Глава 5. Жиры (липиды)
5.1. Классификация липидов
Термин «липиды» (lipide с лат.) означает жиры и масла. Липиды представляют собой органические соединения, содержащиеся в растительных и животных тканях, это маслянистые жирные вещества, растворимые в органических растворителях, например, в бензоле, эфире или хлороформе, и нерастворимые в воде. Жиры называются «гидрофобными» веществами, т.е. нерастворимыми в воде, в отличие от растворимых или смачивающихся в воде, т.е. гидрофильных веществ. В зоотехническом анализе кормов все виды липидов определяются, как сырой жир или эфирный экстракт (см. главу I). Существуют различные классы липидов, которые перечислены на рисунке 5.1.
Липиды
Основанные на глицероле Неглицероловые
Простые Сложные
Сфингомиелины
Гликолипиды Фосфоглицериды Цереброзиды
Воска
Стероиды
Терпены
Эйкозаноиды
Жиры Гликолипиды Галактолипиды Лецитины Кефалины
Рисунок 5.1. – Классификация липидов
5.2. Структурные и запасные липиды
Растительные липиды бывают двух типов: структурные и запасные . Структурные входят в состав клеточных мембран (плазмолемм) с одной стороны, с другой образуют поверхностный защитный слой на листьях. Они составляют около 7% массы листьев высших растений. Поверхностные липиды – это, главным образом, воска, при незначительном количестве, жирных кислот и кутина. Мембранные липиды, присутствующие в митохондриях, эндоплазматическом ретикулуме и плазматических мембранах, являются, в основном, гликолипидами (40-50%) и фосфоглицеридами. Растительные запасные липиды присутствуют в орехах и семенах масличных в виде триацилглицеридов (триацилглицеролов).
Более 300 разных жирных кислот обнаружены в растениях, однако только 7 из них обычно входят в состав растительных масел. Наиболее распространена α-линоленовая кислота; из насыщенных – пальмитиновая, ненасыщенных – олеиновая кислоты.
Структурные липиды животных тканей– это, главным образом, фосфолипиды, составляют от 0,5 до 1% в мускульной и жировой ткани: их концентрация в печени 2-3%. Наиболее важные неглицеридные нейтральные липиды – это холестерол (холестерин) и его эфиры, общее количество которых в мускульной и жировой ткани составляет от 0,06 до 0,09%.
Запасные жиры и масла, как в растениях, так и у животных являются источниками запасаемой энергии. Оба имеют одинаковую химическую структуру, но разные химические и физические свойства. Точка плавления растительных масел близка к комнатной температуре, они обычно жидкие и более реактивные, чем твердые жиры, свойственные большинству видов животных.
Главной функцией жиров у животных является обеспечение энергией. Жир также необходим как жировой изолятор (моржи, тюлени), как источник тепла для поддержания температуры тела. Это особенно важно для животных, которые рождаются без волосяного покрова, для животных в зимней спячке и животных, легко охлаждающихся. К последним относятся новорожденные поросята. Также животные имеют специальные отложения «коричневого (бурого) жира», окисляемого в организме до АТФ, энергия которого полностью реализуется в виде тепла. Выход энергии при полном окислении составляет 39 МДж/кг жира. Содержание жира в теле откормочных свиней, бычков достигает 30-40%.
5.3. Структура и химические свойства липидов
Жиры являются эфирами жирных кислот и трехатомного спирта глицерола (для спиртов принято окончание ол – этанол, метанол, глицерол), их называют глицеридами или ацилглицеролами. Если все три спиртовые группы этерифицированы жирными кислотами, то такое соединение называется триацилглицеролом (триглицеридом). В нашей литературе используют термин триглицериды, но Международная наменклатурная комиссия рекомендовала отказаться от этого названия как химически неточного.
Глицерол Жирная кислота Триацилглицерол(триглицерид)
Важно отметить, что позиции, занимаемые цепями кислот не идентичны. В системе стереоспецифической нумерации позиции обозначаются sn-1, sn-2 и sn-3, как показано выше (их можно обозначать соответственно просто цифрами 1, 2, 3 или по греческому алфавиту α – альфа, β – бета, ω – омега). Они легко различаются ферментами, и это может приводить к предпочтительной реакции при какой-либо одной или большем числе позиций. Фосфорилирование, например, всегда происходит в месте углеродного атома в sn-3, чем у углеродного атома sn-1. Липиды, в основном, существуют в виде триацилглицеролов; моно- и диацилглицериды встречаются в естественных материалах в очень небольшом количестве.
Триацилглицеролы различаются по типу в зависимости от вида и положения остатков жирных кислот в молекуле. Триацилглицеролы с тремя остатками одной и той же жирной кислоты называются простыми , когда разные жирные кислоты присутствуют, тогда триацилглицеролы называют смешанными или разнородными.
Смешанный триацилглицерол
Например, соевое масло содержит почти 79% смешанных и 21% простых триацилглицеролов, льняное масло 75 и 25%, соответственно.
Если жирными кислотами этерифицированы две гидроксильные группы глицерола, такое соединение называют диацилглицеролом, если одна группа – моноацилглицеролом.
Триацилглицеролы называют в соответствии с названием входящих в их состав жирных кислот, например:
Триолеилглицерол (триолеин) 1-пальмитоил 2-олеоил 3- стеароилглицерол
(пальмито-олеостеарин)
Гидролиз жиров. Жиры могут быть гидролизованы путем кипячения с щелочами; в результате получают глицерол и водорастворимые щелочные соли жирных кислот (мыла). Такой гидролиз называется омылением:
