Биологическая ценность масел и жиров.

Лекция 3

2.4. Ліпіди. Функції ліпідів в організмі людини. Резервні та структурні ліпіди.

Будова та хімічний склад ліпідів. Вміст в рослинній та тваринній сировині. Прості та складні ліпіди. Ліпіди, які здатні та не здатні до омилення. Ацилгліцерини. Воски. Гліколіпіди. Фосфоліпіди.

Біологічна ефективність ліпідів. Жирнокислотний склад олій та жирів. Есенціальні вищі жирні кислоти. Коефіцієнт ефективності метаболізації ессенціальних жирних кислот (КЕМ).

Хімічні перетворення ліпідів при зберіганні та переробці харчових продуктів.

Строение и состав липидов

Липиды – важнейший компонент пищи. Они являются основным источником энергии в организме человека, снабжают организм рядом незаменимых факторов питания (полиненасыщенные жирные кислоты – ПНЖК, фосфатиды, жирорастворимые витамины).

Липиды (от греч. lipos – эфир) – являются производными жирных кислот, спиртов, альдегидов, построенных с помощью сложноэфирной, простой эфирной, фосфоэфирной, гликозидной связей.

а) сложноэфирная группа:

б) простая эфирная группа:

в) фосфоэфирная связь:

│ │

− Р− О – С −

│ │

г) гликозидная связь:

│ │

− С− О – С − ОН

│ │

К липидам относятся природные органические соединения, нерастворимые в воде (гидрофобны*), хорошо растворимые в органических растворителях (бензине, диэтиловом эфире, хлороформе и др.), способные образовывать эмульсии, омыляться под действием щелочей, переходить из жидкого состояния в твердое, подвергаться гидролизу и окислению.

В растениях липиды накапливаются, главным образом, в семенах и плодах и варьируется от нескольких процентов в злаковых и крупяных культурах до десятков процентов в масличных культурах. У животных и рыб липиды концентрируются в подкожных, мозговой и нервной тканях. Содержание липидов в рыбе варьируется от 8 до 25%, у туш наземных животных оно сильно колеблется: 33% (свинина), 9,8% (говядина). В молоке различных видов животных содержание липидов колеблется от 1,7% в кобыльем молоке до 34,5% в молоке самки северного оленя.

Наиболее важные источники жиров в питании – растительные масла (в рафинированных маслах 99,7-99,8% жира), сливочное масло (61,5-82,5% липидов), маргарин (до 82,0% жира), комбинированные жиры (50-72% жира), кулинарные жиры (99% жира), молочные продукты (3,5–30% жира), некоторые виды кондитерских изделий – шоколад (35– 40%), отдельные сорта конфет (до 35%), печенье (10-11%); крупы – гречневая (3,3%), овсяная (6,1%); продукты из свинины, колбасные изделия (10-23% жира).

Функции липидов в организме:

1 - пластическая функция: они участвуют в построении мембран клеток всех органов и тканей и образованию многих биологически важных соединений (гормоны, жирорастворимые витамины).

2 - энергетическая функция: липиды обеспечивают 25-30% энергетических потребностей организма. Распад 1 г жира - 9,3 ккал.

3 - жиры являются запасными питательными веществами, их депо - подкожная клетчатка, околопочечная капсула.

4 - защитная функция липидов: они участвуют в терморегуляции, защищают кожу от высыхания, органы - от сотрясений.

5 - выполняют функцию защитных оболочек, предохраняющих от инфекции или излишней потери или накопления воды.

6 - обеспечивают всасывание жирорастворимых витаминов

Классификация липидов.

Биологическая ( физиологическая) классификация. Согласно этой классификации липиды делят на резервные и структурные.

Резервные липиды в больших количествах запасаются в подкожной жировой ткани, сальниках внутренних органов и в других жировых депо. В норме количество резервных липидов не должна превышать 15% от веса тела. Количество резервных липидов может меняться в зависимости от режима питания, интенсивности физической нагрузки, состояния организма и других причин. При ожирении количество жира может достигать 25-35 %, а иногда даже 50 % массы тела.

Резервные липиды выполняющих функцию запасания энергии, по своей химической структуре относятся к ацилглицеринам.

Протоплазматические (структурные) - входят в состав всех структур клеток, органов и тканей и практически остаются на одном уровне в течение всей жизни. Они составляют 25% всего жира в организме.

Структурные липиды не имеют такой энергетической ценности, как резервные липиды. Это в основном сложные липиды, и в виде липопротеинов они участвуют в построении клеточных мембран (преимущественно фосфолипиды и гликолипиды, а также холестерол).

Структурная классификация -это сложная классификация, основанная на химическом строении липидов. Согласно этой классификации липиды делятся на две большие группы: простые, сложные.

