http___www.tehnologijahrane.com_enciklopedija_lipidi_1.xml
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 2.1 3.1 4.1 5.1 6.1 7.1 7.2 8.1 8.2 9.1 10.1 10.2 10.3 11.1 11.2 12.1 13.1 14.1 15.1 16.1 17.1 18.1 19.1 20.1 21.1 22.1 23.1 23.2 24.1 24.2 24.3 25.1 25.2 26.1 27.1 28.1 29.1 30.1 31.1 31.2 32.1 33.1 34.1 35.1 36.1 37.1 38.1 39.1 40.1 41.1 42.1 43.1 44.1 45.1 45.2 46.1 47.1 48.1 48.2 48.3 48.4 49.1 50.1 51.1 51.2 51.3 52.1 53.1 53.2 54.1 54.2 55.1 56.1 56.2 56.3 56.4 56.5 57.1 57.2 58.1 59.1 60.1 60.2 60.3 61.1 61.2 61.3 62.1 62.2 62.3 63.1 64.1 64.2 65.1 65.2 66.1 66.2 67.1 68.1 68.2 68.3 68.4 69.1 70.1 70.2 70.3 70.4 71.1 72.1 72.2 72.3 73.1 74.1 74.2 74.3 75.1 76.1 76.2 76.3 77.1 78.1 79.1 79.2 80.1 81.1 81.2 81.3 81.4 82.1 83.1 83.2 83.3 83.4 83.5 84.1 85.1 86.1 87.1 88.1 88.2 89.1 90.1 91.1 91.2 91.3 92.1 92.2 93.1 94.1 95.1 96.1 97.1 98.1 99.1 100.1 101.1 101.2 102.1 103.1 103.2 103.3 104.1 105.1 106.1 106.2 106.3 106.4 106.5 107.1 107.2 108.1 108.2 108.3 108.4 109.1 109.2 109.3 109.4 110.1 110.2 111.1 111.2 111.3 111.4 111.5 112.1 113.1 114.1 114.2 115.1 115.2 116.1 116.2 117.1 118.1 118.2 118.3 119.1 119.2 119.3 120.1 121.1 122.1
In this essay we will discuss about Lipids in Plant Body. After reading this essay you will learn about: 1. Meaning of Lipids 2. Functions of Lipids 3. Roles 4. Classifications. Contents: - Essay on the Meaning of Lipids - Essay on the Functions of Lipids - Essay on the Roles of Lipids - Essay on the Classifications of Lipids Essay # 1. Meaning of Lipids: The term lipids refer to a structurally diverse group of molecules including fats and fatty substances, and occur in plants and animals together with carbohydrates and proteins. In the organisms lipids are found either as protoplasmic fat or as reserve fat. ADVERTISEMENTS: Lipids are water insoluble organic biomolecules, but are soluble in non-polar solvents like chloroform, ether, or benzene. They contain a large proportion of carbon hydrogen bonds and release a large amount of energy on breakdown. On alkaline hydrolysis lipids yield water soluble glycerol and fatty acids. Essay # 2. Functions of Lipids: (i) They function as membrane structural components. (ii) They serve as storage and transport fuels. (iii) They are active components of plastid and mitochondrial electron transport systems. ADVERTISEMENTS: (iv) Photoprotection of photosynthetic apparatus through xanthophyll cycle, which appears to be an important avenue for dissipation of excess light energy. (v) Protection of membranes against damage from free radicals. (vi) In many organisms they form a waterproofing and protective coating on the outer membrane. (vii) Many lipid molecules are also responsible for protein modification. ADVERTISEMENTS: (viii) They may also serve as signaling agents. (ix) Different lipids may function as defense and anti-feeding compounds. Essay # 3. Roles of Lipids: Lipids may occur in combination with other biomolecules such as glycolipids and lipoproteins. The former is a carbohydrate and lipid combination and the latter is a lipid and protein combination. The mixture molecules show combined characteristics and perform special functions. Essay # 4. Classifications of Lipids: Based on chemical composition lipids are classified as follows: ADVERTISEMENTS: Simple lipids or Homolipids: These are esters of fatty acids with various alcohols. (a) Fats and oils (triglycerides, triacyiglycerols): These are esters of fatty acids with a trihydroxy alcohol, glycerol. A fat is solid at ordinary room temperature whereas oil is liquid. (b) Waxes: These are esters of fatty acids with high molecular weight monohydroxy alcohols. Compound lipids or Heteroliplds: These are esters of fatty acids with alcohol and having additional group(s). (a) Phospholipids (phosphatides): These are lipids containing a phosphoric acid, nitrogen bases and other substituents, in addition to fatty acids and glycerol. (b) Glycolipids (cerebrosides): These lipids contain fatty acids with carbohydrates and contain nitrogen but no phosphoric acid. (c) Lipoproteins: These are macromolecular complexes of lipids and proteins. (d) Other complex lipids: Sulfolipids, aminolipids and lipopolysaccharides are among other complex lipids. Derived lipids: These are the substances derived from simple and compound lipids by hydrolysis. These include fatty acids, alcohols, mono- and diglycerides, steroids, terpenes and carotenoids. Simple Lipids: (a) Fats and Oils (= Triglycerides or Triacylglycerols): The triglycerides are the most abundant of all lipids. They constitute about 98% of total dietary lipids; the remaining 2% consists of phospholipids and cholesterol and its esters. They are the major components of storage or depot fats in plant and animal cells but are not normally found in membranes. Most fats and oils, upon hydrolysis, yield several fatty acids as well as glycerol. Chemically, triglycerides are esters of glycerol with 3 fatty acid molecules. Their generic formula is shown in the following figure: Obviously, when the groups attached to carbon 1 and 3 differ, a centre of asymmetry is created at C-2. A fat molecule contains 3 moles of fatty acids, which may be similar or dissimilar. Those containing a single kind of fatty acid in all 3 positions (a, B, a) are called simple (or symmetrical) triglycerides; they are named after the fatty acids they contain. Most of the triglycerides in nature are mixed (or asymmetrical) triglycerides, i.e., they contain 2 or 3 different fatty acid units in the molecule. Most animal fats such as those from meat, milk and eggs are relatively rich in saturated fatty acids