В химии , особенно в биохимии , жирная кислота представляет собой карбоновую кислоту с длинной алифатической цепью, которая может быть насыщенной или ненасыщенной . Большинство встречающихся в природе жирных кислот имеют неразветвленную цепь с четным числом атомов углерода от 4 до 28. [1] Жирные кислоты являются основным компонентом липидов (до 70 мас.%) У некоторых видов, таких как микроводоросли [2] но у некоторых других организмов не встречаются в их отдельной форме, а вместо этого существуют в виде трех основных классов сложных эфиров : триглицеридов , фосфолипидов ихолестериловые эфиры . В любой из этих форм жирные кислоты являются важными пищевыми источниками топлива для животных и важными структурными компонентами клеток .
История
Понятие жирной кислоты ( Acide гра ) была введена в 1813 году Шеврёль , [3] [4] [5] , хотя он первоначально использовал некоторые вариантные термины: Грасс Acide и Acide huileux ( «кислотный жир» и «жирной кислоты» ). [6]
Типы жирных кислот
Жирные кислоты классифицируются по-разному: по длине, по насыщенности и ненасыщенности, по четному и нечетному содержанию углерода и по линейным и разветвленным.
Длина жирных кислот
- Короткоцепочечные жирные кислоты (SCFA) - это жирные кислоты с алифатическими хвостами из пяти или менее атомов углерода (например, масляная кислота ). [7]
- Жирные кислоты со средней длиной цепи (MCFA) - это жирные кислоты с алифатическими хвостами от 6 до 12 [8] атомов углерода , которые могут образовывать триглицериды со средней длиной цепи .
- Длинноцепочечные жирные кислоты (LCFA) - это жирные кислоты с алифатическими хвостами от 13 до 21 углерода . [9]
- Жирные кислоты с очень длинной цепью (ЖКОДЦ) - это жирные кислоты с алифатическими хвостами из 22 или более атомов углерода .
Насыщенные жирные кислоты
Насыщенные жирные кислоты не имеют двойных связей C = C. У них одинаковая формула CH 3 (CH 2 ) n COOH с вариациями в «n». Важной насыщенной жирной кислотой является стеариновая кислота (n = 16), которая при нейтрализации щелочью является наиболее распространенной формой мыла .
Распространенное имя | Химическая структура | C : D [10] |
---|---|---|
Каприловая кислота | CH 3 (CH 2 ) 6 COOH | 8: 0 |
Каприновая кислота | CH 3 (CH 2 ) 8 COOH | 10: 0 |
Лауриновая кислота | CH 3 (CH 2 ) 10 COOH | 12: 0 |
Миристиновая кислота | CH 3 (CH 2 ) 12 COOH | 14: 0 |
Пальмитиновая кислота | CH 3 (CH 2 ) 14 COOH | 16: 0 |
Стеариновая кислота | CH 3 (CH 2 ) 16 COOH | 18: 0 |
Арахидовая кислота | CH 3 (CH 2 ) 18 COOH | 20: 0 |
Бегеновая кислота | CH 3 (CH 2 ) 20 COOH | 22: 0 |
Лигноцериновая кислота | CH 3 (CH 2 ) 22 COOH | 24: 0 |
Серотовая кислота | CH 3 (CH 2 ) 24 COOH | 26: 0 |
Ненасыщенные жирные кислоты
Ненасыщенные жирные кислоты имеют один или более С = С двойных связей . Двойные связи C = C могут давать цис- или транс- изомеры.
- СНГ
- А цис средство конфигурации , что два атома водорода , примыкающие к двойной связи торчат на той же стороне цепи. Жесткость двойной связи замораживает ее конформацию и, в случае цис- изомера, вызывает изгиб цепи и ограничивает конформационную свободу жирной кислоты. Чем больше двойных связей имеет цепь в цис- конфигурации, тем меньше у нее гибкости. Когда цепь имеет много цис- связей, она становится довольно изогнутой в наиболее доступных формах. Например, олеиновая кислота с одной двойной связью имеет «изгиб», тогда как линолевая кислота с двумя двойными связями имеет более выраженный изгиб. α-Линоленовая кислота с тремя двойными связями имеет форму крючка. Эффект этого заключается в том, что в ограниченных средах, например, когда жирные кислоты являются частью фосфолипидов в липидном бислое или триглицеридов в липидных каплях, цис-связи ограничивают способность жирных кислот плотно упаковываться и, следовательно, могут влиять на плавление. температура оболочки или жира. Однако цис-ненасыщенные жирные кислоты увеличивают текучесть клеточных мембран, а транс-ненасыщенные жирные кислоты - нет.
- транс
- Транс - конфигурации, в отличие от этого , означает , что два соседних атома водорода лежат на противоположных сторонах цепи. В результате они не вызывают сильного изгиба цепи, а их форма похожа на прямые насыщенные жирные кислоты.
