Роль липидов в животных и растительных организмах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

жир липид химический обмен

В настоящее время заметно возрос интерес к липидам со стороны всех направлений медико-биологической науки. Прежде всего - это связано с теми функциями, которые липиды выполняют в организме растений, животных и человека. Исследования трёх последних десятилетий показали, что липиды не только источник и форма хранения информации.

Сложные липиды и их природные комплексы являются основой строения биологических мембран и в составе ее осуществляют важнейшие жизненные процессы. Установлено также, что серьезные поражения нервной системы, расстройства сердечно-сосудистой системы тесно связаны с нарушением обмена липидов

К липидам относятся жиры и жироподобные вещества растительного и животного происхождения. Обычно их разделяют на две группы: простые липиды - жиры и сложные липиды, к которым относятся фосфатиды, цереброзиды и фосфосфингозиды.

В биохимии к липидам часто относят и свободные длинноцепочечные кислоты жиров, стерины, воски и некоторые другие, растворимые в неполярных растворителях органические соединения.

Окислительное расщепление запасных жиров - универсальный биохимический процесс, протекающий во всех живых организмах и поставляющий энергию, необходимую для жизнедеятельности. Такие запасные жиры или жиры депо наряду с белками и сахарами - один из трех основных питательных компонентов для млекопитающих.

В последние годы выявлена крайне важная роль сложных липидов в функционировании клеточных мембран. Все клеточные мембраны, помимо белка и полисахаридов, содержат от 20 до 75% полярных и нейтральных липидов (фосфолипиды, сфинголипиды, гликосфингозиды, холестерин и жирные кислоты). Липиды образуют бимолекулярный слой толщиной около 5 нм с полярными группами по обе стороны слоя, в которой вкраплены белковые субчастицы и структурированная вода.

Этот слой регулирует обмен веществ в клетках, определяя проницаемость мембран для ионов, неэлектролитов и воды.

Основная характеристика липидов

Липиды (отгреч. липос-- жир) -- низкомолекулярные органические соединения, полностью или почти полностью нерастворимые в воде, могут быть извлечены из клеток животных, растений и микроорганизмов неполярными органическими растворителями, такими, как хлороформ, эфир, бензол.

Липиды - этo класс органических веществ, которые нерастворимы в воде (но растворимы в неполярных жидкостях) и по своему строению являются, как правило, смежными эфирами высших жирных кислот и какого-либо из немногих спиртов.

Гидрофобность (или липофильность) является отличительным свойством этого класса соединения, хотя по природе -- химическому строению и структуре -- они весьма разнообразны. В их состав входят спирты, жирные кислоты, азотистые соединения, фосфорная кислота, углеводы и др. Следовательно, учитывая различия в химическом строении, функциях соединений, относящихся к липидам, дать единое определение для представителей этого класса, веществ невозможно.

Физические свойства жиров

Как правило, жиры не выдерживают перегонки и разлагаются, даже если их перегоняют при пониженном давлении.

Температура плавления, а соответственно и консистенция жиров зависят от строения кислот, входящих в их состав. Твердые жиры, т.е. жиры, плавящиеся при сравнительно высокой температуре, состоят преимущественно из глицеридов предельных кислот (стеариновая, пальмитиновая), а в маслах, плавящихся при более низкой температуре и представляющих собой густые жидкости, содержатся значительные количества глицеридов непредельных жирных кислот (олеиновая, линолевая, линоленовая).

Для многих глицеридов характерно наличие «двойной температуры плавления». Так, чистый тристеарин плавится при 71⁰С. Однако если тристеарин расплавить, а затем резко охладить, то при повторном нагревании он плавится сначала при 55⁰С, затем затвердевает и снова плавится при 71⁰С. Удалось установить также существование и третьей точки плавления. Это явление обусловлено наличием для стеарина трех полиморфных кристаллических форм с различной температурой плавления: устойчивая в-форма (71,5⁰С); в'-форма (65⁰С) и б-форма (54,5⁰С).

Так как природные жиры представляют собой сложные смеси смешанных глицеридов, они плавятся не при определенной температуре, а в определенном температурном интервале, причем предварительно они размягчаются. Для характеристики жиров применяется, как правило, температура затвердевания, которая не совпадает с температурой плавления - она несколько ниже. Некоторые природные жиры - твердые вещества; другие же - жидкости (масла). Температура затвердевания изменяется в широких пределах: -27⁰С у льняного масла, -18⁰С у подсолнечного, 19-24⁰С у коровьего и 30-38⁰С у говяжьего сала.