but contain a rather low content of polyunsaturated fatty acids (Table—3.1) excepting the chicken and fish fat. The large proportion of saturated fatty acids (esp., palmitic acid and stearic acid) with high melting point gives the solid state to the animal fats in ordinary temperature. The plant fats, on the other hand, contain a large proportion of polyunsaturated fatty acids. The unsaturated fatty acids have low melting point and gives liquid state to the plant fats in normal temperature. (b) Waxes: Far less spread but equally important are the waxes. These are esters of long- chain saturated and unsaturated fatty acids with long-chain monohydroxy alcohols other than glycerol. The fatty acids range in between C14 and C36 and the alcohols range from C16 to C36. These alcohols may be aliphatic or alicyclic. Cetyl alcohol is most commonly found in waxes. The leaves of many plants such as Rhododendron, Calotropis, etc., are shiny because of deposition of protective waxy coating. Waxes also serve as the chief storage form of fuel in planktons. Compound Lipids: Phospholipids (= Phosphatides): Phospholipids are the most abundant membrane lipids. They serve primarily as structural components of membranes and are never stored in large quantities. As their name implies, phospholipids contain phosphorus in the form of phosphoric acid groups. They differ from triglycerides in possessing usually one hydrophilic polar “head” group and usually two hydrophobic nonpolar “tails”. For this reason, they are often called polar lipids. Thus, phospholipids are amphlpathic, whereas the storage lipids (triglycerides and waxes) are not. In phospholipids, two of the OH groups in glycerol are linked to fatty acids while the third OH group is linked to phosphoric acid. The phosphate is further linked to one of a variety of small polar head groups (alcohols). Folch and Sperry (1955) have classified phospholipids into phosphoglycerides, phosphoinositides and phosphosphingosides. (a) Phosphoglycerides: These are the major phospholipids found in membranes and contain two fatty acid molecules or “tails” esterified to the first and second hydroxyl groups of glycerol. The third hydroxyl group of glycerol forms an ester linkage with phosphoric acid. In addition phosphoglycerides contain a second alcohol, which is also esterified to the phosporic acid. This is referred to as ‘head alcohol group’ as it is present at one end of the long phosphoglyceride molecule. The various phosphoglycerides differ in their head alcohol groups. However, all of them contain two nonpolar tails, each consisting of a long chain (usually C16 or C18) fatty acid. (i) Phosphatide acid: This is the simplest phospholipid. It does not occur in good concentration in the tissues. Basically, phosphatide acid is an intermediate in the synthesis of triglycerols and phospholipids. The other phosphoglycerides containing different nitrogenous bases or other groups may be regarded as the derivatives of phosphatidic acid. (ii) Lecithins (phosphatidylcholines): Lecithins are widely distributed in nature. Various oil seeds like soybean and the yeasts are important sources from plant world. In addition to glycerol and 2 moles of fatty acids, the lecithins also contain phosphoric acid and a nitrogen base choline at either end or middle carbon atom of glycerol unit. It is of two types —(a) Dipalmitoyl lecithin, (b) Lysolecithin. (iii) Cephalins: The cephalins are closely associated with lecithins in animal tissues. These have also been identified from soybean oil. These are similar in structure to the lecithin except that the choline is replaced by either ethanolamine or serine. (iv) Plasmogen: Plasmogen constitute about 10% of the phospholipids of the brain and muscle. These are not found in significant quantities in plant tissues. They structurally resemble lecithins and cephalins but have one of the fatty acids replaced by an unsaturated ether. (b) Phosphoinositides (= Phosphatidyl inositol): Phosphoinositides have been found to occur in phospholipids of brain tissue and soybean and are of considerable importance of their role in transport processes in cells. These are the phospholipids where a cyclic hexahydroxy alcohol, called inositol, replaces the base. The inositol occurs in such lipids as myo-lnositol, a sterioisomer. On hydrolysis the phosphoinositides yield one molecule of glycerol, two molecules of fatty acids, one molecule of inositol and 1, 2, or 3 molecules of phosphoric acid. (c) Phosphosphingosides: These compounds are commonly found in nerve tissue and apparently lack in plants and the microorganisms. Here a nitrogenous base sphingosine is present instead of glycerol. (d) Cardiolipin: It is so named as it was first isolated from heart muscle. Structurally, a cardiolipin consists of two molecules of phosphatidic acid held by an additional glycerol through phosphate groups. It is an important component of inner mitochondrial membrane. Cardiolipin is the only phosphoglyceride that possesses antigenic properties. Glycolipids (= cerebrocides or glycosphingosides): These lipids contain one or more sugar units in addition to fatty acids, alcohol and nitrogenous base. The alcohol is sphingosine, hence they are also called glycosphingolipids. Glycerol and phosphate are absent in them. They are important constituents of brain. These are of different types based on their fatty acid components such as kerasin, phrenosin, nervon and oxynervon. Lipoproteins: These are macromolecular complexes of lipids with proteins. Other complex lipids: Sulpholipids, aminolipids and lipopolysaccharides constitute this group