В большинстве встречающихся в природе ненасыщенных жирных кислот каждая двойная связь имеет три ( n-3 ), шесть ( n-6 ) или девять ( n-9 ) атомов углерода после нее, и все двойные связи имеют цис-конфигурацию. Большинство жирных кислот в транс- конфигурации ( транс-жиры ) не встречаются в природе и являются результатом обработки человека (например, гидрогенизации ). Некоторые трансжирные кислоты также естественным образом содержатся в молоке и мясе жвачных животных (например, крупного рогатого скота и овец). Они производятся ферментацией в рубце этих животных. Они также содержатся в молочных продуктах из молока жвачных животных и могут быть также обнаружены в грудном молоке женщин, которые получали их из своего рациона.
Геометрические различия между различными типами ненасыщенных жирных кислот, а также между насыщенными и ненасыщенными жирными кислотами играют важную роль в биологических процессах и в построении биологических структур (таких как клеточные мембраны).
Распространенное имя | Химическая структура | Δ x [11] | C : D [10] | ИЮПАК [12] | п - х [13] |
---|---|---|---|---|---|
Миристолеиновая кислота | СН 3 (СН 2 ) 3 СН = СН (СН 2 ) 7 COOH | цис -Δ 9 | 14: 1 | 14: 1 (9) | п −5 |
Пальмитолеиновая кислота | СН 3 (СН 2 ) 5 СН = СН (СН 2 ) 7 COOH | цис -Δ 9 | 16: 1 | 16: 1 (9) | п −7 |
Сапиеновая кислота | СН 3 (СН 2 ) 8 СН = СН (СН 2 ) 4 СООН | цис -Δ 6 | 16: 1 | 16: 1 (6) | п -10 |
Олеиновая кислота | СН 3 (СН 2 ) 7 СН = СН (СН 2 ) 7 COOH | цис -Δ 9 | 18: 1 | 18: 1 (9) | п -9 |
Элаидиновая кислота | СН 3 (СН 2 ) 7 СН = СН (СН 2 ) 7 COOH | транс -Δ 9 | 18: 1 | п -9 | |
Вакценовая кислота | СН 3 (СН 2 ) 5 СН = СН (СН 2 ) 9 COOH | транс -Δ 11 | 18: 1 | п −7 | |
Линолевая кислота | СН 3 (СН 2 ) 4 СН = СН СН 2 СН = СН (СН 2 ) 7 COOH | цис , цис -Δ 9 , Δ 12 | 18: 2 | 18: 2 (9,12) | п −6 |
Линоэлаидиновая кислота | СН 3 (СН 2 ) 4 СН = СН СН 2 СН = СН (СН 2 ) 7 COOH | транс , транс -Δ 9 , Δ 12 | 18: 2 | п −6 | |
α-линоленовая кислота | СН 3 СН 2 СН = СН СН 2 СН = СН СН 2 СН = СН (СН 2 ) 7 COOH | цис , цис , цис -Δ 9 , Δ 12 , Δ 15 | 18: 3 | 18: 3 (9,12,15) | п -3 |
Арахидоновая кислота | СН 3 (СН 2 ) 4 СН = СН СН 2 СН = СН СН 2 СН = СН СН 2 СН = СН (СН 2 ) 3 COOH NIST | цис , цис , цис , цис -Δ 5 Δ 8 , Δ 11 , Δ 14 | 20: 4 | 20: 4 (5,8,11,14) | п −6 |
Эйкозапентаеновая кислота | СН 3 СН 2 СН = СН СН 2 СН = СН СН 2 СН = СН СН 2 СН = СН СН 2 СН = СН (СН 2 ) 3 СООН | цис , цис , цис , цис , цис -Δ 5 , Δ 8 , Δ 11 , Δ 14 , Δ 17 | 20: 5 | 20: 5 (5,8,11,14,17) | п -3 |
Эруковая кислота | СН 3 (СН 2 ) 7 СН = СН (СН 2 ) 11 СООН | цис -Δ 13 | 22: 1 | 22: 1 (13) | п -9 |
Докозагексаеновая кислота | СН 3 СН 2 СН = СН СН 2 СН = СН СН 2 СН = СН СН 2 СН = СН СН 2 СН = СН СН 2 СН = СН (СН 2 ) 2 СООН | цис , цис , цис , цис , цис , цис -Δ 4 , Δ 7 , Δ 10 , Δ 13 , Δ 16 , Δ 19 | 22: 6 | 22: 6 (4,7,10,13,16,19) | п -3 |
Четные и нечетные жирные кислоты
Большинство жирных кислот имеют четную цепочку, например стеариновая (C18) и олеиновая (C18), что означает, что они состоят из четного числа атомов углерода. Некоторые жирные кислоты имеют нечетное число атомов углерода; их называют жирными кислотами с нечетной цепью (OCFA). Наиболее распространенными OCFA являются насыщенные производные C15 и C17, пентадекановая кислота и гептадекановая кислота соответственно, которые содержатся в молочных продуктах. [14] [15] На молекулярном уровне OCFAs биосинтезируются и метаболизируются несколько иначе, чем родственники с четной цепью.