Температура затвердевания жира обусловлена характером составляющих его кислот: она тем выше, чем больше содержание предельных кислот.

Жиры растворяются в эфире, полигалогенопроизводных, в сероуглероде, в ароматических углеводородах (бензоле, толуоле) и в бензине. Твердые жиры трудно растворимы в петролейном эфире; нерастворимы в холодном спирте. Жиры нерастворимы в воде, однако они могут образовывать эмульсии, которые стабилизируются в присутствии таких поверхностно-активных веществ (эмульгаторов), как белки, мыла и некоторые сульфокислоты, главным образом в слабощелочной среде. Природной эмульсий жира, стабилизированной белками, является молоко.

Химические свойства жиров

Гидролиз. Среди реакций жиров особое значение имеет гидролиз, который можно осуществить как кислотами, так и основаниями (щелочной гидролиз называют омылением):

Гидролиз жиров идет постепенно; например, при гидролизе тристеарина получается сначала дистеарин, затем моностеарин и, наконец, глицерин и стеариновая кислота.

Практически гидролиз жиров производят или перегретым паром, или же нагреванием в присутствии серной кислоты или щелочей. Превосходными катализаторами гидролиза жиров являются сульфокислоты, получаемые сульфированием смеси непредельных жирных кислот с ароматическими углеводородами (контакт Петрова). В семенах клещевины находится особый фермент - липаза, ускоряющий гидролиз жиров. Липаза широко применяется в технике для каталитического гидролиза жиров.

Реакции присоединения. Двойные связи непредельных кислот, входящих в состав жира, могут быть прогидрированы каталитическим путем, они присоединяют бром и йод.

В связи с тем, что твердых жиров не хватает для технического использования и пищевых целей, большое техническое значение приобрело превращение более дешевых жидких жиров в твердые. Это превращение осуществляется путем каталитического гидрирования двойных связей кислот жидких жиров, при этом жидкие ненасыщенные жиры переходят в твердые насыщенные, поэтому процесс называют также отверждением жиров. В качестве сырья применяют жир морских млекопитающих и растительные масла - подсолнечное, хлопковое и др. Гидрирование проводится в жидкой фазе при 160-200 ⁰С и 2-15 атм. в присутствии никелевых катализаторов. Продукты гидрирования известны под различными названиями (салолин, саломас и др.).

Гидрогенезированные жиры сходны во всех отношениях с природными твердыми жирами. Гидрогенизацией некоторых распространенных растительных масел (масло земляного ореха, хлопковое, соевое) получают пищевые жиры. Так, искусственное масло, или маргарин, представляет собой эмульсию гидрогенизированного растительного жира в молоке; он имеет вид, консистенцию, запах и вкус сливочного масла. Запах и вкус придаются предварительным брожением молока с особыми видами молочных бактерий, вызывающих частичное окисление и синтезирующих диацетил - основное душистое вещество сливочного масла. Иногда прибавляют и синтетический диацетил. Для стабилизации эмульсии в маргарин вводят также природные эмульгаторы, такие, как яичный желток или лецитин, выделенный из желтка или сои.

Аналитическая характеристика жиров

Кроме температуры плавления и затвердевания, для характеристики жиров применяются следующие величины: кислотное число, число омыления, йодное число.

Природные жиры нейтральны. Однако при переработке или хранении вследствие процессов гидролиза или окисления образуются свободные кислоты, количество которых непостоянно. Кислотное число представляет собой число миллиграммов гидроксида калия, необходимое для нейтрализации свободных жирных кислот, содержащихся в 1 г жира.

Число омыления равно числу миллиграммов гидроксида калия, расходующихся при омылении 1 г жира кипячением последнего с избытком гидроксида калия в спиртовом растворе. Число омыления чистого триолеина равно 192. Высокое число омыления указывает на присутствие кислот с «меньшими молекулами». Малые числа омыления указывают на присутствие более высокомолекулярных кислот или же неомыляемых веществ. При взаимодействии с щелочами жиры гидролизуются с образованием солей высокомолекулярных кислот, называемых «мылами».

Йодное число выражается числом граммов йода, которое может присоединяться по двойным связям к 100 г жира. Для определения йодного числа применяют растворы хлорида йода ICl, бромида йода IBr, или йода в растворе сулемы, которые более реакционноспособны, чем сам йод. Йодное число является мерой ненасыщенности кислот жиров. Оно важно для оценки качества высыхающих масел.

