλασμάτωση πολύπλοκων μιγμάτων λιπιδίων είναι η χρωματογραφία (προσρόφηση). Χρησιμοποιείται τόσο για αναλυτικούς όσο και για προπαρασκευαστικούς σκοπούς. Η χρωματογραφία λεπτής στιβάδας είναι η πιο αποτελεσματική. Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι χρωματογραφικού διαχωρισμού (μονοδιάστατος, δισδιάστατος, διαλύτες έκλουσης διαφορετικών πολικοτήτων).
Τα κύρια χαρακτηριστικά των λιπιδίων είναι:
Αριθμός οξέος(ο ορισμός έχει ήδη δοθεί) - ένας δείκτης που χαρακτηρίζει την ποσότητα των ελεύθερων λιπαρών οξέων που περιέχονται στο λίπος. Λαμβάνοντας υπόψη ότι η αποθήκευση προϊόντων διατροφής που περιέχουν λίπη και έλαια συνοδεύεται πάντα από υδρόλυση των τελευταίων, η τιμή του αριθμού οξέος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να κριθεί η ποιότητά τους. Στην τεχνολογία επεξεργασίας λίπους, ο αριθμός οξέος χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της ποσότητας αλκαλίου που απαιτείται για τον αλκαλικό εξευγενισμό λιπών και ελαίων.
Αριθμός σαπωνοποίησηςίσο με τον αριθμό των mg ΚΟΗ που απαιτούνται για τη σαπωνοποίηση των γλυκεριδίων και την εξουδετέρωση των απελευθερωμένων και ελεύθερων λιπαρών οξέων σε 1 g λίπους ή λαδιού. Με τον αριθμό σαπωνοποίησης, μπορεί κανείς να κρίνει το μέσο μοριακό βάρος των λιπαρών οξέων που περιέχονται στη σύνθεση και να καθορίσει την ποσότητα αλκαλίου που απαιτείται για τη σαπωνοποίηση του λίπους κατά την παρασκευή σαπουνιού.
Αριθμός ιωδίου– δείκτης που χαρακτηρίζει τον ακόρεστο των λιπαρών οξέων που συνθέτουν το λίπος. Εκφράζεται ως ποσοστό ιωδίου που ισοδυναμεί με αλογόνο που προστίθεται σε 100 g λίπους. Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι για τον προσδιορισμό του αριθμού ιωδίου. Μία από τις πιο διαδεδομένες είναι η βρωμομετρική μέθοδος. Στην περίπτωση αυτή, χρησιμοποιείται ένα διάλυμα βρωμίου σε άνυδρη μεθυλική αλκοόλη κορεσμένη με NaBr, με την οποία το βρώμιο σχηματίζει μια ισχυρή σύμπλοκη ένωση
Η διάσπαση του βρωμίου αντιδρά με ακόρεστα γλυκερίδια
Το βρώμιο που δεν αντέδρασε τιτλοδοτείται ιωδομετρικά
και το απελευθερωμένο ιώδιο τιτλοδοτείται με θειοθειικό νάτριο.
Και από εδώ είναι εύκολο να υπολογιστεί ο αριθμός ιωδίου του λίπους. Ο αριθμός ιωδίου χρησιμοποιείται ευρέως για τον προσδιορισμό του τύπου του λίπους, την ικανότητά του να «στεγνώνει» και τον υπολογισμό του υδρογόνου που απαιτείται για την υδρογόνωσή του.
