Склад, властивості та функції ліпідів в організмі
Ліпіди об'єднують велику кількість жирів та жироподібних речовин рослинного та тваринного походження, що мають ряд загальних ознак:
а) нерозчинність у воді (гідрофобність та хороша розчинність в органічних розчинниках, бензині, діетиловому ефірі, хлороформі та ін.);
б) наявність у їх молекулах довголанцюгових вуглеводневих радикалів та складноефірних
угруповань ( ).
Більшість ліпідів не є високомолекулярними сполуками і складаються з кількох, пов'язаних одна з одною молекул. До складу ліпідів можуть входити спирти та лінійні ланцюги ряду карбонових кислот. В деяких випадках окремі блоки можуть складатися з високомолекулярних кислот, різноманітних залишків фосфорної кислоти, вуглеводів, азотистих основ та інших компонентів.
Ліпіди разом з білками та вуглеводами складають основну масу органічних речовин, всіх живих організмів, будучи обов'язковим компонентом кожної клітини.
2.Прості та складні ліпіди
При виділенні ліпідів з олійної сировини в масло переходить велика група супутніх їм жиророзчинних речовин: стероїди, пігменти, жиророзчинні вітаміни та деякі інші сполуки. Суміш, що видобувається з природних об'єктів, що складається з ліпідів і розчинних у них сполук, отримала назву «сирого» жиру.
Основні компоненти сирого жиру
Їхні функції дуже різноманітні: важлива їхня роль в енергетичних процесах, у захисних реакціях організму, у його дозріванні, старінні тощо.
Ліпіди входять до складу всіх структурних елементів клітини і в першу чергу клітинних мембран, впливаючи на їх проникність. Вони беруть участь у передачі нервового імпульсу, забезпечують міжклітинний контакт, активне перенесення поживних речовин черезмембрани, транспорт жирів у плазмі крові, синтез білка та різні ферментативні процеси.
За своїми функціями в організмі умовно поділяють на дві групи: запасні та структурні. Запасні (в основному ацилгліцерини) мають високу калорійність, є енергетичним резервом організму і використовуються ним при нестачі харчування та захворюваннях.
Запасні ліпіди є запасними речовинами, які допомагають організму переносити несприятливі впливи довкілля. Більшість рослин (до 90%) містить запасні ліпіди, головним чином насіння. Вони легко вилучаються з жировмісного матеріалу (вільні ліпіди).
Структурні ліпіди (насамперед фосфоліпіди) утворюють складні комплекси з білками та вуглеводами. Вони беруть участь у різноманітних складних процесах, які у клітині. За масою вони становлять значно меншу групу ліпідів (у олійному насінні 3-5%). Це важкі «пов'язані» ліпіди.
Природні жирні кислоти, що входять до складу ліпідів, тварин та рослин, мають багато спільних властивостей. Вони містять, як правило, чітку кількість вуглецевих атомів і мають нерозгалужену ланцюг. Умовно жирні кислоти ділять на три групи: насичені, мононенасичені та поліненасичені. Ненасичені жирні кислоти тварин і людини зазвичай містять подвійний зв'язок між дев'ятим і десятим атомами вуглецю, інші карбонові кислоти, що входять до складу жирів:
Більшість ліпідів мають деякі загальні структурні особливості, проте суворої класифікації ліпідів поки що не існує. Один із підходів до питання класифікації ліпідів хімічний, згідно з яким до ліпідів належать похідні спиртів та вищих жирних кислот.
Схема класифікації ліпідів.
Прості ліпіди. Простіліпіди представлені двокомпанентними речовинами, складними ефірами жирних вищих кислот із гліцерином, вищими чи поліциклічними спиртами.
До них відносяться жири та воски. Найбільш важливими представниками простих ліпідів є ацилгліцериди (гліцерини). Вони становлять основну масу ліпідів (95-96%) і саме їх називають оліями та жирами. До складу жрів входять в основному тригліцериди, але присутні моно-і діацилгліцерини:
Властивості конкретних олій визначаються складом жирних кислот, що у побудові їх молекул і становищем, яке займають залишки цих кислот в молекулах олій і жирів.
У жирах та оліях виявлено до 300 карбонових кислот різної будови. Проте більшість із них присутні у невеликій кількості.
Стеаринові та пальмітинові кислоти входять до складу практично всіх природних олій та жирів. Ерукова кислота входить до складу ріпакової олії. До складу більшості найпоширеніших масел входять ненасичені кислоти, що містять 1-3 подвійні зв'язки. Деякі кислоти природних масел і жирів мають, зазвичай, цис-конфігурацію, тобто. заступники розподілені з одного боку площині подвійного зв'язку.