Классификация липидов

Липиды представляют собой разнородные в химическом отношении вещества. В связи с этим существуют разные подходы к их классификации. На рис. приведена классификация липидов, в соответствии с которой они струппированы в отдельные классы и группы на основании их химического строения и состава.

Единая классификация липидов отсутствует. Наиболее целесообразно классифицировать липиды в зависимости от их химической природы, биологических функций. Также определяющим признаком для первичной классификации липидов, являются входящие в состав липидов многоатомные алифатические спирты, содержащие две или три гидроксильные группы.

По химическому составу липиды обычно делят на две группы: простые и сложные.

Простые липиды не содержат азота, фосфора и серы. К ним относятся главным образом нейтральные липиды, являющиеся производными высших жирных кислот, одно-, двух- и многоатомных спиртов, альдегидов (ацилглицерины, эфиры диолов, воски, алкильные липиды, плазмалогены), а также их структурные компоненты (спирты, карбоновые кислоты). Сложными липидами являются фосфолипиды и сфинголипиды.

Фосфолипиды - соединения, при гидролизе которых образуются наряду со спиртами (чаще всего глицерином) и высокомолекулярными жирными кислотами фосфорная кислота, азотистые основания, аминокислоты и ряд других соединений.

Сфинголипиды содержат сфингозиновые основания, являющиеся длинноцепочными аминодиолами. В состав простых и сложных липидов могут входить гликолипиды, содержащие в качестве структурных компонентов углеводные фрагменты. Иногда в самостоятельные группы липидов выделяют жирорастворимые пигменты, стерины, жирорастворимые витамины. Некоторые из этих соединений могут быть отнесены к группе простых (нейтральных) липидов, другие - сложных.

Сложные липиды

Гликолипиды

Гликолипиды по своему строению гликолипиды характеризуются наличием остатков глицерола или производного сфинганина, остатков высших жирных кислот, одного или нескольких моносахаридных остатков. Находятся в тканях животных, растений и микроорганизмах, обнаружены также в крови и молоке. Играют важную роль в функционировании биологических мембран. В зависимости от спиртового компонента среди гликолипидов различают гликозил-диацилглицеролы и гликосфинголипиды.

Гликозилдиацилглицеролы

Гликозилдиацилглицеролы в составе молекулы содержат глицерол, этерифицированный остатками двух высших жирных кислот, и одну или несколько молекул моносахаридов. Из высших жирных кислот в этих соединениях обнаружены как насыщенные (например, пальмитиновая), так и ненасыщенные (например, линолевая). В качестве углеводного компонента чаще всего встречаются остатки одной или нескольких молекул D-галактозы. Примером таких гликозилдиацилглицеролов являются моногалактозил-диацилглицеролы и дигалактозилдиацилглицеролы:

Моно- и дигалактозилдиацилглицеролы содержатся в самых различных растительных тканях (листьях, семенах пшеницы, клубнях картофеля, водорослях и др.) и некоторых бактериях. Они являются главными липидами мембран хлоропластов (органеллы растительной клетки, служащие вместилищем фотосинтезирующего аппарата). В животных тканях эти соединения не обнаружены. В хлоропластах содержатся также гликозилдиацилглицеролы, состоящие из двух остатков жирных кислот, глицерола и сульфоглюкозы, - сульфолипиды:

Растительные сульфолипиды, так же как и галактолипиды, играют важную роль в структуре и функции мембран хлоропластов.

Гликосфинголипиды

Гликосфинголипиды широко распространены в тканях животных и меньше - в растениях. В состав их молекул входят одно из производных аминоспирта сфинганина (сфингозин, фитосфингозин и др.), высшая жирная кислота, соединенная пептидной связью с этим производным, и один или несколько моносахаридныхостатков. В зависимости от числа и строения моносахаридных остатков выделены три основные группы гликосфинголипидов: цереброзиды, сульфатиды и ганглиозиды. Цереброзиды обнаружены в организме животных и растений. В животных организмах содержатся в мембранах нервных клеток. Особенно их много в белом веществе мозга. В растениях были впервые обнаружены в пшеничной муке, затем были найдены во многих фотосинтезирующих тканях, клубнях картофеля, в яблоках и грибах. В состав молекул цереброзидов входят производные сфинганина, моносахаридный остаток и жирная кислота. При этом в цереброзидах животных производное сфинганина представлено аминоспиртом сфингозином, моносахаридный остаток - D-галактозой. Среди жирных кислот, обнаруженных в цереброзидах животных, чаще всего встречаются кислоты, содержащие 24 атома углерода. Наиболее изу- ченными представителями цереброзидов животных являются нервон, цереброн и керазин, содержащие соответственно нервоновую, цереброновую и лигноцериновую кислоты:

В цереброзидах растений моносахаридный остаток всегда представлен D-глюкозой, производное сфинганина - фитосфингозином или транс-8-дегидрофитосфингозином, жирнокислотный компонент - 2-гидроксикислотой с 16, 22 или 24 атомами углерода. В связи с тем, что соединения, образующиеся в результате связывания производных сфинганина с жирными кислотами пептидной связью, носят название церамиды, цереброзиды можно называть церамидмоносахаридами:

Сульфатиды, как и цереброзиды, являются структурными компонентами биологических мембран белого вещества мозга. Однако содержание их в мозге намного ниже, чем цереброзидов. По строению молекул сульфатиды - это цереброзиды, у которых остаток галактозы этерифицирован в С-3-положении серной кислотой, в связи с чем сульфатиды называют цереброзидсульфатами:

Ганглиозиды обнаружены в большинстве тканей животных организмов, причем в наибольшем количестве - в сером веществе мозга. Они сосредоточены преимущественно на внешней поверхности биологических мембран. Они участвуют в процессе приема сигналов, поступающих в клетки, в контроле и регуляции межклеточных контактов, связывают или инактивируют некоторые бактериальные токсины и выполняют многие другие функции.

Ганглиозиды - сложные соединения, в составе которых обнаружены сфингозин, жирная кислота, D-глюкоза, D-галактоза, N-ацетилглюкозамин, N-ацетилгалактозамин и обязательно N-ацетилнейраминовая кислота, относящаяся к группе сиаловых кислот (ацильных производных нейраминовой кислоты):

Благодаря наличию карбоксильной группы в остатке N-ацетилнейраминовой кислоты все ганглиозиды являются кислыми соединениями. Моносиалоганглиозид содержит один остаток N- ацетилнейраминовой кислоты (рис. 7.1).

Взаимосвязь между обменами белков, липидов и углеводов

Обмен веществ в живом организме протекает не хаотично, а «тонко настроен». Все превращения органических веществ, процессы анаболизма и катаболизма тесно связаны друг с другом. В частности, процессы синтеза и распада взаимосвязаны, координированы и регулируются нейрогуморальными механизмами, придающими химическим процессам нужное направление. В организме человека, как и в живой природе, не существует самостоятельного обмена белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот. Все они объединены в единый процесс метаболизма, подчиняющийся диалектическим закономерностям взаимозависимости и взаимообусловленности, основанным на взаимопревращении между отдельными классами органических веществ.

Взаимосвязь обмена углеводов и липидов

Избыточное употребление в пищу углеводов (мучные и крупяные изделия) приводит к отложению жиров в организме.

Обратный процесс превращения жиров в углеводы наблюдается у животных, находящихся в зимней спячке (медведи, сурки, ежи). За зиму у них полностью исчезают жировые запасы, однако уровень содержания гликогена в печени длительное время остается достаточно высоким. В процессе превращения жиров в углеводы усиливается потребление кислорода, поскольку в жирах кислорода мало, а в углеводах его значительно больше. У растений активное превращение масел в углеводы идет при прорастании семян. Связующим звеном в превращении углеводов в липиды является ацетил-КоА. Он образуется из ПВК - конечного продукта гликолиза углеводов и представляет собой исходное соединение для синтеза высших жирных кислот, стеролов.

Глицерин, необходимый для образования многих липидов, получается в результате восстановления промежуточных продуктов гликолиза глицеральдегид-3-фосфата и дигидроксиацетонфосфата с последующим отщеплением фосфорной кислоты.

Вместе с тем один из основных продуктов расщепления липидов - глицерин - используется в синтезе углеводов через образование глицеральдегид-3-фосфата и его вступление в глюконеогенез. У растений и микроорганизмов на синтез углеводов используется важный продукт расщепления липидов - ацетил-КоА через глиоксилатный цикл.