Χημική σύνθεση λιπιδίων
Για ερευνητικούς και πρακτικούς σκοπούς, τα λιπίδια συνήθως απομονώνονται από φυσικές πηγές. Ωστόσο, σε ορισμένες περιπτώσεις η χημική σύνθεση είναι απαραίτητη, για παράδειγμα, για να αποδειχθεί οριστικά η δομή νέων τύπων λιπιδικών ουσιών που απομονώνονται από φυτικούς, ζωικούς ή ορυκτούς οργανισμούς, η ανάπτυξη της έρευνας μεμβρανών έχει θέσει στην ημερήσια διάταξη τα προβλήματα της προπαρασκευαστικής σύνθεσης πολλών τα λιπίδια της μεμβράνης, επιπλέον στη μελέτη των λιπιδικών λειτουργιών, στο Η μελέτη των μηχανισμών της αλληλεπίδρασής τους με άλλα συστατικά της ζωντανής φύσης απαιτεί τροποποιημένα λιπίδια, λιπίδια που περιέχουν ετικέτα ακτινοβολίας.
Η πολυπλοκότητα της χημικής δομής των λιπιδίων και η μεγάλη ποικιλομορφία τους απαιτούν τη χρήση ενός ευρέος φάσματος μεθόδων σύνθεσης. Αλλά αν δεν αγγίξουμε τις μεθόδους λήψης κορεσμένων και ακόρεστων καρβοξυλικών οξέων, τότε καταλήγουν στα εξής
1. Ακυλίωσηυδροξυλομάδες γλυκερίνης ή αμινομάδες σφιγγοσίνης. Τα λιπαρά οξέα, τα αλογονίδια οξέων και οι ανυδρίτες τους χρησιμοποιούνται ως ακυλιώτες.
2. Αλκυλίωσηχρησιμοποιείται στη σύνθεση λιπιδίων με δεσμό αιθέρα. Ως αντιδραστήρια χρησιμοποιούνται αλκυλαλογονίδια ή εστέρες παρα-τολουολοσουλφονικών οξέων.
3. Φωσφολίωση- Αυτό είναι ένα υποχρεωτικό βήμα στη σύνθεση των φωσφολιπιδίων. Για να γίνει αυτό, παρασκευάζονται χλωροφωσφορικά άλατα ή άλατα αργύρου υποκατεστημένων φωσφορικών οξέων και αντιδρούν με γλυκερίνη ή σφιγγοσίνη ή τα μονοϋδροξυ παράγωγά τους
4. Γλυκοζυλίωση - χρησιμοποιείται στη σύνθεση γλυκολιπιδίων· ο ειδικός καταλύτης για τη γλυκοζυλίωση είναι ο κυανιούχος υδράργυρος. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν βιοκαταλύτες, όπως η λιπάση.
Η αντίδραση ανταλλαγής λειτουργικών ομάδων παρουσία βιοκαταλυτών χρησιμοποιείται επίσης ευρέως.
Φωσφολιπίδια διαφόρων τύπων μπορούν επίσης να ληφθούν απευθείας από το φωσφατιδικό οξύ με εστεροποίηση του με κατάλληλη αμινοαλκοόλη παρουσία ενός παράγοντα συμπύκνωσης
Όλες οι περιγραφόμενες μέθοδοι είναι επίσης κατάλληλες για τη σύνθεση σφιγγολιπιδίων.
Διατροφική αξία ελαίων και λιπών
Τα φυτικά λίπη και έλαια είναι συστατικό των τροφίμων, πηγή ενέργειας και πλαστικού υλικού για τον άνθρωπο και προμηθευτής μιας σειράς ουσιών απαραίτητων για αυτούς (ακόρεστα λιπαρά οξέα, φωσφολιπίδια, λιποδιαλυτές βιταμίνες). Όλες αυτές οι ουσίες είναι ουσιαστικοί διατροφικοί παράγοντες που καθορίζουν τη βιολογική του αξία. Η συνιστώμενη περιεκτικότητα σε λιπαρά στην ανθρώπινη διατροφή είναι 30-33%. Στις νότιες περιοχές είναι ελαφρώς μικρότερο - 27-28%, και για τις βόρειες περιοχές - περισσότερο από 38-40%. Κατά μέσο όρο, αυτό είναι 90-102 g την ημέρα, απευθείας με τη μορφή λιπών 45-50 g. Η συνεχής άρνηση των λιπών ή η κατανάλωση μόνο λιπών σε συνδυασμό με τα απαραίτητα συστατικά οδηγεί σε σοβαρές διαταραχές στη φυσιολογική κατάσταση ενός ατόμου. Η δραστηριότητα του κεντρικού νευρικού συστήματος διαταράσσεται, η ανοσία μειώνεται και το προσδόκιμο ζωής μειώνεται. Η υπερβολική κατανάλωση λίπους είναι ανεπιθύμητη. Οδηγεί σε παχυσαρκία και πολλές καρδιαγγειακές παθήσεις.
