Vad är lipider?
Lipider är en serie organiska ämnen som ingår i alla levande celler. Det inkluderar också fetter och fettliknande ämnen som finns i djurens celler och vävnader som en del av fettvävnaden, vilket spelar en viktig fysiologisk roll.
Människokroppen själv kan syntetisera alla viktiga lipider. Endast fettlösliga vitaminer och essentiella fleromättade fettsyror kan inte syntetiseras i kroppen hos djur och människor. I grund och botten sker lipidsyntes i levern och epitelcellerna i tunntarmen. Ett antal lipider är karakteristiska för vissa organ och vävnader, de återstående lipiderna finns i cellerna i alla vävnader. Mängden lipider som finns i organ och vävnader är olika. De flesta lipider finns i fett- och nervvävnad.
Lipidhalten i den mänskliga levern varierar från 7 till 14 % (torrvikt). Vid leversjukdomar, såsom fettlever, når lipidhalten i levervävnaden 45 %, främst på grund av en ökning av mängden triglycerider. Lipider i blodplasma finns i kombination med proteiner och i denna komposition transporteras de till andra organ och vävnader.
Lipider utför följande biologiska funktioner:
1. Strukturell. I kombination bildar fosfolipider med proteiner biologiska membran.
2. Energi. I processen med fettoxidation frigörs en stor mängd energi, och det är hon som går till bildandet av ATP. De flesta av kroppens energireserver lagras exakt i form av lipider och konsumeras i händelse av brist på näringsämnen. Så till exempel faller djur i vinterdvala, och förackumulerade fetter och oljor används för att upprätthålla liv. På grund av det höga innehållet av lipider i växternas frön utvecklas embryot och plantan tills de äter sig själva. Frön från växter som kokospalm, ricinböna, solros, sojaböna, raps är råvaran från vilken vegetabilisk olja tillverkas industriellt.
3. Värmeisolerande och skyddande. Det deponeras i den subkutana vävnaden och runt organ som tarmar och njurar. Det resulterande lagret av fett skyddar djurets kropp och dess organ från mekanisk skada. Eftersom subkutant fett har låg värmeledningsförmåga, behåller det perfekt värme, vilket gör att djur kan leva i kalla klimat. För valar, till exempel, hjälper detta fett flytkraften.
4. Smörjande och vattenavvisande. Huden, ullen och fjädrarna har ett lager av vax som håller dem smidiga och skyddar dem från fukt. Ett sådant lager av vax finns också på bladen och frukterna av olika växter.
5. Reglerande. Könshormoner, testosteron, progesteron och kortikosteroider, liksom andra, är derivat av kolesterol. Vitamin D, derivat av kolesterol, spelar en viktig roll i kalcium- och fosformetabolismen. Gallsyror är involverade i matsmältningen (emulgering av fetter), såväl som absorptionen av högre karboxylsyror.
Lipider är källan till metabolisk vattenbildning. Så för att få i dig 105 gram vatten behöver du oxidera 100 gram fett. För ökenbor är sådant vatten livsviktigt, till exempel för kameler, som måste gå utan vatten i 10-12 dagar, avsätts sådant fett i deras puckel och används för att få vatten. Processen för fettoxidation är mycket viktig för övervintrade djur, såsom murmeldjur, björnar, etc.
LIPIDER - detta är en heterogen grupp av naturliga föreningar, helt eller nästan helt olösliga i vatten, men lösliga i organiska lösningsmedel och i varandra, vilket ger högmolekylära fettsyror vid hydrolys.
I en levande organism utför lipider en mängd olika funktioner.
Biologiska funktioner av lipider:
1) Strukturell
Strukturella lipider bildar komplexa komplex med proteiner och kolhydrater, från vilka cellmembran och cellstrukturer byggs upp, och deltar i olika processer som sker i cellen.
2) Reserv (energi)
Extra lipider (främst fetter) är kroppens energireserv och är involverade i metaboliska processer. I växter ackumuleras de främst i frukter och frön, i djur och fiskar - i de subkutana fettvävnaderna och vävnaderna som omger de inre organen, såväl som levern, hjärnan och nervvävnaderna. Deras innehåll beror på många faktorer (typ, ålder, näring etc.) och är i vissa fall 95-97% av alla lipider som frigörs.
Kaloriinnehåll i kolhydrater och proteiner: ~ 4 kcal / gram.
Kaloriinnehåll i fett: ~ 9 kcal / gram.
Fördelen med fett som energireserv, till skillnad från kolhydrater, är hydrofobicitet – det är inte förknippat med vatten. Detta säkerställer kompaktheten hos fettreserverna - de lagras i vattenfri form och upptar en liten volym. I genomsnitt har en person en tillgång på rena triacylglyceroler på cirka 13 kg. Dessa reserver kan räcka till 40 dagars fasta vid måttlig träning. Som jämförelse: de totala glykogenlagren i kroppen är cirka 400 g; under svält räcker denna mängd inte ens för en dag.
3) Skyddande
Subkutan fettvävnad skyddar djur från kylning och inre organ från mekanisk skada.
Bildandet av fettreserver i människokroppen och vissa djur anses vara en anpassning till en oregelbunden diet och att leva i en kall miljö. En särskilt stor tillgång på fett finns hos djur som hamnar i lång dvala (björnar, murmeldjur) och anpassade till att leva under kalla förhållanden (valrossar, sälar). Fostret har praktiskt taget inget fett och uppträder först före födseln.
En speciell grupp när det gäller deras funktioner i en levande organism består av skyddande växtlipider - vaxer och deras derivat, som täcker ytan av löv, frön och frukter.
4) En viktig komponent i livsmedelsråvaror
Lipider är en viktig komponent i mat, som till stor del avgör dess näringsvärde och smaklighet. Lipidernas roll i olika processer inom livsmedelsteknologi är exceptionellt stor. Skador på spannmål och produkter av dess bearbetning under lagring (härskning) är främst förknippad med en förändring i dess lipidkomplex. Lipider isolerade från ett antal växter och djur är de viktigaste råvarorna för att få fram de viktigaste livsmedels- och tekniska produkterna (vegetabilisk olja, animaliska fetter, inklusive smör, margarin, glycerin, fettsyror, etc.).
2 Lipidklassificering
Det finns ingen allmänt accepterad klassificering av lipider.
Det är mest ändamålsenligt att klassificera lipider beroende på deras kemiska natur, biologiska funktioner och även i förhållande till vissa reagenser, till exempel alkalier.
Enligt deras kemiska sammansättning delas lipider vanligtvis in i två grupper: enkla och komplexa.
Enkla lipider - Estrar av fettsyror och alkoholer. Dessa inkluderar fetter , vaxer Och steroider .
Fetter - estrar av glycerol och högre fettsyror.
Vaxar - estrar av högre alkoholer i den alifatiska serien (med en lång kolhydratkedja på 16-30 C-atomer) och högre fettsyror.
Steroider - estrar av polycykliska alkoholer och högre fettsyror.
Komplexa lipider - förutom fettsyror och alkoholer innehåller de andra komponenter av olika kemisk natur. Dessa inkluderar fosfolipider och glykolipider .
Fosfolipider - dessa är komplexa lipider där en av alkoholgrupperna inte är associerad med fettsyror, utan med fosforsyra (fosforsyra kan kombineras med en ytterligare förening). Beroende på vilken alkohol som ingår i fosfolipiders sammansättning delas de in i glycerofosfolipider (innehållande glycerolalkohol) och sfingofosfolipider (innehållande sfingosinalkohol).
Glykolipider - dessa är komplexa lipider där en av alkoholgrupperna inte är associerad med fettsyror, utan med en kolhydratkomponent. Beroende på vilken kolhydratkomponent som ingår i sammansättningen av glykolipider delas de in i cerebrosider (de innehåller valfri monosackarid, disackarid eller en liten neutral homoligosackarid som kolhydratkomponent) och gangliosider (de innehåller sur heteroligosackarid som kolhydratkomponent).
Ibland i en oberoende grupp av lipider ( mindre lipider ) utsöndrar fettlösliga pigment, steroler, fettlösliga vitaminer. Vissa av dessa föreningar kan klassificeras som enkla (neutrala) lipider, medan andra är komplexa.
Enligt en annan klassificering delas lipider, beroende på deras förhållande till alkalier, in i två stora grupper: förtvålbara och oförtvålbara.. Gruppen av förtvålningsbara lipider inkluderar enkla och komplexa lipider, som, när de interagerar med alkalier, hydrolyseras för att bilda salter av makromolekylära syror, kallade "tvålar". Gruppen oförtvålbara lipider inkluderar föreningar som inte är föremål för alkalisk hydrolys (steroler, fettlösliga vitaminer, etrar, etc.).
Enligt deras funktioner i en levande organism delas lipider in i strukturella, reservdelar och skyddande.
Strukturella lipider är huvudsakligen fosfolipider.
Reservlipider är huvudsakligen fetter.
Skyddande lipider av växter - vaxer och deras derivat, som täcker ytan av löv, frön och frukter, djur - fetter.
