Pojęcie „tłuszcze” kojarzy się niemal wszystkim głównie z jednym ze składników pożywienia. Tymczasem pod pojęciem tym, kryje się cały szereg związków organicznych. Tłuszcze dostarczane do organizmu człowieka to z reguły estry glicerolu i tzw. wyższych kwasów tłuszczowych. Pełnią one wiele ważnych funkcji. Poniżej przedstawiono najważniejsze z nich.
- Lipidy stanowią dobre, skoncentrowane źródło energii dla niemal wszystkich tkanek i narządów (wyjątek stanowią mózg, nerki i erytrocyty).
- Tłuszcze są najdogodniejszą formą gromadzenia zapasów w organizmie.
- Są ważnym składnikiem błon komórkowych.
- Stanowią źródło niektórych witamin, oraz nienasyconych kwasów tłuszczowych.
- Ułatwiają przełykanie pokarmu, niejednokrotnie poprawiając jego smak.
- Tłuszcze gromadzone w formie tkanki podskórnej chronią przed nadmierną utratą ciepła.
- Tłuszcze gromadzone w okolicach narządów utrzymują je w prawidłowym położeniu.
- Odłożone w organizmie stanowią cenny magazyn wody, gdyż 30-50% tkanki tłuszczowej stanowi właśnie woda,
Jak widać, tłuszcze stanowią ważny element diety każdego człowieka. Należy jednak pamiętać, iż spożywanie ich w nadmiarze jest również niekorzystne a nawet niebezpieczne. Zgodnie z zasadami zdrowego żywienia wszystkie tłuszcze zawarte w spożywanych pokarmach, powinny dostarczać nie więcej niż 30% dziennego zapotrzebowania na energię. Tłuszcze spożywcze można podzielić ze względu na ich pochodzenie. Wyróżnia się więc tłuszcze zwierzęce (np. masło, smalec) oraz tłuszcze roślinne (np. oleje jadalne, oliwa z oliwek itp.). Margaryny produkuje się również z tłuszczów roślinnych. Tłuszcze są spożywane przez człowieka praktycznie codziennie. Takie jak masło czy tłuszcz w mięsach, są łatwo zauważalne i praktycznie każdy zdaje sobie sprawę z tego, co je. Można je w razie potrzeby z takich produktów bardzo łatwo usunąć. Jednak bardzo licznie występują w rozmaitych produktach żywnościowych, tzw. tłuszcze "niewidoczne", z obecności których bardzo często ludzie nie zdają sobie nawet sprawy. Doskonałymi przykładami mogą być tłuszcze dodawane do różnego rodzaju ciast i wypieków, a także tłuszcz wchłonięty przez dane potrawy podczas ich przygotowywania, szczególnie smażenia oraz zapiekania. Tłuszcze, których nie widać gołym okiem są również obecne w przetworach mlecznych (śmietana, sery), występują też w produktach mięsnych. Okazuje się, że w przeciętnym jadłospisie większość spożywanego tłuszczu występuje właśnie w postaci tłuszczu "niewidocznego". Należy zdawać sobie sprawę z tego, że na całkowite spożycie tłuszczów składają się zarówno te „widoczne”, jak i te, których pozornie nie widać.
Tłuszcze jadalne można również podzielić ze względu na typ kwasów tłuszczowych występujących w ich cząsteczkach.
Tłuszcze nasycone są pochodnymi nasyconych, wyższych kwasów karboksylowych. Występują przede wszystkim w produktach pochodzenia zwierzęcego, takich jak mięsa, masło, sery i śmietana. Spożywanie dużych ilości tłuszczów tego typu jest zdecydowanie niekorzystne dla zdrowia, gdyż powoduje między innymi wyraźne podniesienie się poziomu tzw. "złego" cholesterolu (LDL) we krwi. Dlatego zalecane jest ograniczanie spożycia tłuszczów nasyconych.
Tłuszcze wielonienasycone są pochodnymi kwasów karboksylowych o silnie nienasyconym charakterze reszt węglowodorowych. Głównym źródłem tego typu tłuszczów są oleje roślinne, jak np. olej słonecznikowy, sojowy oraz kukurydziany. W znacznych ilościach występują również w niektórych margarynach do smarowania pieczywa, a także w rybach morskich. Spożywanie tłuszczów wielonienasyconych jest korzystne dla zdrowia. Obniżają one bowiem poziom tzw. "złego" cholesterolu, co zmniejsza w konsekwencji ryzyko miażdżycy oraz zawału serca.