Στη σύνθεση των προϊόντων διατροφής διακρίνονται τα ορατά λίπη (φυτικά έλαια, ζωικά λίπη, βούτυρο, μαργαρίνη κ.λπ.) και τα αόρατα λίπη (λίπος σε κρέας και προϊόντα κρέατος, ψάρια, γάλα, γαλακτοκομικά προϊόντα, δημητριακά, ψωμί και προϊόντα αρτοποιίας). . Η μεγαλύτερη ποσότητα αόρατων λιπών βρίσκεται στη σοκολάτα, τα γλυκά, το τυρί και τα λουκάνικα. Είναι σημαντικό όχι μόνο η ποσότητα του λίπους που απορροφάται, αλλά και η σύνθεσή του. Το λινολεϊκό και το λινολενικό οξύ δεν συντίθενται στο ανθρώπινο σώμα· το αραχιδονικό οξύ συντίθεται από το λινολεϊκό οξύ. Αυτοί οι τρεις τύποι οξέων είναι απαραίτητοι. Συμμετέχουν στην κατασκευή των κυτταρικών μεμβρανών, στις προσταγλανδίνες, συμμετέχουν στη ρύθμιση του μεταβολισμού, στη ρύθμιση του μεταβολισμού στα κύτταρα, στην αρτηριακή πίεση, στη συσσώρευση αιμοπεταλίων και ρυθμίζουν πολλές άλλες διεργασίες. Όλες αυτές οι λειτουργίες εκτελούνται μόνο cis-ισομερή ακόρεστων οξέων. Ελλείψει απαραίτητων λιπαρών οξέων, αναπτύσσονται ποικίλες ασθένειες. Από τα απαραίτητα οξέα, το αραχιδονικό οξύ έχει τη μεγαλύτερη δράση, το επόμενο πιο δραστικό είναι το λινολεϊκό οξύ, το λινολενικό οξύ είναι 8-10 φορές λιγότερο δραστικό από το λινολεϊκό οξύ. Τα πεντοενοϊκά οξέα που περιέχονται στο λίπος των ψαριών είναι ευεργετικά για τον οργανισμό.
Μεταξύ των προϊόντων διατροφής, τα φυτικά έλαια είναι τα πιο πλούσια σε πολυκορεσμένα οξέα, ιδιαίτερα το καλαμπόκι, ο ηλίανθος και η σόγια. Η περιεκτικότητα σε λινολεϊκό οξύ σε αυτά φτάνει το 50-60%, στα ζωικά λίπη - μόνο 0,6%. Το αραχιδονικό οξύ βρίσκεται στα προϊόντα διατροφής σε μικρές ποσότητες. Το μεγαλύτερο μέρος του είναι στα αυγά - 0,5%, και στα φυτικά λίπη δεν υπάρχει πρακτικά κανένα.
Επί του παρόντος, πιστεύεται ότι η ημερήσια απαίτηση για λινολεϊκό οξύ πρέπει να είναι 6-10 g, η ελάχιστη 2-6 g και η συνολική περιεκτικότητά του σε διαιτητικά λίπη πρέπει να είναι τουλάχιστον 4% της συνολικής περιεκτικότητας σε θερμίδες. Έτσι, η σύνθεση των λιπαρών οξέων που προορίζονται για τη διατροφή ενός υγιούς οργανισμού θα πρέπει να είναι ισορροπημένη: 10-20% - πολυακόρεστα, 50-60% - μονοακόρεστα και 30% κορεσμένα, μερικά από τα οποία πρέπει να έχουν μεσαίου μήκους αλυσίδα. Αυτό εξασφαλίζεται με τη χρήση 1/3 φυτικών και 2/3 ζωικών λιπών στη διατροφή.
