Липиды (жиры и масла)

Строение и состав липидов

Липидами (от греческого слова lipos - жир) называют сложную смесь органических соединений с близкими физико-химическими свойствами, которые содержатся в растениях, животных или микроорганизмах. Они нерастворимы в воде (гидрофобны) и хорошо растворимы в органических растворителях (бензине, диэтиловом эфире, хлороформе и др.) По своей химической природе они являются биологически активными производными высших жирных кислот, спиртов, альдегидов и т.д. Липиды широко распространены в природе и вместе с белками и углеводами составляют основную массу органических веществ всех живых организмов, являясь обязательным компонентом каждой клетки. Они широко применяются для получения многих продуктов питания, являются важными компонентами пищи, пищевого сырья, полупродуктов и готовых продуктов, во многом определяя пищевую ценность, биологическую полноценность и вкусовое достоинство последних.

В растениях липиды накапливаются главным образом, в семенах и плодах (табл. 4). У животных и рыб липиды концентрируются в подкожных тканях и тканях, окружающих важные органы (сердце, почки), а также в мозговой и нервной тканях. Содержание липидов в тушке рыб (осетров) может достигать 20-25%, сельди - 10%, у наземных животных оно сильно колеблется: 33% (свинина), 9,8% (говядина), 3,0% (поросята). В молоке оленя - 17-18, козы - 5,0, коровы -3,5 -4,0% липидов. Содержание липидов у отдельных видов микроорганизмов может достигать 60%. Содержание липидов зависит не только от генетических особенностей растений, но и от сорта, места и условий их произрастания, у животных - от вида, корма и т.д.

По своему составу липиды часто делят на две большие группы: простые и сложные липиды. К простым нейтральным липидам (их молекула не содержит атомов азота, фосфора, серы) относят, в первую очередь, производные высших жирных кислот и спиртов: глицеролипиды, воски, эфиры холестерина, гликолипиды и другие соединения.

Таблица 4. Содержание липидов в семенах и плодах растений

Культура

Содержание липидов, %

Культура

Содержание липидов, %

Подсолнечник (семянка)

30-58

Пшеница (зерновка)

2,7

Хлопчатник (семена)

20-29

Рожь (зерновка)

2,5

Соя (семена)

15-25

Кукуруза (зерновка)

5,6

Лен (семена)

30-48

Рис (зерновка)

2,9

Арахис (ядро)

50-61

Овес (зерновка)

7,2

Маслины (мякоть)

28-50

Просо (зерновка)

4,5

Конопля (семена)

32-38

Гречиха (зерновка)

3,8

Тунг (ядро плода)

48-66

Арбуз (семена)

14-45

Рапс (семена)

45-48

Какао (бобы)

49-57

Горчица (семена)

25-49

Кокосовая пальма (копра)

65-72

Клещевина (семена)

35-59

Кедр (ядро ореха)

26-28

Наиболее важная и распространенная группа простых нейтральных липидов - ацилглицерины. Ацилглицерины (глицериды) - это сложные эфиры глицерина и высокомолекулярных карбоновых кислот. Они составляют основную массу липидов (иногда до 95-96%) и, по существу, именно их называют жирами или маслами. В состав жиров входят главным образом триа-цилглицерины (I), но присутствуют ди- (II) и моноацилглице-рины (III):

  • 1. (a)
  • 2. (0)
  • 3. (aS)

h2c-o-c-r

I 0

I II

HC-O-C-R'

I 9

H2C-O-C-R’

триат pin глицерин (триглицерид) I

н2с-он

1 9

HC-O-C-R'

H2C-O-C-R”

2 и 0

диацилглицерин (диглицерид) II

НгС-ОН

НС-ОН

I 9

H2C-O-C-R’

моноацилглицерин (моноглицерид) III

Чистые ацилглицерины представляют собой бесцветные вещества без вкуса и запаха.

Температура плавления триацилглицеринов, содержащих остатки транс-ненасыщенных кислот, выше, чем у ацилглице-ринов, содержащих остатки цис-ненасыщенных кислот с тем же числом атомов углерода.

Разница в температурах плавления глицеридов разного состава лежит в основе демаргаринизации - выделения из смеси наиболее высокоплавкой фракции глицеридов (получение хлопкового пальмитина).

Другой важной группой простых липидов являются воски. Восками называют сложные эфиры высокомолекулярных одноосновных карбоновых кислот (C°i8 - С°зо) и одноатомных (содержащих одну группу ОН) высокомолекулярных (с 18-30 атомами углерода) спиртов:

О о I r-CH2~O-C~R

где R, R1 - углеводородные радикалы.