of lipid. iii. Derived Lipids: It includes the hydrolysis products of simple and compound lipids and also various other compounds such as steroids, terpenes, fatty acids, alcohols, fatty aldehydes, ketones, etc. Steroids: The steroids are one of the most studied classes of biological compounds and are often found in association with fat. Since they contain no fatty acids, they are non-saponiflable, i.e., cannot be hydrolyzed by heating with alkali to yield soaps of their fatty acid components. Fats, on the other hand, are saponifiable and form soaps when hydrolyzed with alkali. All steroids may be considered as derivatives of a fused and fully saturated ring system called Cyclopentanoperhydrophenanthrene or sterane. This system consists of 3 cyclohexane rings (A, B and C) fused in nonlinear or phenanthrene manner and a terminal cyclopentane ring (D). Certain common steroids are: (i) C 29, C 28 and C 27steroids: (a) Cholesterol, (b) Coprostanol, (c) Cholestanol, (d) Ergosterol (found in ergot, yeast and Neurospora), and (e) Lanosterol. (ii) C 24 steroids or bile acids: These are important end products of cholesterol metabolism in higher plants. Some important such steroids are — (a) Monohydroxycholanic acid, (b) Dihydroxycholanic acid and (c) Trihydroxycholanic acid. Terpenes: Among the non-saponifiable lipids found in plants are many hydrocarbons known as terpenes. In general, these hydrocarbons and their oxygenated derivatives have lesser than 40 carbon atoms. The simplest terpenes are called (a) monoterpenes and conform to the formula C10H16 (equivalent to 2 isoprene units), (b) those with the formula C15H24 are called as sesquiterpenes, (c) with C20H32 as diterpenes, (d) with C30H48as triterpenes, and (e) terpenes with 40 carbon atoms (or tetraterpencs) include compounds called carotenoids. Carotenoids are (a) Lycopene (C40H56), the main pigment in tomato and many other fruits, (b) Carotene (a-carotene, B-carotene and Y-carotene) and (c) Xanthophylls. Fats and Oils: The acylglycerols include fats and oils. The physical characteristics of acylglycerol are determined by the chain length of the constituent fatty acids and whether the fatty acids are saturated ‘or unsaturated. The fats contain saturated fatty acids whereas the oils contain unsaturated fatty acids. The unsaturated fatty acids contain a number of double bonds between the carbon atoms. For example, palmitic acid (C16) and stearic acid (C18) are saturated, whereas oleic (C18) acid is unsaturated. At normal temperature fats remain solid, whereas the oils are liquids. Oily liquids are mainly found in plants such as groundnut oil, olive oil, peanut oil, corn oil, etc. There are more than 100 different kinds of fatty acids isolated and identified from the lipid of plants, animals, and microorganisms. The fatty acids are long chain hydrocarbons with terminal carboxyl groups. These chains may be saturated, mono- or polyunsaturated and may contain cyclic polar functions. Different fatty acids have different chain lengths and different number and positions of their unsaturated bonds. Unsaturated fatty acids occur predominantly over the saturated ones. Melting point is lower in unsaturated fatty acid than in saturated fatty acids even if the chain lengths are the same. In most cases of polyunsaturated fatty acids there is a methylene group in between two double bonds (—CH = CH—CH2—CH = CH—) except in a few cases of plant fatty acids. The double bonds usually remain in c/s configuration. Bacterial fatty acids are simpler. Fatty acids with an odd number of carbon atoms seldom occur in some animals. The fatty acids may be straight chain or branched chain. Systematic nomenclature of the fatty acids is based on the parent hydrocarbon. For example, hexane (C6), is the parent hydrocarbon for n-hexanoic acid whose common name is caproic acid. Similarly, octane is the parent hydrocarbon of n-octanoic acid which is commonly known as caprylic acid. The saturated fatty acids end with a suffix – anoic while the unsaturated fatty acids end with a suffix – enoic. In general, the numbering of carbons in the fatty acid chain begins a the carboxyl terminus: Carbons 2 and 3 are referred to as a and B, respectively. In unsaturated fatty acids the presence of double bonds prevents the freedom of rotation around the C = C bond giving rise to geometrical isomerism. The cis form of the fatty acid is known as the oleic acid, whereas the trans form is called elaidic acid. Depending on the length of carbon chains, fatty acids are categorized into 3 groups – short chain with less than 6 carbons; medium chain with 8 to 14 carbons and long chain with 16 to 24 carbons. Fatty acid with cyclic structures are rather rare, e.g., chaulmoogric acid found in chaulmooghra oil (used in leprosy treatment) contains cyclopentenyl ring. Eicosanoid compounds are related to eicosa-polyenoic fatty acids and include prostaglandins, prostacylins, leukotriens and thromboxane. They are discussed together. (i) Shorthand Representation of Fatty Acids: Instead of writing the full structures, shorthand numerical notations can be employed to represent fatty acids. The general rule is that the total number of carbon atoms is written first, followed by the number of double bonds and finally the position of double bonds, starting from the carboxyl end. Thus, saturated fatty acid, palmitic acid is written as 16 : 0, oleic acid as 18: 1; 9, arachidonic acid as 20 : 4; 5, 8, 11, 14. There are other conventions of representing the double bonds. A9 indicates that the double bond is in between 9 and 10 carbons of fatty acid, w 9 represents the double bond position (9 and 10) from the w end. Naturally occurring unsaturated fatty acids belong to w 9, w 6 and w 3series. w 3 series Linolenic acid (18 : 3; 9, 12, 15) w 6 series Linoleic acid (18 : 2; 9, 12) and arachidonic acid (20 : 4; 5, 8, 11, 14) w 9 series Oleic acid (18: 1; 9)
