Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


—троение и состав липидов. ∆ирнокислотный состав масел и жиров




Ћипидами (от греч. lipos Ц жир) называют сложную смесь органических соединений с близкими физикоЦхимическими свойствами, котора€ содержитс€ в растени€х, животных и микроорганизмах. Ћипиды широко распространены в природе и вместе с белками и углеводами составл€ют основную массу органических веществ всех живых организмов, €вл€€сь об€зательным компонентом каждой клетки. ќни широко используютс€ при получении многих продуктов питани€, €вл€ютс€ важными компонентами пищевого сырь€, полупродуктов и готовых пищевых продуктов, во многом определ€€ их пищевую и биологическую полноценность и вкусовые качества.

Ћипиды нерастворимы в воде (гидрофобны*), хорошо растворимы в органических растворител€х (бензине, диэтиловом эфире, хлороформе и др.).

¬ растени€х липиды накапливаютс€, главным образом, в семенах и плодах. Ќиже приведено содержание липидов (%) в разных культурах.

ѕодсолнечник (сем€нка) 30Ц58
’лопчатник (семена) 20Ц29
—о€ (семена) 15Ц25
Ћен (семена) 30Ц48
јрахис (€дро) 50Ц61
ћаслины (м€коть) 28Ц50
 онопл€ (семена) 32Ц38
“унг (€дро плода) 48Ц66
–апс (семена) 45Ц48
√орчица (семена) 25Ц49
 лещевина (семена) 35Ц59
ѕшеница (зерновка) 2,7
–ожь (зерновка) 2,5
 укуруза (зерновка) 5,6
–ис (зерновка) 2,9
ќвес (зерновка) 7,2
ѕросо (зерновка) 4,5
√речиха 3,8
јрбуз (семена) 14Ц45
 акао (бобы) 49Ц57
 окосова€ пальма (копра) 65Ц72
 едр (€дро ореха) 26Ц28

” животных и рыб липиды концентрируютс€ в подкожных, мозговой и нервной ткан€х и ткан€х, окружающих важные органы (сердце, почки). —одержание липидов в тушке рыб (осетров) может достигать 20Ц25%, сельди Ц 10%, у туш наземных животных оно сильно колеблетс€: 33% (свинина), 9,8% (гов€дина), 3,0% (порос€та). ¬ молоке олен€ Ц 17Ц18%, козы Ц 5,0%, коровы Ц 3,5Ц4,0% липидов. —одержание липидов в отдельных видах микроорганизмов может достигать 60%. —одержание липидов в растени€х зависит от сорта, места и условий их произрастани€; у животных Ц от вида, состава корма, условий содержани€ и т.д.

ѕо химическому строению липиды €вл€ютс€ производными жирных кислот, спиртов, альдегидов, построенных с помощью сложноэфирной, простой эфирной, фосфоэфирной, гликозидной св€зей. Ћипиды дел€т на две основные группы: простые и сложные липиды*.   простым нейтральным липидам (не содержащим атомов азота, фосфора, серы) относ€т производные высших жирных кислот и спиртов: глицеролипиды, воски, эфиры холестерина, гликолипиды и другие соединени€. —уществуют и другие классификации липидов. ѕо мнению отдельных авторов, в эту группу органических соединений следует включить изопреноиды (терпены и их производные) и стероиды. ћолекулы сложных липидов содержат в своем составе не только остатки высокомолекул€рных карбоновых кислот, но и фосфорную или серную кислоты.

ѕо строению и способности к гидролизу липиды раздел€ют на омыл€емые и неомыл€емые. ќмыл€емые липиды при гидролизе образуют несколько структурных компонентов, а при взаимодействии с щелочами Ц соли жирных кислот (мыла).

Ќаиболее важна€ и распространенна€ группа простых нейтральных липидов Ц ацилглицерины. јцилглицерины (или глицериды) Ц это сложные эфиры глицерина и высших карбоновых кислот (см. табл. 4.1). ќни составл€ют основную массу липидов (иногда до 95%) и, по существу, именно их называют жирами или маслами. ¬ состав жиров вход€т, главным образом, триацилглицерины (I), а также диацилглицерины (II) и моноацилглицерины (III):

где R, R', R" Ц углеводородные радикалы.