Таблица 5. Основные карбоновые (жирные) кислоты, входящие в состав природных масел п жиров

Кислота

Число углеродных атомов

Формула

Условное обозначение (символ)*

Насыщенные кислоты

Лауриновая

12

СН3(СН2)10СООН

С°12

Миристиновая

14

СН3(СН2)12СООН

С°14

Паль мип новая

10

СНз(СН2)14СООН

С°1б

Стеариновая

18

СН3(СН2)1бСООН

С°18

Арам новая

20

СН3(СН2)18СООН

(’’°20

Ненасыщенные кислоты

Оле1 новая

18

СН3-(СН2)7- СН=СН-(СН2)7-СООН

С118-9-цис

Эруковая

22

СН3-(СН2)7- CH=CH-(CH2)n-COOH

С!22 - 13-цис

Линолевая

18

СНз-(СН2)4- СН=СН-СН2-СН=СН-(СН2)7-СООН

C2i§ - 9-цис, 12-цис

Л1 ноленовая

18

СНз-(СН2-СН=СН)з-(СН2)7-СООН

С318-9 -щ ic, 12 -цис, 15 -щ ic

Арахидоновая

20

СНз-(СН2)з-(СН2-СН=СН)4-(СН2)7-СООН

С42о-5-цис,8-цис,11-цис,14-цис

Оксикислоты

Pi и д ноленов ая

18

СНз-(СН2)з- СН-СН2-СН=СН-(СН2)7-СООН

он

*В символ входят число атомов углерода и количество двойных связей между углеродными атомами в молекуле жирной кислоты

Воски широко распространены в природе. В растениях они покрывают тонким слоем листья, стебли, плоды, предохраняя их от смачивания водой, высыхания, действия микроорганизмов. Содержание их в зерне и плодах невелико. В оболочках семян подсолнечника содержится до 0,2% восков от массы оболочки, в семенах сои - 0,01, риса - 0,05%. Воски - важный компонент воскового налета виноградной ягоды - прюина.

Молекулы сложных липидов содержат в своем составе не только остатки высокомолекулярных карбоновых кислот, но и фосфорную или серную кислоты. Важнейшими их представителями являются фосфолипиды. Молекулы фосфолипидов построены из остатков спиртов (глицерина, сфингозина), жирных кислот, фосфорной кислоты (Н3РО4), а также содержат азотистые основания (чаще всего холин -

[ HO-CH,-CH2-(CH3)3N ] ОН

или этаноламин - HO-CH2CH2NH2) , остатки аминокислот и некоторых других соединений. Общая формула глицерофос-фолипидов (фосфатидов) имеет следующий вид:

О

н?с-о-с-и

?| о

H-C-O-C-R'

венная структура фосфолипидов представлена на рис.2. Фосфолипиды - обязательный компонент растений (табл. 6).

Состав жирных кислот фосфолипидов и ацилглицеринов, выделенных из одного и того же сырья, неидентичен. Так, в высокоэруковых сортах рапсового масла содержится около 60%, в фосфолипидах - 11-12% эруковой кислоты. Подавляющее количество фосфолипидов имеет в своем составе остатки одной насыщенной (обычно в положении 1) и одной ненасыщенной (в положении 2) кислот. Несмотря на рассмотренное выше структурное многообразие, молекулы большинства липидов построены по общему принципу. В их состав входят, с одной стороны, длинные - гидрофобные («боящиеся воды»), отличающиеся низким сродством к воде (липофильные) углеводородные остатки, с другой - гидрофильные («любящие воду») группы. Они получили название «полярных головок».

Г идрофильная полярная головка

Соединительное звено

Гидрофобные хвосты

Рис. 2. Пространственная структура фосфолипидов

Таблица 6

Содержание фосфолипидов в различных культурах

Культура

Содержание фосфолипидов, %

Культура

Содержание фосфолипидов, %

Соя

1,8

Лен

0,6

Хлопчатник

1,7

Пшеница

0,54

Подсолнечник

1,7

Рожь

0,6

Клещевина

0,3

Кукуруза

0,9

Фосфолипиды вместе с белками и углеводами участвуют в построении мембран клеток и субклеточных структур (органелл), выполняя роль несущих конструкций мембран, регулируют поступление в клетку и ее структуры разнообразных соединений.

По их функциям в организме липиды делят на две группы - запасные (резервные) и структурные (цитоплазматические).