FETT
Det kemiska namnet för fetter är acylglyceroler. Dessa är estrar av glycerol och högre fettsyror. "Acyl-" betyder "fettsyrarest".
Beroende på antalet acylradikaler delas fetter in i mono-, di- och triglycerider. Om molekylen innehåller 1 fettsyraradikal kallas fettet MONOACYLGLYCEROL. Om det finns 2 fettsyraradikaler i molekylen så kallas fettet DIACYLGLYCERIN. Triacylglyceroler dominerar hos människor och djur (de innehåller tre fettsyraradikaler).
De tre hydroxylerna av glycerol kan förestras antingen med bara en syra, såsom palmitin eller oljesyra, eller med två eller tre olika syror:
Naturliga fetter innehåller huvudsakligen blandade triglycerider, inklusive rester av olika syror.
Eftersom alkoholen i alla naturliga fetter är densamma - glycerol, beror skillnaderna mellan fetter enbart på fettsyrornas sammansättning.
Över fyrahundra karboxylsyror med olika strukturer har hittats i fetter. De flesta av dem finns dock endast i små mängder.
Syrorna som finns i naturliga fetter är monokarboxyliska, byggda av ogrenade kolkedjor som innehåller ett jämnt antal kolatomer. Syror som innehåller ett udda antal kolatomer, har en grenad kolkedja eller innehåller cykliska fragment är närvarande i mindre mängder. Undantagen är isovalerinsyra och ett antal cykliska syror som finns i vissa mycket sällsynta fetter.
De vanligaste fettsyrorna innehåller mellan 12 och 18 kolatomer och kallas ofta för fettsyror. Sammansättningen av många fetter inkluderar lågmolekylära syror (C2-C10) i en liten mängd. Syror med mer än 24 kolatomer finns i vaxer.
Glyceriderna av de vanligaste fetterna innehåller en betydande mängd omättade syror som innehåller 1-3 dubbelbindningar: oljesyra, linolsyra och linolensyra. Animaliska fetter innehåller arakidonsyra som innehåller fyra dubbelbindningar; syror med fem, sex eller fler dubbelbindningar har hittats i fisk och marina animaliska fetter. De flesta omättade lipidsyrorna har en cis-konfiguration, deras dubbelbindningar är isolerade eller separerade av en metylen (-CH 2 -) grupp.
Av alla omättade syror som finns i naturliga fetter är oljesyra den vanligaste. I väldigt många fetter utgör oljesyra mer än hälften av den totala massan av syror, och endast ett fåtal fetter innehåller mindre än 10 %. Två andra omättade syror - linolsyra och linolensyra - är också mycket utbredda, även om de finns i mycket mindre mängder än oljesyra. Betydande mängder linol- och linolensyror finns i vegetabiliska oljor; för djurorganismer är de essentiella syror.
Av de mättade syrorna är palmitinsyra nästan lika utbredd som oljesyra. Det finns i alla fetter, varav vissa innehåller 15-50% av den totala syrahalten. Stearin- och myristinsyror är utbredda. Stearinsyra finns i stora mängder (25 % eller mer) endast i reservfetterna hos vissa däggdjur (till exempel i fårfett) och i fetterna från vissa tropiska växter, till exempel i kakaosmör.
Det är tillrådligt att dela upp syrorna i fett i två kategorier: större och mindre syror. Huvudsyrorna i fett anses vara syror, vars innehåll i fett överstiger 10 %.
Fysiska egenskaper hos fetter
Fetter tål som regel inte destillation och sönderdelas, även om de destilleras under reducerat tryck.
Smältpunkten och följaktligen fetternas konsistens beror på strukturen hos de syror som utgör deras sammansättning. Fasta fetter, dvs fetter som smälter vid en relativt hög temperatur, består huvudsakligen av glycerider av mättade syror (stearinsyra, palmitinsyra) och oljor som smälter vid lägre temperatur och är tjocka vätskor innehåller betydande mängder glycerider av omättade syror (oljesyra , linolsyra, linolensyra).
Eftersom naturliga fetter är komplexa blandningar av blandade glycerider, smälter de inte vid en viss temperatur, utan i ett visst temperaturintervall, och de mjukas först upp. För att karakterisera fetter brukar det användas stelningstemperatur, som inte sammanfaller med smältpunkten - den är något lägre. Vissa naturliga fetter är fasta ämnen; andra är vätskor (oljor). Stelningstemperaturen varierar kraftigt: -27 °C för linfröolja, -18 °C för solrosolja, 19-24 °C för kofett och 30-38 °C för nötköttsfett.
Fettets stelningstemperatur bestäms av karaktären hos dess ingående syror: den är ju högre, desto större är halten av mättade syror.
Fetter löser sig i eter, polyhalogenderivat, koldisulfid, aromatiska kolväten (bensen, toluen) och bensin. Fasta fetter är knappast lösliga i petroleumeter; olöslig i kall alkohol. Fetter är olösliga i vatten, men de kan bilda emulsioner som stabiliseras i närvaro av ytaktiva ämnen (emulgeringsmedel) såsom proteiner, tvålar och vissa sulfonsyror, särskilt i svagt alkaliska medier. Mjölk är en naturlig emulsion av fett stabiliserad av proteiner.
Fetters kemiska egenskaper
Fetter ingår i alla kemiska reaktioner som är karakteristiska för estrar, men i deras kemiska beteende finns det ett antal egenskaper förknippade med strukturen av fettsyror och glycerol.
Bland de kemiska reaktionerna som involverar fetter urskiljs flera typer av omvandlingar.
Kapitel II. LIPIDER
§ 4. KLASSIFICERING OCH FUNKTIONER AV LIPIDER
Lipider är en heterogen grupp av kemiska föreningar som är olösliga i vatten, men mycket lösliga i opolära organiska lösningsmedel: kloroform, eter, aceton, bensen, etc., d.v.s. deras gemensamma egendom är hydrofobicitet (hydro - vatten, fobi - rädsla). På grund av den stora variationen av lipider är det omöjligt att ge en mer exakt definition av dem. Lipider är i de flesta fall estrar av fettsyror och någon form av alkohol. Följande klasser av lipider särskiljs: triacylglyceroler eller fetter, fosfolipider, glykolipider, steroider, växer, terpener. Det finns två kategorier av lipider - förtvålbara och oförtvålbara. Förtvålningsbara ämnen inkluderar ämnen som innehåller en esterbindning (vaxer, triacylglyceroler, fosfolipider, etc.). Oförtvålbara ämnen inkluderar steroider och terpener.
Triacylglyceroler eller fetter
Triacylglyceroler är estrar av den trevärda alkoholen glycerol
och fettsyror (högre karboxylsyror). Den allmänna formeln för fettsyror är: R-COOH, där R är en kolväteradikal. Naturliga fettsyror innehåller från 4 till 24 kolatomer. Som ett exempel ger vi formeln för en av de vanligaste stearinsyra i fetter:
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2 -COOH
I allmänhet kan triacylglycerolmolekylen skrivas enligt följande:
Om triacyoglycerol innehåller rester av olika syror (R 1 R 2 R 3), så blir den centrala kolatomen i glycerolresten kiral.
Triacylglyceroler är opolära och därför praktiskt taget olösliga i vatten. Triacylglycerolernas huvudfunktion är energilagring. När 1 g fett oxideras frigörs 39 kJ energi. Triacylglyceroler ansamlas i fettvävnad, som förutom att lagra fett, utför en värmeisolerande funktion och skyddar organ från mekanisk skada. För mer information om fetter och fettsyror, se nästa stycke.
Intressant att veta! Fettet som kamelens puckel är fylld med är för det första inte en energikälla, utan en vattenkälla som bildas under dess oxidation.
Fosfolipider
Fosfolipider innehåller hydrofoba och hydrofila regioner och har därför amfifil fastigheter, dvs. de kan lösas upp i opolära lösningsmedel och bilda stabila emulsioner med vatten.
Fosfolipider, beroende på närvaron av glycerol och sfingosinalkoholer i deras sammansättning, delas in i glycerofosfolipider Och sfinfosfolipider.
Glycerofosfolipider
Strukturen av glycerofosfolipidmolekylen är baserad på fosfatidinsyra, bildas av glycerol, två fettsyror och fosforsyror:
I glycerofosfolipidmolekyler är en HO-innehållande polär molekyl fäst till fosfatidinsyra genom en esterbindning. Formeln för glycerofosfolipider kan representeras enligt följande:
där X är resten av en HO-innehållande polär molekyl (polär grupp). Namnen på fosfolipider bildas beroende på närvaron av en eller annan polär grupp i deras sammansättning. Glycerofosfolipider som innehåller en etanolaminrest som en polär grupp,
HO-CH2-CH2-NH2
kallas fosfatidyletanolaminer, en kolinrest
- fosfatidylkoliner, serin
- fosfatidylseriner.
Formeln för fosfatidyletanolamin ser ut så här:
Glycerofosfolipider skiljer sig från varandra inte bara i polära grupper, utan också i fettsyrarester. De inkluderar både mättade (som vanligen består av 16-18 kolatomer) och omättade (innehåller oftare 16-18 kolatomer och 1-4 dubbelbindningar) fettsyror.
