киселини

Мазнините се срещат естествено в храната и играят важна роля в храненето на човека. Мазнините се използват за съхраняване на енергия в тялото, изолиране на телесните тъкани, омекотяване на вътрешните органи и транспортиране на мастноразтворими витамини в кръвта. Мазнините също играят важна роля в приготвянето на храната: Те подобряват вкуса и текстурата на храната, правят печените продукти нежни и провеждат топлината по време на готвене.

Мазнините са най-разпространеният клас съединения (в живите системи), посочени като липиди . Липидите са клетъчни съединения, които са неразтворими във вода. Мазнините са меки твърди вещества с ниско топене, с плътност по-малка от тази на водата. Имат мазно усещане и са хлъзгави. Тъй като мазнините са неразтворими във вода и по-малко плътни от водата, след като месото, в което има много мазнини, е приготвено, при охлаждане върху соковете често се появява слой мазнина. Мазнините и тясно свързани масла са смеси от съединения, състоящи се от мастни киселини, комбинирани с глицерол (известен като глицерин) чрез естер връзки. Мастните киселини са дълги, правоверижни карбоксилни киселини. Мазнина (или масло) се образува, когато три молекули на мастни киселини реагират с молекула глицерол, за да се получи триглицерид (и три молекули вода). (Вижте фигура 1.) Мазнините в тялото се транспортират и съхраняват като триглицериди.

Мастните молекули се характеризират като моноглицериди, диглицериди или триглицериди, в зависимост от това дали в молекулите има една, две или три вериги на мастни киселини. Мастните киселини в природата обикновено имат четен брой въглеродни атоми, тъй като те се синтезират в клетките последователно

добавки на двувъглеродни ацетатни групи в поетапна циклична реакция. Някои мастни киселини, открити в природата, са показани в таблица 1.

Мазнини и масла

Хранителните мазнини и масла са триглицериди. Мазнините обикновено са твърди вещества, а маслата обикновено са течности при обикновена стайна температура. Характеристиките на мазнините и маслата са свързани със свойствата на съдържащите се в тях мастни киселини. Колкото по-голям е броят на въглеродните атоми, толкова по-голям е точка на топене; колкото по-голям е броят на двойните връзки, толкова по-ниска е точката на топене. Маслата съдържат по-висок процент на ненаситени мастни киселини, отколкото мазнините. Мазнините от животински източници обикновено са твърди вещества, а мазнините от растителни източници са обикновено течности. По този начин мазнините често се наричат ​​„животински мазнини“ и „растителни масла“.

Когато мазнините или маслата са изложени на въздух, те реагират с кислорода или водната пара, образувайки късоверижни карбонови киселини. Киселините с къса верига са летлив и имат неприятни миризми и вкусове. Например силната миризма и киселият вкус на оцета се дължат на оцетната киселина, двувъглеродна карбоксилова киселина . The окисление процесът се нарича ранцидификация и може да направи храната неприятна. Характерната миризма на гранясало масло се дължи на присъствието на маслена киселина (четиривъглеродна киселина). (Гранясването може да бъде резултат и от хидролизата на мазнини или масла.)

Ненаситени мастни киселини

Има около четиридесет естествено срещащи се мастни киселини. Мастните киселини без въглерод-въглеродни двойни връзки са класифицирани като наситени, а тези, съдържащи въглерод-въглеродни двойни връзки, са ненаситени. Палмитиновата и стеариновата киселини са най-често срещаните наситени мастни киселини, а олеиновата и линолевата киселини са най-често срещаните ненаситени мастни киселини. Олеиновата киселина е мононенаситена, тъй като има само една двойна връзка въглерод-въглерод. Линолевата, линоленова и арахидонова киселини са полиненаситени, тъй като имат съответно две, три и четири въглерод-въглеродни двойни връзки. Начин за измерване на относителната степен на ненаситеност на мазнина или масло е определянето на йодното му число. Йодното число е масата на йода в грамове, която се консумира (реагира със) 100 грама мазнина или масло. Йодът реагира с въглерод-въглеродните двойни връзки. По този начин колкото по-голям е броят на двойните връзки, толкова по-голям е йодният номер. Като цяло мазнините имат по-ниски йодни числа, отколкото маслата, тъй като маслата имат по-голям процент въглерод-въглеродни връзки, които са двойни връзки. Например, типичните йодни числа за маслото са 25 до 40, а за царевичното масло - 115 до 130.

