3. Основные функции липидов

3.1 Энергетическая функция. При окислении 1 г нейтральных жиров (триацилглицеролов) выделяется около 38 кДж энергии.

3.2 Защитная функция. Липиды (воски) образуют защитные водоотталкивающие и термоизоляционные покровы растений, их семян и плодов. Высокая твердость восков и их химическая инертность защищают растения от механических повреждений и разрушения ферментами микроорганизмов, предотвращают избыточное испарение воды в листьях и плодах.

3.3 Структурная функция. Липиды — главные структурные компоненты клеточных мембран, образуют двойные слои полярных липидов, в которые встраиваются белки-ферменты.

3.4 Регуляторная функция. Липидами являются жирорастворимые витамины и производные некоторых жирных кислот.

4. Омыляемые липиды (ацильные)

Омыляемые липиды содержат в своем составе свыше 200 различных жирных кислот. Подавляющее большинство их встречается только у отдельных видов растений, представляя их биохимическую особенность. Наиболее распространены в растениях многих ботанических видов и семейств так называемые главные жирные кислоты, которые содержатся в запасающих растительных тканях, главным образом в семенах растений, в очень больших количествах (рис. 2, а).

Главные жирные кислоты: пальмитиновая С_16:0, стеариновая С_18:0, олеиновая С_18:1, линолевая С_18:2 и линоленовая С_18:3 — это насыщенные или ненасыщенные монокарбоновые кислоты с алифатической неразветвленной цепью, с четным числом углеродных атомов. Ненасыщенные жирные кислоты имеют двойные связи в цис-конфигурации, а у полиненасыщенных жирных кислот между двойными связями расположены метиленовые —СН₂-группы, т. е. двойные связи располагаются через три атома углерода.

Иногда к главным жирным кислотам относят также лауриновую С_12:0 и миристиновую С_14:0 кислоты, широко представленные в масле тропических пальм различных видов.

Рис. 2. Схемы строения ацильных липидов:

а — жирные кислоты; б — триацилглицеролы; в — фосфо- и гликолипиды

Второстепенные жирные кислоты также могут быть ненасыщенными, но они содержат 6, 8 или 10 атомов углерода, или от 20 до 30 атомов углерода, таким образом, их углеродная цепь или короче, или длиннее, чем у главных жирных кислот. Наиболее известные ненасыщенные второстепенные жирные кислоты — это пальмитоолеиновая С_16:1 и миристоолеиновая С_14:1, эйкозеновая С_20:1 и особенно эруковая С_22:1, широко представленная в масле семян и листьях рапса.

В особую группу выделяют необычные жирные кислоты, в углеродных алифатических цепях которых находятся заместители различной химической природы, такие, как метиловые, гидроксильные, карбонильные группы, оксо- и эпоксигруппы, циклопропановые или циклопентановые группировки. В эту же группу включены жирные кислоты с тройными связями, конъюгированными двойными связями (расположенные через два атома углерода), с разветвленной углеродной цепью, с двойными связями в трансформе.

4.1 Нейтральные липиды

К нейтральным липидам относятся:

4.1.1 Ацилглицеролы

4.1.2 Воски

4.1.1 Ацилглицеролы. Служат главными составными частями природных жиров и масел. У подавляющего большинства природных ацилглицеролов все три гидроксильные группы глицерола этерифицированы жирными кислотами, поэтому их называют триацилглицеролами (рис. 2, б). Если в молекуле триацилглицерола (ТАГ) все остатки жирных кислот одинаковы, то ТАГ называют простым, если они различны, то смешанным. Природные жиры и масла — это чаще всего смешанные ТАГ. Так как глицерол является обязательной частью природных масел и жиров, то многие их свойства обусловлены именно набором жирных кислот в составе ТАГ (табл. 1).

Таблица 1

Жирно-кислотный состав растительных масел

(главные жирные кислоты, % от суммы)

Кислота	Хлопковое	Соевое	Подсолнечное	Оливковое	Льняное
Пальмитиновая	24	6	10	9	9
Стеариновая	3	4	5	2	6
Олеиновая	20	22	21	82	26
Линолевая	52	46	52	4	17
Линоленовая	Следы	10	Следы	Следы	42

Помимо ТАГ к нейтральным липидам относят диольные липиды – сложные эфиры жирных кислот и С2, С3 и С4-дигидроксиспиртов. Содержание их в семенах растений очень невелико, по свойствам они близки к ТАГ, участвуют в энергетическом и структурном резерве клетки.

В зависимости от жирнокислотного состава жиры и масла по консистенции бывают жидкими и твердыми. В состав жидких жиров входят преимущественно ТАГ, содержащие ненасыщенные жирные кислоты. В составе твердых жиров преобладают ТАГ, содержащие насыщенные жирные кислоты. Жидкие жиры – это масла в основном растительные. Твердые жиры – сало, в основном животные жиры. Твердые жиры накапливаются в растениях при возделывании их на юге при высокой температуре и низкой влажности в тропиках и субтропиках.

В качестве продуктов неполного синтеза или гидролиза ТАГ в семенах присутствуют диацилглицеролы (ДАГ), моноацилглицеролы (МАГ) и свободные жирные кислоты. Некоторые ненасыщенные жирные кислоты, например олеиновая и линолевая, относятся к группе витаминов F. Значение этих витаминов в жизнедеятельности живых организмов изучено далеко не полностью. Установлено, что витамины группы F понижают чувствительность организма человека к освещению ультрафиолетовыми лучами, повышают сопротивляемость к радиоактивному излучению. Отсутствие витамина F вызывает общее ослабление жизненно важных тканей, нарушается структура клеточных оболочек, что приводит к целому ряду заболеваний.

Насыщенные жирные кислоты физиологической активностью не обладают. Они представляют в клетках запасное вещество энергетического назначения.

ТАГ в химически чистом виде бесцветны, не имеют вкуса и запаха. Они легче воды и нерастворимы в ней. Каждое масло имеет специфический коэффициент преломления (тем выше, чем выше ненасыщенность жирных кислот в его составе). Масла способны растворять газы, сорбировать другие летучие вещества и эфирные масла, но сами они не летучи.

ТАГ при кипячении с кислотами расщепляются по месту сложноэфирных связей с образованием глицерола и жирных кислот. В результате щелочного гидролиза, называемого омылением, получают глицерин и мыла. Мыло состоит в основном из калиевых и натриевых солей жирных кислот. Калиевые или натриевые мыла представляют собой полярные соединения: их ионизированная карбоксильная группа обладает гидрофильными, а углеводородная цепь — гидрофобными свойствами выделять. Мыла способны эмульгировать нерастворимые в воде масла и жиры. Углеводородные радикалы мыла при этом встраиваются в капли жира, а полярные — взаимодействуют с водой. Таким образом, мыла формируют гидрофильную оболочку вокруг капель жира, образуя мелкодисперсную смесь с водой или эмульсию.

Кальциевые и магниевые мыла жирных кислот в воде растворяются очень плохо. Они почти не образуют эмульсии с жирами и не обладают моющим действием.

Качество жиров и масел характеризуется следующими показателями или числами:

– кислотное число (к. ч.) — это количество миллиграммов едкого кали, необходимое для нейтрализации свободных жирных кислот, содержащихся в 1 г масла или жира. Кислотное число является гостированным показателем масла или жира и характеризует качество масел и жиров, оценивая степень гидролиза ТАГ ферментом липазой;

– число омыления (ч. о.) — это количество миллиграммов едкого кали, необходимое как для омыления жирных кислот в составе ТАГ, так и для нейтрализации свободных жирных кислот в 1 г исследуемого масла или жира;

– йодное число (й. ч.) — это количество граммов йода, эквивалентное галоиду, присоединившемуся по месту двойных связей к 100 г исследуемого масла или жира. Присоединение йода происходит по месту двойных связей, поэтому йодное число является показателем степени ненасыщенности жирных кислот. Чем выше йодное число, тем они ненасыщеннее и тем легче масло или жир будут высыхать и быть пригодными для изготовления лаков и красок.

4 .1.2 Воски. Они представляют собой сложные смеси высокомолекулярных липидов, жирных кислот и спиртов. Они содержатся в кутикуле клеток. Состав смеси у разных растений различен. Преобладающим компонентом являются сложные эфиры жирных кислот с С₂₀ — С₂₄ атомами углерода в цепи и спиртов с С₂₄ — С₂₈ углеродными цепями. В восках высокое содержание неэтерифицированных спиртов жирного ряда и жирных кислот. Обычными компонентами восков являются также углеводороды С₂₉ — С₃₁ с нечетным числом атомов углерода, кетоны и другие окисленные продукты.

R₂ – остаток алифатического спирта;

R₁ – остаток жирной кислоты.

Известно два типа восков — простые и сложные. К простым относятся эфиры нормальных первичных спиртов. Сложные воски представляют собой эфиры разветвленных одно- и двухатомных спиртов и разветвленных жирных или оксикислот. Известны также цветные воски — производные жирных кислот и двухатомных спиртов каротиноидной природы. Кроме жирных кислот и алифатических спиртов в восках присутствуют углеводороды парафинового ряда.

Как уже отмечалось, из-за высокой молекулярной массы составляющих их жирных кислот и спиртов при обычной температуре воски имеют твердую консистенцию. Они покрывают тонким слоем листья, стебли, стволы и плоды растений, предохраняя их от переувлажнения и высыхания, механических повреждений и неблагоприятного воздействия на них микробов.

Воски обнаружены в плодовых и семенных оболочках всех масличных растений. Так, в семянке подсолнечника содержание восков составляет 1,2…1,3 % от массы, в том числе в плодовой оболочке до 83 % от их общего содержания, в семенной оболочке — до 16 % и в ядре семян — до 1 %. Наличие восков затрудняет получение высококачественных растительных масел. Для получения прозрачного подсолнечного масла проводят трудоемкую обработку — вымораживание восков.