Sfingofosfolipider
Sfingofosfolipider liknar glycerofosfolipider i sammansättning, men istället för glycerol innehåller de aminoalkoholen sfingosin:
eller dihydrosfingazin:
De vanligaste sfingofosfolipiderna är sfingomyeliner. De bildas av sfingosin, kolin, fettsyra och fosforsyra:
Molekylerna av både glycerofosfolipider och sfingofosfolipider består av ett polärt huvud (bildat av fosforsyra och en polär grupp) och två opolära kolvätesvansar (Fig. 1). I glycerofosfolipider är båda de icke-polära svansarna fettsyraradikaler, i sfinfosfolipider är den ena svansen en fettsyraradikal, den andra är en kolvätekedja av sfingazinalkohol.
Ris. 1. Schematisk representation av en fosfolipidmolekyl.
När de skakas i vatten bildas fosfolipider spontant miceller, där opolära svansar samlas inuti partikeln, och polära huvuden är placerade på dess yta och interagerar med vattenmolekyler (Fig. 2a). Fosfolipider kan också bildas dubbelskikt(Fig. 2b) och liposomer– slutna bubblor omgivna av ett kontinuerligt dubbelskikt (fig. 2c).
Ris. 2. Strukturer bildade av fosfolipider.
Fosfolipidernas förmåga att bilda ett dubbelskikt ligger till grund för bildandet av cellmembran.
Glykolipider
Glykolipider innehåller en kolhydratkomponent i sin sammansättning. Dessa inkluderar glykosfingolipider som förutom kolhydrater innehåller alkohol, sfingosin och en fettsyrarester:
De, liksom fosfolipider, består av ett polärt huvud och två opolära svansar. Glykolipider är belägna på det yttre lagret av membranet, är en integrerad del av receptorerna och ger cellinteraktion. De är särskilt många i nervvävnaden.
Steroider
Steroider är derivat cyklopentanperhydrofenantren(Fig. 3). En av de viktigaste representanterna för steroider - kolesterol. I kroppen förekommer det både i fritt tillstånd och i bundet tillstånd och bildar estrar med fettsyror (fig. 3). I fri form är kolesterol en del av membranen och lipoproteinerna i blodet. Kolesterolestrar är dess reservform. Kolesterol är föregångaren till alla andra steroider: könshormoner (testosteron, östradiol, etc.), hormoner i binjurebarken (kortikosteron etc.), gallsyror (deoxicholsyra etc.), vitamin D (fig. 3).
Intressant att veta! En vuxen kropp innehåller cirka 140 g kolesterol, varav det mesta finns i nervvävnaden och binjurarna. Varje dag kommer 0,3-0,5 g kolesterol in i människokroppen, och upp till 1 g syntetiseras.
Vax
Vax är estrar av långkedjiga fettsyror (14-36 kol) och långkedjiga envärda alkoholer (16-22 kol). Som ett exempel, överväg formeln för vax som bildas av oljealkohol och oljesyra:
Vax utför huvudsakligen en skyddande funktion, eftersom de ligger på ytan av löv, stjälkar, frukter, frön, de skyddar vävnader från uttorkning och penetration av mikrober. De täcker ull och fjädrar från djur och fåglar och skyddar dem från att bli blöta. Bivax fungerar som ett byggnadsmaterial för bin för att skapa bikakor. I plankton är vax den huvudsakliga formen av energilagring.
Terpener
Terpenföreningar är baserade på isoprenrester:
Terpener inkluderar eteriska oljor, hartssyror, gummi, karotener, vitamin A och squalen. Som ett exempel, här är formeln för skvalen:
Skvalen är huvudkomponenten i utsöndringen av talgkörtlarna.
Lipidernas roll i kroppens livsprocesser är olika.
Strukturell. I kombination med proteiner är lipider strukturella komponenter i alla biologiska cellmembran, och påverkar därför deras permeabilitet, deltar i överföringen av en nervimpuls i skapandet av intercellulär interaktion.
Energi. Lipider är det mest energikrävande cellulära bränslet. Vid oxidering av 1 g fett frigörs 39 kJ energi, vilket är dubbelt så mycket som vid oxidering av 1 g kolhydrater.
Boka. Lipider är den mest kompakta formen av energilagring i cellen. Fetthalten i kroppen hos en vuxen är från 6 till 10 kg.
Skyddande. Med uttalade värmeisoleringsegenskaper skyddar lipider kroppen från termiska effekter, fettkudden skyddar kroppen och djurens organ från mekanisk och fysisk skada; skyddande hinnor i växter (vaxbeläggning på blad och frukter) skyddar mot infektioner och alltför intensivt vattenutbyte.
Reglerande. Vissa lipider är föregångare till vitaminer, hormoner, sekundära metaboliter - prostaglandiner, leukotriener, tromboxaner. Hos bakterier bestämmer lipider den taxonomiska individualiteten, typen av patogenes och många andra egenskaper. Brott mot lipidmetabolism hos människor leder till utvecklingen av sådana patologiska tillstånd som ateroskleros, fetma, kolelithiasis.
Klassificering av lipider. Lipider är kemiskt heterogena ämnen. I detta avseende finns det olika tillvägagångssätt för deras klassificering. Men först och främst är de uppdelade i enkla och komplexa.
Enkla (neutrala) lipider inkluderar främst derivat av högre fettsyror och alkoholer - icylglycerolipider, växer, kolesterolestrar, glykolipider och andra liknande föreningar. Deras molekyler innehåller inga kväve-, fosfor- och svavelatomer.
Som ett annat definierande särdrag används typen av länken som förbinder de hydrofila och hydrofoba områdena av molekylen. En sådan länk är vanligtvis flervärda alifotiska alkoholer som innehåller två eller hydroxylgrupper eller komplexa lipider kopplade till en annan rest innehåller en heteroatom, dessa inkluderar fosfolipider, glykolipider, steroider.
Enkla lipider kan delas in i neutral och polär.
Neutrala lipider 95-96% är acylglyceroler och i huvudsak kallas de fetter.
I polära glycerolipider är den tredje hydroxylgruppen antingen fri (två OH-grupper kan också vara fria - dessa är diacyl- eller monoacylglyceroler). I polära glycerolipider kan den tredje hydroxylgruppen också fästas på det hydrofila huvudet.
Resterna är fettsyror. Den strukturella mångfalden av lipider beror främst på mängden fettsyror som ingår i dem, som skiljer sig åt i graden och naturen av kolkedjans förgrening, antalet och positionen för dubbelbindningen, arten och antalet andra funktionella grupper och slutligen i kolkedjans längd. Fettsyror som ingår i lipiderna hos högre växter och djur har som regel ett jämnt antal kolatomer, och syror med 16-20 kolatomer per molekyl dominerar.
De enklaste representanterna för naturliga fettsyror inkluderar mättade syror med en längd av ogrenad kolvätekedja med den allmänna formeln.
CH 3 (CH 2) och COOH, deras främsta representanter visas i tabellen.
De vanligaste naturliga fettsyrorna
| Kodbeteckning * | Strukturera | Systematiskt namn | Trivialt namn |
| Från 12:0 Från 14:0 Från 16:0 Från 18:0 Från 20:0 Från 20:0 Från 22:0 Från 24:0 Från 14:1 Från 16:1 Från 18:1 Från 18:1 Från 18:1 Från 18:1 Från 18 :1 från 22:1 från 18:2 från 18:3 från 20:3 från 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 \u003d CH (CH 2) 7 COOH CH 3 (CH 2) 5 CH \u003d CH (CH 2) 7 COOH CH 3 (CH 2) 7 CH \u003d CH (CH 2) 7 COOH CH 3 (CH 2) 5 CH \u003d CH (CH 2) 9 COOH CH 3 (CH 2) 5 CH \u003d CH (CH 2) 9 COOH CH 3 (CH 2) 10 CH \ u003d CH (CH 2) 4 COOH CH 3 (CH 2) 7 CH \u003d CH (CH 2) 11 COOH CH 3 (CH 2) 4 (CH \u003d CHCH 2) 2 (CH 2) 6 COOH CH 3 CH 2 (CH \u003d 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 | Mättad n-Dodekan n-Tetradecanoic n-hexadekansyra n-Oktadekan n-Eicosanoic n-Docosan n-Tetracosane Monoenoic cis-Tetradecene-9-ovaya cis-Hexadecene-9-ovaya cis-Oktadeken-9-ovaya cis-Oktadecen-11:e Trans-Oktadecen-11:e cis-Oktadecen-6-ova cis-Dokosen-13-ova Polyen cis, cis-Octadecadien-9,12-ova cis, cis, cis-Octadecatriene-9, 12, 15-ova cis, cis, cis-Eicosatriene-8,11,14-ova cis, cis, cis, cis-Eicosatetraen-5,8,11,14-ova | Lauric Myristic Palmitin Stearin Arachinic Behenic Lignoceric Myristoleic Palmitolic Oleic Vaccen Trans-Vaccene Petroceline Eruic Linolic Linolenic Dihomo-γ-linolic Arachidonic |
* Siffror anger antalet kolatomer och dubbelbindningar i kedjan
Bland dem intar palmitinsyra (C 16:0) en speciell position, den kan syntetiseras av alla organismer, vilket är den primära produkten som bildas under verkan av fettsyrasyntetas, och utgångsmaterialet för biosyntesen av andra syror i grupp - stearic, lauric, myristic, etc.