Хидрогениране

В допълнение към реакцията си с йод, ненаситените мазнини и масла реагират с водород. Подобно на йодните атоми, водородните атоми се добавят през двойните връзки въглерод-въглерод. Растителните масла, с по-високата си степен на ненаситеност, могат да се превърнат в твърди вещества чрез реакция с водород в процес, наречен хидрогениране. Полихидрогенираната мазнина е тази, която е променена от такава реакция. Реакцията може да причини маслото да стане твърдо вещество. Маргаринът и скъсяването са масла на растителна основа, претърпели частично хидрогениране. Тъй като количествата добавен водород могат да бъдат контролирани, продуктите от тези реакции могат да бъдат проектирани да имат специфични свойства, като степен на мекота и избрана точка на топене. Фъстъченото масло в фъстъченото масло обикновено е хидрогенирано, за да не се отделя. Друг продукт на частично хидрогениране е клас мазнини, наречен транс мастни киселини. Храни с високо съдържание транс мастните киселини (например маргарин, скъсване и пържена храна в търговската мрежа) са склонни да повишават нивата на холестерола в кръвта.

Състав на мазнини и масла

Мазнините и маслените глицеридни молекули могат да съдържат един вид мастни киселини или всяка комбинация от до три мастни киселини. Повечето естествени молекули мазнини и масла съдържат комбинация от мастни киселини. Както беше посочено по-рано, колкото по-голям е процентът на въглерод-въглеродните връзки, които са двойни връзки

в мастните киселини на глицерида, по-ниската е точката на топене и толкова по-вероятно е глицеридът да съществува като течност при стайна температура. Фигура 2 показва състава (по отношение на техните наситени, мононенаситени и полиненаситени порции) на някои често срещани мазнини и масла. Имайте предвид, че маслата обикновено съдържат по-малко наситени мастни киселини. Кокосовото масло е изключение; въпреки че съдържа достатъчно количество наситени мастни киселини, приблизително две трети от съдържанието на мастни киселини се получава от лауринова и миристинова киселини. Лауриновата и миристиновата киселини имат по-къси вериги съответно от 12 и 14 въглерода и са отговорни за ниската точка на топене на кокосовото масло.

Осапуняване

Тъй като мазнините и маслата са тристери на глицерол, те реагират с вода, образувайки мастни киселини и глицерин. Когато реакцията се провежда в основен разтвор, вместо самите мастни киселини се получават соли на мастните киселини. Солите на мастните киселини са сапуни и отделна молекула се характеризира с йонен край (солната част) и неполярна край (въглеводородната част). Краят на йонната сол е водоразтворим, а неполярният въглеводород е неразтворим във вода. Процесът на приготвяне на сапуни чрез третиране на мазнини и масла с основни вещества се нарича осапуняване (което означава „производство на сапун“). Пионерите правят сапун, като добавят луга (основния натриев хидроксид) към животинските мазнини и след това нагряват сместа. Сапунът се издигна до върха на тенджерата и се втвърди при охлаждане, а глицеролът остана на дъното.

Мазнините и маслата могат да се характеризират с техните осапуняващи числа. Броят на осапуняване се дефинира като броят на милиграми калиев хидроксид, необходим за осапуняване напълно на един грам мазнина или масло. Един мол мазнина изисква три мола калиев хидроксид за пълно осапуняване. Ако мазнината съдържа мастни киселини с относително високо молекулно тегло, тогава един грам мазнина ще се състои от по-малко бенки. По този начин, мазнините с по-голям процент мастни киселини с високо молекулно тегло ще имат по-ниско осапунване, отколкото мазнините с по-голям процент мастни киселини с по-ниско молекулно тегло. Свинската мас, която съдържа предимно 16– и 18 – въглеродни мастни киселини, има осапуняващо число от 190 до 200. Кокосовото масло, което е около 50% лауринова киселина, 12-въглеродна мастна киселина, има осапуняващо число, приближаващо се до 260.

Мазнини в диетата

Мазнините са необходими за поддържане на тялото. Диетичните мазнини съществуват главно под формата на триглицериди. Мазнините се класифицират като високоенергийна храна. Те осигуряват около 9 килокалории (kcal) енергия на консумиран грам. За разлика от това, както въглехидратите, така и протеините осигуряват около 4 ккал енергия на консумиран грам. В резултат на това мазнините са най-ефективният начин за съхраняване на енергия. Ако човек консумира повече калории, отколкото му е необходимо, част от излишния калориен източник се превръща в мазнини.