К простым нейтральным липидам относят производные высших жирных кислот и спиртов: глицеролипиды, воски, эфиры холестерин, гликолипиды и другие соединения.

Молекулы сложных липидов содержат в своем составе не только остатки высокомолекулярных карбоновых кислот, но и фосфорную, серную кислоты или азот.

 

 

К простым липидам относят:

ацилглицерины – это сложные эфиры глицерина и высших карбоновых кислот. Они составляют основную массу липидов (иногда до 95%) и, по существу, именно их называют жирами или маслами. В состав жиров входят, главным образом, триацилглицерины (I), реже диацилглицерины (II) и моноацилглицерины (III):

где R¹, R² и R³ - радикалы (одинаковых или различных) жирных кислот.

воски – сложные эфиры высших одноосновных карбоновых кислот и одноатомных (содержащих одну группу ОН) высокомолекулярных спиртов, они покрывают тонким слоем листья, плоды, стебли растений;

R1, R – остатки жирных кислот

стерины – высокомолекулярные одноатомные гидроароматические спирты, встречающиеся в свободном виде в виде стероидов – эфиров жирных кислот. В состав животных жиров входит холестерин, особенно много которого находится в мозге, яичном желтке, плазме крови. Холестерин принимает каталитическое участие в дыхании клеток и тканей. У здорового человека количество холестерина находится в динамическом равновесии, скопление его в больших количествах замедляет развитие молодого организма.

В теле человека массой 70 кг содержится до 140 г холестерина (в мозге - 2.6-3.2%). В коже человека содержится 7-дегидрохолестерин, из которого образуется витамин D3.

 

К сложным липидам относят:

фосфолипиды – сложные эфиры глицерина с жирными кислотами и фосфорной кислотой, которая соединена с азотистым основанием. Это обязательные компоненты растений (0,3-1,7%). К ним относятся лецитин, кефалин и другие. Природные фосфатиды обладают гидрофильными и гидрофобными свойствами, то есть являются поверхностно-активными веществами (ПАВ), которые способны при смешении с водой образовывать стойкие эмульсии. В жирах фосфатиды малорастворимы, при увлажнении выпадают в осадок, взаимодействуя с углеводами, белками и поваренной солью образуют соединения растворимые в жире;

Молекулы большинства фосфолипидов построены по общему принципу. В их состав входят, с одной стороны, гидрофобные, отличающиеся низким сродством к воде, с другой – гидрофильные группы (остатки фосфорной кислоты и азотистого основания). Они получили название «полярных головок». Благодаря этому свойству (амфифильность) фосфолипиды часто создают границу раздела (мембрану) между водой и гидрофобной фазой в системах живых организмов и пищевых продуктах.

Гликолипиды – (от греч. γλυκός (glykos) — сладкий и λίπος (lípos) — жир) сложные липиды, образующиеся в результате соединения липидов с углеводами. В молекулах гликолипидов есть полярные «головы» (углевод) и неполярные «хвосты» (остатки жирных кислот). Благодаря этому гликолипиды (вместе с фосфолипидами) входят в состав клеточных мембран. содержатся в растениях, животных и микроорганизмах, и выполняют структурные функции.

Гликолипиды широко представлены в тканях, особенно в нервной ткани, в частности в ткани мозга. Они локализованы преимущественно на наружной поверхности плазматической мембраны, где их углеводные компоненты входят в число других углеводов клеточной поверхности.

Биологическая ценность масел и жиров.

Растительные жиры и масла являются обязательным компонентом пищи, источником энергетического и пластического материала для человека, поставщиком ряда необходимых для него веществ (непредельных жирных кислот, фосфолипидов, жирорастворимых витаминов, стеринов), то есть они являются незаменимыми факторами питания, определяющими его биологическую эффективность. Рекомендуемое содержание жира в рационе человека (по калорийности) составляет 30–33%.

Биологическая ценность жиров в первую очередь определяется жирно-кислотным составом (содержанием полиненасыщенных жирных кислот).

Полиненасыщенные жирные кислоты (омега-3, омега-6) являются ингредиентами жиров. Жирно-кислотный состав жиров разнообразен, известно около 40 жирных кислот, из которых около 20 являются наиболее распространенными (табл. 2).

Жирные кислоты, в молекулах которых нет двойных связей, относят к насыщенным жирным кислотам (НЖК), жирные кислоты, в молекулах которых есть одна двойная связь – называют мононенасыщенными жирными кислотами (МНЖК),если в молекуле жирной кислоты несколько двойных связей, такая кислота относится к полиненасыщенным (ПНЖК).