Взаимосвязь белкового и липидного обменов

Взаимосвязи «белки - углеводы» и «углеводы - липиды» дают основание для объединения их в единую цепь «белки -углеводы - липиды», в которой углеводы являются связующим звеном между белками и липидами. Так может происходить в природе, однако существуют и более короткие пути взаимосвязи белков и липидов. Один из основных продуктов расщепления липидов - ацетил-КоА, включаясь в ЦТК, образует кетокислоты, аминирование которых дает аминокислоты.

Другой важный продукт гидролиза липидов - глицерин - в результате длинной цепи превращений через глицеральдегид-3-фосфат в шикимовую кислоту участвует в биосинтезе циклических аминокислот. В известной мере возможен процесс синтеза липидов за счет распадающихся белков. Продукты дезаминирования аминокислот через ЦТК и другие метаболические процессы образуют ПВК, при окислительном декарбоксилировании которого образуется ацетил-КоА - исходное соединение для синтеза жирных кислот и других компонентов липидов.

Взаимосвязь белков и липидов выражается в образовании различных комплексов липопротеинов. Биосинтез белков и их функционирование (например, в качестве ферментов) всегда тесно связаны со структурой и свойствами клеточных мембран, в которых липиды играют важнейшую роль. С другой стороны, в обмене липидов, как и любых других соединений, первостепенное значение имеют белки (например, ферменты, НS-АПБ).

Таким образом, преобладание распада одних питательных веществ и биосинтеза других прежде всего определяется физиологическим состоянием и потребностями организма в энергии и метаболитах. Этими факторами в значительной степени может быть объяснено постоянное динамическое состояние химических компонентов организма как единого целого.

Превращение липидов при производстве продуктов питания

При получении продуктов питания, как в промышленности, так и в домашних условиях, в ходе технологического потока липиды исходного сырья (зерно, крупа, мясо и молоко, жиры и масла, плоды и овощи и др.) претерпевают разнообразные превращения; значительные изменения происходят и в липидном комплексе хранящихся продуктов. Все это сказывается на их составе, а следовательно, на пищевой и биологической эффективности готовых продуктов.

С главными направлениями этих превращений вы познакомились: гидролиз липидов, окислительное и биохимическое прогоркание. Но в пищевом сырье, полу- и готовых продуктах они могут протекать одновременно, в виде идущих параллельно, связанных между собой превращений. В упрощенной форме это представлено на рис.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Глубина и интенсивность этих процессов зависят от химического состава липидов, характера сопутствующих, добавляемых и образующихся веществ (например, антиоксидантов, меланоидинов), влажности, присутствия микроорганизмов, активности ферментов, контакта с кислородом воздуха, а следовательно, от способа упаковки жира и многих других факторов. Все перечисленное говорит о многообразии, сложности и противоречивости процессов, протекающих в липидном комплексе. Так, в растительных маслах, содержащих значительное количество ненасыщенных жирных кислот, протекают, главным образом, процессы автоокисления кислородом воздуха.

Благодаря низкой влажности, отсутствию минеральных веществ липиды не поражаются микроорганизмами и в тем ноге могут храниться относительно длительное время. Лучшими условиями их сохранности в специальных баках -- резервуарах являются:

температура 4--6°С;

относительная влажность воздуха -- 75%.

В быту их следует хранить в закрытой стеклянной таре в темноте, оставляя минимальным воздушное простанство в бутыли. Животные жиры (говяжий, свиной, бараний) по своему жир нокислотному составу (незначительное содержание высоконепредельных жирных кислот) должны были бы обладать высокой устойчивостью при хранении. Но они практически не содержат антиоксидантов, и это снижает их стойкость при хранении.

Наиболее неустойчивыми являются сливочное масло, маргарины, комбинированные масла. Высокая влажность, наличие белковых и минеральных веществ способствуют развитию микрофлоры, следовательно, интенсивному развитию процессов биохимического прогоркания. Одними из основных факторов, обеспечивающих сохранность сливочного масла и маргарина, являются низкая температура и отсутствие света, внесение консервантов и антиоксидантов (для маргаринов, комбинированных масел). Не менее сложные процессы протекают при хранении в липидном комплексе пищевого сырья и готовых продуктов. Так, при хранении пшеничной муки идут процессы гидролитического и окислительного прогоркания, образующиеся продукты взаимодействуют с белками, влияя на хлебопекарное достоинство пшеничной муки. При развитии окислительных процессов в продуктах накапливаются нежелательные для организма человека вещества, поэтому защита липидов от окисления является важной задачей.