“риацилглицерины (“ј√), молекулы которых содержат одинаковые остатки жирных кислот, называютс€ простыми, в противном случае Ц смешанными. ѕриродные жиры и масла содержат, главным образом, смешанные триацилглицерины. „истые ацилглицерины Ц бесцветные вещества без вкуса и запаха. ќкраска, запах и вкус природных жиров определ€ютс€ наличием в них специфических примесей, характерных дл€ каждого вида жира. “емпературы плавлени€ и застывани€ ацилглицеринов не совпадают, что обусловлено наличием нескольких кристаллических модификаций. ѕо современным представлени€м, молекулы триацилглицеринов в кристаллах в зависимости от ориентации кислотных групп могут иметь форму вилки 1, кресла 2, стержн€ 3 (см. рис. 4.1).

“емпература плавлени€ триацилглицеринов, содержащих остатки трансЦненасыщенных кислот, выше, чем у ацилглицеринов, содержащих остатки цисЦненасыщенных кислот с тем же числом атомов углерода.  аждое масло характеризуетс€ специфическим коэффициентом преломлени€ (тем больше, чем выше ненасыщенность жирных кислот, вход€щих в его состав, и молекул€рна€ масса).

—меси индивидуальных ацилглицеринов либо образуют твердые растворы (то есть смешанные кристаллы), либо дают "эвтектики" (механические смеси кристаллов). Ёвтектическа€ смесь имеет температуру плавлени€ более низкую, чем исходные компоненты по отдельности.

–азница в температурах плавлени€ глицеридов разного состава лежит в основе демаргаринизации Ц выделени€ из смеси наиболее высокоплавкой фракции глицеридов (получение хлопкового пальмитина, пальмового стеарина). ѕлотность триацилглицеринов 900Ц 960 кг/м3 (при 15∞C); она уменьшаетс€ с ростом длины цепи жирноЦкислотных остатков и возрастает с увеличением числа изолированных двойных св€зей.

“аблица 4.1. ќсновные карбоновые кислоты, вход€щие в состав природных масел и жиров

 ислота ‘ормула ”словное обозначение (символ)*
Ќасыщенные кислоты
Ћауринова€ —Ќ3Ц(—Ќ2)10Ц—ќќЌ C012
ћиристинова€ —Ќ3Ц(—Ќ2)12Ц—ќќЌ C014
ѕальмитинова€ —Ќ3Ц(—Ќ2),4Ц—ќќЌ C016
—теаринова€ CH3Ц(CH2) 16Ц—ќќЌ C018
јрахинова€ —Ќ3Ц(—Ќ2)18Ц—ќќЌ C020
Ќенасыщенные кислоты
ќлеинова€ —Ќ3Ц(—Ќ2)7Ц—Ќ=—ЌЦ(—Ќ2)7Ц—ќќЌ 118Ц9Ццис
Ёрукова€ —Ќ3Ц(—Ќ2)7Ц—Ќ=—ЌЦ(—Ќ2)11Ц—ќќЌ 122Ц13Ццис
Ћинолева€ —Ќ3Ц(—Ќ2)4Ц—Ќ=—ЌЦ—Ќ2Ц—Ќ=—ЌЦ(—Ќ2)7Ц—ќќЌ 218Ц9Ццис, 12Ццис
Ћиноленова€ —Ќ3Ц(—Ќ2Ц—Ќ=—Ќ)3Ц(—Ќ2)7Ц—ќќЌ 318Ц9Ццис, 12Ццис, 15Ццис
јрахидонова€ —Ќ3Ц(—Ќ2)3Ц(—Ќ2Ц—Ќ=—Ќ)4Ц(—Ќ2)3 ЦCOOH 420Ц5Ццис, 8Ццис, 11Ццис, 14Ццис
ќксикислоты
–ициноленова€ —Ќ3Ц(—Ќ2)5Ц—ЌќЌЦ—Ќ2Ц—Ќ=—ЌЦ(—Ќ2)7Ц—ќќЌ 118Ц9Ццис, 12Цол

* ¬ символ вход€т число атомов углерода и количество двойных св€зей между углеродными атомами в молекуле кислоты, номер первого ненасыщенного атома углерода, конфигураци€.


–ис. 4.1. ¬озможные конфигурации и характер упаковки молекул триацилглицеринов в кристаллах

ƒругой важной группой простых липидов €вл€ютс€ воски. ¬осками называют сложные эфиры высших одноосновных карбоновых кислот (—0]8Ц—030) и одноатомных (содержащих одну группу ќЌ) высокомолекул€рных (с 18Ц30 атомами углерода) спиртов:

где R, R' Ц углеводородные радикалы.