Ανάλογα με την ηλικία και τα άτομα που πάσχουν από καρδιαγγειακά νοσήματα, αυτή η αναλογία αλλάζει υπέρ των ακόρεστων: η αναλογία πολυακόρεστων και ακόρεστων οξέων είναι ~2:1 και η αναλογία λινολεϊκού και λινολενικού οξέος είναι ~10:1. Πιστεύεται ότι είναι καλύτερο να χρησιμοποιείτε λίπη ισορροπημένης σύνθεσης σε ένα γεύμα.
Μια σημαντική ομάδα λιπιδίων στη διατροφή είναι τα φωσφολιπίδια, τα οποία εμπλέκονται στην κατασκευή των κυτταρικών μεμβρανών και στη μεταφορά του λίπους στο σώμα· προάγουν την καλύτερη απορρόφηση των λιπών και αποτρέπουν το λιπώδες ήπαρ. Η γενική ανθρώπινη ανάγκη για φωσφολιπίδια είναι 5 g την ημέρα. Υπάρχουν περιορισμοί στη χοληστερόλη. Καθώς αυξάνεται το επίπεδό του στο αίμα, αυξάνεται ο κίνδυνος εμφάνισης και ανάπτυξης αθηροσκλήρωσης. Η ημερήσια πρόσληψη χοληστερόλης δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 0,5 γρ. Η μεγαλύτερη ποσότητα χοληστερόλης βρίσκεται στα αυγά, το βούτυρο και τα παραπροϊόντα.
Υδατάνθρακες
ΔΙΑΛΕΞΗ Νο 1
Οι υδατάνθρακες είναι ευρέως διαδεδομένοι στη φύση και παίζουν σημαντικό ρόλο στις διαδικασίες ζωής διαφόρων οργανισμών. Πρέπει να σημειωθεί ότι η γλυκόζη σχηματίζεται πρακτικά από το τίποτα, καθώς είναι οι πρώτες ουσίες ενός ζωντανού κυττάρου κατά μήκος της βιοσυνθετικής οδού. Εάν τα αμινοξέα, και ιδιαίτερα τα πολυμερή τους παράγωγα, τα πολυπεπτίδια και οι πρωτεΐνες, είναι πιο συγκεντρωμένα στους ζωντανούς οργανισμούς, τότε οι υδατάνθρακες βρίσκονται στα φυτά. Είναι ευρέως διαδεδομένα στη φύση και εμφανίζονται τόσο σε ελεύθερη όσο και σε δεσμευμένη μορφή. Οι υδατάνθρακες αντιπροσωπεύουν τα ¾ ολόκληρου του βιολογικού κόσμου, η κυτταρίνη είναι μια δομική μονάδα του φυτικού κόσμου (80-90%) και ο κύριος διατροφικός υδατάνθρακας είναι το άμυλο. Στο σώμα των ζώων, οι υδατάνθρακες αποτελούν το 2% της μάζας.
Τα λιπίδια είναι η πιο σημαντική πηγή των ενεργειακών αποθεμάτων του σώματος. Το γεγονός είναι προφανές ακόμη και σε επίπεδο ονοματολογίας: το ελληνικό «λίπος» μεταφράζεται ως λίπος. Αντίστοιχα, η κατηγορία των λιπιδίων ενώνει ουσίες που μοιάζουν με λίπος βιολογικής προέλευσης. Η λειτουργικότητα των ενώσεων είναι αρκετά διαφορετική, γεγονός που οφείλεται στην ετερογένεια της σύνθεσης αυτής της κατηγορίας βιολογικών αντικειμένων.
