Мазнини - биология
Колко горещо е твърде горещо за живота дълбоко под дъното на океана?
Антибиотици от бактерии
Клетъчна миграция: новооткрита функция на известен протеин
Молекулярен компас за подравняване на клетките
Какво кара листата да стареят през есента
Демокрацията на лешоядите токачки
Околната среда на Ekembo: Хората също живееха в открити пейзажи
| Генетика | Земеделие, горско стопанство и животновъдство
Сортът пшеница е създаден чрез кръстосване на диви треви
Колко горещо е твърде горещо за живота дълбоко под дъното на океана?
Мазнини
| Тази статия обяснява групата химични съединения, вижте Удебелен (многозначен) за други значения. |
Мазнини и мазни масла (Неутрални мазнини) са естери на трихидратния алкохолен глицерин (пропан-1,2,3-триол) с три, най-вече различни, предимно равномерни и неразклонени алифатни монокарбоксилни киселини, мастните киселини. Извършват се и връзки от този тип Триглицериди но IUPAC го препоръчва като име Триацилглицероли.
В зависимост от това дали една мазнина е твърда или течна при стайна температура, човек говори за това дебел или мастно масло. Най-известните мазнини са смесните имена на различни триглицериди на мастни киселини, получени от животни, изразът мастно масло разграничава (тънките) течни мазнини от други групи масла (обикновено неспецифични различни групи течни органични съединения).
Като естествени вещества мазнините са Липиди и са разтворими в липофилни органични разтворители като петролен етер, етер и бензен. С енергийно съдържание от 38,9 kJ/g (9,3 kcal/g), мазнините са най-важният енергиен запас за хората, животните и някои растения. В растенията мазнините се намират главно в семена или микроби, в животинския организъм в мастната тъкан. Мазнините и мастните масла се използват като храна (хранителни мазнини и масла) и също се използват технически, например като смазки (смазочни мазнини, смазочни масла).
Екстракция
Мазнините се получават или от животински продукти, или от растения (полезни растения), понякога също в химическата промишленост. Животински мазнини или се топят директно от мастна тъкан (свинска мас, масло, себум) или се получават от мляко (масло). Растителните масла и мазнини, използвани за храна, се получават от маслени растения или маслени семена чрез пресоване или екстракция с пара или разтворители. Рафинирането и по този начин премахването на нежеланите съставки прави мазнините използваеми за хората. Първоначално маргаринът е от животински произход, но в наши дни се получава чрез хидрогениране (втвърдяване на мазнините) на двойни връзки C = C в остатъците от мастни киселини в растителните масла (слънчогледово масло, рапично масло). Това също може транс-Мастните киселини образуват нежеланото.
През 2006 г. в Германия имаше 53 компании, които се занимаваха с добив и рафиниране на мазнини. С 3,445 служители е постигнат общ оборот от 131 милиона евро. Рафинирането на мазнини е важен отрасъл с 82,7 милиона евро. [1]
През 2007 г. в Германия са произведени 2,4 милиона тона рапично масло, 685 300 тона соево масло, 47 700 тона слънчогледово масло и 1961 тона ленено масло. Основните рафинирани площи през 2007 г. са рапично масло (1,55 милиона тона), слънчогледово масло (195 000 тона), соево масло (510 600 тона) и палмово масло (504 000 тона). Повечето продукти са предназначени за износ. Производството на маргарин (2007: 430 000 тона) и масло (2007: 1,35 милиона тона) също е важно. [2]
характеристики
Физическите свойства на мазнината се влияят от дължините на веригата и особено от честотата на двойни връзки C = C - колко ненаситени са те - в остатъците от мастни киселини. Почти всички от тях имат двойни връзки в естествени мазнини и масла цис-Конфигурация; Ако мастната киселина съдържа няколко двойни връзки, те обикновено се отделят една от друга с метиленова група (-CH2-). Илюстрацията вдясно показва типичен пример за триглицеридна молекула, открита в много растителни мазнини. Растителните мазнини съдържат много ненаситени мастни киселини и следователно са предимно под формата на масла.
