Triglycerid - Triglyceride
Druhy tuků v potravinách |
---|
Viz také |
Triglyceridů ( TG , triacylglycerol , TAG nebo triacylglyceride ) je ester odvozený od glycerolu a tři mastné kyseliny (z tri- a glycerid ). Triglyceridy jsou hlavními složkami tělesného tuku u lidí a jiných obratlovců, stejně jako rostlinného tuku . Jsou také přítomny v krvi, aby umožňovaly obousměrný přenos tukového tuku a krevní glukózy z jater, a jsou hlavní složkou olejů lidské kůže .
Existuje mnoho typů triglyceridů. Jedna konkrétní klasifikace se zaměřuje na nasycené a nenasycené typy. Nasyceným tukům chybí skupiny C = C. Nenasycené tuky mají jednu nebo více skupin C = C. Nenasycené tuky mívají nižší teplotu tání než nasycené analogy; v důsledku toho jsou často při pokojové teplotě kapalné .
Chemická struktura
Triglyceridy jsou triestery sestávající z glycerolu navázaného na tři molekuly mastných kyselin . Alkoholy mají hydroxylovou (HO–) skupinu. Organické kyseliny mají karboxylovou (–COOH) skupinu. Alkoholy a organické kyseliny se spojují a vytvářejí estery . Molekula glycerolu má tři hydroxylové (HO–) skupiny a každá mastná kyselina má karboxylovou skupinu (–COOH). V triglyceridech se hydroxylové skupiny glycerolu spojují s karboxylovými skupinami mastné kyseliny za vzniku esterových vazeb:
- HOCH 2 CH (OH) CH 2 OH + RCO 2 H + R'CO 2 H + R ″ CO 2 H → RCO 2 CH 2 CH (O 2 CR ′) CH 2 CO 2 R ″ + 3H 2 O
Tyto tři mastné kyseliny (RCO 2 H, R'CO 2 H, R "CO 2 H ve výše uvedené rovnici) jsou obvykle odlišné, jak je známo mnoho druhů triglyceridů. Délky řetězců mastných kyselin v přirozeně se vyskytujících triglyceridech se liší, ale většina obsahuje 16, 18 nebo 20 atomů uhlíku. Přírodní mastné kyseliny nacházející se v rostlinách a zvířatech jsou typicky složeny pouze ze sudého počtu atomů uhlíku, což odráží cestu jejich biosyntézy z acetylového CoA se dvěma uhlíkovými stavebními bloky . Bakterie však mají schopnost syntetizovat mastné kyseliny s lichým a rozvětveným řetězcem. Výsledkem je, že živočišný tuk přežvýkavců obsahuje liché mastné kyseliny, například 15, díky působení bakterií v bachoru . Mnoho mastných kyselin je nenasycených; některé jsou polynenasycené (např. ty odvozené od kyseliny linolové ).
Většina přírodních tuků obsahuje komplexní směs jednotlivých triglyceridů. Z tohoto důvodu tají v širokém rozsahu teplot. Kakaové máslo je neobvyklé v tom, že se skládá pouze z několika triglyceridů, odvozených od kyseliny palmitové , olejové a stearové v poloze 1, 2 a 3 v glycerolu.
Homo- a heterotriglyceridy
Nejjednodušší triglyceridy jsou ty, kde jsou tři mastné kyseliny totožné. Jejich názvy označují mastné kyseliny: stearin odvozený od kyseliny stearové , palmitin odvozený od kyseliny palmitové atd. Tyto sloučeniny lze získat ve třech krystalických formách ( polymorfní ): α, β a β ′, tři formy se liší svými teplotami tání .
Pokud se první a třetí mastná kyselina na glycerolu liší, pak je triglycerid chirální .
Konformace
Tvar molekul tuků a mastných kyselin obvykle není přesně definován. Jakékoli dvě části molekuly, které jsou spojeny pouze jednou jednoduchou vazbou, se mohou kolem této vazby otáčet. Molekula mastné kyseliny s n jednoduchými vazbami tedy může být deformována n -1 nezávislými způsoby (počítá se také rotace koncové methylové skupiny ).