1.1 1.2 2.1 4.1 5.1 8.1 8.2 8.3 8.4 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 10.1 11.1 11.2 11.3 12.1 13.1 14.1 15.1 16.1 17.1 18.1 19.1 20.1 21.1 22.1 23.1 24.1 25.1 26.1 27.1 27.2 27.3 27.4 28.1 28.2 28.3 28.4 28.5 28.6 28.7 28.8 28.9 30.1 31.1 32.1 33.1 34.1 35.1 36.1 37.1 38.1 40.1 41.1 41.2 41.3 41.4 42.1 42.2 43.1 43.2 43.3 43.4 43.5 44.1 44.2 44.3 44.4 44.5 45.1 45.2 45.3 45.4 45.5 46.1 46.2 46.3 46.4 46.5 46.6 46.7 46.8 46.9 46.10 47.1 47.2 47.3 47.4 48.1 48.2 49.1 50.1 50.2 50.3 51.1 52.1 52.2 52.3 53.1 54.1 54.2 54.3 54.4 54.5 54.6 55.1 55.2 55.3 56.1 57.1 57.2 57.3 58.1 59.1 59.2 59.3 59.4 59.5 59.6 60.1 60.2 60.3 60.4 60.5 60.6 60.7 60.8 60.9 61.1 61.2 62.1 62.2 62.3 63.1 63.2 63.3 63.4 63.5 64.1 64.2 64.3 64.4 65.1 65.2 65.3 66.1 66.2 67.1 67.2 67.3 67.4 67.5 68.1 68.2 68.3 70.1 71.1 72.1 73.1 74.1 75.1 76.1 77.1 79.1 80.1 80.2 80.3 81.1 81.2 81.3 82.1 82.2 82.3 82.4 82.5 82.6 82.7 82.8 83.1 83.2 83.3 84.1 84.2 86.1 87.1 87.2 87.3 89.1 90.1 91.1 92.1 93.1 95.1 96.1 96.2 96.3 96.4 96.5 96.6 96.7 96.8 96.9 96.10 98.1 99.1 100.1 101.1 102.1 103.1 103.2 103.3 103.4 103.5 103.6 104.1 104.2 104.3 104.4 104.5 104.6 105.1 105.2 105.3 105.4 105.5 106.1 107.1 107.2 107.3 107.4 107.5 107.6 107.7 107.8 107.9 107.10 108.1 109.1 110.1 111.1 112.1 113.1 113.2 115.1 116.1 117.1 118.1 119.1 121.1 122.1 122.2 122.3 122.4 122.5 122.6 122.7 122.8 122.9 123.1 123.2 123.3 124.1 125.1 126.1 127.1 128.1 128.2 128.3 128.4 129.1 130.1 130.2 130.3 132.1 133.1 133.2 133.3 133.4 135.1 136.1 137.1 138.1 139.1 141.1 142.1
Prof. Dr Midhat Jašić Tehnološki fakultet, Tuzla E-mail: jasic_midhat@yahoo.com E-mail: midhat.jasic@untz.ba Lipidi nisu samo masti i ulja. Lipidi obuhvataju širok spektar molekula raznovrsne hemijske strukture i biološkog porijekla uključujući: masne kiseline, triacilglicerole , voskove, fosfolipide, sfingolipide, holesterole i druge steroide. Različiti kriteriji se mogu uzimati pri podjeli i klasifikaciji lipida. To može biti: porijeklo, hemijski sastav, uloga u organizmu, nivo složenosti, nutritivni zahtjevi i utjecaj na zdravlje. Prema porijeklu lipidi se dijele na biljne i životinjske. Prema hemijskom sastavu (mogućnosti osapunjenja) dijele se na osapunjive i neosapunjive. Osapunjivi lipidi u molekuli sadrže ostatak bar jedne masne kiseline, koja se pri alkalnoj hidrolizi oslobađa u vidu alkalne soli, odnosno sapuna. U ovu grupu spadaju: neutralne masti (triacilgliceroli), fosfogliceridi, sfingolipidi i voskovi. Neosapunjivi lipidi se često zovu zajedničkim imenom i izoprenoidi, a obuhvataju: steroide (steroli, žučne kiseline i steroidni hormoni) i terpene. Prema ulozi koju obavljaju u organizmu postoje lipidi kao depoi energije, strukturni lipidi (fosfolipidi, voskovi, steroidi) i regulatorni lipidi (polni hormoni i hormoni korteksa nadbubrežnih žlijezda). Prema nivou složenosti hemijske strukture lipide možemo podijeliti na jednostavne, konjugirane, derivirane i ostale lipide. Jednostavni lipidi su neutralne masti (triacilgliceroli i poligliceridi) i voskovi. U konjugirane lipide spadaju: - fosfolipidi (sadrže fosfatnu skupinu i molekulu masti) - cerebrozidi (sadrže ugljikohidrat i molekulu masti) - sulfolipidi (sadrže sulfatnu grupu) U derivirane lipide spadaju: - masne kiseline - masni alkoholi - masni aldehidi - masni ugljikohidrati - vitamini A, D, E, K U ostale vrste lipida spadaju - sapuni - pigmenti i boje - oksidativni polimeri - termalni polimeri - lipoproteini Lipidi u hrani imaju jedinstvena fizička i hemijska svojstva. Njihov sastav, kristalna struktura, temperatura topljenja, sposobnost asociranja (vezivanja) molekula vode i drugih nelipidnih molekula su od velikog značaja za funkcionalna svojstva većine namirnica. Svojstvo lipida je stvaranje micela i dvosloja u kontaktu sa vodom. Lipidi s jednim bočnim lancem stvaraju micele dok lipidi s dva bočna lanca stvaraju dvosloje. Lipidi se u svim živim ćelijama javljaju kao strukturna komponenta. Neki su linearne alifatske molekule, dok drugi imaju prstenastu strukturu. Neki su aromatski, dok drugi nisu. Neki lipidi imaju djelimično polarni karakter, dok su drugi nepolarni. Općenito, njihova izvorna struktura je nepolarna ili hidrofobna, što znači da ne postoji dobra intereakcija sa polarnim otapalima kao što je voda. Neke grupe lipida mogu imati dio strukture koji je polaran ili hidrofilni i pokazuje dobru tendenciju da se združe sa polarnim otapalom kao što je voda. Općenito ova pojava ih čini amfolitnim molekulama (posjeduju oba svojstva hidrofilno i hidrofobno). U slučaju holesterola hidrofilna komponenta je – OH grupa (hidroksil ili alkohol). U slučaju fosfolipida polarne grupe su veće i više polarizirane. Ključni pojmovi - Lipidi nisu samo ulja i masti. - Lipidi su jedinjenja različitog sastava po pravilu nerastvorljiva u vodi, a rastvorljiva u organskim rastvaračima. - Lipidi obuhvataju širok spektar molekula raznovrsne hemijske strukture, uključujući: masne kiseline, triacilglicerole, voskove, fosfolipide, sfingolipide, sterole i druge spojeve. - Postoje i složeni lipidi konjugirani sa proteinima kao što su lipoproteini (HDL, LDL i VLDL). - Lipidi se mogu klasificirati po različitim kriterijima kao što su: porijeklo, hemijski sastav, uloga u organizmu, nivo složenosti, nutritivni zahtjevi i utjecaj na zdravlje. - Lipidi su osnovna komponenta bioloških membrana i utiču