stringtranslate.com

Триглицериды

Пример ненасыщенного жирного триглицерида (C 55 H 98 O 6 ). Левая часть: глицерин ; правая часть, сверху вниз: пальмитиновая кислота , олеиновая кислота , альфа-линоленовая кислота .

Триглицерид (от три- и глицерид ; также ТГ , триацилглицерол , ТАГ или триацилглицерид ) — это сложный эфир, полученный из глицерина и трех жирных кислот . [1] Триглицериды являются основными составляющими жира в организме человека и других позвоночных, а также растительного жира . [2] Они также присутствуют в крови, обеспечивая двунаправленный перенос жировой ткани и глюкозы крови из печени, и являются основным компонентом масел кожи человека . [3]

Существует много типов триглицеридов. Одна конкретная классификация фокусируется на насыщенных и ненасыщенных типах. Насыщенные жиры не имеют групп C=C; ненасыщенные жиры имеют одну или несколько групп C=C. Ненасыщенные жиры, как правило, имеют более низкую температуру плавления , чем насыщенные аналоги; в результате они часто являются жидкими при комнатной температуре.

Химическая структура

Пример природного смешанного триглицерида с остатками трех различных жирных кислот. Первый остаток жирной кислоты насыщен ( выделен синим ), второй остаток жирной кислоты содержит одну двойную связь в углеродной цепи ( выделен зеленым ). Третий остаток жирной кислоты (остаток полиненасыщенной жирной кислоты, выделен красным ) содержит три двойные связи в углеродной цепи. Все показанные двойные связи углерод-углерод являются цис- изомерами.

Три заместителя жирных кислот могут быть одинаковыми, но обычно они различны. Многие триглицериды известны, потому что известны многие жирные кислоты . Длина цепей групп жирных кислот различается в природных триглицеридах. Те, которые содержат 16, 18 или 20 атомов углерода , определяются как длинноцепочечные триглицериды , в то время как среднецепочечные триглицериды содержат более короткие жирные кислоты. Животные синтезируют четные жирные кислоты, но бактерии обладают способностью синтезировать нечетные и разветвленные жирные кислоты. В результате жир жвачных животных содержит нечетные жирные кислоты, такие как 15, из-за действия бактерий в рубце . Многие жирные кислоты являются ненасыщенными; некоторые являются полиненасыщенными (например, полученные из линолевой кислоты ). [4]

Большинство натуральных жиров содержат сложную смесь отдельных триглицеридов. Из-за своей гетерогенности они плавятся в широком диапазоне температур. Масло какао необычно тем, что оно состоит всего из нескольких триглицеридов, полученных из пальмитиновой , олеиновой и стеариновой кислот в 1-, 2- и 3-положениях глицерина соответственно. [4]

Простейшие триглицериды — это те, в которых три жирные кислоты идентичны. Их названия указывают на жирную кислоту: стеарин, полученный из стеариновой кислоты, триолеин, полученный из олеиновой кислоты , пальмитин, полученный из пальмитиновой кислоты и т. д. Эти соединения могут быть получены в трех кристаллических формах ( полиморфах ): α, β и β′, причем три формы различаются по своим температурам плавления. [4] [5]

Триглицерид, содержащий различные жирные кислоты, известен как смешанный триглицерид . [6] Они более распространены в природе.

Если первая и третья жирные кислоты в глицерине различаются, то смешанный триглицерид является хиральным . [7]

Физические свойства

Триглицериды бесцветны, хотя деградированные образцы могут казаться желтоватыми. Стеарин, простой, насыщенный, симметричный триглицерид, является твердым веществом при температуре, близкой к комнатной, но большинство примеров являются маслами. Их плотность составляет около 0,-0,9 г/см 3 .

Биосинтез

Триглицериды - это триэфиры , полученные в результате реакции конденсации глицерина с тремя жирными кислотами . Их образование можно обобщить следующим общим уравнением:

CH(OH)(CH2OH)2 + RCOOH + R'COOH + R"COOH → RC(O)OCH2−CH(OC(O)R')−CH2C(O)OR" + 3H2O

In nature, the formation of triglycerides is not random; rather, specific fatty acids are selectively condensed with the hydroxyl functional groups of glycerol. Animal fats typically have unsaturated fatty acid residues on carbon atoms 1 and 3. Extreme examples of non-random fats are cocoa butter (mentioned above) and lard, which contains about 20% triglyceride with palmitic acid on carbon 2 and oleic acid on carbons 1 and 3.[4] An early step in the biosynthesis is the formation of the glycerol-1-phosphate:[4]

CH(OH)(CH2OH)2 + H2PO−4 → HOCH2−CH(OH)−CH2−OPO3H− + H2O

The three oxygen atoms in this phosphate ester are differentiated, setting the stage for regiospecific formation of triglycerides, as the diol reacts selectively with coenzyme-A derivatives of the fatty acids, RC(O)S–CoA:

HOCH2−CH(OH)−CH2−OPO3H− + RC(O)S−CoA + R'C(O)S−CoA → RC(O)O−CH2−CH(−OC(O)R')−CH2−OPO3H− + 2HS−CoA

The phosphate ester linkage is then hydrolysed to make way for the introduction of a third fatty acid ester:

RC(O)O−CH2−CH(−OC(O)R')−CH2−OPO3H− + H2O → RC(O)O−CH2−CH(−OC(O)R')−CH2OH + H2PO−4
RC(O)O−CH2−CH(−OC(O)R')−CH2OH + R"C(O)S−CoA → RC(O)O−CH2−CH(−OC(O)R')−CH2−OC(O)R" + HS−CoA

Nomenclature

Common fat names

Fats are usually named after their source (like olive oil, cod liver oil, shea butter, tail fat) or have traditional names of their own (like butter, lard, ghee, and margarine). Some of these names refer to products that contain substantial amounts of other components besides fats proper.

Chemical fatty acid names

Triglycerides are then commonly named as esters of those acids, as in glyceryl 1,2-dioleate 3-palmitate, the name for a brood pheromone of the honey bee.[8] Where the fatty acid residues in a triglyceride are all the same, names like olein (for glyceryl trioleate) and palmitin (for glyceryl tripalmitate) are common.

IUPAC

In the International Union of Pure and Applied Chemistry's (IUPAC's) general chemical nomenclature for organic compounds,[9] any organic structure can be named by starting from its corresponding hydrocarbon and then specifying differences so as to describe its structure completely. For fatty acids, for example, the position and orientation of carbon-carbon double bonds is specified counting from the carboxyl functional group. Thus, oleic acid is formally named (9Z)-octadec-9-enoic acid, which describes that the compound has:

IUPAC nomenclature can also handle branched chains and derivatives where hydrogen atoms are replaced by other chemical groups. Triglycerides take formal IUPAC names according to the rule governing naming of esters. For example, the formal name propane-1,2,3-tryl 1,2-bis((9Z)-octadec-9-enoate) 3-(hexadecanoate) applies to the pheromone informally named as glyceryl 1,2-dioleate-3-palmitate,[8] and also known by other common names including 1,2-dioleoyl-3-palmitoylglycerol, glycerol dioleate palmitate, and 3-palmito-1,2-diolein.

Fatty acid code

A notation specific for fatty acids with unbranched chain, that is as precise as the IUPAC one but easier to parse, is a code of the form "{N}:{D} cis-{CCC} trans-{TTT}", where {N} is the number of carbons (including the carboxyl one), {D} is the number of double bonds, {CCC} is a list of the positions of the cis double bonds, and {TTT} is a list of the positions of the trans bonds. Either or both cis and trans lists and their labels are omitted if there are no multiple bonds with that geometry. For example, the codes for stearic, oleic, elaidic, and vaccenic acids are "18:0", "18:1 cis-9", "18:1 trans-9", and "18:1 trans-11", respectively. Catalpic acid, (9E,11E,13Z)-octadeca-9,11,13-trienoic acid according to IUPAC nomenclature, has the code "18:3 cis-13 trans-9,11".

Saturated and unsaturated fats

For human nutrition, an important classification of fats is based on the number and position of double bonds in the constituent fatty acids. Saturated fat has a predominance of saturated fatty acids, without any double bonds, while unsaturated fat has predominantly unsaturated acids with double bonds. (The names refer to the fact that each double bond means two fewer hydrogen atoms in the chemical formula. Thus, a saturated fatty acid, having no double bonds, has the maximum number of hydrogen atoms for a given number of carbon atoms – that is, it is "saturated" with hydrogen atoms.)[10][11]

Unsaturated fatty acids are further classified into monounsaturated (MUFAs), with a single double bond, and polyunsaturated (PUFAs), with two or more.[10][11] Natural fats usually contain several different saturated and unsaturated acids, even on the same molecule. For example, in most vegetable oils, the saturated palmitic (C16:0) and stearic (C18:0) acid residues are usually attached to positions 1 and 3 (sn1 and sn3) of the glycerol hub, whereas the middle position (sn2) is usually occupied by an unsaturated one, such as oleic (C18:1, ω–9) or linoleic (C18:2, ω–6).[12])

While it is the nutritional aspects of polyunsaturated fatty acids that are generally of greatest interest, these materials also have non-food applications. They include the drying oils, such as linseed (flax seed), tung, poppyseed, perilla, and walnut oil, which polymerize on exposure to oxygen to form solid films, and are used to make paints and varnishes.

Saturated fats generally have a higher melting point than unsaturated ones with the same molecular weight, and thus are more likely to be solid at room temperature. For example, the animal fats tallow and lard are high in saturated fatty acid content and are solids. Olive and linseed oils on the other hand are unsaturated and liquid. Unsaturated fats are prone to oxidation by air, which causes them to become rancid and inedible.

The double bonds in unsaturated fats can be converted into single bonds by reaction with hydrogen effected by a catalyst. This process, called hydrogenation, is used to turn vegetable oils into solid or semisolid vegetable fats like margarine, which can substitute for tallow and butter and (unlike unsaturated fats) can be stored indefinitely without becoming rancid. However, partial hydrogenation also creates some unwanted trans acids from cis acids.[13]

In cellular metabolism, unsaturated fat molecules yield slightly less energy (i.e., fewer calories) than an equivalent amount of saturated fat. The heats of combustion of saturated, mono-, di-, and tri-unsaturated 18-carbon fatty acid esters have been measured as 2859, 2828, 2794, and 2750 kcal/mol, respectively; or, on a weight basis, 10.75, 10.71, 10.66, and 10.58 kcal/g – a decrease of about 0.6% for each additional double bond.[14]

The greater the degree of unsaturation in a fatty acid (i.e., the more double bonds in the fatty acid) the more vulnerable it is to lipid peroxidation (rancidity). Antioxidants can protect unsaturated fat from lipid peroxidation.

Industrial uses

Linseed oil and related oils are important components of useful products used in oil paints and related coatings. Linseed oil is rich in di- and tri-unsaturated fatty acid components, which tend to harden in the presence of oxygen. This heat-producing hardening process is peculiar to these so-called drying oils. It is caused by a polymerization process that begins with oxygen molecules attacking the carbon backbone.

Triglycerides are also split into their components via transesterification during the manufacture of biodiesel. The resulting fatty acid esters can be used as fuel in diesel engines. The glycerin has many uses, such as in the manufacture of food and in the production of pharmaceuticals.

Staining

Staining for fatty acids, triglycerides, lipoproteins, and other lipids is done through the use of lysochromes (fat-soluble dyes). These dyes can allow the qualification of a certain fat of interest by staining the material a specific color. Some examples: Sudan IV, Oil Red O, and Sudan Black B.

Interactive pathway map

Click on genes, proteins and metabolites below to link to respective articles. [§ 1]

  1. ^ The interactive pathway map can be edited at WikiPathways: "Statin_Pathway_WP430".

See also

References

  1. ^ "Nomenclature of Lipids". IUPAC-IUB Commission on Biochemical Nomenclature (CBN). Retrieved 2007-03-08.
  2. ^ Nelson, D. L.; Cox, M. M. (2000). Lehninger, Principles of Biochemistry (3rd ed.). New York: Worth Publishing. ISBN 1-57259-153-6.
  3. ^ Lampe, M. A.; Burlingame, A. L.; Whitney, J.; Williams, M. L.; Brown, B. E.; Roitman, E.; Elias, M. (1983). "Human stratum corneum lipids: characterization and regional variations". J. Lipid Res. 24 (2): 120–130. doi:10.1016/S0022-2275(20)38005-6. PMID 6833889.
  4. ^ a b c d e Alfred Thomas (2002). "Fats and Fatty Oils". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a10_173. ISBN 3527306730.
  5. ^ Charbonnet, G. H.; Singleton, W. S. (1947). "Thermal properties of fats and oils". J. Am. Oil Chem. Soc. 24 (5): 140. doi:10.1007/BF02643296. S2CID 101805872.
  6. ^ "Mixed triglyceride | chemical compound | Britannica". www.britannica.com. Retrieved 2023-02-13.
  7. ^ Lok, C.M.; Ward, J.P.; van Dorp, D.A. (1976). "The synthesis of Chiral Glycerides starting from D- and L-serine". Chemistry and Physics of Lipids. 16 (2): 115–122. doi:10.1016/0009-3084(76)90003-7. PMID 1269065.
  8. ^ a b N. Koeniger and H. J. Veith (1983): "Glyceryl-1,2-dioleate-3-palmitate, a brood pheromone of the honey bee (Apis mellifera L.)". Experientia, volume 39, pages 1051–1052 doi:10.1007/BF01989801
  9. ^ Henri A. Favre; Warren H. Powell; et al. (International Union of Pure and Applied Chemistry) (2014). Nomenclature of Organic Chemistry: IUPAC Recommendations and Preferred Names, 2013 (PDF). Cambridge, England: Royal Society of Chemistry. ISBN 978-1-84973-306-9. OCLC 865143943.
  10. ^ a b "Essential Fatty Acids". Micronutrient Information Center, Oregon State University, Corvallis, OR. May 2014. Retrieved 24 May 2017.
  11. ^ a b "Omega-3 fatty acids, fish oil, alpha-linolenic acid". Mayo Clinic. 2017. Retrieved 24 May 2017.
  12. ^ Institute of Shortenings and Edible oils (2006). "Food Fats and oils" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2007-03-26. Retrieved 2009-02-19.
  13. ^ Marchand, V (2010). "Trans fats: What physicians should know". Canadian Paediatric Society. 6 (15): 373–375. doi:10.1093/pch/15.6.373. PMC 2921725. PMID 21731420.
  14. ^ Krisnangkura, Kanit (1991). "Estimation of heat of combustion of triglycerides and fatty acid methyl esters". Journal of the American Oil Chemists' Society. 68: 56–58. doi:10.1007/BF02660311. S2CID 84433984.

External links