Для характеристики жирных кислот используют сокращения, которые показывают сколько атомов углерода в молекуле жирной кислоты, количество двойных связей и место размещения первой двойной связи, считая от метильного конца молекулы. По последнему признаку выделяют 2 семейства жирных кислот. Линолевую кислоту и ее производные (гама-линолевую и арахидоновую кислоты), которые имеют первую двойную связь в 6-м положении, относят к семейству омега-6. Линоленовую, эйкозапентаеновую, докозапентаеновую и докозагексаеновую кислоты, которые имеют первую двойную связь в 3-м положении, относят к семейству омега-3.

Полиненасыщенные жирные кислоты линолевая и линоленовая не синтезируются в организме человека, арахидоновая – синтезируется из линолевой кислоты при участии витамина В₆. Поэтому они получили название «незаменимых» или «эссенциальных» кислот.

В настоящее время комплекс эссенциальных полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) рассматривают как фактор F, биологическое значение которого приравнивается к витаминам.

Эти кислоты участвуют в построении клеточных мембран, регулировании обмена веществ в клетках, кровяного давления, агрегации тромбоцитов, способствуют выведению из организма избыточного количества холестерина.

Среди продуктов питания наиболее богаты полиненасыщенными кис­лотами растительные масла, особенно кукурузное, подсолнечное, соевое. Арахидоновая кислота в растительных маслах практически отсутствует. В наибольшем количестве арахидоновая кислота содержится в яйцах – 0,5%, субпродуктах 0,2÷0,3%.

По биологической ценности насыщенные жирные кислоты уступают ненасыщенным. В животных жирах доминируют насыщенные жирные кислоты, а в растительных маслах – ненасыщенные жирные кислоты. Многочисленные эпидемиологические и клинические исследования свидетельствуют про то, что пищевой рацион, избыточный по содержанию животных жиров, является фактором риска развития атеросклероза вследствие неблагоприятного соотношения ПНЖК/НЖК и значительного количества холестерина в животных жирах. И наоборот, диеты со сниженным содержанием животных жиров имеют выраженное гипохолестеринемическое действие, способствуют профилактике атеросклероза. Это обеспечивается благоприятным соотношением ПНЖК/НЖК (1:2) и отсутствием холестерина.

Эссенциальные жирные кислоты играют большую роль в обмене стеринов. Считают, что при отсутствии или недостатке таких кислот в организме человека холестерин образует с насыщенными жирными кислотами сложные эфиры, очень трудно окисляющиеся при обмене веществ. Вследствие химической стойкости они накапливаются в крови и откладываются, в частности, на стенках артерий.

Эссенциальные жирные кислоты при достаточном количестве их образуют с холестерином сложные эфиры, которые при обмене веществ окисляются до низкомолекулярных веществ и легко выводятся из организма.

Среди масел, которые используются в медицинской практике, как источники ПНЖК общеизвестны облепиховое масло, масла мяты, льна, пшеничных зародышей и др. Суточная потребность взрослого человека в ПНЖК составляет 2-6 г. Рекомендовано следующее соотношение жирных кислот в рационе6 ПНЖК – 10%, НЖК – 30%, МНЖК – 60% (по отношению к общему количеству жиров в суточном рационе).

Особенно высокой биологической активностью отличается печеночный жир рыб и морских млекопитающих.

Считают, что потребности в ПНЖК омега-3 должны составлять 1/8…1/10 потребности в ПНЖК. Только два вида растительных масел (соевое и оливковое) имеют соотношение этих двух кислот, близкое к рекомендованному.

В соответствии с рекомендациями Европейского бюро ВОЗ, насыщенные кислоты должны составлять 10%, мононенасыщенные – 10%, полиненасыщенные – 10% энергетической ценности рациона. Ежедневная потребность в них составляет 5-10 г. Минимальная потребность человека в линолевой кислоте составляет 5-6 г в сутки. Такое количество ее содержится в 10-15 г подсолнечного масла.

При дефиците ПНЖК в питании прекращается рост (детей), наблюдается некротическое поражение кожи, изменяется проницаемость капилляров, снижается иммунитет, возникает атеросклероз, злокачественные опухоли. При недостатке линолевой кислоты в рационе может развиваться тромбоз сосудов.

Чрезмерное потребление ПНЖК с рационом может неблагоприятно влиять на организм, приводить к повышению риска автоокисления липидов в клеточных мембранах, вызывает заболевания печени и почек.

Функциональные продукты питания, обогащенные омега-3 жирными кислотами, являются средствами профилактики сердечнососудистых, онкологических, нервных, аутоиммунных, почечных заболеваний, диабета, артритов, гепатитов, язвенных колитов, ожирения, псориаза, эмоциональных расстройств и синдрома хронической усталости.