Biosyntesen av fettsyror, både mättade och omättade, sker på grund av kedjeförlängning av två CH 2 -grupper under verkan av ELON-gasenzymer.
Högre växter kännetecknas huvudsakligen av C18-omättade syror, biosyntetiskt erhållna från C18:0 stearinsyra under inverkan av desaturasenzymet.
Hos däggdjur och ett antal bakterier, palmitinsyra och stearinsyra
syror fungerar som prekursorer för två mycket använda
nyh monoenoiska (enkelomättade) fettsyror - palmitinsyra och oljesyra. Nästan alla naturliga monoensyror är cis-isomerer
CH 3 (CH 2) m CH \u003d CH (CH 2) n COOH allmän formel för monoenoiska fettsyror
Däggdjursfetter och växtlipider innehåller en betydande mängd polyenfettsyror. Alla naturliga polyensyror är icke-konjugerade: cis-dubbelbindningar i sina kolvätekedjor separeras som regel av en metylengrupp. Som ett resultat bildas en eller flera upprepade grupper i syramolekyler.
-CH \u003d CH-CH 2 -CH \u003d CH-, därför kallas de syror i divinylmetanserien, de representeras av den allmänna formeln
Linolsyra (n=2) och linolensyra (n=3) syntetiseras inte i kroppen hos högre djur och människor, utan kommer från mat, de kallas ofta för essentiella eller essentiella fettsyror. Arakidon- och dihomo-y-linolsyror är prekursorer i biosyntesen av prostaglandiner och leukotriener.
Tillsammans med rakkedjiga mättade och omättade syror förekommer grenkedjiga fettsyror naturligt. Dessa inkluderar i synnerhet den mest utbredda naturliga tuberkulostearinsyran, först isolerad från tuberkelbacill
Fettsyror som innehåller en cyklopropanring har hittats i vissa växter och bakterier, såsom lactobacillus och strechulic. Biosyntesen av sådana syror sker genom överföring av metylengruppen från S-adenosylmetionin till dubbelbindningen av monoensyra
Naturliga lipider innehåller också hydroxisyror, som är en del av lipiderna i bakterieceller. Till exempel, 2(3)-hydrocystearinsyra, 2(3)-hydroxipalmetsyra, 2-hydroxilignocerinsyra, ricinolsyra
Studier av sammansättningen av lipider och deras fettsyrasammansättning, beroende på växtförhållandena för deras källor, har visat att hydroxisyror ackumuleras i betydande mängder av en stressig situation (frost, torra år, etc.)
Acylglycerider kan vara enkla - bildade av endast en syra och komplexa eller blandade, när de innehåller rester av olika syror. Dessutom kan de funktionella grupperna i triacylglycerider vara olika orienterade i rymden. Dessa olika orienteringar är i form av en gaffel, en stol, en stång.
Rena acylglyceriner är färglösa, smaklösa och luktfria ämnen. Färgen, lukten och smaken av fetter bestäms av förekomsten av specifika föroreningar i dem. Smält- och fryspunkterna för acylglyceroler stämmer inte överens. Detta kan bero på underkylning eller förekomsten av flera kristallina modifieringar. smältpunkt för triacylglyceroler innehållande rester Trans-omättade syror är högre än för acylglyceroler som innehåller rester cis-omättade fettsyror med samma antal kolatomer.
Förutom att användas för sitt avsedda syfte i form av fetter, kan triglycerider tjäna som en källa för individuella eller nästan individuella komponenter, till exempel för att erhålla bomullspalmetin som ett resultat av demargarinisering. Isolering bygger på sakristier i smält- och kokpunkterna för inte bara mättade och omättade triglycerider, utan också cis- Och Trans-isomerer av omättade glycerider.
Vax är fettliknande ämnen som är fasta vid rumstemperatur. Vaxets sammansättning inkluderar estrar av fettsyror och högre envärda (mindre ofta - tvåvärda) alkoholer, och syror och alkoholer innehåller oftast ett jämnt antal kolatomer (C13-C36). Dessutom innehåller vaxer alltid fria syror, och ofta kolhydrater, och innehåller steroler och färgämnen som biföreningar.
Vax delas in i vegetabiliska och animaliska. I växter finns vaxer huvudsakligen i det yttre lagret och spelar en huvudsakligen skyddande roll. Täcker stjälkar, frukter och växter med ett tunt lager av löv, vaxbeläggning skyddar växter från skador, skadedjur och vattenförlust saktar ner. Vegetabiliska vaxer inkluderar palmbladsvax (karnaubavax), linstamvax och industriellt candeillavax.
Animaliska vaxer inkluderar spermaceti, den är isolerad från spermacetiolja som finns i kaskelotens kranialhåla. Cetylester av palmitinsyra C 15 H 31 COOC 16 H 33 dominerar i spermaceti.
Bivax innehåller C24-C34-alkoholer förestrade med högre syror (palmitic C 15 H 31 COOH, cerotinic C 25 H 51 COOH).
Kinesiskt vax som utsöndras av insekter består huvudsakligen av cerylester av cerotinsyra (C 25 H 51 COOC 26 H 53).
Jämfört med glycerider är vaxestrar svårare att förtvåla och är mindre lösliga i vanliga fettlösningsmedel.
Vax hittar en mängd olika tillämpningar som tillsatser till krämer, salvor, läppstift, används vid tillverkning av ljus, tvål, plåster, schampon. Till exempel karnaubavax.
Sammansättningen av vaxer varierar från växt till växt. Ett unikt vax hittades i frukterna och fröna av kalifornisk simongia (jojoba). Detta vax är flytande. Dess indianer åt det och använde dess medicinska egenskaper (sårläkning, etc.). Dess egenhet är att den fungerar som ett reservnäringsämne som används under frönsgroning. Utan triacylglycerider i sin sammansättning brinner detta vax inte och sönderdelas inte som vanlig olja. Detta gör det möjligt att använda den för smörjning av höghastighetsmotorer, vilket förlänger deras drifttid med 5-6 gånger. Den härdiga jojobabusken är opretentiös, växer på fattiga och salthaltiga jordar, och dess frukter och frön innehåller upp till 50% flytande vax.
Fettliknande ämnen inkluderar cutin och suberin.
Cutin täcker toppen av epidermis med ett tunt lager……………..
vävnader från uttorkning och penetration av mikroorganismer. Den består av C 16 och C 18 ω-hydroxikarboxylsyror kopplade till varandra genom esterbindningar till ett polymernätverk.
Suberin är en polymer som impregnerar cellväggarna i den primära rotbarken. Detta gör cellväggarna starka och ogenomträngliga för vatten och gaser, vilket ökar integumentvävnadens skyddande egenskaper. Suberin liknar Cutin, men förutom hydroxisyror innehåller det dikarboxylsyror och tvåvärda alkoholer.
Glykolipider. Termen hänvisar till en mångsidig och omfattande grupp av lipider i vilka den hydrofoba delen av lipidmolekylen är kopplad till ett hydrofilt polärt huvud som består av en eller flera kolhydratrester. Som huvudkolhydratkomponenter i sammansättningen av glykolipider, glukos och galaktos eller deras sulfaterade derivat (vanligtvis galaktosylsulfat), aminosocker (galaktosalin och glukosalin) eller deras acetylderivat finns oftast. Glyceroglykolipider finns i naturen huvudsakligen som glykosyldiacilglyceroler.
Föreläsning #2
komplexa lipider.
Glycerofosfolipider Ett vanligt strukturellt fragment av alla glycerofosfolipider är fosfolipidsyra (1,2-diacyl-3-fosfoglycerol)
Fosfatidinsyra bildas i kroppen under biosyntesen av triacylglycerider och glycerofosfolipider som en vanlig mellanmetabolit. Alla naturliga glycerofosfolipider tillhör L-serien och har en asymmetrisk atom. Sammansättningen av fettsyror av olika glycerofosfolipider skiljer sig även inom samma organism, vilket bestämmer fosfolipidernas specificitet.
Fosfolipider är väsentliga komponenter i de flesta membran i djur-, växt- och bakterieceller.
Beroende på HOR-substituenterna särskiljs olika grupper av fosfolipider
| Namnet på glycerofosfolipiden | HOR grupp | |
| Trivialt namn | Strukturera | |
| Kvävefri |  |
|
| Fosfatylglycerid | glycerol | |
| Fosfatidylglycerid | kardiolipin |  |
| Fosfatidylinositol | inositol |  |
| innehållande kväve |  |
|
| Fosfatidyletanolamin | cefalin | |
| Fosfatidylkolin | kolin (lecitin) |  |
| Fosfatidylserin | serin |  |
Lecitin i sin sammansättning innehåller en aminoalkohol i form av trimetylammoniumsalt. Beroende på vilken kolatom som är associerad med fosforsyra, särskiljs dess α- och β-former
a-lecitin P-lecitin
Lecitin finns i celler, särskilt i hjärnvävnader hos människor och djur, i växter är det främst i sojabönor, solrosfrön, vetegroddar. I bakterier är dess innehåll extremt lågt.