Кислоти, що мають розгалужені вуглеводні ланцюги, що містять окси, кето та інші групи, в ліпідах зазвичай містяться в незначній кількості. Виняток становить рацинолева кислота в рициновій олії. У природних рослинних триацилгліцеринах положення 1 і 3 переважно зайняті залишками насичених жирних кислот, а положення 2 ненасиченими. У тваринних жирах картина зворотна.
Положення залишків жирних кислот у триацилгліцеринах істотно впливає на їх фізико-хімічні властивості.
Ацилгліцерини – це рідина або тверді речовини з низькими температурамиплавлення та досить високими температурами кипіння, з підвищеною в'язкістю, без кольору та запаху, легше води, нелеткі.
У воді жири практично нерозчинні, але утворюють із нею емульсії.
Крім нормальних фізичних показників жири характеризуються рядом фізико-хімічних констант. Ці константи для кожного виду жиру та його сорти передбачені стандартом.
Кислотне число, або коефіцієнт кислотності, показує скільки вільних жирних кислот міститься у жирі. Воно виражається числом мг KOH, яке потрібне для нейтралізації вільних жирних кисло в 1 г жиру. Кислотне число є показником свіжості жиру. У середньому воно коливається до різних сортів жиру від 0,4 до 6.
Число омилення, або коефіцієнт омилення, визначає загальну кількість кислот, як вільних, так і пов'язаних у триацилгліцеринах, що знаходяться в 1 г жиру. Жири, що містять залишки високомолекулярних жирних кислот, мають менше омилення, ніж жири, що утворюються низькомолекулярними кислотами.
Йодна кількість – показник ненасиченості жиру. Про визначається кількістю грамів йоду, що приєднуються до 100 г жиру. Чим вище йодне число, тим ненасиченішим є жир.
Воски. Восками називають складні ефіри вищих жирних кислот і високомолекулярних спиртів (18-30 атомів вуглецю). Жирні кислоти, що входять до складу восків, такі ж, як і для жирів, але є і специфічні, характерні тільки для восків.
Наприклад: карнаубова;
церотинова;
монтанова.
Загальна формула восків може бути записана так:
Віски широко поширені в природі, покриваючи тонким шаром листя, стебла, плоди рослин, вони оберігають їх від змочування водою, висихання, дії мікроорганізмів. Вміст воску в зерні та плодах невеликий.
Складні ліпіди. Складні ліпіди мають багатокомпонентні молекули, окремі частини яких з'єднані хімічними зв'язками різного типу. До них відносяться фосфоліпіди, що складаються із залишків жирних кислот, гліцерину та інших багатоатомних спиртів, фосфорної кислоти та азотистих основ. У структурі гліколіпідів поряд з багатоатомними спиртами та високомолекулярною жирною кислотою є також вуглеводи (зазвичай залишки галактози, глюкози, маннози).
Є також дві групи ліпідів у складі яких представлені прості і складні ліпіди. Це − діольні ліпіди, які є простими та складними ліпідами двоатомних спиртів та високомолекулярних жирних кислот, що містять у ряді випадків фосфорну кислоту, азотисті основи.
Ормітіноліпіди побудовані з залишків жирних кислот, амінокислоти ормітину або лізину і включають в деяких випадках двоатомні спирти. Найбільш важлива та поширена група складних ліпідів – фосфоліпіди. Молекула їх побудована із залишків спиртів, високомолекулярних жирних кислот, фосфорної кислоти, азотистих основ, амінокислот та деяких інших сполук.
Загальна формула фосфоліпідів (фосфотидів) має такий вигляд:
Отже молекулі фосфоліпідів є угруповання двох типів: гідрофільні та гідрофобні.
Як гідрофільні угруповання виступають залишки фосфорної кислоти і азотисті основи, а як гідрофобні угруповання вуглеводневі радикали.
Схема будови фосфоліпідів
Мал. 11. Молекула фосфоліпідів
Гідрофільна полярна головка – це залишок фосфорної кислоти та азотистої основи.
Гідрофобні хвости – це вуглеводневі радикали.
Фосфоліпіди виділені як побічні продукти при отриманні олій.Є поверхнево-активними речовинами, що покращують хлібопекарські переваги пшеничного борошна.
Як емульгатори вони застосовуються також у кондитерській промисловості та при виробництві маргаринової продукції. Вони є обов'язковим компонентом клітин.
Разом з білками та вуглеводами вони беруть участь у побудові мембран клітин та субклітинних структур, що виконують функції несучих конструкції мембран. Вони сприяють кращому засвоєнню жирів та перешкоджають ожиренню печінки, відіграючи важливу роль у профілактиці атеросклерозу.
Вміст фосфоліпідів у різних продуктах складає: зерно пшениці, ячменю та рису 0,3-0,6%, насіння соняшнику 0,7-0,8%, соя 1,6-2%, яйця курячі 2,4%, молоко та сир 0,3-0,5%, яловичина 0,9%, свинина 1,2%. Загальна потреба у фосфоліпідах становить 5г на добу.