Taková rotace nemůže nastat přes dvojnou vazbu, kromě rozbití a následného reformování s jednou z polovin molekuly otočených o 180 stupňů, což vyžaduje překročení významné energetické bariéry . Molekula tuku nebo mastné kyseliny s dvojnými vazbami (s výjimkou na samém konci řetězce) tedy může mít více cis -trans izomerů s výrazně odlišnými chemickými a biologickými vlastnostmi. Každá dvojná vazba snižuje počet konformačních stupňů volnosti o jednu. Každé trojné pouto nutí čtyři nejbližší uhlíky ležet v přímce, čímž se odstraní dva stupně volnosti.
Z toho vyplývá, že vyobrazení „nasycených“ mastných kyselin bez dvojných vazeb (jako je stearová), která mají „přímý klikatý“ tvar, a obrázků s jednou cis vazbou (jako olejová) ohýbaných ve tvaru „loktu“ jsou poněkud zavádějící. Zatímco posledně jmenované jsou o něco méně pružné, oba lze zkroutit, aby se dosáhlo podobných rovných nebo loketních tvarů. Ve skutečnosti se mimo některé specifické kontexty, jako jsou krystaly nebo dvouvrstvé membrány , oba pravděpodobněji nacházejí v náhodně zkroucených konfiguracích než v kterémkoli z těchto dvou tvarů.
Příklady
Kyselina stearová nasycená |
|
---|---|
Kyselina olejová nenasycená cis -8 |
|
Kyselina elaidová nenasycený trans -8 |
|
Kyselina vaccenová nenasycený trans -11 |
Kyselina stearová je nasycená mastná kyselina (pouze s jednoduchými vazbami) nacházející se v živočišných tucích a je zamýšleným produktem v plné hydrogenaci.
Kyselina olejová má dvojnou vazbu (tedy „nenasycenou“) s cis geometrií přibližně uprostřed řetězce; tvoří 55–80% olivového oleje.
Kyselina elaidová je její trans izomer; může být přítomen v částečně hydrogenovaných rostlinných olejích a také se vyskytuje v tuku ovoce durian (asi 2%) a v mléčném tuku (méně než 0,1%).
Kyselina vaccenová je další trans kyselina, která se liší od elaidické pouze v poloze dvojné vazby; vyskytuje se také v mléčném tuku (asi 1–2%).
Nomenklatura
Společná tlustá jména
Tuky jsou obvykle pojmenovány podle zdroje (jako olivový olej , olej z tresčích jater , bambucké máslo , ocasní tuk ) nebo mají vlastní tradiční názvy (jako máslo, sádlo, ghí a margarín ). Některá z těchto názvů se týkají produktů, které kromě vlastních tuků obsahují značné množství dalších složek.
Chemické názvy mastných kyselin
V chemii a biochemii mají desítky nasycených mastných kyselin a stovky nenasycených tradiční vědecká/technická jména obvykle inspirovaná zdrojovými tuky (máselnými, kaprylovými , stearovými , olejovými , palmitovými a nervovými ), ale někdy také jejich objevitelem ( medovina , osbond ).
Triglycerid by pak byl pojmenován jako ester těchto kyselin, jako například „glyceryl 1,2-dioleát 3-palmitát“.
IUPAC
V obecné chemické nomenklatuře vyvinuté Mezinárodní unií pro čistou a aplikovanou chemii (IUPAC) doporučovaný název mastné kyseliny odvozený od názvu odpovídajícího uhlovodíku zcela popisuje její strukturu uvedením počtu uhlíků a počtu a pozice dvojných vazeb. Kyselina olejová by se tedy například nazývala „((9Z) -oktadec-9-enová kyselina“), což znamená, že má 18-ti uhlíkový řetězec („oktadec“) s karboxylovou skupinou na jednom konci („oic“) a dvojitou vázaný na uhlíku 9, počítáno z karboxylu („9-en“), a že konfigurace jednoduchých vazeb sousedících s touto dvojnou vazbou je cis („(9Z)“) Nomenklatura IUPAC zvládne také rozvětvené řetězce a deriváty, kde vodík atomy jsou nahrazeny jinými chemickými skupinami.