Cefalin finns också i cellmembranen hos högre växter och djur.
Förutom fosfolipider som tillhör klassen diacylglycerider, innehåller många naturliga föremål små mängder monoacylglycerider, så kallade lysofosfolipider.
x - rester av kolin, etanolamin, serin
Glycerofosfolipider med cykliska polyhydroxiderivat och en fri OH-grupp finns i hjärnan hos däggdjur och i nervcellers membran.
De bildas genom hydrolys i fosfatidiadikonbindningen i den andra positionen under inverkan av ett specifikt enzym, fosfolipas A2. Lysofosfolipider bildar en stark hemolytisk effekt.
lysofosfolipider
Plasmalogener. De skiljer sig från ovanstående glycerofosfolipider genom att de istället för en syrarest vid den första kolatomen innehåller α, β-omättad alkohol kopplad med en eterbindning till OH-gruppen……………
Hydrolys av denna grupp producerar aldehyder, därav namnet fosfatidaler. Plasmalogener står för upp till 10 % av fosfolipider i hjärnan och muskelvävnaden.
ett exempel på en plasmalogen
(fosfatidoletanolamin)
De finns också i erytrocyter (upp till 25%), är en del av bakteriemembran, men finns praktiskt taget inte i växter. Den hydrerade analogen kallas trangocyt. Det påskyndar aggregeringen.
Kardiolipin är praktiskt taget lokaliserat i listokondrier och spelar en viktig roll i den strukturella organisationen och funktionen av andningskomplexen.
Bland glykoglycerolipider har man hittat en liten grupp fosforhaltiga glykolipider, som främst finns i bakterieceller. Till exempel
Resterna av glycerofosfolipider kan innehålla kolhydratrester som alkoholkomponenten i H3P04.
Komplexa lipider är också derivat av sfingosin eller dess mättade analog, dihydrofosfingosin.
sfingosin D-sfinganin
(D-i-sfingenin)
Acylering av NH2-gruppen i fettsyrasfingosinet producerar ceramid, vars fosfokolinderivat kallas sfingomyelin, det vill säga OH-gruppen kan innehålla en H3P04-rest.
Sfingolipider är särskilt rika i hjärnan och nervvävnaderna. Sfingomyeliner finns i vävnaderna i njurarna, levern och blodlymforna.
I allmänhet är naturliga långkedjiga baser (sfingosiner) C12-C22-föreningar av två typer. Omättade molekyler med tre funktionella grupper (azotacylerade representanter) är huvudsakligen av animaliskt ursprung, medan deras mättade motsvarigheter med fyra grupper är av vegetabiliskt ursprung:
Med en fri NH 2 - grupp - sfingosiner med en acylerad NH 2 - grupp - ceramider innehållande en rest av fosforsyra och kolin - sfingomyeliner.
Glykosfingolipider- derivat av ceramider, vars alkoholgrupp är glykosylerad med resterna av en eller flera kolhydrater.
Cerebrosider
galaktosylceramider
Gangliosider - kolhydratdelen är oligomer - grenad. I detta skiljer de sig från cerebrosider.
Liksom i acylglycerider är sammansättningen av fosfolipider isolerade från samma råmaterial inte identisk, i växter, beroende på typ av kultur, innehåller den från 0,3 till 1,8% fosfolipider.
Ceramider finns i många djur- och växtvävnader, medan swingomyeliner endast finns i djurceller. Sfingolipider är en del av många doseringsformer, så deras kemiska syntes har bemästrats. På basis av sfingolipider, farmakologiskt aktiva preparat med ett antibakteriellt medel, har kosmetiska produkter skapats som tillåter skydd mot virus, bakterier och svampar.
Röda alger, havssvampar, sjöstjärnor används som naturliga källor till sfingoföreningar.
Cerebrosider kan isoleras från sojabönor, men naturliga representanter för sfingolipider på grund av det låga innehållet av vägobjekt. Och för farmakologiska ändamål erhålls de syntetiskt. För det mesta används biokemiska metoder.
Funktionella egenskaper hos lipider
Enligt deras funktioner i kroppen är lipider indelade i två huvudgrupper - reserv eller reserv och strukturella eller protoplasmatiska.
Reservlipider (främst acylglycerider) är kaloririka och utgör kroppens energi- och konstruktionsreserv, som den använder under perioder av undernäring och vid sjukdom. Det höga kaloriinnehållet i fett gör att kroppen i extrema situationer kan existera på bekostnad av sina reserver under lång tid (från flera veckor till 1,5 månader). Reservlipider är skyddande ämnen som hjälper kroppen (växt eller djur) att uthärda de negativa effekterna av den yttre miljön, såsom låga temperaturer. Det senare är mycket viktigt för växter, de lider mer av vinter- och sommartemperatursvängningar. I detta avseende innehåller upp till 90% av alla växter lagringslipider. Extra lipider från djur och fiskar är koncentrerade i den subkutana fettvävnaden, vilket skyddar kroppen från skador. Vax kan också hänföras till skyddande lipider. Reservlipider i de flesta växter och djur är huvudgruppen av lipider i vikt (95-96%) och är relativt lätta att extrahera från fetthaltigt material ("fria lipider").
Strukturella lipider - och detta är i första hand fosfolipider bildar komplexa komplex med proteiner, kolhydrater och i form av sådana supramolekylära strukturer är en del av cellväggen och deltar i komplexa processer som sker i cellen. De tillhör svåra att ta bort bundna och starkt bundna lipider. För att extrahera dem är det först nödvändigt att förstöra deras bindningar med proteiner och kolhydrater.
När lipider utvinns från råvaror för oljefrö, passerar en stor grupp av ämnen, pigment, fettlösliga vitaminer och steroler till oljan tillsammans med dem. Alla dessa medföljande ämnen spelar en viktig roll i livet för levande system.
Associerade ämnen som ingår i råfett
1. Fettlösliga pigment är ämnen som bestämmer färgen på oljor och fetter, de vanligaste är karotenoider och klorofyller.
Karotenoider är röd-gula växtpigment som ger färg åt ett antal fetter, samt grönsaker och frukter, äggula och många andra produkter. Genom sin kemiska natur är dessa kolväten C 40 H 56 - karotener och deras syrehaltiga derivat. Bland dem är den mest kända β-karoten (pro-vitamin A)
β-karoten ger färg åt grönsaker, frukter och frukter. Förutom färgande egenskaper är β-karoten viktigt eftersom det är en föregångare till vitamin A. En stor mängd β-karoten finns i morötter, majsfrön och palmolja.
Det gula färgämnet från ringblommans kronblad är ett fettlösligt färgämne och är isolerat från växter i form av ett oljeextrakt. Det används för att färga fettlösliga produkter - smör, ost, etc. i form av ett oljeextrakt.
Karotenoiderna baxin och norbixin är isolerade från frön och fruktkött från oleanderträdet (Bixaorellana), de är lösliga i vegetabilisk olja och används som livsmedelsfärger.
Klorofyll - färgämnet för gröna växter är ett komplex av magnesium med porfinderivat.
Klorofyll består av blågrönt klorofyll (A) och gulgrönt klorofyll (B) i förhållandet 2:1………………………
R= CH 3 (klorofyll)
Klorofyll ger en grön färg till många grönsaker och frukter - sallad, salladslök, dill. Bomullsfrön innehåller ett pigment som kallas gossypol. Från 0,14 till 2,5%, gossypol själv och dess omvandlingsprodukter färgar bomullsfröolja i en mörkgul eller brun färg. Gossypol som finns i frön, blad, stjälkar av bomull är ett giftigt ämne. Överskott av gossypol i olja är oacceptabelt eftersom det är ett giftigt ämne. När oraffinerade oljor lagras och värms upp bildar gossypol mörka produkter och ger oljan en obehaglig smak. Snabb oxidation sker. Enligt sin struktur är gossypol en naftalendimer som innehåller hydroxyl-, aldehyd-, metyl- och isopropylsubstituenter:
fettlösliga vitaminer. Dessa är främst vitaminer i grupp A (retinol), grupp D (ergocalciferol - D 2 och kolkalciferol - D 3), tokoferoler (vitamin E), vitaminer i grupp K (fyllokinoner och menakinoner). Pigment och vitaminer kommer att behandlas mer i detalj i kursen "Mat och biologiskt aktiva kosttillskott".
Steroler. Dessa oförtvålbara ämnen är polycykliska alkoholer och etrar. Basen för steroler är perhydrocyklopentafenatren, i den tredje positionen av vilken det finns en OH-grupp, i den 17:e positionen finns det en substituent R, som varierar beroende på typen av sterol
etc. R/ - fettsyrarest
OH i den tredje positionen, kan förestras med ättiksyra eller en fettsyrarest.
