1.2. Липиды

К липидам относятся вещества, различающиеся по химическому сос-таву, строению и выполняемым функциям, но обладающие сходными фи-зико-химическими свойствами. Все они содержат гидрофобные радикалы и группировки, вследствие чего не растворяются в воде, но хорошо раство-римы в неполярных органических растворителях - эфире, бензине, бензо-ле, хлороформе. В зависимости от химического состава и строения моле-кул липиды подразделяют на три класса: простые, сложные и стероидные.

Простые липиды представляют собой сложные эфиры спиртов и вы-сокомолекулярных карбоновых кислот, к ним относятся жиры и воски. Сложные липиды содержат в составе молекул, кроме спирта глицерина и карбоновых кислот, остатки других соединений: ортофосфорной кислоты, азотистых оснований, моносахаридов, миоинозита и др. Они образуют две группы веществ – фосфолипиды и гликолипиды.

Стероидные липиды – это циклические соединения, являющиеся производными циклопентанопергидрофенантрена и представленные как свободными стероидными веществами, так и связанными формами в виде гликозидов и эфиров. К липидам очень часто относят также растворимые в жирах витамины и пигменты.

Общее содержание липидов в вегетативных частях растений нахо-дится в пределах 0,1–0,5 % сырой массы; в древесине – 2–3 %, в молодых побегах хвойных деревьев (вместе с хвоей) – до 5 % сухой массы. Накоп-ление запасных липидов (жиров) в семенах различных растений достигает следующих величин, %: зерно злаковых и зернобобовых культур – 1,5–8; соя, хлопчатник, кориандр – 17–25; подсолнечник, арахис, лен, конопля, рапс, горчица, маслины – 20–50; мак, клещевина, ядра орехов – 50–60; крахмалистые семена древесных растений – 3–9, семена других древесных пород – 17–65; зародышы зерновок пшеницы – 8–14, кукурузы – 30–40; клубни картофеля – 0,05–1; овощи, корнеплоды, плоды и ягоды – 0,1–0,3; листовые овощи – 0,5–1; вегетативная масса мятликовых трав – 1,5–3, бобовых трав – 2–5 (в расчете на сухую массу). Растения с высоким содержанием в семенах жиров выделены в особую группу масличных культур. Известны также растения – накопители воска.

1.2.1. Жиры

По химической природе жиры – это смесь сложных эфиров глицери-на и высокомолекулярных карбоновых кислот, называемых жирными кис-лотами. Такие эфиры именуют ацилглицеринами. Схематически строение ацилглицеринов можно выразить в виде следующей формулы:

СН₂–О–СО–R₁

|

СН–О–СО–R₂ (R₁, R₂ и R₃) – радикалы жирных кислот

|

СН₂–О–СО–R₃

Жиры в основном представлены триацилглицеринами, у которых к глицерину присоединены сложноэфирной связью три радикала, чаще всего разных, а в отдельных случаях одинаковых жирных кислот. Однако в не-большом количестве в жире могут содержаться эфиры глицерина, в моле-кулах которых имеются только два или даже один остаток жирной кисло-ты, их соответственно называют диацилглицеринами и моноацилглицери-нами.

Молекулы жирных кислот образуют вытянутую углеводородную цепь с концевой карбоксильной группой. У растений, человека и животных они обычно имеют четное число углеродных атомов. Однако в клетках микроорганизмов могут синтезироваться жирные кислоты с нечетным чис-лом атомов углерода, а в составе некоторых разновидностей липидов бак-терий, птиц и растений имеются жирные кислоты с боковыми ответвле-ниями угродной цепи.

Животные жиры включают преимущественно остатки высокомоле-кулярных насыщенных карбоновых кислот, имеющих высокие температу-ры плавления (40–80 ºC). В связи с этим животные жиры при обычной температуре имеют твердую консистенцию. В жирах же растений преобла-дают остатки ненасыщенных кислот, имеющих более низкие температуры плавления, в связи с чем они существуют в жидком виде и их называют маслами.

Из насыщенных кислот в составе жиров наиболее часто встречаются пальмитиновая и стеариновая кислоты. В жирах тропических растений довольно много лауриновой и миристиновой кислот, а в масле арахиса – арахиновой кислоты. Их структурные формулы следующие:

Лауриновая СН₃ (СН₂)₁₀ СООН

Миристиновая СН₃ (СН₂)₁₂ СООН

Пальмитиновая СН₃ (СН₂)₁₄ СООН

Стеариновая СН₃ (СН₂)₁₆ СООН

Арахиновая СН₃ (СН₂)₁₈ СООН

Ненасыщенные жирные кислоты содержат от одной до четырех двойных связей, которые чаще всего распределяются в углеводородном радикале между концевой метильной группой и одним из углеродных атомов в центральной его части. Между группировками атомов с двой-ными связями находятся связывающие их метиленовые группы. Из нена-сыщенных кислот в растительных жирах наиболее распространены олеи-новая, линолевая, линоленовая, а в клетках печени животных и человека содержится арахидоновая кислота. Они имеют следующие структурные формулы:

Олеиновая

Линолевая

Линоленовая

Арахидоновая

Ненасыщенные жирные кислоты, содержащиеся в природных жирах,

имеют цис-конфигурацию и только в таком состоянии способны выпол-нять свои биологические функции. Далее показано пространственное стро-ение цис-изомеров линолевой и линоленовой кислот:

Линолевая кислота

Линоленовая кислота

При переработке растительных масел в твердые жиры (гидрогени-зация растительных масел) под воздействием физических факторов в определенной степени инициируется переход пространственной структуры остатков ненасыщенных кислот жира из цис-конфигурации в транс-конфигурацию. Образовавшиеся транс-жирные кислоты опасны для здоровья человека, так как установлена их связь с возникновением сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний, болезней печени, сахарного диабета. Природные транс-жирные кислоты образуются в преджелудках жвачных животных как продукты жизнедеятельности микроорганизмов и затем попадают в мясную и молочную продукцию.

Организмы человека и животных не способны синтезировать ненасыщенные жирные кислоты с двумя и тремя двойными связями (полиненасыщенные кислоты), хотя они необходимы для жизнедеятель-ности этих организмов и должны в обязательном порядке входить в состав пищи человека или кормов животных. В связи с этим указанные жирные кислоты принято называть незаменимыми.

Незаменимые жирные кислоты способствуют выведению из орга-низма холестерина и повышают эластичность кровеносных сосудов, ослаб-ляя таким образом развитие атеросклероза. В связи с тем что полиненасы-щенные кислоты участвуют в процессах обмена липидов, локализованных в подкожной клетчатке, при их недостатке появляются признаки кожных заболеваний – сухость кожи, образование экзем. Для обеспечения организ-ма незаменимыми жирными кислотами человеку необходимо в сутки потреблять 20–25 г растительного масла.

Ненасыщенные жирные кислоты различают также по положению двойных связей на ω-конце углеводородной цепи (противоположном карбоксильной группе). В растительных жирах преобладают ω-6-кислоты, у которых двойные связи начинаются от шестого углеродного атома, считая от ω-конца их молекул. В жирах животного происхождения (особенно в молоке и рыбе) содержится много ω-3-кислот, которые оказывают наиболее благоприятное действие на организм человека.

В маслах определенных видов растений могут содержаться специ-фические жирные кислоты, характерные только для этих генотипов. Так, например, в касторовом масле (из семян клещевины) довольно много рицинолевой кислоты, имеющей в составе углеводородного радикала одну двойную связь и гидроксильную группу:

СН₃ (СН₂)₅ СН(ОН)–СН₂–СН=СН (СН₂)₇ СООН

В маслах из семян растений семейства Капустные (рапс, горчица, рыжик) содержится мононенасыщенная эруковая кислота:

СН₃ (СН₂)₇ СН=СН (СН₂)₁₁ СООН