na: Propustljivos membrana,prenos nervnih impulsa,stvaraju kontakte među ćelijama,čine energetske rezerve,štite organizam od mehaničkih povredaformiraju termoizolacioni sloj - Hrana bogata lipidima je meso, mlijeko, jaja, leguminoze, uljarice i jezgrasto voće. Masti i ulja – triacilgliceroli Triacilgliceroli (triacilgliceroli, masti ili neutralne masti) su esteri trohidroksilnog alkohola i monokarboksilnih masnih kiselina. Molekula masti i ulja se sastoji od tri molekula masnih kiselina, koje su vezane za jedan molekul trihidroksilnog alkohola glicerola. Masti koje sadrže nezasićene masne kiseline (sa dvostrukim vezama između ugljenikovih atoma) zapravo su ulja, karakterističnija za biljke nego za životinje. Molekule masti kao izvor energije deponuju se u masnim (adipoznim) ćelijama, koje sadrže mnoge lipidne kapljice. U sastav masti ulaze masne kiseline sa 4-26 ugljenikovih atoma i to samo masne kiseline sa parnim brojem C atoma. U sastavu većine masti dominiraju masne kiseline sa 16-18 atoma ugljenika u lancu (palmitinska, stearinska i oleinska). Kao trovalentni alkohol glicerol može graditi monoestere, diestere i triestere, koji se nazivaju monoacilgliceroli, diacilgliceroli odnosno triacilgliceroli. Triacilgliceroli koji u sva tri položaja sadrže istu vrstu masne kiseline nazivaju se jednostavnim triacilglicerolima. Triacilglicerol koji sadrži tri palmitinske kiseline naziva se tripalmitoilglicerol ili tripalmitin, onaj koji sadrži tri stearinske kiseline tristearilglicerol ili tristearin. Masti se u organizmu nalaze kao protoplazmatične masti (u određenoj količini) i kao rezervne masti (u neodređenoj količini). Većina triacilglicerola koji su prisutni u prirodi su mješoviti i sadrže dvije ili više različitih masnih kiselina. Osnovna struktura masne kiseline je lanac ugljičnih atoma u kojoj je karboksilna grupa (-COOH) na jednoj strani i metilna grupa (-CH3) na drugoj strani. Masne kiseline koje nisu vezane sa drugim komponentama ponekad se zovu „slobodne“ masne kiseline. Neke slobodne masne kiseline imaju vlastite ukuse. Buterna kiselina, na primjer, daje maslacu njegov okus. Kaprolna, kaprilna i kapronska kiselina, dobile su naziv od grčke riječi capra (koza) i imaju neugodan miris te doprinose jakom neugodnom mirisu pokvarene hrane. Zavisno od broja vodonikovih atoma koji su vezani na slobodne valencije ugljenika u molekuli kiseline razlikuju se tri tipa masnih kiselina: zasićene, mononezasićene i polinezasićene. Masne kiseline se razlikuju u dužini lanca. Masne kiseline su podjeljene na kratko-lančane (manje od 6 ugljika), srednje-lančane (6 do 10 ugljika), i dugo-lančane (12 ili više ugljika). Što je kraći ugljični lanac to je masnoća u više tekućem obliku (snižava se njeno talište). Dužina lanca masnih kiselina opredeljuje puteve njihove apsorpcije u probavnom traktu. Ako su lanci između ugljičnih atoma u masnoj kiselini povezani jednostrukim vezama (C-C) te masna kiselina pripada zasićenim masnim kiselinama. Vodikovi atomi potpuno ispunjavaju sva slobodna mjesta. Ovaj tip masnih kiselina dominira u mastima koje su čvrste na sobnoj temperaturi (masti životinjskog porijekla). Na primjer, stearinska kiselina sa 18-ugljičnih atoma je zasićena masna kiselina. Nalazi se u čokoladi i mesu. Ako je jedna ili više veza između ugljikovih atoma povezana dvostrukim vezama (C=C) masna kiselina pripada nezasićenim masnim kiselinama. Masna kiselina s jednom dvostrukom vezom je mononezasićena masna kiselina, sa dvije ili više dvostrukih veza zove se polinezasićena masna kiselina. Mononezasićene masne kiseline imaju takav hemijski sastav koji im omogućuje vezivanje još dva atoma vodika u molekuli masne kiseline. Ako se u molekuli nalazi dosta nezasićenih kiselina to su onda ulja, koja su na sobnoj temperaturi tečna (maslinovo ulje, sojino, suncokretovo, ulje uljane repice). Međutim neke masti se često nazivaju uljima iako su u krutom stanju na sobnoj temperaturi, kakav je slučaj sa palminim uljem. Oleinska kiselina sa 18-ugljičnih atoma je mononezasićena masna kiselina. Zastupljena je u maslinovom ulju. Maslinovo ulje je tečno na sobnoj temperaturi, a hlađenjem se može stvrdnuti. Polinezasićena linolna kiselina je masna kiselina sojinog ulja koja je manje tečna na sobnoj temperaturi. Ukoliko su kiselinski ostaci duži, utoliko raste i tačka topljenja. Ako su kiseline nezasićene, tačka topljenja opada sa brojem dvostrukih veza. Životinjske masti su uglavnom na sobnoj temperaturi čvrste izuzev životinjskih ulja riba sjevernih mora . Polinezasićene masne kiseline imaju više „slobodnih“ mjesta na atomima ugljika na koje mogu vezati atome vodika. Najpoznatija od tih masnih kiselina je linolna masna kiselina koja ulazi u sastav brojnih biljnih ulja poput suncokretovog, kukuruznog i sezamovog. Veliki izvor polinezasićenih masnih kiselina su ribe, a naročito plava riba. Najčešće masne kiseline Masne kiseline u sastavu triacilglicerola se prikazuju skraćenim brojčanim izrazima. Prvi predstavlja broj atoma ugljenika a drugi broj dvostrukih veza. Tako na primjer 12:0, 18:1 i 18:3 predstavljaju laurinsku, oleinsku i linolensku kiselinu. Reakcije nezasićenih masnih kiselina podliježu reakcijama adicije-hidrogenizacije, te tako nastaju zasićene masne kiseline. Biljna ulja se hidrogenizacijom pretvaraju u krute biljne masnoće i margarin. Transmasne kiseline su nezasićene masne kiseline koje sadrže trans dvostruku vezu između atoma ugljika koja tvori lanac molekule manje svinut u odnosu na masne kiseline s cis dvostrukom vezom. Masovnija konzumacija ulja, dovela su do razvoja mnogobrojnih tehnoloških postupaka uključujući zagrijavanje i tiještenje na visokim