¬оски широко распространены в природе. ¬ растени€х они покрывают тонким слоем листь€, стебли, плоды, предохран€€ их от смачивани€ водой, высыхани€, действи€ микроорганизмов. —одержание восков в зерне и плодах невелико. ¬ оболочках сем€н подсолнечника содержитс€ до 0,2% восков от массы оболочки, в семенах сои Ц 0,01%, риса Ц 0,05%. ¬оски Ц важный компонент воскового налета виноградной €годы Ц прюина.

¬ состав простых липидов растительных масел и жиров вход€т гликолипиды. √ликолипидами называетс€ больша€ и разнообразна€ по строению группа нейтральных липидов, в состав которых вход€т остатки моноз. ќни широко (обычно в небольших количествах) содержатс€ в растени€х (липиды пшеницы, овса, кукурузы, подсолнечника), животных и микроорганизмах. √ликолипиды выполн€ют структурные функции, участвуют в построении мембран, им принадлежит важна€ роль в формировании клейковинных белков пшеницы, определ€ющих хлебопекарное достоинство муки. „аще всего в построении молекул гликолипидов участвуют DЦгалактоза, DЦглюкоза, DЦманноза.

где R, R' Ц углеводородные радикалы.

¬ажнейшими представител€ми сложных липидов €вл€ютс€ фосфолипиды. ћолекулы фосфолипидов построены из остатков спиртов (глицерина, сфингозина), жирных кислот, фосфорной кислоты (H3PO4), а также содержат азотистые основани€ (чаще всего холин [HOЦCH2ЦCH2Ц(CH3)3N]+OH или этаноламин HOЦCH2ЦCH2ЦNH2), остатки аминокислот и некоторых других соединений. ќбщие формулы фосфолипидов содержащих остатки глицерина и сфингозина имеет следующий вид:

где R, R' Ц углеводородные радикалы, X = ЦH, ЦCH2ЦCH2ЦN+(CH3J3, Ц CH2ЦCH2ЦN+H3,ЦCH2ЦCHOHЦCH2OHЦCH2CH(NH2)COOH.

¬ молекуле фосфолипидов имеютс€ заместители двух типов: гидрофильные и гидрофобные. ¬ качестве гидрофильных (пол€рных) группировок выступают остатки фосфорной кислоты и азотистого основани€ ("голова"), а гидрофобных (непол€рных) Ц углеводородные радикалы ("хвосты"). ѕространственна€ структура фосфолипидов представлена на рис. 4.2.

‘осфолипиды (фосфатиды) Ц об€зательные компоненты растений. Ќиже приведено содержание фосфолипидов в различных культурах (в %):

—о€ 1,8
’лопчатник 1,7
ѕодсолнечник 1,7
 лещевина 0,3
Ћен 0,6
ѕшеница 0,54
–ожь 0,6
 укуруза 0,9

—остав жирных кислот фосфолипидов и ацилглицеринов, выделенных из одного и того же сырь€, неидентичен. “ак, в высокоэруковых сортах рапсового масла содержитс€ около 60% эруковой кислоты, в фосфолипидах Ц 11Ц12%. ѕодавл€ющее большинство фосфолипидов имеет в своем составе остатки одной насыщенной (обычно в положении 1) и одной ненасыщенной (в положении 2) кислоты.

Ќесмотр€ на рассмотренное выше структурное многообразие, молекулы большинства фосфолипидов построены по общему принципу. ¬ их состав вход€т, с одной стороны, гидрофобные, отличающиес€ низким сродством к воде, липофильные углеводородные остатки, с другой Ц гидрофильные группы. ќни получили название "пол€рных головок".

ѕостроенные таким образом амфифильные (обладающие двойным сродством) молекулы липидов легко ориентируютс€. √идрофобные хвосты (рис. 4.2) стараютс€ попасть в масл€ную фазу, гидрофильные группы создают границу раздела между водой и гидрофобной фазой.

¬ маслах фосфолипиды в зависимости от концентрации могут присутствовать в виде индивидуальных молекул, а также в виде групп ассоциированных молекул Ц мицелл (рис. 4.3).ѕри низкой концентрации получаютс€ сферические мицеллы, в которых пол€рные части молекул образуют внешний слой, а гидрофобные Ц внутренний; при повышенной концентрации мицеллы группируютс€ в длинные цилиндры. ѕри дальнейшем росте концентрации образуетс€ сферический тип жидкокристаллической структуры Ц ламелл€рна€ (слоиста€), состо€ща€ из бимолекул€рных слоев липидов, разделенных сло€ми воды. ѕоследующее объединение мицелл приводит к выпадению их в виде осадка (фосфатидна€ эмульси€, "‘”«").