Обикновено се препоръчва не повече от 30 процента от диетичните калории на човек да произхождат от мазнини (и от тези 30 процента 10 процента трябва да бъдат мононенаситени и 10 процента полиненаситени). Изглежда, че консумацията на по-големи количества наситени мазнини (в сравнение с количествата на мононенаситени и полиненаситени мазнини) е свързана с по-високи нива на холестерол в кръвта и по-голям риск от сърдечни заболявания. В САЩ средната диета е около 34 процента мазнини и (13 процента наситени мазнини).

Заместители на мазнините

Тъй като средностатистическата американска диета има по-високо съдържание на мазнини от препоръчаното, има търсения за заместители на мазнините. Три продукта бяха пуснати на пазара като заместители на мазнините през 90-те години. Първият беше Simplesse, направен от Г. Д. Сиърл. Това е нискокалоричен заместител на мазнините, направен от млечен протеин (суроватка). Суроватката е подложена на процес на микрочастици, който произвежда микрочастици и предотвратява образуването на по-големи частици. Малкият размер и еднакво сферична форма на частиците Simplesse са отговорни за приликата на този продукт с кремообразна течност. Структурата на Simplesse е подобна на тази на мазнините и използването му в замразени десерти може да потисне растежа на ледените кристали. Simplesse се използва в сирена, замразени десерти, дресинги, намазки и пудинги. Не може да се използва в храни, които изискват печене или пържене.

Друг продукт е Olestra, произведен от Procter and Gamble, и се продава на производителите на храни като Olean. Той е естер на захарозата (вместо глицерол) и се използва като заместител на мазнините в картофения чипс, крекерите и тортила чипса. Сходството на Olestra с мазнините по отношение на молекулярната структура допринася за способността му да имитира усещането за мазнини в устата. Въпреки това, той е много по-обемен от храната, съдържаща триглицериди, и тази обемност му пречи да бъде усвоена и усвоена от тялото. По този начин той няма диетично калорично съдържание. Картофеният чипс, пържен в Olestra, има 75 калории (вместо 150 калории, съответстващи на пържени на мазнина чипове по традиционния начин). Подобно на мазнините, Olestra е неполярна и може да разтваря други мастноразтворими вещества, включително мастноразтворимите витамини A, D, E и K. Проблемно е, че Olestra абсорбира тези витамини, които се съхраняват в мазнините и са необходими за добро здраве. Следователно Olestra е обогатена с витамини A, D, E и K, за да предотврати изчерпването на снабдяването на организма с тези витамини. Въпреки че САЩ Администрацията по храните и лекарствата установи, че Olestra е безопасна и одобри употребата му в закуски, изисква предупреждения за продукти, съдържащи Olestra, поради нежелани странични ефекти, като диария и спазми в корема.

Третият заместител на мазнините, Z-Trim, е разработен от Министерството на земеделието на САЩ. Първоначално наречен Oat-Trim, той се произвежда от селскостопански странични продукти, като корпусите на овес, грах, соя и ориз, или трици от царевица или пшеница. Тъй като е направен от естествени диетични фибри, той е смилаем. Той не само намалява консумацията на мазнини, но също така осигурява фибри за диетата. Z-Trim може да се използва като заместител на мазнини в продукти със сирене, печени изделия и хамбургери. Брауни, съдържащи Z-Trim, са 16 процента мазнини (в сравнение с 25 процента за традиционните сладкиши).

Въпреки че заместителите на мазнини могат да намалят калоричното съдържание на храните, в които се използват, все пак е необходимо повишено внимание. Храните с етикет „без мазнини“ не са „без калории“. Ако дадено лице чувства, че може да яде повече от храна, съдържаща заместител на мазнини, общият прием на калории може действително да се увеличи.

Джери Л. Саркис

Библиография

Бейли, Филип С., младши и Бейли, Кристина А. (2000). Органична химия, 6-то издание. Река Горна Седловина, Ню Джърси: Прентис-Хол.

Хил, Джон У. и Колб, Дорис К. (2001). Химия за променящите се времена, 9-то издание. Река Горна Седловина, Ню Джърси: Прентис-Хол.

Станицки, Конрад Л .; Прайд Юбанс, Люси; Middlecamp, Cathrine H .; и др. (2000). Химия в контекст, 3-то издание. Ню Йорк: McGraw-Hill.