Ποιες λειτουργίες επιτελούν τα λιπίδια;
Αναφέρετε τις κύριες λειτουργίες των λιπιδίων στο σώμα, οι οποίες είναι βασικές. Στο εισαγωγικό στάδιο, είναι σκόπιμο να επισημανθούν οι βασικοί ρόλοι των ουσιών που μοιάζουν με λίπος στα κύτταρα του ανθρώπινου σώματος. Η βασική λίστα είναι οι πέντε λειτουργίες των λιπιδίων:
- εφεδρική ενέργεια.
- δομική διαμόρφωση?
- μεταφορά;
- μονωτικός;
- σήμα
Τα δευτερεύοντα καθήκοντα που επιτελούν τα λιπίδια σε συνδυασμό με άλλες ενώσεις περιλαμβάνουν ρυθμιστικούς και ενζυμικούς ρόλους.
Ενεργειακό απόθεμα του σώματος
Αυτός δεν είναι μόνο ένας από τους σημαντικότερους, αλλά και ο πρωταρχικός ρόλος των ενώσεων που μοιάζουν με λίπος. Στην πραγματικότητα, μέρος των λιπιδίων είναι η πηγή ενέργειας για ολόκληρη την κυτταρική μάζα. Πράγματι, το λίπος για τα κύτταρα είναι ανάλογο του καυσίμου σε μια δεξαμενή αυτοκινήτου. Η ενεργειακή λειτουργία των λιπιδίων πραγματοποιείται με τον ακόλουθο τρόπο. Τα λίπη και παρόμοιες ουσίες οξειδώνονται στα μιτοχόνδρια, διασπώνται σε νερό και διοξείδιο του άνθρακα. Η διαδικασία συνοδεύεται από την απελευθέρωση σημαντικής ποσότητας ATP - μεταβολιτών υψηλής ενέργειας. Η παροχή τους επιτρέπει στο κύτταρο να συμμετέχει σε αντιδράσεις που εξαρτώνται από την ενέργεια.
Δομικά στοιχεία
Ταυτόχρονα, τα λιπίδια εκτελούν μια κατασκευαστική λειτουργία: με τη βοήθειά τους σχηματίζεται η κυτταρική μεμβράνη. Οι ακόλουθες ομάδες ουσιών που μοιάζουν με λίπος εμπλέκονται στη διαδικασία:
- Η χοληστερόλη είναι λιπόφιλη αλκοόλη.
- γλυκολιπίδια – ενώσεις λιπιδίων με υδατάνθρακες.
- Τα φωσφολιπίδια είναι εστέρες σύνθετων αλκοολών και ανώτερων καρβοξυλικών οξέων.
Πρέπει να σημειωθεί ότι η σχηματισμένη μεμβράνη δεν περιέχει άμεσα λίπη. Το τοίχωμα που προκύπτει μεταξύ του κυττάρου και του εξωτερικού περιβάλλοντος αποδεικνύεται ότι είναι δύο στρώσεων. Αυτό επιτυγχάνεται λόγω διφιλικότητας. Αυτό το χαρακτηριστικό των λιπιδίων δείχνει ότι ένα μέρος του μορίου είναι υδρόφοβο, δηλαδή αδιάλυτο στο νερό και το δεύτερο, αντίθετα, είναι υδρόφιλο. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται μια διπλοστιβάδα κυτταρικού τοιχώματος λόγω της διατεταγμένης διάταξης απλών λιπιδίων. Τα μόρια στρέφουν τις υδρόφοβες περιοχές τους το ένα προς το άλλο, ενώ οι υδρόφιλες ουρές τους δείχνουν προς τα μέσα και προς τα έξω του κυττάρου.
Αυτό καθορίζει τις προστατευτικές λειτουργίες των λιπιδίων της μεμβράνης. Πρώτον, η μεμβράνη δίνει στο κύτταρο το σχήμα του και μάλιστα το διατηρεί. Δεύτερον, ο διπλός τοίχος είναι ένα είδος σημείου ελέγχου διαβατηρίων που δεν επιτρέπει τη διέλευση ανεπιθύμητων επισκεπτών.
