Некоторые природные жирные кислоты
|
Число атомов углерода |
Название кислоты |
Строение |
|
16 |
Пальмитиновая |
CH3(CH2)14COOH |
|
18 |
Стеариновая |
СH3(СH2)16СООН |
|
18 |
Олеиновая |
CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH |
|
18 |
Линолевая |
CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH–(CH2)7COOH |
|
18 |
Линоленовая |
CH3CH2(CH=CHCH2)2CH=CH–(CH2)7COOH |
|
20 |
Арахидоновая |
CH3(CH2)4(CH=CHCH2)3CH=CH–(CH2)3COOH |
Жиры представляют собой сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот:
Соотношение предельных и непредельных карбоновых кислот в составе жира определяет его консистенцию при обычных условиях. Если в составе жира преобладают непредельные кислоты, то жир жидкий (масло), если преобладают предельные, то жир твердый.
Жиры рыб богаты полиеновыми кислотами (полиненасыщенными, содержащими несколько двойных связей). В жире рыб, обитающих в холодных районах, преобладают ненасыщенные жирные кислоты, поэтому они имеют более низкую температуру плавления. Наиболее ненасыщенными являются жиры сельдевых рыб.
Химические свойства жиров определяются химическими свойствами входящих в них жирных кислот. Ненасыщенные жирные кислоты являются более реакционноспособными соединениями (в связи с наличием в молекуле двойных связей), чем насыщенные. Они могут присоединять водород по месту двойных связей. При этом масла превращаются в твердые жиры. Этот процесс называется гидрогенизацией и используется в промышленности при изготовлении маргарина.
При действии на жиры водных растворов кислот или щелочей происходит гидролиз жира - расщепление эфирной связи, кислоты и щелочи выступают в качестве катализатора. В результате этого процесса образуется глицерин и свободные кислоты, которые могут реагировать со щелочами, образуя соли, называемые мылами. В этом случае говорят об омылении жиров.
О количестве содержащихся в жире свободных и связанных с молекулой глицерина жирных кислот судят по числу омыления — количеству миллиграммов КОН, которое необходимо для полного омыления 1 г жира.
Содержание в жире свободных жирных кислот характеризуется таким показателем, как кислотное число — количество миллиграммов КОН, необходимое для нейтрализации свободных жирных кислот, содержащихся в 1 г жира. Количество свободных жирных кислот возрастает в ходе гидролиза жира, а также с увеличением продолжительности его хранения.
Известно, что при длительном хранении жира на воздухе и на свету он прогоркает, приобретая неприятные вкус и запах. Прогоркание жира начинается с окисления ненасыщенных жирных кислот кислородом воздуха. При этом кислород присоединяется по месту двойных связей, образуя перекиси (Рис.24):
ООН
СН2 — СН = СН — СН2 — + О2 — СН — СН = СН — СН2
ООН
СН2 — СН = СН — СН2 — + О2 — СН2 — С = СН — СН2 —
О О
СН2 — СН = СН — СН2 — + О2 — СН2 — СН СН — СН2 —
Рис.24. Схема пероксидного окисления липидов
Образовавшиеся перекиси разлагаются до короткоцепочечных альдегидов, кетонов, придающих жиру неприятные запах и вкус. Растительные масла с высоким содержанием ненасыщенных жирных кислот прогоркают быстрее, чем твердые жиры животного происхождения. Без доступа кислорода жиры могут сохраняться длительное время (в древних гробницах обнаружены жиры, пролежавшие без изменений тысячелетия). В настоящее время для предотвращения окислительного прогоркания жиров к ним добавляют антиокислители.
Липиды рыб представлены главным образом триглицеридами, доля фосфолипидов и стеринов незначительна. Содержание жира в теле рыб (жирность) тесно связано с условиями и характером питания в течение года, с ростом, возрастом и полом рыб.
По содержанию жира в мышцах рыб подразделяют на четыре группы: тощих (до 0,2 – 1,2 % жира – щука, бычки, навага, треска, окунь, судак), среднежирных (1,5–4,5 % – вобла, камбала, лещ, сазан), жирных (5 –15% – лососи, осетровые, скумбрия) и особожирных (более 15 % – угорь, минога, хамса). Количество жира в мясе рыб непрерывно увеличивается до наступления половой зрелости. Во время преднерестовых миграций эти гидробионты почти полностью теряют запасы жира, уменьшается содержание белков, при этом количество воды в мясе возрастает. Значение запасов жира особенно возрастает у рыб, не питающихся зимой, в частности карповых (карп, карась). В период зимнего голодания жир служит источником энергии, создает тепловую защиту внутренних органов и тканей и таким образом, регулирует тепловой обмен при низких температурах.
