Классификация и основные структурные компоненты омыляемых липидов.

Омыляемые липиды состоят из двух или более структурных компонентов, на которые они расщепляются при гидролизе под действием кислот, щелочей или ферментов липаз. Основными структурными компонентами омыляемых липидов являются спирты и высшие жирные кислоты. Омыляемые липиды более сложного строения могут содержать остатки фосфорной кислоты, аминоспиртов, а также остатки моно- и олигосахаридов.

 

Высшие жирные кислоты – это карбоновые кислоты, насыщенные или ненасыщенные, выделенные из жиров путем гидролиза. Для их строения характерны следующие основные особенности:

1.имеют неразветвленную структуру с четным числом атомов углерода от С₂ до С₈₀, но чаще всего встречаются кислоты состава С₁₆, С₁₈ и С₂₀;

2.ненасыщенные кислоты, как правило, содержат двойную связь в положении 9;

3.если двойных связей несколько, то они разделены группой СН₂;

4.двойные связи в ненасыщенных кислотах имеют цис -конфигурацию.

Ненасыщенные жирные кислоты (линолевая, линоленовая, арахидоновая) являются незаменимыми и поступают в организм человека в основном с растительными маслами. Насыщенные жирные кислоты синтезируются в организме из уксусной кислоты ферментативным путем. В составе липидов высшие жирные кислоты связаны сложноэфирными или амидными связями со спиртами, важнейшими из которых являются трехатомный спирт глицерин и аминоспирт сфингозин.

В соответствии с их химическим строением и биологическими функциями различают три основные группы омыляемых липидов: нейтральные липиды, фосфолипиды и гликолипиды.

 

Нейтральные липиды

Нейтральные липиды представляют собой сложные эфиры высших жирных кислот и спиртов (высших одноатомных, глицерина, холестерина и др). Наиболее важными из них являются триацилглицериды и воски.

Триацилглицериды

Триацилглицериды – это сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот. Простые триацилглицериды содержат остатки одинаковых, смешанные – разных жирных кислот. Названия триацилглицеридов строятся на основе названий ацильных остатков, входящих в их состав жирных кислот.

Смешанные триацилглицериды могут содержать хиральный атом углерода в положении 2 и иметь энантиомеры.

Триацилглицериды – малополярные, не растворимые в воде вещества, так как их молекулы не содержат сильнополярных или заряженных групп. Триацилглицериды, содержащие преимущественно остатки ненасыщенных кислот, при обычных условиях являются жидкостями, насыщенных кислот – твердыми веществами. Они входят в состав животных жиров и растительных масел, которые представляют собой смеси триацилглицеридов. Животные жиры содержат в основном триацилглицериды с остатками насыщенных кислот и поэтому имеют твердую консистенцию. Растительные масла включают в основном остатки ненасыщенных кислот и являются жидкостями. Основная биологическая функция триацилглицеридов – запасные вещества животных и растений.

По способности высыхать на воздухе масла подразделяются на высыхающие (льняное, конопляное), полувысыхающие (подсолнечное, кукурузное, хлопковое, соевое, арахисовое), невысыхающие (оливковое, миндальное, касторовое). Это свойство масел определяется их жирнокислотным составом. Высыхающие масла содержат больше линоленовой кислоты, полувысыхающие – линолевой и олеиновой, а невысыхающие в основном представлены триацилглицеролами олеиновой, рициноленовой и насыщенных жирных кислот.

Химические свойства триацилглицеридов определяются наличием сложноэфирной связи и ненасыщенностью. Как сложные эфиры триацилглицериды гидролизуются под действием кислот и щелочей, а также вступают в реакцию переэтерификации.

При щелочном гидролизе (омылении) жиров образуются соли жирных кислот (мыла). Их молекулы дифильны (содержат полярную «голову» и неполярный «хвост»), что обуславливает их повехностно-активные свойства и моющее действие.

Триацилглицериды, содержащие остатки ненасыщенных жирных кислот, вступают в реакции присоединения по двойной связи.

Реакция присоединения галогенов используется для определения содержания остатков ненасыщенных кислот в жирах. Количественной характеристикой степени ненасыщенности жиров служит иодное число – количество иода (в г), которое могут поглотить 100 г жира. У животных жиров иодное число меньше 70, у растительных масел больше 70.