temperaturama, dekolorizaciju, dezodoriranje itd. Razvijani su tehnološki procesi proizvodnje hidrogeniziranih masti i margarina u kojem se procesom hidrogenacije molekule vodika “dodaju“ molekuli nezasićene masne kiseline. Ovi hemijski procesi mijenjaju prirodnu CIS strukturu masnih kiselina u TRANS koja je neprirodna i ljudski organizam je ne može iskoristiti. Trebalo je nekoliko desetljeća da bude potvrđeno da se i ovim procesom prirodni CIS oblici masnih kiselina prevode u neprirodne, i čak po zdravlje rizične TRANS masne kiseline. Takva “trans“ svojstva se najčešće pojavljuju industrijskom preradom, postupkom koji se naziva hidrogenizacija biljnih ulja . Pretjerano konzumiranje trans masnih kiselina dovodi do ozbiljnih zdravstvenih poremećaja i zato u naprednim zemljama odgovorne institucije određuju postotak trans masti u prehrambenim namirnicama. Trans masne kiseline i hidrogenirana ulja doprinose opadanju imuniteta, gojaznosti, pojavi šećerne bolesti, holesterola, razvoju krvožilnih bolesti, bolesti prostate, smanjenju izlučivanja testosterona i sperme, pa čak i povećanoj učestalosti poroda djece sa niskom porođajnom težinom. Vrste masnih kiselina i njihovi izvori Esencijalne masne kiseline. Ljudsko tijelo ne raspolaže enzimom koji razlaže dvostruke veze masnih lanaca većih od 10 ugljikovih atoma. Masne kiseline sa više dvostrukih veza (linolna, linolenska i arahidonska) ubrajaju se u esencijalne sastojke hrane, jer se ne mogu sintetizovati u organizmu. Esencijalne masne kiseline Linolna kiselina ima prvu dvostruku vezu između 6. i 7. ugljenikova atoma, zbog čega se naziva omega 6-masnom kiselinom, a linoleinska kiselina ima dvostruku vezu između 3. i 4. ugljenikovog atoma i ubraja se u omega 3-masne kiseline. Prisutne su u sjemenkama i sjemenim uljima. Esencijalne masne kiseline su ključne u metabolizmu i presudne su za dobro zdravlje. Sudjeluju u funkcioniranju živčanog tkiva, mrežnice i mozga. Ključne su za kognitivnu funkciju mozga, memoriranje, vizualno razlikovanje itd. Omega-3 masne su kiseline ključne za stanične membrane – ako ih nema dovoljno u opskrbi, trpe sve stanice, a time tkiva i organi. Od vremena kada je utvrđeno da Eskimi, koji konzumiraju isključivo meso i masnoću, ne obolijevaju od srčanog udara jer ih štite upravo masne kiseline popularno nazvane omega-3. Do danas, stručna literatura o njihovim ljekovitim učincima popela se na nekoliko hiljada naslova i svakim se danom povećava. Omega-3 masne kiseline redovito dodaju umjetnoj hrani za dojenčad jer ih u uobičajenim namirnicama (osim morskih plodova) nema. Kada je u pitanju riba ili riblje ulje, za procjenu kvalitete potrebno je u analizama gledati na dvije ključne omega-3 masne kiseline: EPA-C 20:5 (eikosapentenska) i DHA-C 22:6 (dokosaheksanoinska) masne kiseline. Treća je esencijalna ALA – C 18:3 (alfa-linolna). Premda spada u omega-3 skupinu, ima je u ulju lanenog sjemena, a ne u ribljem ulju (osim u tragovima). Pod omega-3 masnim kiselinama podrazumijevamo zbroj EPA i DHA masnih kiselina. Ova vrsta masti vrlo lako podliježe reakcijama oksidacije, zbog čega se pakuje u tamnu ambalažu nepropusnu za sunce. U njih se prilikom pakovanja dodaju antioksidansi. Nedostak esencijalni masnih kiselina izaziva gubitak vode, dermatoze i perifernu neuropatiju. Potreban – preporučeni denvni unos je 15 do 20 % od ukupno unesene energije, odnosno 15 g /dan kod djece i 50 g / dan kod odraslih. Posljednjih nekoliko godina pažnju fiziologa i farmaceuta zaokuplja gama-linolenska kiselina jer djeluje kao preteča u nastanku tvari koje zovemo prostaglandini-2. To su specijalni hemijski „glasnici“ koje koriste sva tkiva u organizmu. Preko njih može se odrediti biološka dob pojedinog organizma, a neophodni su za sve životne funkcije. Fizikalno hemijska svojstva. Masne kiseline se već na sobnoj temperaturi mijenjaju putem oksidacije. Pri tome se molekule masnih kiselina razlažu na ugljikovodike, ketone, aldehide, te u manjoj mjeri na epokside i alkohole. Teški metali i u malim količinama ubrzavaju oksidaciju (čime pokazuju stupanj zagađenja). Masnoće i ulja se zbog toga često tretiraju sa antioksidansima. Gliceridi reaguju kao estri, a posebno je važna reakcija hidrolize, pri čemu se izdvaja glicerol i masne kiseline. Hidroliza se može vršiti enzimski ili dejstvom kiselina ili baza. Za triacilglicerole je karakteričan jodni, kiselinski broj i saponifikacioni broj. Na stepen degradacije ukazuju slobodne masne kiseline, peroksidni broj i anisidin vrijednost. Jodni broj predstavlja količinu joda u gramima koja se veže na 100 g masti. Jod se veže na dvostruke veze masne kiseline te iz njega dobijamo uvid u stepen nezasićenosti masti. Jodni broj svinjske masti je 46-66, a maslinovog ulja oko 85. Saponifikacioni broj predstavlja miligrame KOH potrebne za osapunjenje 1 g masti (mg KOH/g masti). Zavisi o sastavu masnih kiselina, te masti koje sadrže masne kiseline niže molekularne mase imaju viši saponifikacioni broj i obratno. Kiselinski broj ili broj neutralizacije je mjerilo stupnja hidrolize. Definira se kao broj miligrama KOH koji je potreban za neutralizaciju slobodnih masnih kiselina u 1 g masti ili za neutralizaciju 1 g masnih kiselina. Kiselost ili aciditet masti često se izražava i kao procenat slobodnih masnih kiselina. Što je veći % slobodnih masnih kiselina (SMK) ulje je lošije i procesi degradacije su većeg intenziteta i redovito su obrnuto proporcionalni sa sadržajem svih ostalih sastojaka koji čine kvalitetu (aromatski spojevi, vitamini, polifenoli i drugi) a time i njegovu prehrambenu vrijednost. Povećanje sadržaja slobodnih masnih kiselina, kao i peroksida u triacilglicerolima