Steroler är alicykliska ämnen som ingår i gruppen steroider, vanligtvis är de kristallina envärda alkoholer (steroler) eller deras estrar (sterider).
Enligt källan till deras innehåll delas steroler in i:
zoosteroler - finns i animaliskt fett
fytosteroler - finns i växter
mycosteroler - finns i svamp
Sterolernas roll är att reglera ämnesomsättningen i kroppen, och specifikt gallsyror, träna upp immunförsvaret, och en rad andra, hjälpa till att minska stressfaktorer som undernäring, dålig miljöpåverkan, föroreningar, några av dem har antiinflammatoriska och antihypoglykemiska effekter, vilket är viktigt vid behandling av kardiovaskulära sjukdomar och diabetes.
Den viktigaste av de animaliska sterolerna är kolesterol. Å ena sidan är det nödvändigt för syntesen av steroidhormoner, medan ett överskott av det bidrar till avsättningen i form av plack på blodkärlen, vilket gör dem spröda. Därför bör dess intag med mat kontrolleras. En kolesterolnivå på 198-200 mg/dag anses vara normal. Kolesterol kommer både med mat 300-500 mg per dag, och bildas biosyntetiskt 500-1000 mg. (70-80% syntetiseras i levern).
Kolesterol finns i alla djurs vävnader och saknas, eller finns i små mängder, i växter.
Ergosterol är föregångaren till vitamin D.
Av växtsterolerna är ecdysteron den viktigaste. Det fungerar som en anabol på muskelvävnad, förbättrar lever- och hjärtfunktionen och förbättrar blodsammansättningen. Det tas som ett näringstillskott för idrottare.
Processer som sker under lagring av fetter.
Under lagring är fetter instabila och bryts ner relativt snabbt. Transformationer kan fortgå längs estergrupper eller längs kolväteskelettet av molekylen.
Hydrolys av triglycerider
………………
Hydrolysen fortskrider stegvis genom den mellanliggande bildningen av diacyl, monoacyl och sedan fullständig hydrolys till glycerol. Hydrolys av triacylglyceroler används i stor utsträckning inom teknik för produktion av fettsyror, glycerol, mono- och diacylglyceroler. Hydrolytisk nedbrytning av fetter, lipider av spannmål, mjöl, spannmål och andra fetthaltiga livsmedelsprodukter är en av orsakerna till försämringen av deras kvalitet. Denna process påskyndas särskilt om produkterna förvaras i ljus, vid hög luftfuktighet, temperatur eller andra förhållanden som påskyndar åldrandet. Djupet av hydrolys av fetter kan karakteriseras av syratal. Syratal - antalet mg KOH som krävs för att neutralisera de fria fettsyrorna som finns i 1 gram mat eller fett. Syratalet är en av indikatorerna för produktkvalitet och regleras av standarden.
Interförestring. Av stor praktisk betydelse är reaktioner där det sker ett utbyte av acylgrupper (acylmigrering) - intermolekylär och intramolekylär interesterifiering. Kemiskt kan denna process ske under inverkan av olika medel. I praktiken är denna process för utbyte av acylgrupper viktig för att erhålla fetter med en mjuk konsistens vid korstransförestring av högsmältande fetter av animaliskt ursprung och flytande vegetabiliska fetter. Plastmargariner erhålls med en smältpunkt av 25-35 0 C. Sådana fetter är mycket bekväma att använda vid bakning, vid tillverkning av konfektyr, kakor. Alkalier och alkoholater används som katalysatorer för omförestring av fetter. När de interagerar med triacylglyceroler fortsätter förtvålningsprocessen först, natrium- eller kaliumglycerat bildas, som är den faktiska katalysatorn för omförestring. Mekanismen för omförestring är densamma som för monoalkoholetrar.
Mekanismen för transesterifieringsreaktionen består i interaktionen av karbonylgruppen ›C=O i estern med alkoholgrupper.
Hastigheten beror på fettets sammansättning, graden av förtvålning, temperatur, typ, kvantitet och aktivitet hos katalysatorn.
Reaktioner av acylglyceroler som involverar en kolväteradikal
1. Hydrering av acylglyceroler. Det utförs under inverkan av H 2 vid förhöjda temperaturer i närvaro av en katalysator (oftast Ni-Re). Till exempel utförs hydreringen av oljor och fetter med molekylärt väte inom industrin vid temperaturer på 180-240 ◦ C i närvaro av koppar-nickel-katalysatorer, vid ett tryck nära atmosfärstryck. Hydrogeneringens uppgift är att ändra fettsyrasammansättningen för att förändra fettets konsistens och egenskaper. Beroende på fullständig eller partiell tillsats av väte till den omättade kedjan, bildas fetter av olika konsistenser. Den huvudsakliga kemiska reaktionen som inträffar i detta fall är tillsatsen av väte med dubbelbindningar i sidokedjorna av karboxylsyror som ingår i acylglyceroler
Reaktionen liknar hydreringen av alkener.
Med tanke på det faktum att olika dubbelbindningar interagerar olika med väte, är det möjligt att selektivt hydrera en eller annan dubbelbindning i molekyler av omättade acylglycerider. Så i flytande oljor hydreras först en av dubbelbindningarna av linolensyra till linolensyra, sedan reduceras linolensyra till oljesyra, och först då bildas stearinsyra under överdriven hydrering.
Genom att välja reaktionsbetingelser och lämpliga katalysatorer kan den önskade fettstrukturen uppnås.
Föreläsning #3
Bestämma hydreringsvillkoret och motsvarande katalysator,
du kan få önskad struktur av fett.
Undvik samtidiga processer för isomerisering av placeringen av dubbelbindningar och cis-trans- isomerisering är möjlig genom val av katalysator och hydreringsbetingelser.
Oxidation av acylglycerider. Det är välkänt att olefiner lätt oxideras genom verkan av atmosfäriskt syre vid allylpositionen vid dubbelbindningen. Fetter som har en omättad kolvätekedja i molekylen är inget undantag. De primära produkterna är hydroperoxider med olika strukturer
De resulterande hydroperoxiderna är instabila och kan omvandlas till andra produkter både på grund av omvandlingarna av hydroperoxidgrupperna själva och på grund av processer initierade av hydroperoxider. I detta fall kan epoxider, alkoholer, aldehyder, ketoner, syror och deras derivat med kolvätekedjor av olika längd bildas.
Dessutom kan autokatalytiska oxidationsprocesser med atmosfäriskt syre åtföljas av djupare oxidation med kedjebrytning, isomerisering och polymerisation, som ett resultat av att aldehyder, polyener, etrar och peroxider ackumuleras.
Riktningen och djupet för oxidation av oljor och fetter beror främst på deras acylsammansättning.
Med en ökning av graden av omättnad av fettsyror som utgör acylglyceroler ökar deras oxidationshastighet. Till exempel är förhållandet mellan oxidationshastigheten för oljesyra - linolsyra och linolsyra 1:27:77. Acylglyceroler mättade med atmosfäriskt syre oxiderar inte under normala förhållanden. Inhibitorer hämmar oxidationsprocessen. De bildar stabila radikaler som inte är vidare involverade i oxidationsprocessen. Dessa föreningar inkluderar jonol och andra föreningar av trisubstituerad fenol. Av de naturliga antioxidanterna är tokoferol gosipol av största vikt. Med införandet av antioxidanter i mängden 0,01% ökar fetternas motståndskraft mot oxidation med 10-15 gånger.
Oxidanters aktivitet påverkas av samtidiga ämnen, så varaktigheten av antioxidanters verkan ökar i närvaro av synergister (från det grekiska synergos - som verkar tillsammans). Verkningsmekanismen för synergister kan vara mycket olika. De kan deaktivera de faktorer som främjar oxidation, till exempel deaktivera spår av metaller (Pb, Cu, Co, Mn, Fe, etc.) som fungerar som oxidationskatalysatorer. Aktiva synergister är föreningar som har hydroxi- och aminofunktioner i molekylen. Citron- och askorbinsyror har visat sig vara kelatbildare. Fosforsyraderivat är också synergister.
Fettoxidationshastigheten minskar med en minskning av syrehalten och ökar med en ökning av temperaturen, direkt solljus. I kroppen fortsätter lipidoxidationen under verkan av biologiska katalysatorer - lipoxygenaser. Sådan enzymatisk oxidation, som orsakar härskning av oljor, är karakteristisk för lipidkomplexet av lagrade oljefrön, spannmål och produkter från deras bearbetning (mjöl, spannmål). I alla dessa föremål, tillsammans med fetter, finns enzymer av lipas och lipoxygenas. Var och en har sitt eget syfte - lipas katalyserar hydrolysen av triacylglyceroler, och lipoxygenas katalyserar bildningen av hydroperoxider av omättade fettsyror (främst linolsyra och linolensyra). Fria fettsyror oxideras snabbare än deras rester, som är en del av fetttriglyceridmolekylen. Enzymatisk härskning kan således uttryckas med följande allmänna schema
Och sedan, vid platserna för lipoxygenas, oxideras den resulterande omättade syran till porhydroxiföreningar
Oxidationsprocessen kan, såsom beskrivits ovan, fortsätta vidare. Bildar hydroperoxi och sekundära metaboliter - aldehyder och ketoner är orsaken till försämring av kvaliteten på matråvaror och många lipidhaltiga produkter, den så kallade härskningen av margarin, mjölkfett, mjöl, spannmål. Därför får lipidhaltiga produkter som lagras under lång tid under inverkan av luftens syre, fukt, ljus och de enzymer som finns i dem gradvis en obehaglig smak och lukt. Vissa av dem är missfärgade. De ackumulerar oxidativa produkter som är skadliga för kroppen. Samtidigt minskar inte bara deras näringsmässiga och biologiska egenskaper, utan de kan visa sig vara helt olämpliga för konsumtion.