Естествените мазнини обикновено съдържат различни мастни киселини и винаги са смес различен ясно дефинирани мазнини с еднаква молекулярна структура и нямат рязка точка на топене, а такава Диапазон на топене На. Температурата на топене се увеличава с увеличаване на дължината на веригата и намаляване на броя на двойните връзки между въглеродните атоми на веригата. Твърдите продукти съдържат високи пропорции на дълги и наситени мастни киселини, докато мастните киселини в течните масла са предимно мононенаситени или полиненаситени. При нагряване някои мазнини вече се разлагат под точката на кипене.
Сравнително дългите вериги от мастни киселини (4 до 26, обикновено 12 до 22 въглеродни атома, на практика винаги четен брой) предпазват кислородните атоми на естерната връзка, така че мазнините са хидрофобни и следователно трудно разтворими във вода. В резултат на това те нямат влияние върху осмотичното състояние на водна фаза като клетъчен сок, междуклетъчна течност, кръв, лимфа при животните, вакуоли и транспортни съдове в растенията. Като депо мазнини, те образуват подходяща форма за съхранение на енергия - при хората количеството за това е 10 кг и повече.
Открити са доказателства, че мастният вкус - в допълнение към вече познатите солени, кисели, сладки, горчиви и умами аромати - може да представлява допълнително качество на усещането за вкус: При мишките мастните киселини като линолова киселина, съдържащи се в храната, водят до активиране на вкусовите клетки и нервните клетки в съответните за вкуса области на мозъка. [4] [5]
Мазнините обаче са предимно без мирис и вкус, но действат като ароматизатор. Интензивната миризма, която се появява при гранясалите мазнини, идва от освободени мастни киселини с къса верига като маслена киселина или от кето или хидрокси мастни киселини, които са токсични за човешкия организъм.
История на олеохимията
Мишел Йожен Шеврел направи първата фундаментална работа за изясняване на химическата структура на мазнините и мастните киселини около 1823 година. В по-късните години Хайнц работи върху палмитинова и стеаринова киселина. [6]
Състав на мастни киселини на някои мазнини и масла
Мастните киселини са химически свързани в триглицеридите в почти всички естествени (растителни и животински) масла и мазнини. Противно на общоприетото схващане, естествените мазнини и масла не съдържат никакви свободни (химически несвързани) мастни киселини, а глицеролови естери на мастните киселини.
| 4-ти 6-то 8-ми 10 | - | Маслена киселина Капронова киселина Каприлова киселина Капринова киселина | 9% | 0% | 16% | 0% | 0% | 0% |
| 12 | - | Лауринова киселина | 3% | 1% | 48% | 0% | 0% | 0% |
| 14-ти | - | Миристинова киселина | 8-ми% | 1% | 16% | 0% | 0% | 1% |
| 16. | - | Палмитинова киселина | 22% | 10% | 9% | 5% | 8-ми% | 44% |
| 18-ти | - | Стеаринова киселина | 10% | 2% | 3% | 4% | 8-ми% | 4% |
| 18-ти | 9 | Олеинова киселина | 37% | 78% | 6% | 22% | 27% | 39% |
| 18-ти | 9, 12 | Линолова киселина | 10% | 9% | 2% | 17% | 57% | 11% |
| 18-ти | 9, 12, 15 | Линоленова киселина | 0% | 0% | 0% | 50% | 0% | 0% |
| 20-ти | 5, 8, 11, 14 | Арахидонова киселина | 0% | 0% | 0% | 0% | 0% | 0% |
физиология
Мазнините и маслата са основни хранителни вещества за човека. Освен всичко друго, те са необходими в човешкото тяло като
- Доставчик на енергия (т.нар. Резервен материал),
- Изолатори срещу студ,
- Разтворител само за мастноразтворими вещества като някои витамини,
- Защитна подложка за вътрешните органи и нервната система,
- Част от клетъчната мембрана.
Мазнините като запаси от енергия
Освен въглехидратите (захар, гликоген), мазнините са най-важните енергийни запаси в клетките. Физиологичната калоричност приблизително 39 kJ/g мазнини е повече от два пъти по-висока от тази на въглехидратите и протеините (17,2 kJ/g).
