Класифікація і характеристика ліпідів

За хімічною будовою ліпіди поділяють на 6 груп: 1) нейтральні жири (власне жири, або триацилгліцероли); 2) фосфоліпіди; 3) соринголіпіди; 4) гліколіпіди; 5) стероїди; 6) воски.

Харчові і біологічні властивості харчових жирів визначаються вмістом у них жирних кислот, фосфоліпідів, стероїдів та жиророзчинних вітамінів.

Розрізняють рослинні і тваринні жири. Джерелом тваринних жирів є свиняче сало (90—92 % жирів), вершкове масло (72— 82 %), жирна свинина (49 %), ковбаси (20—40 %), сметана (10— ЗО %), різні сири (15—50 %); рослинних— соняшникова олія (95,3 %), бобові, різні види горіхів (53—65 %) та ін.

Тваринні і рослинні жири відрізняються за хімічним складом та фізичними властивостями. Тваринні жири — це тверді речовини, жири рослинного походження — здебільшого рідкі.

Жирні кислоти. Основними компонентами жирів є вищі жирні кислоти. В природних умовах виявлено понад 200 жирних кислот, чим пояснюються велика різноманітність і хімічна специфічність натуральних жирів. Жирні кислоти натуральних жирів мають ряд загальних властивостей. Майже всі вони містять парне число атомів вуглецю, але частіше зустрічаються жирні кислоти, які мають 16—18 вуглецевих атомів. Залежно від наявності подвійних зв'язків жирні кислоти поділяють на насичені, які не містять подвійних зв'язків, і ненасичені, які мають 1—2 і більше подвійних зв'язків. До насичених жирних кислот належать пальмітинова, стеаринова, міристинова, капронова, каприлова, арахінова і лауринова. Вони містяться переважно (понад 50 %) в продуктах тваринного походження, а також у деяких оліях (кокосова, пальмова, пальмоядерна).

До ненасичених жирних кислот належать олеїнова, лінолева, ліноленова та арахідонова. Наявність у жирах значної кількості ненасичених жирних кислот надає їм рідкої консистенції. Крім того, наявність подвійних зв'язків у ненасичених жирних кисло­тах визначає їх біологічну активність: яка кількість подвійних зв'язків, така здебільшого і їх біологічна активність. Так, у жирах риб і морських тварин містяться ненасичені жирні кислоти з 5 подвійними зв'язками (ейкозапентаєнова С₂₀₅, яка має антисклеротичну дію).

Типовим представником ненасичених жирних кислот з одним подвійним зв'язком є олеїнова кислота (С_]аі). Ненаси­чені жирні кислоти з двома, трьома і більшою кількістю подвій­

них зв'язків називаються поліненасиченими (ПНЖК): лінолева (С₁₈₂), ліноленова (С ), арахідонова (С₂₀.₄), ейкозапентаєнова (С₂₀₅). Поліненасичені жирні кислоти є незамінними факторами харчування. Вони мають високу біологічну активність, беруть участь у створенні таких високоактивних біологічних сполук, як фосфоліпіди та ліпопротеїди, впливаючи на склад клітинних мембран, в обміні холестеролу, перетворюючи його на легко­розчинні сполуки, які виводяться з організму, тим самим сприяючи значному зменшенню вмісту холестеролу в крові (на 15—20 %).

Високу біологічну активність мають ПНЖК лінолевої кисло­ти, якої найбільше в соняшниковій (60 %) і соєвій оліях (51 %). Поліненасичені жирні кислоти становлять близько 1/10 біоло­гічної активності лінолевої кислоти. Найвищу біологічну актив­ність має арахідонова кислота, яка бере участь в утворенні ба­гатьох структур ліпідів. У продуктах її міститься мало (мозок — 0,5 %, яйця — 0,5, печінка свиняча — 0,3, серце — 0,2 %). Організм людини може синтезувати арахідонову кислоту з ліноленової за участю вітаміну В_б. Ліноленова кислота перетво­рюється в організмі на масляну, подібну за структурою, але з іншою фізіологічною активністю.

ПНЖК є в соняшниковій, соєвій, ріпаковій, оливковій і ара­хісовій оліях, у маргарині, який виробляють з рослинних жирів, у ядрах кісточкових плодів, у жирах риб і свійської птиці.

На основі нових уявлень про фізіологічну роль полінена­сичені жирні кислоти з однаковим розташуванням подвійних зв'язків, які мають загальні закономірності перетворень, об'єд­нують у дві родини: родина омега-6 (продукти перетворення лінолевої кислоти) та омега-3 (продукти перетворення ліноленової кислоти). Вважають, що потреби в ПНЖК родини омега-3 мають становити 1/8—1/10 потреби в ПНЖК родини омега-6. Тільки два види рослинної олії (соєва та оливкова) мають співвідношення цих двох кислот, близькі до рекомен­дованого.

Згідно з рекомендаціями Європейського бюро ВООЗ, наси­чені жирні кислоти мають становити лише 10 %, мононенасиче-ні — 10 , поліненасичені — 10 % енергетичної цінності раціону.

ПНЖК мають задовольняти 10—12 % енергетичної цінності харчового раціону. Щоденна потреба в них становить 5—10 г. Мінімальна потреба людини в лінолевій кислоті становить 4— 6 г на день. Така кількість її міститься в 10—15 г соняшникової олії.

Дефіцит ПНЖК буває при штучному харчуванні дітей, після важких захворювань, тривалого зондового або парентерального

харчування. Він виявляється у гальмуванні росту (у дітей), порушенні водного обміну, зниженні імунітету, ураженнях нирок, а також у різних відхиленнях у стані шкіри (сухість, шорсткість та ін.).

Надмірне споживання ПНЖК з раціоном може несприят­ливо впливати на організм, призводити до підвищення ризику автоокислення ліпідів у клітинних мембранах.

Біологічна активність харчових жирів значною мірою знижу­ється при неправильному зберіганні або нераціональній кулі­нарній обробці. Так, при смаженні жирів утворюються первинні (пероксиди, гідропероксиди, епоксиди) та вторинні (альдегіди, кетони, полімерні сполуки) продукти окислення, а також канцерогенні речовини (3,4-бензопірен). Первинні продукти окислення подразнюють стінку травного каналу та печінки, спричинюють запалення цих органів з важким перебігом. Вторинні продукти окислення жирів токсично діють на організм плода, а також викликають тератогенний ефект. Найбільшу токсичну дію має багаторазово використаний фритюрний жир. Виходячи з цього, слід здійснювати суворий внутрішньо­відомчий контроль за використанням жирів на підприємствах харчової промисловості і громадського харчування. Вміст полімерів у жирах не повинен перевищувати 1 %.

При неправильному зберіганні, особливо на світлі, а також при тривалому зберіганні жири втрачають частину ПНЖК внаслідок перетворення їх на окислені продукти.

Якість і чистота жирів визначаються фізичними та хімічними константами. До фізичних констант належать густина, температура плавлення та застигання, коефіцієнт рефракції (для рідких жирів); до хімічних — числа омилення, йодне, кислотне, пероксидне числа та деякі інші показники.

Тверді жири сталої температури плавлення не мають. При нагріванні вони поступово переходять з твердого стану в рідкий. Однак за температурою плавлення можна розрізняти тваринні жири різного походження (табл. 3). Температура плавлення жиру тим менша, чим більше в його складі ненасичених жирних кислот і чим менше насичених, особливо стеаринової. Так, температура плавлення овечого жиру, який містить 62 % насичених жирних кислот, вища, ніж свинячого жиру, в якому їх лише 47 %.

Число омилення визначається кількістю міліграмів 0,1 Н Розчину КОН, витраченого на нейтралізацію жирних кислот, які утворились при омиленні 1 г жиру (омилення — це гідроліз жирів лугами, внаслідок цієї реакції утворюються гліцерол і ^солі жирних кислот — мила).

Кислотне число свідчить про наявність у жиру вільних жирних кислот, які утворились при розщепленні його молекул. Кислотне число визначається кількістю міліграмів розчину КОН, витраченого на нейтралізацію вільних жирних кислот, що містяться в 1 г жиру.

Йодне число визначається кількістю грамів йоду, яка здатна приєднуватися до 100 г жиру, характеризує наявність у жирах ненасичених жирних кислот.

При тривалому зберіганні жири під дією сонячного світла, кисню і вологи набувають неприємного смаку і запаху. Цей процес, що відбувається внаслідок окислення і гідролізу жирів, називається згіркненням. Легше всього окислюються ПНЖК, які входять до складу жирів. При цьому кисень приєднується на місця подвоєних зв'язків і утворюються пероксиди. Пізніше на місці колишнього подвоєного зв'язку виникає розрив вугле­цевого ланцюга і утворюються альдегіди й кетони з короткими ланцюгами типу масляної кислоти з неприємним запахом і сма­ком. У процесі згіркнення жирів беруть участь окислювальні ферменти бактеріального походження, зокрема ліпоксигенази.

Для запобігання окисному згіркненню жирів або продуктів, що містять жири, до них добавляють антиоксиданти, які затри­ мують процес окислення. Найбільш активним антиоксидантом є вітамін Е. Зберігання жирів у темряві, на холоді або в умовах вакууму також затримує їх окислення. Присутність металів, навпаки, прискорює окислення жирів.

Жирові продукти, крім жирів, містять фосфоліпіди, стерини та інші жироподібні сполуки.

Фосфоліпіди — жироподібні сполуки, утворені залишками гліцеролу, жирних кислот, фосфорної кислоти та азотних сполук. Фосфоліпідів багато в організмі тварин і рослин. На відміну від нейтральних жирів вони містяться практично лише в клітинних мембранах і беруть участь у їх побудові. Значна кількість фосфоліпідів виявлена в тканинах серця та печінки тварин, яйцях птиці, а також у насінні рослин, наприклад, у бобах сої і в насінні соняшнику. Особливо багато їх у нервовій тканині людини і хребетних тварин.

Фосфоліпіди швидко окислюються на повітрі, змінюючи при цьому забарвлення із світло-жовтого на коричневе. Більшість з них нерозчинні в ацетоні, що використовується для від­окремлення їх від інших ліпідів. Фосфоліпіди легко утворю­ють комплекси з білками, чим пояснюється їх переважна участь у формуванні клітинних оболонок і внутрішньоклітинних мембран.

Серед фосфоліпідів найбільше значення мають фосфатидил-холіни (лецитини) і фосфатидилетаноламіни (кефаліни). Багато фосфатидилхолінів у тканинах мозку (3,5—12 %), жовтках яєць (6,5—12 %), легенях, серці, нирках (5—6 %), бобах сої, насінні соняшнику, зародках пшениці. Фосфатидилхоліни використо­вуються організмом для синтезу ацетилхоліну — основного фактора передачі нервового імпульсу. В харчовій промисловості фосфатидилхоліни широко використовують для виготовлення шоколаду, маргарину, а також як антиоксидант. У медицині фосфатидилхоліни використовують при лікуванні захворювань нервової системи, а також при анеміях і загальній втраті життєвих сил.

Сфінголіпіди — складні органічні сполуки, утворені із залиш­ків вищих жирних кислот, фосфорної кислоти, холіну і сфінго-зину. Гліцерола сфінголіпіди не містять. Сфінголіпіди виявлені в мембранах рослинних і тваринних клітин. Особливо багато їх у нервовій тканині тварин, зокрема в мозку. Виявлено ці речовини також у складі ліпідів крові. В жирових депо сфінго-ліпідів мало. Найпоширенішим сфінголіпідом є сфінгомієлін, який містить холін.

Фосфоліпіди синтезуються в організмі з низькомолекулярних ¹ проміжних попередників, внаслідок чого людина є залежною

від надходження їх з їжею. Щоденна потреба в фосфатидил-холіні становить 6—7 г.

Стероїди — складні органічні речовини, які складаються з стеролів та вищих жирних кислот. Розрізняють зоо-, фіто- і мікостероли. Стероли є обов'язковими структурними елемен­тами усіх живих клітин. Найбільш відомий із зоостеролів — холестерол. Він міститься в ліпідах нервової системи, де зв'яза­ний із структурними компонентами мієлінової оболонки, а також у ліпідах яєць, у печінці, в надниркових залозах, еритро­цитах, плазмі крові. Найважливішою функцією холестеролу в організмі є перетворення його на гормон прогестерон, внаслідок чого починається синтез статевих гормонів і кортикостероїдів. Інший напрям метаболізму холестеролу — синтез жовчних кислот і вітаміну 0₃.

Холестерол не належить до незамінних факторів харчування, тому що легко синтезується в організмі при окисленні вугле­водів і жирів. Вміст холестеролу в тканинах залежить не тільки від надходження його з продуктами, а й від інтенсивності його синтезу і розщеплення в організмі. Найінтенсивніший синтез холестеролу відбувається в печінці, стінці тонкої кишки і в шкірі.

Холестерол поряд з позитивною дією за певних умов може негативно впливати на організм людини. У здорової людини холестерол, який надходить з продуктами харчування (екзоген­ний холестерол) однаково використовується організмом. Біля 80 % (2—3 г) холестеролу утворюється в організмі і лише 20 % (0,3—0,6 г) надходить з продуктами. Надлишкове споживання вуглеводів і жирів збільшує синтез холестеролу. Здоровий організм у змозі регулювати синтез холестеролу на такому рів­ні, який підтримує його вміст у сироватці крові в межах 4— 6,5 ммоль/дм³. Рівень холестеролу в сироватці крові залежить від статі, віку, стану харчування, фізичної активності та інших факторів. Синтез холестеролу в організмі можна регулювати також гальмуванням процесу абсорбції його в тонкій кишці. Збільшення вмісту холестеролу в сироватці крові супровод­жується відкладанням його на внутрішній стінці артерій у вигляді атеросклеротичних бляшок і розвитком атеросклерозу. Розвитку цього захворювання сприяють так звані фактори ризику, найважливішими з яких є неправильне харчування, порушення обміну ліпопротеїнів, паління, низька фізична активність, споживання алкоголю, високий кров'яний тиск, ожиріння і тривале нервово-психічне напруження.

Багато холестеролу в яєчних жовтках, мозку, інших субпро­дуктах, тваринних жирах, м'ясі (особливо жирному), жирних молочних продуктах

Холестерол порівняно стійкий проти термічної кулінарної обробки (руйнується лише близько 20 % його початкової кіль­кості). В харчових раціонах здорових людей міститься в серед­ньому 0,5 г холестеролу.

Встановлений тісний зв'язок між обміном стеролів і фосфо­ліпідів. Рівень холестеролу в крові знижується під впливом фосфатидилхоліну (лецитину), який запобігає накопиченню його в організмі, сприяє його розщепленню і виведенню. Завдяки цій особливості фосфатидилхолін входить до складу різних медикаментів для профілактики атеросклерозу. Значення в профілактиці атеросклерозу мають також ПНЖК, фітосте-роли та харчові волокна. Останні адсорбують холестерол, галь­муючи його резорбцію в тонкій кишці. Позитивний вплив харчових волокон на жировий обмін і зокрема на обмін холе­стеролу пояснюється як утворенням жовчних кислот — кінце­вого продукту обміну холестеролу (що сприяє зменшенню ^ендогенного синтезу холестеролу), так і пригніченням резорбції холестеролу та жирів. Вітаміни С, В В Р, РР та магній

прискорюють розщеплення холестеролу і виділення його з фекаліями (у формі, з'єднаної з жовчними кислотами). Органічний йод, який міститься в продуктах моря (морська капуста, морська риба, м'ясо морських звірів) — відомий анти­склеротичний фактор, який стимулює синтез гормонів щитовидної залози і тим самим підсилює окислення жирів.

Підвищенню рівня холестеролу в сироватці крові сприяє споживання продуктів, багатих на холестерол та вітамін В, але бідних на фосфатидилхолін і вітамін С; надмірне споживання жирів, особливо тваринного походження, і дефіцит ПНЖК; захворювання печінки та жовчних шляхів, які супроводжуються порушенням жовчоутворення або зменшенням жовчовиділення та ін.

Воски — складні сполуки, які містять вищі жирні кислоти та вищі спирти жирного ряду (містять від 24 до 34 атомів вуглецю). Воски виконують переважно захисну функцію. Вони утворюють захисний покрив на плодах, листі, насінні, шкірі та шерсті тварин, на пір'ї птиці, захищаючи їх від намокання, висихання і проникнення мікроорганізмів. Знищення воскового покриву на поверхні плодів призводить до швидкого їх псування під час зберігання. Найбільш відомими восками є спермацет (добувається з черепа кашалота), ланолін (жир овечої вовни) та бджолиний віск.

Бджолиний віск широко застосовують у різних галузях про­мисловості, зокрема в харчовій (використовують у виробництві цукерок).

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Які харчові речовини називають жирами?

2. Які функції виконують жири в організмі людини?

3. Наведіть класифікацію жирів, охарактеризуйте кожну групу.

4. Яке значення для організму людини мають ненасичені жирні кислоти? Що таке поліненасичені жирні кислоти? Наведіть приклади.

5. Яке значення мають жироподібні сполуки для організму людини?

6. Які є види псування жирів? їх причини. Як запобігти псуванню жирів?

7. Назвіть основні фізичні та хімічні константи жирів. їх визначення.