Matförstöring av fett åtföljs av en förändring inte bara i triglycerider, utan också i relaterade ämnen. Till exempel är missfärgning av vegetabiliska oljor under saltning förknippad med oxidation av karotenoider. Den mörka färgen på oljor som erhålls från mögliga korn beror på oxidationen av mykotoxiner som ackumuleras i dem. Den mycket mörka färgen på bomullsfröolja är förknippad med utseendet på gossypoloxidationsprodukter. Djupare processer av fettförstöring åtföljs av bildandet av både tunga polymerisationsprodukter och lätta sådana, till exempel trimetylamin N (CH 3) 3 - det säkerställer att produkterna härsnar med silllukt. Fetter och produkter som innehåller dem är inte lika stabila under lagring, det beror på deras fettsyrasammansättning, arten av de närvarande föroreningarna, närvaron eller frånvaron av enzymer. Allt detta bestämmer villkoren för deras förpackning, lagring, hållbarhet för färdiga produkter. Minst stabila under lagring är margarin, smör och kycklingfett.
Analys av fettförstöring utförs huvudsakligen organoleptiskt. I det första skedet uppträder en obehaglig smak, som inte är karakteristisk för oljan eller fettet som utvärderas (fett kan verka irriterande - klämmer i halsen, orsakar en brännande känsla, repor. Lite senare uppstår en obehaglig lukt ( ibland lukten av torkande olja.) I en kvalitativ bedömning av förstörelse av smör eller margarin, använd termerna: "saltning", "ostaktig smak", "oljighet" och slutligen "härskning".
Metoder för isolering och analys av lipider i råvaror och livsmedel
För analys av lipider används en mängd olika metoder - klassiska och fysikalisk-kemiska.
Studiet av lipider börjar med bestämningen av deras kvantitet (innehåll) i livsmedel. För att göra detta används metoder för att bestämma innehållet av lipider direkt i föremålet (NMR- och IR-spektroskopi) och metoder för att extrahera lipider från livsmedelsprodukter eller biologiska föremål. Vid isolering av lipider bör man ta hänsyn till att de inte bara kan hydrofoba interaktioner utan också bilda väte, elektrostatiska och kovalenta bindningar. Beroende på typ av interaktion delas de in i fria, bundna eller starkt bundna. Från detta till vilken typ av lipider som tillhör och metoder för deras extraktion skiljer sig åt.
Fria lipider extraheras från ett biologiskt föremål med opolära lösningsmedel (hexan, dietyleter). I detta fall förstörs komplexen som bildas av hydrofoba interaktioner i fettvävnad, albuminkomplex med fettsyror.
Relaterade lipider extraheras av ett lösningsmedelssystem i vilket en polär komponent är närvarande, vanligtvis en alkohol (en blandning av kloroform och etanol). Detta förstör väte och elektrostatiska krafter. På så sätt extraheras lipider från membran och mitokondrier.
Tätt bundna lipider. De finns i komplex bildade av kovalenta bindningar och extraheras inte av lösningsmedel. Först förstörs komplexet genom hydrolys med svaga syra- eller alkalilösningsmedel, och sedan extraheras de frigjorda lipiderna med ett organiskt lösningsmedel.
Alla grupper av lipider kan identifieras steg för steg.
Förutom extraktion med organiska lösningsmedel används extraktion med flytande gaser (butin, kväve, ammoniak, CO 2, freoner, argon etc.). Eftersom utvinning sker vid lägre temperaturer minimeras risken för oxidation, sönderdelning och förlust av värdefulla egenskaper vid avdunstning. Det mest lovande är utvinningen av CO 2 (28 0 C, p=65-70 atm), det kvantitativa utbytet når 98%.
Efter isolering fraktioneras den resulterande lipidblandningen (separeras i individuella komponenter) och analyseras. I allmänhet är lipidanalysschemat som följer:
triacylglycerider
diacylglycerider
monoacylglycerider
Fria fettsyror
steroler, vitaminer etc.
Den mest effektiva och mest använda metoden för fraktionering av komplexa blandningar av lipider är kromatografi (adsorption). Den används för både analytiska och förberedande syften. Tunnskiktskromatografi är mest effektiv. Det finns olika metoder för kromatografisk separation (endimensionell, tvådimensionell, elueringsmedel med olika polaritet).
De viktigaste egenskaperna hos lipider är:
Syratal(definitionen har redan getts) - en indikator som kännetecknar mängden fria fettsyror som finns i fett. Med tanke på att lagring av livsmedelsprodukter som innehåller fetter och oljor alltid åtföljs av hydrolys av de senare, kan man bedöma deras kvalitet efter värdet på syratalet. Inom fettbearbetningsteknik används syratal för att beräkna mängden alkali som krävs för alkalisk raffinering av fetter och oljor.
Förtvålningsnummerär lika med antalet mg KOH som krävs för förtvålning av glycerider och neutralisering av frigjorda och fria fettsyror i 1 g fett eller olja. Genom antalet förtvålning kan man bedöma medelmolekylvikten för fettsyrorna som ingår i kompositionen och bestämma mängden alkali som är nödvändig för förtvålning av fett under tvåltillverkning.
Jodtal- en indikator som kännetecknar omättnaden av fettsyror som utgör fettet. Det uttrycks som en procentandel jod motsvarande halogen tillsatt till 100 g fett. Det finns flera metoder för att bestämma jodtalet. En av de vanligaste är den bromometriska metoden. I detta fall används en lösning av brom i vattenfri metylalkohol mättad med NaBr, med vilken brom bildar en stark komplex förening
Brytning av brom reagerar med omättade glycerider
Oreagerat brom titreras jodmetriskt.
och den frigjorda joden titreras med natriumtiosulfat.
Och härifrån är det lätt att beräkna jodtalet för fett. Jodtalet används i stor utsträckning för att bestämma typen av fett, dess förmåga att "torka", beräkningen av det väte som är nödvändigt för dess hydrogenering.
Kemisk syntes av lipider
För forskning och praktiska syften är lipider vanligtvis isolerade från naturliga källor. Men i vissa fall är kemisk syntes nödvändig, till exempel för att äntligen bevisa strukturen hos nya typer av lipidämnen isolerade från växt-, djur- eller mineralorganismer, utvecklingen av membranstudier har satt på agendan problemen med preparativ syntes av många membranlipider, förutom studiet av lipidfunktioner, i studiet av mekanismerna för deras interaktion med andra komponenter av levande natur kräver modifierade lipider, lipider som innehåller en strålningsetikett.
Komplexiteten hos den kemiska strukturen hos lipider och deras stora mångfald kräver användning av ett brett spektrum av syntesmetoder. Men om du inte berör metoderna för att erhålla mättade och omättade karboxylsyror, så kokar de ner till följande
1. Acylering hydroxylgrupper i glycerol eller aminogrupper i sfingosin. Fettsyror, deras halogenider och anhydrider används som acyleringsmedel.
2. Alkylering används vid syntes av lipider med en enkel eterbindning. Som reagens används alkylhalogenider eller estrar av p-toluensulfonsyror.
3. Fosfateringär ett viktigt steg i syntesen av fosfolipider. För detta erhålls klorofosfater eller silversalter av substituerade fosforsyror och de är involverade i interaktion med glycerol eller sfingosin eller deras monohydroxiderivat.
4. Glykosylering - det används i syntesen av glykolipider, en specifik katalysator för glykosylering är kvicksilvercyanid. Biokatalysatorer såsom lipas kan också användas.
Utbytesreaktionen av funktionella grupper i närvaro av biokatalysatorer används också i stor utsträckning.
Fosfolipider av olika slag kan också erhållas direkt från fosfatidinsyra genom förestring med en lämplig aminoalkohol i närvaro av ett kondensationsmedel.
Alla de beskrivna teknikerna är också lämpliga för syntes av sfingolipider.