Αυτόνομο σύστημα θέρμανσης
Φυσικά, αυτό το όνομα είναι αρκετά αυθαίρετο, αλλά είναι αρκετά εφαρμόσιμο αν λάβουμε υπόψη ποιες λειτουργίες εκτελούν τα λιπίδια. Οι ενώσεις δεν θερμαίνουν τόσο πολύ το σώμα όσο διατηρούν τη θερμότητα μέσα τους. Παρόμοιος ρόλος αποδίδεται στις λιπώδεις εναποθέσεις που σχηματίζονται γύρω από διάφορα όργανα και στον υποδόριο ιστό. Αυτή η κατηγορία λιπιδίων χαρακτηρίζεται από υψηλές θερμομονωτικές ιδιότητες, οι οποίες προστατεύουν ζωτικά όργανα από την υποθερμία.
Παρήγγειλες ταξί;
Ο μεταφορικός ρόλος των λιπιδίων θεωρείται δευτερεύουσα λειτουργία. Πράγματι, η μεταφορά ουσιών (κυρίως τριγλυκεριδίων και χοληστερόλης) πραγματοποιείται από ξεχωριστές δομές. Αυτά είναι συνδεδεμένα σύμπλοκα λιπιδίων και πρωτεϊνών που ονομάζονται λιποπρωτεΐνες. Όπως είναι γνωστό, ουσίες που μοιάζουν με λίπος είναι αδιάλυτες στο νερό, αντίστοιχα, στο πλάσμα του αίματος. Αντίθετα, οι λειτουργίες των πρωτεϊνών περιλαμβάνουν την υδροφιλία. Ως αποτέλεσμα, ο πυρήνας της λιποπρωτεΐνης είναι μια συλλογή από τριγλυκερίδια και εστέρες χοληστερόλης, ενώ το κέλυφος είναι ένα μείγμα μορίων πρωτεΐνης και ελεύθερης χοληστερόλης. Σε αυτή τη μορφή, τα λιπίδια παραδίδονται στους ιστούς ή πίσω στο ήπαρ για απομάκρυνση από το σώμα.
Μικροί Παράγοντες
Η λίστα με τις 5 λειτουργίες των λιπιδίων που έχουν ήδη αναφερθεί συμπληρώνει έναν αριθμό εξίσου σημαντικών ρόλων:
- ενζυματική;
- σήμα;
- ρυθμιστικές
Λειτουργία σήματος
Ορισμένα πολύπλοκα λιπίδια, ιδιαίτερα η δομή τους, επιτρέπουν τη μετάδοση νευρικών ερεθισμάτων μεταξύ των κυττάρων. Τα γλυκολιπίδια μεσολαβούν σε αυτή τη διαδικασία. Δεν είναι λιγότερο σημαντική η ικανότητα αναγνώρισης ενδοκυτταρικών παρορμήσεων, που επίσης πραγματοποιούνται από δομές που μοιάζουν με λίπος. Αυτό σας επιτρέπει να επιλέξετε ουσίες που χρειάζεται το κύτταρο από το αίμα.
Ενζυματική λειτουργία
Τα λιπίδια, ανεξάρτητα από τη θέση τους στη μεμβράνη ή έξω από αυτήν, δεν αποτελούν μέρος των ενζύμων. Ωστόσο, η βιοσύνθεσή τους γίνεται με την παρουσία ενώσεων που μοιάζουν με λίπος. Επιπλέον, τα λιπίδια εμπλέκονται στην προστασία του εντερικού τοιχώματος από τα παγκρεατικά ένζυμα. Η περίσσεια της τελευταίας εξουδετερώνεται από τη χολή, όπου η χοληστερόλη και τα φωσφολιπίδια περιλαμβάνονται σε σημαντικές ποσότητες.