Triglycerid by pak byl pojmenován podle obecných esterových pravidel jako například "propan-1,2,3-tryl 1,2-bis ((9Z) -oktadec-9-enoát) 3- (hexadekanoát)".
Kód mastné kyseliny
Zápis specifický pro mastné kyseliny s nerozvětveným řetězcem, který je stejně přesný jako IUPAC, ale snáze se analyzuje, je kód ve tvaru „{N}: {D} cis- {CCC} trans- {TTT}“, kde {N} je počet uhlíků (včetně karboxylového), {D} je počet dvojných vazeb, {CCC} je seznam pozic cis dvojných vazeb a {TTT} je seznam pozic z trans hranice. Pokud pro tento typ neexistují žádné hranice, je seznam i štítek vynechán.
Například kódy pro stearovou, olejovou, elaidovou a vaccenovou kyselinu by byly „18: 0“, „18: 1 cis-9“, „18: 1 trans-9“ a „18: 1 trans- 11 ", resp. Kód pro kyselinu α-oleostearovou , což je v nomenklatuře IUPAC „((9E, 11E, 13Z) -oktadeka-9,11,13-trienová kyselina“), má kód „18: 3 trans-9,11 cis-13 "
Klasifikace
Podle délky řetězu
Tuky lze klasifikovat podle délek uhlíkových řetězců jejich mastných kyselin. Většina chemických vlastností, jako je teplota tání a kyselost, se s tímto parametrem postupně mění, takže nedochází k ostrému rozdělení. Chemicky lze za nejkratší mastné kyseliny považovat kyselinu mravenčí (1 uhlík) a kyselinu octovou (2 uhlíky); pak triformin by byl nejjednodušší triglycerid. Pojmy "mastná kyselina" a "tuk" jsou však obvykle vyhrazeny pro sloučeniny s podstatně delšími řetězci.
Divize běžně vyráběná v biochemii a výživě je:
- Mastná kyselina s krátkým řetězcem ( SCFA ) s méně než šesti uhlíky (např. Kyselina máselná ).
- Mastná kyselina se středním řetězcem ( MCFA ) se 6 až 12 uhlíky (např. Kyselina kaprinová ).
- Mastné kyseliny s dlouhým řetězcem ( LCFA ) s 13 až 21 uhlíky (např. Kyselina petroselinová ).
- Mastné kyseliny s velmi dlouhým řetězcem ( VLCFA ) s 22 nebo více uhlíky (např. Kyselina cerotická s 26)
Molekula triglyceridů může mít prvky mastných kyselin různé délky a tukovým produktem bude často směs různých triglyceridů. Většina tuků nacházejících se v potravinách, ať už rostlinných nebo živočišných, je tvořena mastnými kyselinami se středním až dlouhým řetězcem, obvykle stejné nebo téměř stejné délky.
Nasycené a nenasycené tuky
Pro lidskou výživu je důležitá klasifikace tuků založena na počtu a poloze dvojných vazeb v základních mastných kyselinách. Nasycený tuk má převahu nasycených mastných kyselin , bez jakýchkoli dvojných vazeb, zatímco nenasycený tuk má převážně nenasycené kyseliny s dvojnými vazbami. (Názvy odkazují na skutečnost, že každá dvojná vazba znamená v chemickém vzorci o dva atomy vodíku méně. Nasycená mastná kyselina, která nemá dvojné vazby, má tedy maximální počet atomů vodíku pro daný počet atomů uhlíku - tj. , je „nasycen“ atomy vodíku.)
Nenasycené mastné kyseliny se dále dělí na mononenasycené (MUFA) s jednoduchou dvojnou vazbou a polynenasycené (PUFA) se dvěma nebo více. Přírodní tuky obvykle obsahují několik různých nasycených a nenasycených kyselin, a to i na stejné molekule. Například ve většině rostlinných olejů jsou nasycené zbytky kyseliny palmitové (C16: 0) a stearové (C18: 0) obvykle připojeny k polohám 1 a 3 (sn1 a sn3) glycerolového náboje, zatímco střední poloha (sn2) je obvykle obsazen nenasyceným, jako je olejová (C18: 1, ω – 9) nebo linolová (C18: 2, ω – 6).)