Депото мазнини като запас от енергия в човешкото тяло идва от погълнатата с храната мазнина или от енергията (захар и протеини), която е добавена в тялото под друга форма и превърната в мазнина. Спорно е до каква степен преобразуването на основните хранителни компоненти мазнини, въглехидрати и протеини пряко допринася за образуването на мастна тъкан. Такава връзка се установява особено от гледна точка на калорийната теория. Други бозайници могат лесно да направят депо мазнини от излишък на енергия в храната си.
Плътността на човешката мастна тъкан е 0,94 kg/l, физиологичната калоричност (енергийно съдържание) е около 29 000 kJ/kg (7 000 kcal/kg). Разликата до 39 000 kJ/kg мазнина се дължи на факта, че мастната тъкан не се състои от чиста мазнина. Общите триглицериди се определят в човешката кръв и като такива принадлежат към липидите в кръвта заедно с холестерола. Нормалното ниво на триглицеридите в кръвта е от 70 до 170 mg/dl.
Според Германското общество по хранене (DGE) приемът на мазнини от 60 до 80 g на ден е достатъчен за възрастен, което съответства на 25 процента от консумираните калории. Възможно е да има малки излишъци, при условие че приемът на мазнини е балансиран през следващите дни. Жените трябва да консумират максимум около 420 g, а мъжете около 560 g мазнини на седмица. Това изчисление се основава на предполагаемо потребление на калории от 2400 до 3200 ккал. Това би съответствало например на 40-годишен офис служител с телесно тегло между 80 кг и 107 кг, който не спортува редовно. Само определянето на действителната скорост на метаболизма в покой и индивидуалната физическа активност позволява точно определяне на нуждите. Съпътстващите заболявания също трябва да бъдат взети под внимание.
Транс-Мастните киселини могат да натоварят тялото, тъй като насърчават съдовите увреждания.
Биосинтез на мазнини
Триацилглицеролите се изграждат от компонентите глицерол и мастни киселини в няколко реакционни етапа.
Първо, мастната киселина се активира с помощта на една от няколко CoA лигази на мастни киселини и глицерол, използвайки една от глицерол киназите. Крайните продукти ацил-КоА и глицерин-3-фосфат реагират, образувайки лизофосфатидна киселина, катализирана от ензима глицерин фосфат-О-Ацил трансфераза. Друга молекула на мастната киселина е направена от ацилглицерол-3-фосфат-О-Прехвърля се ацилтрансфераза, образува се фосфатидна киселина. Една от фосфатидат фосфатазите се отделя от фосфата, при което диацилглицеролът остава. И накрая, диацилглицеролът се прехвърля-О-Ацилтрансфераза трета молекула на мастна киселина до триацилглицерол. [7]
Разграждане на мазнините
В мастните клетки триацилглицеролите са заобиколени от обвивка, направена от протеиновия комплекс Perilipin: CGI-58, който в зависимост от степента на фосфорилиране предотвратява разграждането на мазнините чрез хидролиза. Ензимът е отговорен за започването на разграждането Хормоночувствителна липаза (HSL) отговорен, който е обект както на положителна (катехоламини, ACTH, глюкагон), така и на отрицателна регулация (инсулин).