Роль липидов в животных и растительных организмах

Липиды широко распространены в природе, и их роль весьма разнообразна. Прежде всего фосфолипиды, гликолипиды и стероиды - важнейшие компоненты биологических мембран, окружающих протоплазму и содержащиеся в ней субклеточные структуры: ядро, митохондрии, пластиды, лизосомы.

Липиды служат также энергетическим материалом для организма. При окислении 1 г жира выделяется 9,3 ккал (39 кДж), в то время как при окислении 1 г углеводов и белков освобождается 4,1 ккал (17,22 кДж). Распадаясь в организме, жиры дают не только энергию, но и значительное количество воды.

Если при окислении 1 г белка образуется 0,41 г воды, при окислении 1 г углеводов - 0,55 г, то при окислении 1 г жира выделяется 1,07 г воды.

Образование воды является важной чертой обмена жиров, особенно у животных, живущих в засушливых районах, у которых жиры окисляются весьма интенсивно и организм успешно справляется с водной недостаточностью, используя воду, которая образуется в процессе обмена веществ.

Одновременно липиды являются запасными веществами, накапливающимися в значительных количествах в животном организме, некоторых плодах и семенах, в микроорганизмах. Запас жиров и их распад имеют большое значение при прорастании семян на сухих почвах. Например, семена масличных растений содержат мало углеводов, основными запасными веществами в них являются жиры, которые служат источником энергии и материалом для построения тканей развивающегося зародыша. За счет распада жиров прорастание семян масличных культур идет очень интенсивно.

В связи с хорошо выраженными термоизоляционными свойствами липиды сохраняют тепло в организме, особенно у морских и полярных животных, выполняя тем самым защитную функцию. В виде жировой прокладки предохраняют тело и органы животных от механических повреждений, служат жировой смазкой для кожи. Восковой налет на листьях и плодах растений защищает от избыточного испарения и проникновения микроорганизмов. Липидные компоненты бактерий в значительной мере определяют их чувствительность или резистентность к антибиотикам. Некоторые из липидов имеют отношение к иммунитету (гликолипиды).

Регуляторной активностью обладают простагландины, по липреноловые коферменты-переносчики. От свойств и структуры мембранных липидов во многом зависит активность мембраносвязанных ферментов, особенности протекания процессов окислительного фосфорилирования.

Для животных организмов липиды являются источником незаменимых жирных кислот (линолевая С₁₇Н₃₁СООН и линоленовая С₁₇Н₂₉СООН). Эти кислоты в животном организме не синтезируются, поэтому должны поступать с пищей. Линолевая и линоленовая кислоты, поступающие с пищей, служат предшественником для синтеза арахидоновой кислоты. Полиненасыщенные жирные кислоты ускоряют окисление в организме животных насыщенных жирных кислот и таким образом принимают участие в обмене жиров.

Обмен липидов в живом организме слагается из их гидролиза, окисления продуктов гидролиза и синтеза липидов, характерных для данного организма.

В организме животных гидролиз липидов происходит в пищеварительном тракте и тканях. Гидролиз липидов в пищеварительном тракте называется перевариванием. Гидролиз липидов в растениях происходит в семенах, особенно при прорастании семян масличных.

Применение жиров

Животные жиры находят широкое применение, прежде всего, в качестве продуктов питания. Важные пищевые жиры -- говяжий, бараний и свиной -- получают из жировых тканей рогатого скота и свиней. Из тканей морских млекопитающих и рыб приготовляют пищевые, медицинские, ветеринарные (кормовые) и технические жиры. Пищевые жиры, перерабатываемые путём гидрогенизации на маргарин, производят из жировых тканей усатых китов (сейвалы, финвалы и др.). Медицинские жиры, содержащие витамин А и используемые как лечебный и профилактический препарат, получают из печени тресковых рыб: трески, пикши, сайры и др. Ветеринарные жиры предназначаются для подкормки животных и птиц и приготовляются из тканевых и печёночных жиров рыб и морских млекопитающих. Технические жиры используют в лёгкой, химической, парфюмерной промышленности и в других отраслях народного хозяйства для обработки кож, выработки моющих и пеногасительных средств и различных кремов и помад. Технический рыбий жир получают преимущественно в процессе производства кормовой муки из различных отходов (головы, кости, внутренности, плавники), из малоценных в пищевом отношении и некондиционных рыб, из некондиционного сырья, получаемого при переработке усатых китов и ластоногих. Техническим относятся также жиры, получаемые из зубатых китов (главным образом кашалотов) и характеризующиеся большим содержанием восков, что делает их непригодными для пищевых целей.