Kyselina stearová (nasycená, C18: 0) | |
Kyselina palmitoleová (mono-nenasycená, C16: 1 cis -9, omega-7) | |
Kyselina olejová (mono-nenasycená, C18: 1 cis -9, omega-9) | |
kyselina α-linolenová (polynenasycená, C18: 3 cis -9,12,15, omega-3) | |
kyselina γ-linolenová (polynenasycená, C18: 3 cis -6,9,12, omega-6) |
I když jsou obecně nutriční aspekty polynenasycených mastných kyselin nejvíce zajímavé, tyto materiály mají také nepotravinářské aplikace. Zahrnují sušicí oleje , jako je lněné semínko (lněné semínko) , tung , mák , perilla a olej z vlašských ořechů , které polymerují po vystavení kyslíku za vzniku pevných filmů a používají se k výrobě barev a laků .
Nasycené tuky mají obecně vyšší teplotu tání než nenasycené se stejnou molekulovou hmotností, a proto je pravděpodobnější, že budou při pokojové teplotě pevné. Například lůj a sádlo živočišných tuků mají vysoký obsah nasycených mastných kyselin a jsou pevné. Olivové a lněné oleje jsou naopak nenasycené a tekuté. Nenasycené tuky jsou náchylné k oxidaci vzduchem, což způsobuje, že žluknou a jsou nejedlé.
Dvojné vazby v nenasycených tucích mohou být přeměněny na jednoduché vazby reakcí s vodíkem prováděným katalyzátorem. Tento proces, nazývaný hydrogenace , se používá k přeměně rostlinných olejů na pevné nebo polotuhé rostlinné tuky, jako je margarín , který může nahradit lůj a máslo a (na rozdíl od nenasycených tuků) lze skladovat neomezeně dlouho, aniž by žlukl. Částečná hydrogenace však také vytváří některé nežádoucí trans kyseliny z cis kyselin.
V buněčném metabolismu poskytují molekuly nenasycených tuků o něco méně energie (tj. Méně kalorií ) než ekvivalentní množství nasycených tuků. Teplo spalování nasycených, mono-, di- a tri-nenasycených esterů mastných kyselin s 18 uhlíky bylo měřeno jako 2859, 2828, 2794, respektive 2750 kcal/mol; nebo, na základě hmotnosti, 10,75, 10,71, 10,66 a 10,58 kcal/g - pokles o přibližně 0,6% pro každou další dvojnou vazbu.
Čím vyšší je stupeň nenasycení v mastné kyselině (tj. Čím více dvojných vazeb v mastné kyselině), tím je náchylnější k peroxidaci lipidů ( žluknutí ). Antioxidanty mohou chránit nenasycené tuky před peroxidací lipidů.
Cis a trans tuky
Dalším důležitým klasifikace nenasycených mastných kyselin, se domnívá, že cis - trans- isomerie , prostorové uspořádání C-C jednoduché vazby přilehlých k dvojných vazeb. Většina nenasycených mastných kyselin, které se vyskytují v přírodě, má tyto vazby v konfiguraci cis ("stejná strana"). Částečná hydrogenace z cis tuků může změnit některé jejich mastných kyselin na trans ( „protilehlé strany“) odrůdy.
Kyselina elaidová je trans izomer kyseliny olejové, jedné z nejběžnějších mastných kyselin v lidské stravě. Jediná změna konfigurace v jedné dvojné vazbě způsobuje, že mají různé chemické a fyzikální vlastnosti. Kyselina elaidová má mnohem vyšší teplotu tání než kyselina olejová, 45 ° C místo 13,4 ° C. Tento rozdíl je obvykle přičítán předpokládané schopnosti trans molekul těsněji se sbalit a vytvořit pevnou látku, která se obtížněji rozpadá.