praćeno je pojavom neugodnog okusa i mirisa. Peroksidni broj označava nivo primarne oksidacije masnih kiselina i on pokazuje količinu hidroperoksida kao primarnih proizvoda autooksidacije i izražava se u miliekvivalentima O2/kg. Peroksidni broj je u uskoj vezi s načinom čuvanja ulja. Oksidacija masti je jedna od osnovnih reakcija koja utječe na zdravstvenu ispravnost triacilglicerola jer su produkti reakcije oksidacije štetni po zdravlje potrošača. Ključni pojmovi - Triacilgliceroli su najčešće zastupljeni lipidi u prehrani. - Triacilgliceroli su estri glicerola i masnih kiselina. - Svojstva triacilglicerola određuju masne kiseline koje mogu biti nezasićene i zasićene, kratkolančane, srednjelančane i dugolančane, u cis i trans obliku. - Triacilgliceroli su u krutom stanju na sobnoj temperaturi ako ih grade zasićene masne kiseline, a u slučaju kad ih grade nezasićene onda su tečni-ulja. - Neke masne kiseline su esencijalne kao što je linolna, linolenska i arahidonska . - Linolna kiselina ima prvu dvostruku vezu između 6. i 7. ugljenikovog atoma, zbog čega se naziva omega 6-masnom kiselinom, a linoleinska kiselina ima dvostruku vezu između 3. i 4. ugljenikovog atoma i ubraja se u omega 3-masne kiseline. - Ljudsko tijelo ne raspolaže enzimom koji razlaže dvostruke veze masnih lanaca većih od 10 ugljikovih atoma. Fosfolipidi Fosfolipidi su glavne strukturne komponente ćelijskih membrana. Slično mastima, sastoje se od masnih kiselina i glicerola. Međutim, treća masna kiselina je zamijenjena fosfatnom grupom koja posjeduje negativna naelektrisanja, za koju je obično vezana još neka polarna grupa. Predstavnici fofolipida su: lecitin, cefalin i drugi. Lecitini i cefalini površinski su aktivna biološka sredstva jer imaju hidrofilni polarni kraj i hidrofobnu komponentu. Sojino ulje sadrži oko 3,5% fosfatida , te ovo ulje služi kao izvor njihovog dobijanja. Prehrambena industrija koristi lecitin kao emulgator pri miješanju dva sastojka koji se prirodno ne miješaju kao što su ulje i voda. Njegova hranjiva vrijednost ovisi o sadržaju kolina i esencijalnih masnih kiselina, odnosno o namirnici u kojoj se nalazi. Lecitin se nalazi u jajima, soji, mlijeku, čokoladi, vafel proizvodima, majonezi kao i žvakaćoj gumi te brojnim drugim prehrambenim proizvodima. Sva nerafinirana ulja sjemenki sadrže veći ili manji postotak lecitina. Djeluje kao izvrstan emulgator masti. Lecitin je strukturni dio membrane stanice i staničnih organela. Jedan je od tri glavna emulgatora u prirodi, uz sfingomijelin i cefalin. Neophodan je za detoksikacijsku ulogu jetre. Konstitucija fosfolipida važna je u biološkim sistemima. Fosfatna grupa kod fosfolipida čini hidrofilnu glavu molekule, za razliku od hidrofobnih repova masnih kiselina. Zahvaljujući ovakvoj strukturi, fosfolipidi su amfipatične molekule, koje spontano u vodi obrazuju dvoslojni film u kome su glave orijentisane prema spolja – prema vodi, a repovi prema unutra, što predstavlja osnovu strukture ćelijskih membrana. Fosfolipidi su najobilniji u žumanjcima jaja, jetri, soji i kikirikiju. Ljudsko tijelo je u stanju sintetizirati fosfolipide. Sfingolipidi Sfingolipidi su vrsta fosfolipida bez glicerola, ali su po strukturi i djelovanju srodni fosfolipidima. To su složeni lipidi kod kojih je na primarnu OH- grupu na C1 sfingozina u dijelu molekule esterski vezan fosfoholin ili fosfoetanolamin. Od masnih kiselina u sfingomijelinima najčešće su prisutne palmitinska, stearinska, lignocerinska kiselina, kao zasićene masne kiseline i nervonska kiselina. Ključni pojmovi - Fosfolipidi su komponente hrane, a imaju značajnu funkciju u ljudskom oragnizmu. - Najznačajniji fosfolipid u hrani je lecitin. - Fosfolipidi su najobilniji u žumanjcima jaja, jetri, soji i kikirikiju. - Ljudsko tijelo je u stanju sintetizirati fosfolipide. Voskovi Voskovi su takođe jedan od oblika strukturnih lipida. Voskovi su estri viših masnih kiselina i viših alkohola sa 20 do 70 C atoma u molekulu. Oni formiraju zaštitni sloj na koži, krznu, perju, lišću i plodovima viših biljaka i na egzoskeletu mnogih insekata. Prirodni voskovi (pčelinji vosak, mast iz kitove glave, biljni voskovi) smjese su različitih tvari. Glavni sastojak je ester dugolančanih jednovalentnih alkohola s višim masnim kiselinama. Iz pčelinjeg voska izoliran je miricin, ester palmitinske kiseline s miricilnim alkoholom, C30H61OH. Iz glave kita je izoliran cetilpalmitat, CH3-(CH2)14-CO-O-C16H33. Uz te estere nalazimo u voskovima nerazgranate ugljikovodonike, estere sterola, slobodne masne kiseline i hidroksi masne kiseline. Kod biljaka su 80% svih lipida voskovi koji stvaraju zaštitni sloj na površini biljke i štite je od isparavanja vode. Prirodni vosak (pčelinji, lanolin) pored estara sadrži i malu količinu slobodnih masnih kiselina, nekih alkohola i ugljovodinika, sa 20-35 C atoma u molekulu. Lipidi izoprenoidnog porijekla Lipidi izoprenoidnog porijekla mogu se svrstati u sljedeće grupe: - steroidi čija struktura potiče od od triterpena (C5H8) 6 a to su: holesterol, sterolni derivati (esteri, glikozidi), vitamin D, žučne kiseline, steroidni hormoni - karotenoidi kao što je provitamin A - izoprenoidni vitamini kao što su vitamini E i K Steroidi. Holesterol pripada grupi jedinjenja poznatih kao steroidi. To je steroid životinjskog porijekla. Steroidi se po strukturi razlikuju od drugih lipida, ali su svrstani u ovu grupu zato što su nerastvorljivi u vodi. Svi steroidi imaju četiri povezana prstena sastavljena od ugljenika, a neki od njih kao holesterol, imaju ugljovodonični lanac. Holesterol je steroidni alkohol koji u položaju 3-beta A prstena steroidnog skeleta sadrži hidroksilnu