Животные жиры выделяют из жировой ткани и отделяют от белков и влаги посредством нагревания выше температуры плавления. Вытопку жиров из измельченной ткани производят в открытых котлах, а из неизмельчённой -- в автоклавах под давлением. Для вытопки пищевых и других жиров широко применяют установки непрерывного действия АВЖ (отечественного производства), «Титан» (Дания), «Де-Лаваль» (Швеция) и др. Длительность процесса с момента загрузки жирового сырья до получения готового продукта составляет на этих установках 7--10 мин. Вытопка животных жиров на непрерывнопоточной установке АВЖ, широко применяемой в мясной промышленности, включает следующие стадии (см. схему). Сырьё загружают в воронку центробежной машины 1, где оно измельчается ножами и нагревается паром до температуры 85--90°С. Полученная жиромасса поступает через питательный бачок 2 в горизонтальную центрифугу 3 для отделения белков от жира и воды. Жир с водой через центробежную машину 4 направляется в питательный бачок 5 и затем в сепараторы 6 (на схеме показан один) на 2--3-кратную очистку. Прозрачный жир посредством центробежной машины 7 подаётся в приёмник 8, из которого поступает в шнековый аппарат 9 на охлаждение до температуры 35--42 °С, а затем на розлив упаковку в тару.

Схема непрерывнопоточной установки АВЖ для производства животных жиров: 1 -- центробежная машина АВЖ-245; 2, 5 -- питательные бачки; 3 -- центрифуга; 4, 7 -- центробежные машины АВЖ-130; 6 -- сепаратор; 8 -- приёмник жира; 9 -- шнековый охладитель.

Масла растительные жирные, растительные жиры, продукты, извлекаемые из масличного сырья и состоящие в основном (на 95--97 %) из триглицеридов, сложных полных эфиров глицерина и жирных кислот. Кроме триглицеридов (бесцветных веществ без запаха и вкуса), в состав жирных масел растительных входят воски и фосфатиды, а также свободные жирные кислоты, липохромы, токоферолы, витамины и другие вещества, сообщающие маслам окраску, вкус и запах. К жирным растительным маслам относятся: абрикосовое, арахисовое, арбузное, буковое, виноградное, вишнёвое, горчичное масло, дынное, касторовое масло, кедровое, кокосовое масло, конопляное масло, кориандровое, кукурузное масло, кунжутное масло, льняное масло, маковое, масло какао, крамбе, ляллеманцевое, миндальное, молочайное, оливковое масло, ореховое, пальмовое, пальмоядровое, перилловое масло, персиковое, подсолнечное масло, рапсовое масло, рисовое, рыжиковое, сафлоровое масло, сливовое, соевое масло, сурепное масло, томатное, тунговое масло, тыквенное, хлопковое масло и другие.

Свойства жирных растительных масел определяются в основном составом и содержанием жирных кислот, образующих триглицериды. Обычно это насыщенные и ненасыщенные (с одной, двумя и тремя двойными связями) одноосновные жирные кислоты с неразветвлённой углеродной цепью и чётным числом углеродных атомов (преимущественно C₁₆ и C₁₈). Кроме того, в жирных маслах растительных обнаружены в небольших количествах жирные кислоты с нечётным числом углеродных атомов (от C₁₅ до C₂₃). В зависимости от содержания непредельных жирных кислот меняется консистенция масел и температура их застывания: у жидких масел, содержащих больше непредельных кислот, температура застывания обычно ниже нуля, у твёрдых масел -- достигает 40 °С. К твёрдым маслам растительным относятся только масла некоторых растений тропического пояса (например, пальмовое). При контакте с воздухом многие жидкие жирные масла подвергаются окислительной полимеризации («высыхают»), образуя плёнки. По способности к «высыханию» масла делят на ряд групп в соответствии с преимущественным содержанием тех или других непредельных кислот; например, масла, высыхающие подобно льняному маслу (льнянообразно высыхающие), из непредельных содержат главным образом линоленовую кислоту. Касторовое масло, содержащее в основном рицинолевую кислоту, вообще не образует плёнок.