Näringsvärde av oljor och fetter
Vegetabiliska fetter och oljor är en komponent i mat, en energikälla och plastmaterial för en person, en leverantör av ett antal ämnen som är nödvändiga för honom (omättade fettsyror, fosfolipider, fettlösliga vitaminer). Alla dessa ämnen är oumbärliga näringsfaktorer som bestämmer dess biologiska värde. Den rekommenderade fetthalten i den mänskliga kosten är 30-33%. I de södra regionerna är det något mindre - 27-28%, och för de norra regionerna - mer än 38-40%. I genomsnitt är detta 90-102 g per dag, direkt i form av fett 45-50 g. Den konstanta avvisningen av fetter eller användningen av endast fetter i kombination med de nödvändiga komponenterna leder till allvarliga störningar i en persons fysiologiska tillstånd . Det centrala nervsystemets aktivitet störs, immuniteten minskar, förväntad livslängd minskar. Överkonsumtion av fett är oönskat. Det leder till fetma och förekomsten av många hjärt-kärlsjukdomar.
Synliga fetter (vegetabiliska oljor, animaliska fetter, smör, margarin etc.) och osynliga fetter (fett i kött och köttprodukter, fisk, mjölk, mejeriprodukter, spannmål, bröd och bageriprodukter) särskiljs i sammansättningen av livsmedelsprodukter. Den största mängden osynliga fetter finns i choklad, godis, ost, korv. Det är viktigt inte bara mängden absorberat fett, utan också dess sammansättning. Linol- och linolensyror syntetiseras inte i människokroppen, arakidonsyra syntetiseras från linolsyra. Dessa tre typer av syror är essentiella. De är involverade i konstruktionen av cellmembran, prostaglandiner, är involverade i reglering av metabolism, reglering av cellmetabolism, blodtryck, trombocytaggregation och reglerar många andra processer. Alla dessa funktioner utförs endast cis-isomerer av omättade syror. I frånvaro av essentiella fettsyror utvecklas en mängd olika sjukdomar. Av de essentiella syrorna har arakidonsyra den högsta aktiviteten, följt av linolsyra, linolensyra är 8-10 gånger mindre aktiv än linolsyra. Användbara för kroppen är pentoensyror, som finns i fiskfett.
Bland livsmedelsprodukter är vegetabiliska oljor de rikaste på fleromättade syror, särskilt majs, solros och sojabönor. Innehållet av linolsyra i dem når 50-60%, i animaliskt fett - endast 0,6%. Arakidonsyra finns i mat i små mängder. Mest av allt är det i ägg - 0,5%, och i vegetabiliska fetter finns det praktiskt taget inga.
För närvarande tror man att det dagliga behovet av linolsyra bör vara 6-10 g, det lägsta är 2-6 g, och dess totala innehåll i dietfett bör vara minst 4% av det totala kaloriinnehållet. Således bör sammansättningen av fettsyror avsedda för näring av en frisk kropp balanseras: 10-20% - fleromättad, 50-60% enkelomättad och 30% mättad, varav några bör ha en genomsnittlig kedjelängd. Detta säkerställs genom att använda 1/3 av vegetabiliskt fett och 2/3 av animaliskt fett i kosten.
Beroende på ålder och personer som lider av hjärt-kärlsjukdomar ändras detta förhållande till förmån för omättade: förhållandet mellan fleromättade och omättade syror är ~ 2:1, och förhållandet mellan linol- och linolensyra är ~ 10:1. Man tror att det är bättre att använda fetter av en balanserad sammansättning i en måltid.
En viktig grupp av lipider i näringen är fosfolipider, som är involverade i konstruktionen av cellmembran och transporten av fett i kroppen, de bidrar till bättre upptag av fetter och förhindrar fettlever. Det totala mänskliga behovet av fosfolipider är 5 g per dag. Det finns kolesterolrestriktioner. Med en ökning av dess nivå i blodet ökar risken för förekomst och utveckling av ateroskleros. Dagligt intag av kolesterol bör inte överstiga 0,5 g. Den största mängden kolesterol finns i ägg, smör och slaktbiprodukter.
Kolhydrater
FÖRELÄSNING #1
Kolhydrater är brett spridda i naturen och spelar en viktig roll i olika organismers livsprocesser. Det bör noteras att glukos bildas praktiskt taget från ingenting, eftersom det är de första substanserna i en levande cell längs den biosyntetiska vägen. Om aminosyror, och särskilt deras polymera derivat, polypeptider och proteiner, är mer koncentrerade i levande organismer, då kolhydrater i växter. De är brett spridda i naturen och förekommer både i fri och bunden form. Kolhydrater står för ¾ av hela den biologiska världen, cellulosa är den strukturella enheten i växtvärlden (80-90%), och den huvudsakliga dietkolhydraten är stärkelse. I djurkroppen står kolhydrater för 2% av massan.
Lipider är den viktigaste energikällan i kroppen. Faktum är uppenbart även på nomenklaturnivå: det grekiska "lipos" översätts som fett. Följaktligen kombinerar kategorin lipider fettliknande ämnen av biologiskt ursprung. Funktionaliteten hos föreningarna är ganska olika, vilket beror på heterogeniteten i sammansättningen av denna kategori av bioobjekt.
Vilka funktioner har lipider
Lista lipidernas huvudfunktioner i kroppen, vilka är de viktigaste. I det inledande skedet är det tillrådligt att lyfta fram nyckelrollerna för fettliknande ämnen i människokroppens celler. Den grundläggande listan är lipidernas fem funktioner:
- reservenergi;
- strukturbildande;
- transport;
- isolerande;
- signal.
De sekundära uppgifter som lipider utför i kombination med andra föreningar inkluderar regulatoriska och enzymatiska roller.
Kroppens energireserv
Detta är inte bara en av de viktiga utan också den prioriterade rollen för fettliknande föreningar. Faktum är att en del av lipiderna är energikällan för hela cellmassan. Faktum är att fett för celler är en analog av bränsle i en biltank. Lipidernas energifunktion realiseras enligt följande. Fetter och liknande ämnen oxideras i mitokondrierna och bryts ner till nivån med vatten och koldioxid. Processen åtföljs av frisättningen av en betydande mängd ATP - högenergimetaboliter. Deras reserv tillåter cellen att delta i energiberoende reaktioner.
Strukturella block
Samtidigt utför lipider en byggnadsfunktion: med deras hjälp bildas cellmembranet. Följande grupper av fettliknande ämnen är involverade i processen:
- kolesterol - lipofil alkohol;
- glykolipider - föreningar av lipider med kolhydrater;
- Fosfolipider är estrar av komplexa alkoholer och högre karboxylsyror.
Det bör noteras att fetter inte är direkt inneslutna i det bildade membranet. Den resulterande väggen mellan cellen och den yttre miljön är tvåskiktad. Detta uppnås på grund av bifili. En liknande egenskap hos lipider indikerar att en del av molekylen är hydrofob, det vill säga olöslig i vatten, den andra, tvärtom, är hydrofil. Som ett resultat bildas cellväggens dubbelskikt på grund av det ordnade arrangemanget av enkla lipider. Molekyler vänder sina hydrofoba regioner mot varandra, medan hydrofila svansar är riktade inuti och utanför cellen.
Detta bestämmer membranlipidernas skyddande funktioner. Först ger membranet cellen dess form och bibehåller den till och med. För det andra är dubbelväggen en sorts passkontrollpunkt som inte låter oönskade besökare passera.
Autonomt värmesystem
Naturligtvis är detta namn ganska villkorat, men det är ganska tillämpligt om vi överväger vilka funktioner lipider utför. Föreningarna värmer inte så mycket kroppen eftersom de håller värmen inne. En liknande roll tilldelas fettavlagringar som bildas runt olika organ och i den subkutana vävnaden. Denna klass av lipider kännetecknas av höga värmeisolerande egenskaper, som skyddar vitala organ från hypotermi.
Har du bokat en taxi?
Lipidernas transportroll anses vara en sekundär funktion. Faktum är att överföringen av ämnen (främst triglycerider och kolesterol) utförs av separata strukturer. Dessa är sammanlänkade komplex av lipider och proteiner som kallas lipoproteiner. Fettliknande ämnen är som bekant olösliga i vatten respektive i blodplasma. Däremot inkluderar proteinernas funktioner hydrofilicitet. Som ett resultat är kärnan i ett lipoprotein en ansamling av triglycerider och kolesterolestrar, medan skalet är en blandning av proteinmolekyler och fritt kolesterol. I denna form levereras lipider till vävnaderna eller tillbaka till levern för att avlägsnas från kroppen.
Sekundära faktorer
Listan över redan listade 5 funktioner av lipider kompletterar ett antal lika viktiga roller:
- enzymatiska;
- signal;
- reglering
Signalfunktion
Vissa komplexa lipider, särskilt deras struktur, tillåter överföring av nervimpulser mellan celler. Glykolipider fungerar som en mellanhand i denna process. Inte mindre viktigt är förmågan att känna igen intracellulära impulser, vilket också realiseras av fettliknande strukturer. Detta gör att du kan välja från blodet de ämnen som är nödvändiga för cellen.
Enzymatisk funktion
Lipider, oavsett deras placering i eller utanför membranet, är inte en del av enzymer. Deras biosyntes sker emellertid med närvaron av fettliknande föreningar. Dessutom är lipider involverade i att skydda tarmväggen från pankreasenzymer. Överskottet av det senare neutraliseras av galla, där kolesterol och fosfolipider ingår i betydande mängder.