Важным промышленным процессом является гидрогенизация жиров – каталитическое гидрирование растительных масел, в результате которого водород насыщает двойные связи, и жидкие масла превращаются в твердые жиры (маргарин). В процессе гидрогенизации происходит также изомеризация – перемещение двойных связей (при этом из полиненасыщенных кислот образуются кислоты с реакционноспособными, в том числе и в реакциях окисления, сопряженными двойными связями) и изменение их стереохимической конфигурации (цис в транс), а также частичное расщепление сложноэфирных связей. Существует мнение, что при этом образуются вещества небезопасные для организма. Наибольшей пищевой ценностью обладают растительные масла, которые наряду с незаменимыми жирными кислотами содержат необходимые для организма фосфолипиды, витамины, полезные фитостерины (предшественники витамина D) и практически не содержат холестерин.

Воски

Воски – это сложные эфиры жирных кислот и высших одноатомных спиртов (С₁₂ – С₄₆). Воски входят в состав защитного покрытия листьев растений и кожи человека и животных. Они придают поверхности характерный блеск и водоотталкивающие свойства, что важно для сохранения воды внутри организма и создания барьера между организмом и окружающей средой.

Фосфолипиды

Фосфолипиды – общее название липидов, содержащих остаток фосфорной кислоты. Фосфолипиды – основные липидные компоненты клеточных мембран.

Основные структурные компоненты молекул фосфосфинголипидов – сфингозин, жирные кислоты, фосфорная кислота, аминоспирты этаноламин или холин.

Неомыляемые липиды

К неомыляемым относят липиды, которые не являются производными жирных кислот и не способны к гидролизу. Под этим названием имеют в виду огромное число разных по химическому строению и биологическим функциям природных соединений, которые объединяет сходство в строении углеродного скелета

Стероиды – природные биологически активные соединения, основу структуры которых составляет углеводород стеран.

Холестерин является наиболее распространенным стерином животных и человека. Он присутствует во всех животных липидах, крови и желчи. Мозг содержит 7% холестерина в расчете на сухую массу. Нарушение обмена холестерина приводит к его отложению на стенках артерий и атеросклерозу, а также к образованию желчных камней. На долю триацилглицеролов (ТАГ) приходится ~98% общего количества липидов в пище, остальные 2% составляют фосфолипиды, холестерин и его эфиры. Хотя липиды нередко обеспечивают значительную часть суточной потребности (до 40% в развитых странах) в энергии, это не является их основной функцией. Пищевые липиды повышают вкусовые качества пищи, обеспечивают состояние насыщения, действуют как пищевые растворители для жирорастворимых витаминов и служат источником незаменимых полиненасыщенных жирных кислот (линолевой, линоленовой, арахидоновой кислот), синтезировать которые организм не способен.

Витамины

Витамины – это необходимые для нормальной жизнедеятельности низкомолекулярные органические соединения, синтез которых в организме ограничен или отсутствует.

По физико-химическим свойствам витамины делят на две группы: жирорастворимые и водорастворимые. К водорастворимым относятся тиамин (В₁), рибофлавин (В₂), никотинамид, пантотеновая кислота, пиридоксин (В₆), биотин, фолиевая кислота, витамин В₁₂, аскорбиновая кислота (С). Водорастворимые витамины являются предшественниками многих коферментов. Биохимические функции жирорастворимых витаминов А, Д, Е и К более разнообразны.

Водорастворимые витамины

Тиамин (витамин В₁)

Содержится в мясе, бобах, неочищенном зерне, рыбе.

Суточная потребность 1-1,5 мг. Этот витамин служит предшественником тиаминдифосфата (ТДФ), который является коферментом в реакциях окислительного декарбоксилирования. ТДФ выполняет роль промежуточного переносчика альдегидных групп.

При недостатке витамина В₁ снижается способность клеток вырабатывать энергию. При этом появляется потеря аппетита, тошнота, усталость, депрессия. Этот витамин называют антиневритным фактором. Если в диете много углеводов, следует увеличить дсуточную дозу витамина В₁. Хроническая недостаточность тиамина приводит к заболеванию «бери-бери»: расстройство координации движений, спутанность сознания, мышечная слабость, снижение частоты сердечных сокращений, отек конечностей. Причина смерти – сердечная недостаточность.

 

Рибофлавин (витамин В₂)

Содержится в молоке, мясе, желтых овощах.

Суточная потребность 1,2-1,7 мг. Витамин В₂ служит предшественником флавинадениндинуклеотида (ФАД), флавинмононуклеотида (ФМН), которые являются коферментами окислительно-восстановительных реакций. Сукцинатдегидрогеназа (фермент ЦЛК и комплекс II ЦПЭ) и флавопротеины ЦПЭ –это ферменты, простетическими группами которых являются производные рибофлавина. Недостаток рибофлавина встречается редко, чаще наблюдается у беременных женщин, детей и людей в состоянии стресса. Этот витамин называют витамином роста.