Основная биологическая ценность масел растительных заключается в высоком содержании в них полиненасыщенных жирных кислот, фосфатидов, токоферолов и других веществ. Наибольшее количество фосфатидов содержится в соевом (до 3000 мг %), хлопковом (до 2500 мг %), подсолнечном (до 1400 мг %) и кукурузном (до 1500 мг %) маслах. Высокое содержание фосфатидов отмечается только в сырых и нерафинированных масел растительных. Биологически активным компонентом растительных масел являются стерины, содержание которых в различных маслах неодинаково. Так, до 1000 мг % стеринов и более содержит масло пшеничных зародышей, кукурузное масло;100 мг % -- подсолнечное, соевое, рапсовое, хлопковое, льняное, оливковое, до 200 мг % -- арахисовое и масло какао; до 60 мг % -- пальмовое, кокосовое. Масла растительные полностью свободны от холестерина. Очень высоким количеством токоферолов (100 мг % и более) характеризуются масла пшеничных отрубей, соевое и кукурузное масла, до 60 мг % токоферолов в подсолнечном, хлопковом, рапсовом и некоторых других маслах, до 30 мг % -- в арахисовом, до 5 мг % -- в оливковом и кокосовом. Общее содержание токоферолов ещё не является показателем витаминной ценности масла. Наибольшей витаминной активностью обладает подсолнечное масло, поскольку все его токоферолы представлены б - токоферолом, меньшую E-витаминную активность имеют хлопковое и арахисовое масла. Что касается соевого и кукурузного масел, то они почти полностью лишены витаминной активности, поскольку 90 % общего количества их токоферолов представлены антиокислительными формами.

Области применения масел многообразны. Жирные растительные масла являются важнейшим пищевым продуктом (подсолнечное, хлопковое, оливковое, арахисовое, соевое и др.) и применяются для изготовления консервов, кондитерских изделий, маргарина. В технике из масел производят мыла, олифы, жирные кислоты, глицерин, лаки и другие материалы.

Мыла, соли высших жирных кислот. В производстве и быту мылом (или товарными мылами) называют технические смеси водорастворимых солей этих кислот, часто с добавками некоторых др. веществ, обладающие моющим действием. Основу смесей обычно составляют натриевые (реже калиевые и аммониевые) соли насыщенных и ненасыщенных жирных кислот с числом атомов углерода в молекуле от 12 до 18 (стеариновой, пальмитиновой, миристиновой, лауриновой и олеиновой). К мылам часто относят также соли нафтеновых и смоляных кислот, а иногда и др. соединения, обладающие в растворах моющей способностью. Водорастворимые мыла -- типичные мицеллообразующие поверхностно-активные вещества. При концентрации выше определённого критического значения в мыльном растворе наряду с отдельными молекулами (ионами) растворённого вещества находятся мицеллы -- коллоидные частицы, образованные скоплением молекул в крупные ассоциаты. Наличие мицелл и высокая поверхностная (адсорбционная) активность М. обусловливают характерные свойства мыльных растворов: способность отмывать загрязнения, пениться, смачивать гидрофобные поверхности, эмульгировать масла и др.

Заключение

Наряду с белками, нуклеиновыми кислотами и углеводами липиды обеспечивают основные функции в процессах жизнедеятельности. Являясь ключевыми компонентами биологических мембран, липиды в их составе обладают свойствами специфических регуляторов внутриклеточных метаболических превращений, участвуют в осуществлении межклеточных взаимодействий, проведении нервного импульса, мышечном сокращении. Эти соединения обеспечивают энергетические потребности клетки, создавая резерв энергии, накапливающейся в ходе биохимических реакций. Они также выполняют важную роль водо- и термозащитного барьера, обеспечивают механическую плотность клеток.

По мнению многих специалистов, липиды представляют собой очень перспективный и далеко не полностью исчерпанный источник потенциальных лекарственных и диагностических препаратов. Однако многие физиологические функции липидов еще до конца не выяснены. Эти вещества таят в себе много загадок, которые еще предстоит разгадать ученым.

Список литературы

Ковалевская Н.И. Биологическая химия. Москва, ACADEMIA: 2005. Ї 440с.

Комов В.П. Биохимия: учебник. М.: Дрофа, 2004. - 640 с.

Нечаев А.П. Пищевая химия. Санкт - Петербург, ГИОРД: 2004. Ї 450с.

Пинчук Л.Г., Зинкевич Е.П., Гридина С.Б. БИОХИМИЯ: учебное пособие для студентов ВУЗов/Кемеровский технологический институт пищевой промышленности - Кемерово, 2011. - 364 с.

Проскурина И.К. Биохимия. Москва, ВЛАДОС: 2004. Ї 354с.

Размещено на Allbest.ru