–ис. 4.2. —хема наиболее веро€тной структуры фосфолипидов

Ёта особенность фосфолипидов используетс€ дл€ их выделени€. ќсобенности перехода одной структуры в другую определ€ютс€ не только концентрацией фосфолипидов, но и их составом, температурой и т. д.


–ис. 4.3. —труктура мицелл фосфолипидов в жировой и водной фазах и ориентаци€ фосфолипидов на поверхности разделов фаз:
сферические (а) и пластинчатые (б) мицеллы фосфолипидов в жире; ориентаци€ отдельных молекул (в) и моносло€ фосфолипидов (г) на границе раздела фаз жир (масло)Цвода;Јсферические (д) и пластинчатые (е) мицеллы фосфолипидов в воде

‘осфолипиды вместе с белками и углеводами участвуют в построении мембран (перегородок) клеток и субклеточных структур (органелл), выполн€€ роль несущих конструкций мембран, регулируют поступление в клетку и ее структуры разнообразных соединений. Ћипиды по их функци€м в организме часто дел€т на две группы Ц запасные (резервные) и структурные (протоплазматические). Ёто деление условное, но оно широко примен€етс€. ќтдельные авторы, подчеркива€ защитные функции липидов, выдел€ют некоторые из них в особую группу (например, воски).

«апасные липиды, в основном жиры (ацилглицерины), облада€ высокой калорийностью, €вл€ютс€ энергетическим и строительным резервом организма, который используетс€ им при недостатке питани€ и заболевани€х. ¬ысока€ калорийность жира позвол€ет организму в экстремальных ситуаци€х существовать за счет его запасов ("жировых депо") в течение нескольких недель. ƒо 90% всех видов растений содержат запасные липиды, главным образом, в семенах. «апасные липиды €вл€ютс€ защитными веществами, помогающими растению переносить неблагопри€тное воздействие внешней среды, например, низкие температуры. «апасные липиды животных и рыб, концентриру€сь в подкожной жировой ткани, защищают организм от травм. ¬оски, которые выполн€ют защитные функции, также могут быть условно отнесены к защитным липидам. «апасные липиды у большинства растений и животных €вл€ютс€ основной по массе группой липидов (иногда до 95Ц96%) и относительно легко извлекаютс€ из жиросодержащего материала непол€рными растворител€ми ("свободные липиды").

—труктурные липиды (в первую очередь, фосфолипиды) образуют сложные комплексы с белками (липопротеиды), углеводами, из которых построены мембраны клеток и клеточных структур, и участвуют в разнообразных сложных процессах, протекающих в клетках. ѕо массе они составл€ют значительно меньшую группу липидов (в масличных семенах 3Ц5%). Ёто трудноизвлекаемые "св€занные" и "прочносв€занные" липиды. ƒл€ их извлечени€ необходимо предварительно разрушить их св€зь с белками, углеводами и другими компонентами клетки. —в€занные липиды выдел€ютс€ гидрофильными пол€рными растворител€ми или их смес€ми (хлороформЦметанол, хлороформЦэтанол), которые разрушают некоторые белковоЦлипидные, гликолипидные соединени€. ѕрочносв€занные липиды извлекаютс€ после обработки липидсодержащего материала спиртовым раствором щелочи при кип€чении дл€ разрушени€ прочных комплексов липидов с нелипидными компонентами. ѕри этом может происходить гидролиз отдельных групп липидов и омыление жирных кислот щелочью. ѕри извлечении липидов из масличного сырь€ в масло переходит больша€ группа сопутствующих жирам жирорастворимых веществ: пигменты, жирорастворимые витамины, изопреноиды, в том числе стерины и некоторые другие соединени€. ќни играют большую роль в пищевой технологии и вли€ют на пищевую и физиологическую ценность полученных продуктов питани€. »звлекаема€ из сем€н смесь, состо€ща€ из разных групп липидов и растворенных в них сопутствующих веществ, получила название сырого жира (см. рис. 4.4).


–ис. 4.4. ќсновные компоненты сырого жира

—реди жирорастворимых пигментов Ц веществ, определ€ющих окраску масел и жиров, Ц наиболее распространены каротиноиды и хлорофиллы. ¬ хлопковых семенах содержитс€ пигмент госсипол. √оссипол и продукты его превращени€ окрашивают хлопковые масла в темноЦжелтый или коричневый цвет. √оссипол, содержащийс€ в семенах, листь€х, стебл€х хлопчатника, Ц токсичное вещество. ≈го содержание в €дре сем€н большинства промышленных сортов хлопчатника колеблетс€ от 0,14 до 2,5%. ѕо структуре госсипол представл€ет собой димер нафталина, содержащий гидроксильные, альдегидные, метильные и изопропильные заместители:

ѕри хранении и нагревании нерафинированных хлопковых масел госсипол образует целый р€д соединений, обусловливающих их темную окраску.