В разных частях и органах тела рыбы жир накапливается и расходуется неравномерно в зависимости от видовой специфики, условий питания. При недостаточном питании линейный рост прекращается, но накопление жира продолжается, поэтому даже в неблагоприятных условиях у взрослых рыб идет развитие гонад.
Естественный жир, получаемый из тканей и органов путем экстрагирования неполярными органическими растворителями, представляет собой сложную смесь различных триглицеридов и веществ, составляющих фракцию неомыляемых. жиров. В эту фракцию входят углеводороды, каротиноиды, стероиды, витамины, пигменты. Хотя количество этих веществ обычно не велико, однако, присутствие их в жире сильно влияет на некоторые его свойства и пищевую ценность.
Воска являются сложными эфирами сложных эфиров жирных кислот, содержащих от 14 до 36 углеродных атомов, с жирными спиртами (16-22 углеродных атома), например (Рис.25):
Рис. 25. Типичное строение воска
К группе стеринов относится холестерин, который является предшественником желчных кислот, кортикостероидных и половых гормонов, витамина D, повышает устойчивость эритроцитов к гемолизу, укрепляя мембраны клеток. Особенно много холестерина в мозгу, надпочечниках, крови и стенках сосудов. По строению холестерин представляет собой высокомолекулярный одноатомный ненасыщенный спирт:
К стеринам относятся также основные компоненты желчи - желчные кислоты, которые образуются в печени и выделяются с желчью в свободном виде или в виде парных соединений с аминокислотами, например, глицином:
Молекулы этих соединений дифильны, т.е. имеют как гидрофильную, так и гидрофобную части. Желчные кислоты являются поверхностно-активными веществами (ПАВ) и принимают участие в эмульгировании жиров, снижая поверхностное натяжение жировых капель, а также в активировании липазы (фермента, расщепляющего жиры) и всасывании жирных кислот.
Огромную роль в жизнедеятельности организма играют сложные липиды — фосфолипиды (фосфатиды). Они являются основными компонентами мембран клеток и субклеточных органелл, составляют большую часть тканей мозга, нервов, печени, сердца, входят в состав белково-липидных комплексов и участвуют в образовании липидной оболочки клеток. Фосфолипиды необходимы для нормального функционирования центральной нервной системы, участвуют в процессах биосинтеза белка, активации протромбина, транспорта липидов и жирорастворимых витаминов в крови и лимфе и т. д.
В качестве примера фосфолипидов рассмотрим глицерофосфолипиды – это сложные эфиры, в состав которых входят глицерин, две молекулы жирной кислоты, фосфорная кислота и азотистые основания. Фосфатидилхолин (лецитины), содержит аминоспирт холин:
Эти фосфолипиды находятся в каждой клетке живого организма, но особенно много их в нервной ткани. Лецитин под действием ферментов фосфолипаз расщепляется на глицерин, жирные кислоты, фосфорную кислоту и холин:
Фосфолипиды входят в состав биомембран, т.е. выполняют структурную функцию. Молекулы этих соединений дифильны, т.е. содержат как гидрофобные группы (углеводородные радикалы высших жирных кислот), так и гидрофильные, эти вещества относятся к ПАВ. Схематично строение фосфолипидов записывается следующим образом: гидрофильную (полярную) часть обозначают в виде кружочка; гидрофобные углеводородные хвосты - в виде волнистых линий.
В биомембранах они образуют фосфолипидный бислой (Рис. 26), который устроен таким образом: полярные головки липидов обращены в сторону водной среды, а гидрофобные хвосты составляют внутреннюю область, что обуславливает полупроницаемость мембран; замкнутые бимолекулярные слои непроницаемы для полярных соединений.
Рис.26. Фосфолипидный бислой мембраны
Биологические мембраны играют важную роль в жизнедеятельности клетки и всего организма в целом. Они отделяют клетки от окружающей среды, тем самым обуславливая их индивидуальность. Основными компонентами мембран, кроме липидов, являются белки, в них имеются также углеводные компоненты, связанные с липидами и белками. Мембраны являются также и активными биологическими системами, отвечающими за такие процессы, как селективный транспорт веществ внутрь и наружу клетки, связывание гормонов и других регуляторных молекул, передача электрических импульсов, синтез АТФ.