Wyróżnia się jeszcze tzw. tłuszcze jednonienasycone, występujące przede wszystkim w znacznym stopniu w oleju rzepakowym oraz oliwie z oliwek. Powodują one podniesienie poziomu „dobrego” cholesterolu (HDL) we krwi.
Dowodem na to jak niezbędne jest spożywanie przez człowieka związków zawierających nienasycone kwasy tłuszczowe, mogą być objawy jakie występują w przypadku ich niedoboru w organizmie. Należą do nich między innymi:
- Zahamowanie wzrostu oraz spadek przyrostu masy ciała,
- Pojawienie się zmian skórnych, a także wypadanie włosów,
- Zwiększona wrażliwość alergie, oraz zakażenia bakteryjne,
Istnieją również tzw. tłuszcze "trans", które są zmodyfikowaną formą tłuszczów nienasyconych. W postaci naturalnej występują jedynie w niewielkich ilościach w mleku. Te, które obecne są w innych produktach spożywczych, powstają w wyniku procesu utwardzania olejów, zachodzącego w wyniku reakcji olejów roślinnych z wodorem pod wysokim ciśnieniem. W ten sposób produkuje się właśnie twarde margaryny, a także tłuszcze wykorzystywane w przemyśle spożywczym między innymi do produkcji batoników, ciastek, chipsów, chrupek, itp. Tłuszcze zawierające izomery trans, lepiej nadają się do przechowywania. W temperaturze pokojowej występują w formie stałej, można je również długo przechowywać. Samą metodę utwardzania tłuszczów opracowano ponad 100 lat temu. Jednak badania pokazują, iż oleje częściowo utwardzone są jedną z głównych przyczyn chorób serca. Podobnie jak tłuszcze nasycone, mogą powodować podwyższenie poziomu "złego" cholesterolu we krwi. Szkodliwość tłuszczów trans wynika przede wszystkim z ich budowy chemicznej, która utrudnia ich usuwanie z krwi i rozkład. Podejrzewa się również, że tłuszcze „trans” mogą w negatywny sposób wpływać na funkcjonowanie mózgu.
Oczywiście każdy produkt żywnościowy zawiera w sobie różne rodzaje tłuszczów w różnych proporcjach. Nie ma więc pożywienia, które zawiera tylko jeden, określony rodzaj kwasu tłuszczowego. W codziennym jadłospisie najważniejsza jest równowaga pomiędzy rodzajami spożywanych tłuszczów. Od niej zależy poziom cholesterolu we krwi, który jest jednym z najważniejszych czynników powodujących choroby układu krążenia. Mimo wielu działań mających na celu promowanie zdrowego stylu żywienia, współczesne tendencje w spożyciu tłuszczu związane są ze stopniem rozwoju gospodarczego danego kraju. W krajach bardziej rozwiniętych obserwuje się zwiększone spożycie tłuszczu, a w szczególności tłuszczów nasyconych.
Z punktu widzenia chemika, tłuszcze są pochodnymi wyższych kwasów karboksylowych, zwanych kwasami tłuszczowymi. Najczęściej są to estry tych kwasów alkoholami jednowodorotlenowymi lub wielowodorotlenowymi. Tłuszcze można podzielić na:
- Tłuszcze proste – zbudowane jedynie z alkoholi i kwasów tłuszczowych
- Tłuszcze złożone – w skład których wchodzą jeszcze różnego rodzaju inne związki dodatkowe
W grupie tłuszczów prostych można jeszcze wyróżnić:
Tłuszcze właściwe
Do tłuszczów właściwych zaliczane są wszystkie tłuszcze spożywcze, o których była mowa powyżej. Jak już wspomniano są one estrami glicerolu (gliceryny),
CH2 − OH
│
CH − OH
│
CH2 − OH
oraz wyższych kwasów tłuszczowych. Kwasy tłuszczowe mogę być zarówno nasycone, jak i nienasycone.