 аротиноиды Ц это растительные красноЦжелтые пигменты, определ€ющие окраску р€да жиров, а также овощей и фруктов, €ичного желтка и многих других продуктов. ѕо своей химической природе это углеводороды C40H56 Ц каротины и их кислородсодержащие производные. —реди них необходимо отметить βЦкаротин:

ѕомимо крас€щих свойств, отдельные каротиноиды обладают проЦвитаминными свойствами, так как распада€сь в живом организме, они превращаютс€ в витамин ј. ƒругой группой природных жирорастворимых пигментов, придающих зеленую окраску маслам и жирам, а также многим овощам (лук, салат, укроп и т. д.), €вл€ютс€ хлорофиллы (подробно эти соединени€ рассмотрены в гл. 9). —остав и роль жирорастворимых витаминов см. в гл. 6. —реди сопутствующих жирам неомыл€емых веществ важное место занимают циклические спирты и их эфиры Ц стеролы и стерины.

—терины Ц алициклические вещества, вход€щие в группу стероидов, обычно они представл€ют собой кристаллические одноатомные спирты (стеролы) или их эфиры (стериды). –азличают зоостерины, выдел€емые из животных объектов, фитостерины (из растений), микостерины, выдел€емые из грибов. —терины имеют в своей основе структуру пергидроциклопентанофенантрена.

¬ насто€щем разделе мы остановимс€ только на некоторых представител€х этой группы.

¬ молекуле стеринов (см. формулу) в положении 3 находитс€ гидроксильна€ (ќЌ) группа и разветвленна€ углеродна€ цепь в положении 17. Ќерастворимые в воде, они хорошо растворимы в жирах.

Ќиже приведено содержание стеринов (в % от массы масла) в различных культурах.

’лопчатник 1,60
—о€ 0,35
–апс 0,30
Ћен 0,40
јрахис 0,25

—терины и их производные, несмотр€ на их невысокое содержание, играют исключительно важную роль в жизни всех живых организмов. ¬ виде сложных комплексов с белками они вход€т в состав протоплазмы и мембран, регулируют обмен веществ в клетке.

“ипичными представител€ми растительных стеролов, содержащихс€ в сыром жире, €вл€ютс€ брассикастерин, стигмастерин, кампестерин, βЦситостерин:

¬ сыром жире они обычно встречаютс€ в виде эфиров пальмитиновой, олеиновой, линолевой и линоленовой кислот.

’олестерин обнаружен в ткан€х всех животных и отсутствует, или присутствует в незначительном количестве, в растени€х.

ќн €вл€етс€ структурным компонентом клетки, участвует в обмене желчных кислот, гормонов; 70Ц80% холестерина в организме человека синтезируетс€ в печени и других ткан€х. —одержание холестерина (в %) в масле и других продуктах питани€ приведено ниже:

ћасло сливочное 0,17Ц0,21
яйца 0,57
—ыры 0,28Ц1,61
ћ€со 0,06Ц0,10

¬ маслах и жирах, выделенных из различных объектов, содержатс€ насыщенные и ненасыщенные углеводороды C10ЦC40 различного строени€. Ѕольша€ часть их Ц изопреноиды (молекулы которых построены из различного числа остатков изопрена); к ним относ€тс€ и приведенные выше каротиноиды, сквален (углеводород C30H50). »ногда к ним относ€т и стерины.

∆иры нестойки при хранении. ќни €вл€ютс€ наиболее лабильными компонентами пищевого сырь€ и готовых пищевых продуктов. Ќестойкость жиров Ц следствие особенностей их химического строени€. ѕревращени€ ацилглицеринов можно разделить на реакции, протекающие с участием сложноэфирных групп, и на реакции, протекающие с участием углеводородных радикалов.

* √идрофобность Ц "бо€знь воды", вещества не взаимодействуют с водой.

* Ёти вопросы подробно изучаютс€ в курсе органической химии.





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-10-01; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 2678 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

Ћучша€ месть Ц огромный успех. © ‘рэнк —инатра
==> читать все изречени€...

1328 - | 1265 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.028 с.