skupinu, a na C17 atomu razgranati alifatični lanac od 8 C atoma. Holesterol je od osnovnog značaja za život. Tijelo odraslog čovjeka sadrži oko 150 gr holesterola. Prehrambeni holesterol je holesterol koji je prisutan u hrani koju jedemo. Nalazi se u hrani animalnog porijekla uključujući jaja, maslac, mlijeko, kajmak, džigerica i bubrezi. Nema ga u hrani biljnog porijekla. Holesterol u krvi indikator je u uspostavljanju medicinskih dijagnoza. Holesterol je prisutan u svim ćelijskim membranama, sem u bakterijskim. Oko 25% suhe težine membrana crvenih krvnih zrnaca čini holesterol. Također obezbjeđuje osnovnu shemu za sinteze mnogih hormona – polni steroidi, kao što su estradiol i testosteron, steroidni hormoni kore nadbubrežne žlijezde, npr. kortizol, kao i prethodnik vitamina D (7-dehidroholesterol). Holesterol je također ključni prethodnik žučnih kiselina i stoga je od vitalnog značaja za probavu masnoća. Glavna je komponenta mijelinskog omotača nervnih vlakana. U starijih ljudi holesterol formira masne naslage u unutrašnjosti krvnih sudova što smanjuje njihovu elastičnost, zatvara ih i dovodi do povećanog krvnog pritiska te srčanog i moždanog udara. Karotenoidi. Osnovnu strukturu karotenoida čine kovalentno povezane izoprenske jedinice. Razlikujemo dvije strukturne grupe karotenoida: karoteni i ksantofili. Karotenoidi su topivi u uljima i organskim otapalima, a boja im varira od žute preko narančaste do crvene što podrazumijeva da se nalaze u narančastom, žutom, crvenom i zelenom voću i povrću. Danas poznajemo oko 600 karotenoida. Najpoznatiji karotenoidi su beta karoten, likopen i lutein. Struktura provitamina A potiče od tetraterpena (C5 H8)8. Beta-karoten je snažan izvor vitamina A, u koji ga ovisno o potrebi pretvara naš organizam. Ukoliko ne dođe do pretvorbe karotenoida u vitamin A, oni se ugrađuju u hilomikrone te dolaze u jetru. U cirkulaciji se nalaze vezani za lipoproteine. U karotenoide spadaju: - narančasti karoten (mrkva, kukuruz, marelica, breskva, agrumi, bundeva), - crveni likopen (rajčica, lubenica, marelica), - žuto-narančasti ksantofil (kukuruz, breskva, paprika, bundeva), - žuto-narančasti krocetin (šafran). Izoprenoidni vitamini su vitamini E i K. Većina namirnica koje sadrže višestruko nezasićene masne kiseline sadrže i vitamin E. Ključni pojmovi - Voskovi su estri viših masnih kiselina i viših alkohola sa 20 do 70 C atoma u molekulu. - Holesterol je lipid steroidne strukture i integralni je dio životinjskih tkiva (jaja, meso, neke ribe, punomasno mlijeko itd.). - Nema ga u biljnim ćelijama. - Holesterol ima mnogo funkcija u organizmu, neophodan je za sintezu polnih hormona i žučnih kiselina koje učestvuju u varenju hrane. Lipoproteini Lipoproteini su kompleksi-čestice masnih spojeva i proteina. Konkretnije, lipoprotein je kompleks holesterola, triacilglicerola i fosfolipida s proteinima. Lipidna komponenta lipoproteina sadrži četiri tipa molekula, u različitom omjeru u različitim razredima lipoproteina. Svi lipoproteini imaju u svom sastavu fosfolipide, kolesterol, esterificirani kolesterol i triacilglicerole. Poznavajući svojstva ovih kategorija lipida može se pouzdano sačiniti opći model lipoproteina. Fosfolipidi, zbog svojstva amfipatičnosti (jedan kraj molekule je polaran, a drugi nepolaran) zajedno s proteinima čine vanjsku ovojnicu lipoproteina. Polarne glave fosfolipida su izložene vodenom mediju, a nepolarni krajevi okrenuti prema unutrašnjosti. Esterificirani holesterol i triacilgliceroli su velike nepolarne molekule i smještene su u sredini čestica. Holesterol je blago polaran, pa može biti i na površini i u unutrašnjosti čestice. Glavna uloga lipoproteina je transport lipida u organizmu. Lipoproteini se dijele prema sastavu, veličini i gustoći na 4 kategorija u kojima redom opada udio masti, a raste udio proteina. To su: - hilomikroni - VLDL lipoproteini - LDL lipoproteini - HDL lipoproteini Najveće lipoproteinske čestice, ujedno i čestice najmanje gustoće nazivamo hilomikronima (CM) u kojima se nalazi najviše triacilglicerola uz manje količine fosfolipida, kolesterola i apoproteina. Služe za transport triacilglicerola unesenih hranom. Nešto manje čestice nazivamo lipoproteinima vrlo male gustoće, najčešće poznate pod akronimom VLDL (od engleskog Very Low Density Lipoprotein) i oni služe za transport endogenih triacilglicerola u organizmu. Postoje i lipoproteini srednje gustoće (Intermediate Density Lipoproteins) poznati po kratici IDL, formiraju se katabolizmom VLDL i prekursori su za tvorbu LDL. Još manje i gušće čestice su lipoproteini male gustoće (LDL – Low Density Lipoprotein) koji služe kao glavni transporteri holesterola do perifernih stanica. Najgušće i najmanje čestice su lipoproteini velike gustoće, HDL (od engl. High Density Lipoprotein). Sadrže najviše proteina od svih navedenih kategorija, služe također za transport kolesterola ali od stanica u jetru. Glikolipidi Glikolipidi su složeni lipidi konjugirani sa ugljičnim hidratima, a ugljikohidratna komponenta je najčešće D-galaktoza. Bitni su za funkciju bioloških membrana. Nalaze se u mozgu i krvi. Glikolipidi su izgrađeni od sfingozina, ostatka masnih kiselina (acila) i šećera vezanog na primarnu hidroksilnu skupinu sfingozina Ključni pojmovi - Lipoproteini su konjugati proteina i lipida. - Od namirnica, jaja su posebno bogata lipoproteinima. - U ljudskom organizmu imaju značajnu ulogu u transportu nutrijenata. - Za razliku od HDL-a, LDL je lipoprotein štetan po zdravlje, jer povišene vrijednosti LDL u cirkulaciji dovode do stvaranja plaka u krvnim sudovima. Literatura Spisak korišćene literature možete naći u Literatura – Hemija hrane.