|
Ważniejsze nasycone kwasy tłuszczowe
|
Ważniejsze jednonienasycone kwasy tłuszczowe
|
Ważniejsze wielonienasycone kwasy tłuszczowe
|
| oleomirystynowy oleopalmitynowy oleinowy elaidynowy wakcenowy gadoleinowy erukowy brasydynowy | linolowy (omega-6) γ-linolenowy (gamma-linolenowy) (omega-6) arachidonowy (omega-6) dokozaheksaenowy (omega-3) eikozapentaenowy (omega-3) |
Do każdej z trzech grup hydroksylowych w cząsteczce glicerolu przyłączana jest w reakcji estryfikacji, jedna cząsteczka kwasu. Wzór ogólny tłuszczów właściwych przyjmuje więc następującą postać:
CH2 ─ O ─ CO ─ R1
│
CH ─ O ─ CO ─ R2
│
CH2 ─ O ─ CO ─ R3
gdzie R1, R2, R3 oznacza poszczególne reszty kwasów karboksylowych.
Tłuszcze właściwe, tak jak wszystkie związki chemiczne, charakteryzują się różnymi właściwościami fizycznymi i chemicznymi. Tłuszcze są ciałami stałymi lub półstałymi, albo oleistymi cieczami. Są praktycznie nierozpuszczalne w wodzie i słabo rozpuszczalne w etanolu. Dobrze rozpuszczają się w węglowodorach i rozpuszczalnikach niepolarnych. W sprzyjających warunkach, w środowisku kwaśnym, zasadowym, bądź przy udziale odpowiednich enzymów, tłuszcze ulegają reakcji hydrolizy, która jest procesem odwrotnym do reakcji estryfikacji. W wyniku hydrolizy otrzymuje się zatem z powrotem cząsteczki alkoholi i kwasów. Przykładem może być reakcja, której równanie zapisano poniżej. W wyniku tej reakcji cząsteczka tłuszczu, tristearynianu gliceryny, ulega hydrolizie z utworzeniem wolnej gliceryny i trzech cząsteczek kwasu stearynowego.
CH2 ─ O ─ CO ─ C17H35 CH2 ─OH
│ │
CH ─O ─ CO ─ C17H35 + 3H2O ↔ CH ─OH + 3C17H35COOH
│ │
CH2 ─ O ─ CO ─ C17H35 CH2 ─OH
Reakcje tego typu zachodzą w przewodzie pokarmowym organizmów zwierzęcych oraz człowieka.
Jak już wspomniano, tłuszcze ulegają również hydrolizie zasadowej. Produktami tych reakcji są mydła. Przykładem może być reakcja hydrolizy tristearynianu gliceryny w obecności zasady sodowej, której produktem jest gliceryna, oraz stearynian sodu.
CH2 ─ O ─ CO ─ C17H35 CH2 ─OH
│ │
CH ─O ─ CO ─ C17H35 + 3NaOH ↔ CH ─OH + 3C17H35COONa
│ │
CH2 ─ O ─ CO ─ C17H35 CH2 ─OH
Tłuszcze zawierające w swych cząsteczkach kwasy nienasycone mogą zostać uwodornione. Zmianie ulegają wówczas również właściwości fizyczne tłuszczu, między innymi stan skupienia zmienia się z ciekłego na stały. Proces taki nosi nazwę utwardzania tłuszczów i była już o nim mowa we wcześniejszej części pracy. Przykładowe równanie reakcji tego typu można zapisać następująco:
CH2 ─ O ─ CO ─ C17H33 CH2 ─ O ─ CO ─ C17H35
│ │
CH ─O ─ CO ─ C17H33 + 3H2 ↔ CH ─ O ─ CO ─ C17H35
│ │
CH2 ─ O ─ CO ─ C17H33 CH2 ─ O ─ CO ─ C17H35
W przemyśle spożywczym reakcji uwodorniania nie przeprowadza się zwykle w pełnym stopniu, aby pozostała pewna liczba wiązań podwójnych. Otrzymane w ten sposób produkty wykorzystuje się często do produkcji margaryny.