Триацилглицеролите се разграждат в дванадесет стъпки: след като HSL е фосфорилиран и димеризиран, протеиновият слой около липидите се разделя с катехоламини или глюкагон, перилипинът се отделя от CGI-58 и се фосфорилира от протеин киназа А и по-късно се рециклира с протеин фосфатаза 1. HSL се доближава до липидите; тяхната хидролизна активност се засилва чрез комплексиране с FAB4. По този начин мастните киселини и холестеролът се произвеждат от естери на холестерола, а глицеролът и три молекули мастни киселини от триацилглицерола. Дефосфорилирането на HSL прекратява процеса, като идентичността на фосфатазата, катализираща тази реакция, е неизвестна. Курсът на целия метаболитен път се определя от клетки на плъхове и мишки. [8-ми]
използване
Употребата на мазнини и мастни масла (последните обикновено се наричат накратко в разрез масла) като храна и при приготвянето и консервирането на храни е широко разпространена. Значителни количества растителни масла (рапично масло, палмово масло) напоследък са химически превърнати в биодизел. За тази цел маслата се подлагат на трансестерификация с метанол в присъствието на кисели хетерогенни катализатори. Това създава метилови естери на мастните киселини (FAME) и глицерин. Метиловите естери на мастни киселини се продават директно като биодизел, но много по-големи количества се добавят към конвенционалното дизелово гориво в рафинериите на производството на минерални масла. Законодателят е издал наредби за това, според които смес до 5 обемни процента метилови естери на мастни киселини е разрешена без етикетиране на горивото и също е широко практикувана. Метиловият естер на мастната киселина трябва да отговаря на определени точно определени параметри на качеството, които са определени в стандарта DIN EN 14214.
The директен Изгарянето на разтопени мазнини и масла в камионните дизелови двигатели е често срещано явление. Превозните средства обаче трябва да бъдат специално преустроени предварително.
Алкалните соли на мастните киселини (= сапун) се получават от мазнини или мастни масла чрез осапуняване (разделяне на естер с алкални хидроксиди). Това също произвежда глицерин.
Анализ
Съдържанието на мазнини в храната обикновено се определя чрез екстракция с липофилни разтворители. FDA определя мазнините като осапуниваемата част от храната. Това означава, че неацилглицеридите, като стероли или фосфатиди, не попадат в дефиницията на FDA за дебел.
За характеризиране на мазнините се определят титрационно-аналитични показатели като йодно число, число на Райхерт-Мейл, осапуняващо число, пероксидно число или киселинно число. [9] За качествено и количествено определяне на отделните мастни компоненти се предпочитат хроматографските методи. Разпределението на мастните киселини може да се определи с помощта на газова хроматография. Съпътстващите мастни вещества като зоопарк или фитостероли или липофилни витамини също се определят чрез газова хроматография или HPLC. [10] [11] За надеждна идентификация на отделни компоненти на мазнините се използва най-вече масспектрометрията в комбинация с газова хроматография или с HPLC. [12] Германското общество за мазнини вече е определило повече от 400 метода за анализ, включително методи за идентифициране на автентичността на необработеното маслиново масло или определяне на продуктите от разграждането в използваните фритюрници мазнини.
Придружаващи мазнини
Придружаващите мастни вещества включват:
- Фосфатиди
- Сфинголипиди
- Липохроми
- Восъци
- холестерол
Разваляне на мазнини
Мазнините са нетрайни и могат да се променят химически, особено чрез светлина, по-високи температури, атмосферен кислород, вода и микроби. По правило двойните връзки или естеровите връзки се повлияват, когато се развалят, правейки ги гранясали и следователно токсични. Изгодно е да предпазвате мазнините, като ги съхранявате на хладно и сухо място, недостъпно за въздух.
Свързани теми
В историята на изкуството маслата играят много важна роля като свързващи вещества. Смесени с цветни пигменти, тези маслени цветове са били от решаващо значение за развитието на живописта (вж. Също: Маслена живопис). Растителните мазнини също се използват като лак (защитно покритие след боядисване).
Мазнини в изкуството
Освен това мазнината е материал, използван по-често от художника Джоузеф Бойс, за да символизира енергията, съхранявана в артистичен обект или в инсталация на стая. Най-известни обекти: "Fettecke" и "Fettstuhl".
Обикновено сепараторите на мазнини се използват в месарници, кланици, фритюрници и големи кухни. Те винаги се използват, когато мазнините и маслата от органичен произход трябва да се задържат от отпадъчните води. Мръсната вода се вкарва в сепаратора на мазнини чрез вградена преградна плоча, което води до намаляване на скоростта на потока и равномерно разпределение на потока. Разделянето на отделимата лека материя (мазнина) и суспендирана материя (утайка) от мръсна вода се постига единствено чрез ефекта на гравитацията. С коалесцентен сепаратор могат да се разделят и по-фини масла и мазнини.