Omega číslo
Další klasifikace zvažuje polohu dvojných vazeb vzhledem ke konci řetězce (naproti karboxylové skupině ). Poloha je označena „ω− k “ nebo „n – k “, což znamená, že mezi uhlíky k a k +1 existuje dvojná vazba počítaná od 1 na tomto konci. Například kyselina alfa-linolenová je kyselina „ω − 3“ nebo „n − 3“, což znamená, že mezi třetím a čtvrtým uhlíkem existuje dvojná vazba, počítaná od tohoto konce; to znamená, že jeho strukturní vzorec končí –CH = CH– CH
2- CH
3.
Příklady nasycených mastných kyselin
Některé běžné příklady mastných kyselin:
- Kyselina máselná se 4 atomy uhlíku (obsažená v másle )
- Kyselina laurová s 12 atomy uhlíku (obsažená v kokosovém oleji , palmojádrovém oleji a mateřském mléce )
- Kyselina myristová se 14 atomy uhlíku (obsažená v kravském mléce a mléčných výrobcích)
- Kyselina palmitová se 16 atomy uhlíku (obsažená v palmovém oleji a masu )
- Kyselina stearová s 18 atomy uhlíku (také obsažená v mase a kakaovém másle )
Příklady nenasycených mastných kyselin
- Kyselina myristoleová C14: 1, ω − 5, kyselina cis -9 -tetradecenová
- Kyselina sapienová C16: 1 ω − 10, cis -6 -hexadecenová kyselina
- Kyselina palmitoleová C16: 1, ω − 7, kyselina cis -9 -hexadecenová
- Kyselina olejová C18: 1 ω − 9, cis -9 -oktadecenová kyselina
- Kyselina petroselinová C18: 1 ω − 12, cis -Octadec-6-enoic acid
- cis -Vaccenic acid , C18: 1 ω − 7), cis -11 -octadecenoic acid
- Vaccenic acid C18: 1 ω − 7, trans -11 -octadecenoic acid
- Elaidic acid 18: 1 ω − 9, trans -9 -octadecenoic acid ( trans -oleic acid)
- Kyselina linolová
- Kyselina linolenová
- Kyselina paullinová C20: 1 ω − 7, cis -13 -eikosenová kyselina
- Kyselina gadoleová C20: 1 ω − 11, cis -9 -ikosenová kyselina
- Kyselina gondoová 20: 1 ω − 9, cis -11 -eikosenová kyselina
- Erucic acid C22: 1 ω − 9, cis -15 -tetracosenoic acid
- Kyselina brassidová C22: 1 ω − 9, trans -15 -tetracosenoic acid
- Kyselina nervová C24: 1 ω − 9, | kyselina cis -15 -tetrakosenová
- Kyselina arachidonová
Průmyslové využití
Lněný olej a příbuzné oleje jsou důležitými složkami užitečných produktů používaných v olejových barvách a souvisejících nátěrech. Lněný olej je bohatý na složky di- a tri-nenasycených mastných kyselin, které mají tendenci v přítomnosti kyslíku tvrdnout. Tento proces vytvrzování teplem je vlastní těmto takzvaným sušícím olejům . Je to způsobeno polymeračním procesem, který začíná tím, že molekuly kyslíku útočí na páteř uhlíku .
Triglyceridy se také při výrobě bionafty štěpí na jejich složky transesterifikací . Výsledné estery mastných kyselin lze použít jako palivo v dieselových motorech . Glycerin má mnoho použití, jako například při výrobě potravin a ve výrobě léčiv.
Barvení
Barvení na mastné kyseliny, triglyceridy, lipoproteiny a další lipidy se provádí pomocí lysochromů (barviva rozpustná v tucích). Tato barviva mohou umožnit kvalifikaci určitého požadovaného tuku barvením materiálu na konkrétní barvu. Některé příklady: Súdán IV , Oil Red O a Sudan Black B .
Interaktivní mapa cesty
Kliknutím na níže uvedené geny, proteiny a metabolity přejdete na příslušné články.
Viz také
- Diglycerid acyltransferáza , enzym zodpovědný za biosyntézu triglyceridů
- Triglyceridy se středním řetězcem
- Lipidový profil
- Lipidy
- Svislý automatický profil