Woski
Woski są estrami wyższych, monokarboksylowych kwasów tłuszczowych i alkoholi jednowodorotlenowych o parzystych liczbach atomów węgla od 16 do 36. Czasami w woskach można spotkać alkohole złożone z grupy steroli. Woskach odznaczają się znacznie większą trwałością niż tłuszcze. Trudniej ulegają hydrolizie enzymatycznej i dłużej mogą być przechowywane. Także temperatury topnienia wosków są wyższe od temperatur topnienia tłuszczów. Woski spełniają ważne funkcje ochronne u rozmaitych organizmów roślinnych i zwierzęcych. Powlekają one cienką warstwą między innymi liście, owoce, pióra, czy skórę, co uodparnia je na działanie szkodliwych bodźców zewnętrznych, zarówno mechanicznych, jak i chemicznych oraz biologicznych.
Tłuszcze złożone dzielą się na
- Fosfolipidy, które zawierają związane estrowo reszty kwasu fosforowego
- Glikolipidy, zawierające dodatkowo resztę cukrową.
Fosfolipidy
Fosfolipidy zwane również fosfoglicerydami to estry glicerolu, kwasów tłuszczowych, kwasu fosforowego oraz związków zawierających azot, takich jak: seryna, etanolamina lub cholina. Są bardzo ważnymi składnikami komórek zarówno roślinnych, jak i zwierzęcych (w szczególności a komórek nerwowych). Cząsteczki fosfolipidów charakteryzują się tym, iż posiadają część rozpuszczalna w wodzie – tzw. hydrofilową oraz część nierozpuszczalną w wodzie – tzw. hydrofobową). Powoduje to, że w środowisku wodnym przyjmują określoną, specyficzną orientację.
Glikolipidy
Glikolipidy są to złożone związki chemiczne, zbudowane z reszt cukrowych, które połączone są w sposób kowalencyjny z lipidami. Do grupy glikolipidów zalicza się między innymi:
- glikozyloglicerydy, w których częścią lipidową jest reszta glicerolu zestryfikowana kwasami tłuszczowymi;
- glikosfingolipidy, zwane czasem sfingolipidami, w których częścią lipidową jest sfingozyna połączona z kwasami tłuszczowymi;
- poliprenylofosfosacharydy, w których częścią lipidową jest alkohol poliprenol zawierający reszty ortofosforanowe(V);
Glikolipidy są związkami bardzo szeroko rozpowszechnionymi w przyrodzie. Występują przede wszystkim w błonach komórkowych, tworząc tzw. podwójną warstwę lipidową. Czasami spełniają funkcje receptorów, a nawet wykazują właściwości antygenowe. Występują także w komórkach układu nerwowego biorąc udział w przenoszeniu impulsów nerwowych.
Niektórzy czasami zaliczają do grupy tłuszczów, tzw. lipidy izoprenoidowe, składające się z jednostek izoprenowych. Pod względem chemicznym są to jednak związki odmienne od „zwykłych” tłuszczów. Mają jedynie podobne właściwości. Występują również w rozmaitych tkankach, razem z tłuszczami.
Jak już wcześniej wspomniano, tłuszcze są bardzo ważnymi związkami, pełniącymi wiele istotnych funkcji w niemal wszystkich organizmach żywych. Tłuszcze proste stanowią główny materiał energetyczny, a przede wszystkim zapasowy dla organizmów zwierzęcych i człowieka. Ich wartość kaloryczna jest niemal dwukrotnie wyższa od wartości kalorycznej węglowodanów i białek. Zapasy tłuszczu chronią również narządy wewnętrzne zarówno przed uciskiem, jak i uszkodzeniem przez wstrząsy mechaniczne. Stanowią również doskonałą izolację termiczną. Szacuje się, że u przeciętnego człowieka tłuszcz zgromadzony w postaci tkanki tłuszczowej stanowi średnio około 17% całkowitego ciężaru ciała. Tłuszcze są również niezbędnym składnikiem organelli komórkowych, a także zapewniają równowagę koloidową cytoplazmy. Bardzo ułatwiają wchłanianie niektórych witamin, zwłaszcza tych z grup: A, D, E, K. Tłuszcze złożone to przede wszystkim fosfolipidy, stanowiące podstawowy składnik błon komórkowych.