Запасные липиды, в основном жиры (ацилглицерины), обладая высокой калорийностью, являются энергетическим и строительным резервом организма, который используется им при недо-статке питания и заболеваниях. Высокая калорийность жира позволяет организму в экстремальных ситуациях существовать за счет его запасов («жировых депо») в течение нескольких недель. Запасные липиды являются защитными веществами, помогающими растению переносить неблагоприятное воздействие внешней среды, например низкие температуры. Запасные липиды животных и рыб, концентрируясь в подкожной жировой ткани, защищают организм от травм. Воски, которые выполняют защитные функции, также могут быть условно отнесены к защитным липидам. Запасные липиды у большинства растений и животных являются основной по массе группой липидов (иногда до 95-96%) и относительно легко извлекаются из жиросодержащего материала («свободные липиды»).

Структурные 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. По массе они составляют значительно меньшую группу липидов (в масличных семенах - 3-5%). Это трудноизвлекаемые «связанные» и «прочносвязанные» липиды. Для их извлечения необходимо предварительно разрушить их связь с белками, углеводами и другими компонентами клетки. При извлечении липидов из масличного сырья в масло переходит большая группа сопутствующих жирам жирорастворимых веществ: пигменты, жирорастворимые витамины, стерины и некоторые другие соединения. Они играют большую роль в пищевой технологии и влияют на пищевую и физиологическую ценность полученных продуктов питания. Извлекаемая из семян смесь, состоящая из разных групп липидов и растворенных в них сопутствующих веществ, получила название сырого жира (см. схему):

Основные компоненты сырого жира

Среди жирорастворимых пигментов - веществ, определяющих окраску - масел и жиров, наиболее распространены каротиноиды и хлорофиллы. В хлопковых семенах содержится пигмент госсипол. Госсипол и продукты его превращения окрашивают хлопковые масла в темно-желтый или коричневый цвет.

Госсипол, содержащийся в семенах, листьях, стеблях хлопчатника, - токсичное вещество. Его содержание в ядре семян большинства промышленных сортов хлопчатника колеблется от 0,14 до 2,5%. По структуре госсипол представляет собой димер нафталина, содержащий фенольные, альдегидные, метильные и изопропильные группы:

1 оссипол

При хранении и нагревании нерафинированных масел госсипол превращается в целый ряд продуктов окисления, дегидратации и т.д., обусловливающих темную окраску масел.

Каротиноиды - это растительные красно-желтые пигменты, обеспечивающие окраску ряда жиров, а также овощей и фруктов, яичного желтка и многих других продуктов. По своей химической природе это углеводороды С40Н56 - каротины и их кислородсодержащие производные. Среди них необходимо отметить р-каротин:

СН3 ZCH3 сн3 сн3

СН/ Х-СН=(СН-С=СН-СН)2=(СН-СН=С-СН)2=СН-С^ тн2

III снз СН3 11 |

СН2. ,с-сн3 Н3С-С. СН2

СН2 * >н2

Помимо красящих свойств отдельные каротиноиды обладают провитаминными свойствами, так как, распадаясь в живом организме, они превращаются в витамин А. Другой группой природных жирорастворимых пигментов, придающих зеленую окраску маслам и жирам, а также многим овощам (лук, салат, укроп и т.д.), являются хролофиллы. Подробно эти соединения будут рассмотрены в разделе "Пищевые добавки". Состав и роль жирорастворимых витаминов будут рассмотрены в разделе «Витамины». Среди сопутствующих жирам неомыляемых веществ важное место занимают циклические спирты и

стерины

холестерин

Холестерин обнаружен в тканях всех животных и отсутствует или присутствует в незначительном количестве в растениях. Он является структурным компонентом клетки, участвует в обмене желчных кислот, гормонов. 70-80% холестерина в организме человека синтезируется в печени и других тканях. Содержание холестерина в масле и других продуктах питания приведено в табл.7.

Таблица 7

Объект

Содержание холестерина, %

Масло сливочное

0,17-0,21

Яйца

0,57

Сыры

0,28-1,61

Мясо

0,06-0,1

Жиры нестойки при хранении. Они являются и наиболее лабильными компонентами пищевого сырья и готовых пищевых продуктов. Нестойкость жиров - следствие особенностей их химического строения. Превращения ацилглицеринов можно разделить на две группы - реакции, протекающие с участием сложноэфирных групп, и реакции, протекающие с участием углеводородных радикалов.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >