Е570

Жирные кислоты (алифатические кислоты) — многочисленная группа исключительно неразветвлённых одноосновных карбоновых кислот с открытой цепью. Название определяется, во-первых, химическими свойствами данной группы веществ основанными на присутствии в их структуре карбоксильной группы, во-вторых, исторически основано на обнаружении их в природных жирах.

Общие сведения

Жирные кислоты могут быть насыщенными (только с одинарными связями между атомами углерода), ненасыщенными (с одной двойной связью между атомами углерода) и полиненасыщенными (с двумя и более двойными связями, находящимися, как правило через CH₂-группу). Они различаются по количеству углеродных атомов в цепи, а также в случае ненасыщенных кислот, по положению, конфигурации (как правило цис-) и количеству двойных связей. Жирные кислоты можно условно поделить на низшие (до семи атомов углерода), средние (восемь - двенадцать атомов углерода) и высшие (более двенадцати атомов углерода). Исходя из исторического названия данные вещества должны быть компонентами жиров. На сегодня это не так, термин жирные кислоты подразумевают под собой более широкую группу веществ.

Карбоновые кислоты начиная с масляной кислоты (С4) считаются жирными, в то время как жирные кислоты полученные непосредственно из животных жиров имеют в основном восемь и больше атомов углерода (каприловая кислота). Число атомов углерода в натуральных жирных кислотах в основном чётное, что обусловлено их биосинтезом с участием кофермента А.

Большая группа жирных кислот (более 400 различных структур, хотя только 10-12 распространнены) находятся в растительных маслах семян. Наблюдается высокое процентное содержание редких жирных кислот в семенах определённых семейств растений().

Под незаменимыми понимаются те жирные кислоты, которые не могут быть синтезированы в организме. Для человека незаменимыми являются кислоты содержащие по крайней мере одну двойную связь на расстоянии более девяти атомов углерода от карбоксильной группы.

Биохимия

Расщепление

Жирные кислоты в виде триглицеридов накапливаются в жировых тканях. При потребности при действии таких веществ (Botenstoffe) как адреналин, норадреналин, глюкагон и адренокортикотропина запускается процесс липолиза. Освобождённые жирные кислоты выделяются в кровоток, по которому попадают к нуждающимся в энергии клеткам, где сперва при участии АТФ происходит связывание (активация) с коферментом А(КоА). При этом АТФ гидролизуется до АМФ с освобождением двух молекул неорганического фосфата(P_i).

R-COOH + КоА-SH + АТФ → R-CO-S-КоА + 2P_i + H⁺ + AMФ

Синтез

В растительном и животном организме жирные кислоты образуются, как продукты углеводного и жирового обмена. Синтез жирных кислот осуществляется в противоположность расщеплению в цитозоле.

Циркуляция

Пищеварение и всасывание

Коротко- и среднецепочечные жирные кислоты всасываются напрямую в кровь через капиляры кишечного тракта и проходят через воротную вену, как и другие питательные вещества. Более длинноцепочечные слишком велики, чтобы проникнуть напрямую через маленькие капиляры кишечника. Вместо этого они поглощаются жирными стенками ворсинок(?) кишечниками и заново синтезируются в триглицериды. Триглицериды покрывают холестерином и белками с образованием хиломикрона. Внутри ворсинки хиломикрон попадает в лимфатические сосуды, так называемый млечный капиляр, где поглощается большими лимфатическими сосудами. Он транспортируется по лимфатической системе в плоть до места близкого к сердцу, где кровеносные артерии и вены наибольшие. Грудной канал освобождает хиломикрон в кровоток посредством subclavian(?) вены. Таким образом триглицериды транспортируются в места, где в них нуждаются.

Виды существования в организме

Жирные кислоты существуют в различных формах на различных стадиях циркуляции в крови. Они поглощаются в кишечники в образуя хиломикроны, но в тоже время они существую в виде липопротеином очень низкой плотности или липопротеином низкой плотности после превращений в печени. При выделении из адипоцитов жирные кислоты поступают в свободном виде в кровь.

Разветвлённые кислоты

Разветвлённые карбоновые кислоты не относятся к жирным кислотам. Их можно найти в некоторых эфирных маслах. Так в эфире валерианы содержится изовалериановая кислота.

Список жирных и более коротких карбоновых кислот

Насыщенные жирные кислоты

Тривиальное название	Систематическое название	Нахождение	Химическая структура	Т.пл.	pKa
Муравьиная кислота	Метановая кислота	Выделения муравьёв	HCOOH	8 °C	3,75
Уксусная кислота	Этановая кислота	Уксус, Продукты окисления многих в-в	CH3COOH	16,2 °C	4,76
Пропионовая кислота	Пропановая кислота	Древесная смола	CH3(CH2)COOH	−24 °C	4,87
Масляная кислота	Бутановая кислота	Сливочное масло, древесный уксус	CH3(CH2)2COOH	−8 °C	4,82
Валерьяновая кислота	Пентановая кислота	Валериана(трава)	CH3(CH2)3COOH	−35 °C	4,84
Капроновая кислота	Гексановая кислота	Нефть	CH3(CH2)4COOH	−4 °C	4,85
Энантовая кислота	Гептановая кислота		CH3(CH2)5COOH	−7,5 °C
Каприловая кислота	Октановая кислота		CH3(CH2)6COOH	17 °C	4,89
Пеларгоновая кислота	Нонановая кислота		CH3(CH2)7COOH	12,5 °C	4.96
Каприновая кислота	Декановая кислота	Кокосовое масло	CH3(CH2)8COOH	31 °C
Лауриновая кислота	Додекановая кислота		CH3(CH2)10COOH	43,2 °C
Миристиновая кислота	Тетрадекановая кислота		CH3(CH2)12COOH	53,9 °C
Пальмитиновая кислота	Гексадекановая кислота		CH3(CH2)14COOH	62,8 °C
Маргариновая кислота	Гептадекановая кислота		CH3(CH2)15COOH	61,3 °C
Стеариновая кислота	Октадекановая кислота		CH3(CH2)16COOH	69,6 °C
Арахиновая кислота	Эйкозановая кислота		CH3(CH2)18COOH	75,4 °C

В состав жиров входят полные сложные эфиры глицерина и одноосновных высших жирных кислот:

Насыщенные:

• стеариновая (C₁₇H₃₅COOH)
• пальмитиновая (C₁₅H₃₁COOH)

Ненасыщенные:

• пальмитолеиновая (C₁₅H₂₉COOH, 1 двойная связь)
• олеиновая (C₁₇H₃₃COOH, 1 двойная связь)
• линолевая (C₁₇H₃₁COOH, 2 двойные связи)
• линоленовая (C₁₇H₂₉COOH, 3 двойные связи)
• арахидоновая (C₁₉H₃₁COOH, 4 двойные связи, реже встречается)

Кислотность

Кислоты с коротким углеродным хвостом такие как муравьиная и уксусная кислоты полностью смешиваются с водой и диссоциируют с образованием достаточно кислых растворов (pKa 3.77 и 4.76, соответсвенно). Жирные кислоты с более длинным хвостом незначительно отличаются по кислотности. Например, нонановая кислота имеет pKa 4.96. Однако с увеличением длины хвоста растворимость жирных кислот в воде уменьшается очень быстро, в результате чего эти кислоты мало изменяют pH растовора. Значение величин pKa для данных кислот приобретает значение лишь в реакциях, которые эти кислоты способны вступить. Кислоты нерастворимые в воде могут быть растворены в тёплом этаноле, и оттитрованы растором гидроксида натрия, используя фенолфталеин, в качестве индикатора до бледнорозового цвета. Такой анализ позволяет определить содержание жирных кислот в порции триглицеридов после гидролиза.

Реакции жирных кислот

Жирные кислоты реагируют также как и другие карбоновые кислоты, что подразумевает этерификацию и кислотное реакции. Восстановление жирных кислот приводит к жирным спиртам. Ненасыщенные жирные кислоты также могут вступать в реакции присоединения, наиболее характерно гидрирование, которое используется для превращения растительных жиров в маргарин. С частичным гидророванием, ненасыщенные жирные кислоты могут быть изомеризованы из цис- в транс-. В реакции Varrentrapp^[1] а ненасыщенные жиры могут быть расщеплены в расплавленной щёлочи. Эта реакция имеет значение для определения структуры.

Автоокисление и прогоркание

Жирные кислоты при комнатной температуре подвергаются автоокислению и прогорканию. При этом они разлагаются на углеводороды, кетоны, альдегиды и небольшое количество эпоксидов и спиртов. Тяжёлые металлы, содержащиеся в небольших количествах в жирах и маслах ускоряют автоокисление. Чтобы избежать этого, жиры и масла часто обрабатываются хелатирующими агентами, такими как лимонная кислота.

Применение

Натриевие и калиевые соли высших жирных кислот являются эффективными ПАВ и используются в качестве мыл. В пищевой промышленности жирные кислоты зарегистрированы в качестве пищевой добавки E570, как стабилизатор пены, глазирователь и пеногаситель. [1]

Примечания

1. ↑ http://en.wikipedia.org/wiki/Varrentrapp_reaction

См. также

• Синтаза жирных кислот
• Пищевые добавки
• Полиненасыщенные жирные кислоты