Номенклатура
Нумерация атомов углерода
Большинство встречающихся в природе жирных кислот имеют неразветвленную цепь атомов углерода с карбоксильной группой (–COOH) на одном конце и метильной группой (–CH3) на другом конце.
Положение атомов углерода в основной цепи жирной кислоты обычно указывается путем счета от 1 на конце -COOH. Углеродное число x часто сокращается или C- x (или иногда C x ), где x = 1, 2, 3 и т. Д. Это схема нумерации, рекомендованная IUPAC .
Согласно другому соглашению буквы греческого алфавита используются последовательно, начиная с первого атома углерода после карбоксильной группы. Таким образом, углерод α ( альфа ) представляет собой C-2, углерод β ( бета ) представляет собой C-3 и так далее.
Хотя жирные кислоты могут иметь разную длину, в этом втором соглашении последний атом углерода в цепи всегда обозначается как ω ( омега ), что является последней буквой греческого алфавита. Третье соглашение о нумерации считает атомы углерода с этого конца, используя метки «ω», «ω-1», «ω-2». В качестве альтернативы метка «ω− x » записывается как «n− x », где «n» означает количество атомов углерода в цепи. [16]
В любой схеме нумерации положение двойной связи в цепи жирной кислоты всегда указывается путем указания метки углерода, ближайшего к карбоксильному концу. [16] Таким образом, в 18-углеродной жирной кислоте двойная связь между C-12 (или ω-6) и C-13 (или ω-5), как говорят, находится «в» положении C-12 или ω-6. . Название кислоты ИЮПАК, такое как «октадек-12-еновая кислота» (или более произносимый вариант «12-октадекановая кислота»), всегда основано на нумерации «С».
Обозначение Δ x , y , ... традиционно используется для обозначения жирной кислоты с двойными связями в положениях x , y , .... (заглавная греческая буква "Δ" ( дельта ) соответствует римской "D", т.е. D ouble связь). Таким образом, например, 20-углеродная арахидоновая кислота имеет Δ 5,8,11,14 , что означает, что она имеет двойные связи между атомами углерода 5 и 6, 8 и 9, 11 и 12, 14 и 15.
В контексте питания человека и метаболизма жиров ненасыщенные жирные кислоты часто классифицируются по положению двойной связи, ближайшей к ω-углероду (только), даже в случае множественных двойных связей, таких как незаменимые жирные кислоты . Таким образом , линолевая кислота (18 атомов углерода, & delta ; 9,12 ), γ-linole н IC кислоты (18-углерод, Δ 6,9,12 ) и арахидоновой кислоты (20-углерод, & delta ; 5,8,11,14 ) являются все классифицируются как жирные кислоты «ω-6»; означает, что их формула заканчивается на –CH = CH– CH
2- CH
2- CH
2- CH
2- CH
3.
Жирные кислоты с нечетным числом атомов углерода называются жирными кислотами с нечетной цепью , тогда как остальные - жирными кислотами с четной цепью. Разница имеет отношение к глюконеогенезу .
Название жирных кислот
В следующей таблице описаны наиболее распространенные системы наименования жирных кислот.
Номенклатура | Примеры | Объяснение |
---|---|---|
Банальный | Пальмитолеиновая кислота | Тривиальные имена (или общие имена ) - это несистематические исторические имена, которые являются наиболее часто используемой системой именования в литературе. Наиболее распространенные жирные кислоты имеют тривиальные названия в дополнение к их систематическим названиям (см. Ниже). Эти имена часто не соответствуют шаблону, но они краткие и часто недвусмысленные. |
Систематический | цис-9-октадек-9-еновая кислота (9 Z ) -октадек-9-еновая кислота | Систематические названия (или названия ИЮПАК ) происходят из стандартных Правил ИЮПАК по номенклатуре органической химии , опубликованных в 1979 г. [17], а также рекомендации, опубликованной специально для липидов в 1977 г. [18] Нумерация атомов углерода начинается с карбоксильного конца слова. основу молекулы. Двойные связи обозначаются цис - / транс - обозначением или E - / Z - обозначением, где это необходимо. Это обозначение, как правило, более подробное, чем обычная номенклатура, но имеет то преимущество, что оно более технически ясное и наглядное. |
Δ x | цис -Δ 9 , цис -Δ 12 октадекадиеновая кислота | В номенклатуре Δ x (или дельта- x ) каждая двойная связь обозначена Δ x , где двойная связь начинается с x- й углерод-углеродной связи, считая от карбоксильного конца основной цепи молекулы. Каждой двойной связи предшествует цис- или транс- префикс, указывающий на конфигурацию молекулы вокруг связи. Например, линолевая кислота обозначается как « цис -Δ 9 , цис -Δ 12 октадекадиеновая кислота». Эта номенклатура имеет то преимущество, что она менее многословна, чем систематическая, но не более технически ясна или описательна. [ необходима цитата ] |
n - x (или ω− x ) | n −3 (или ω − 3 ) | Номенклатура n - x ( n минус x ; также ω - x или омега- x )дает названия для отдельных соединений и классифицирует их по их вероятным биосинтетическим свойствам у животных. Двойная связь расположена на x- й углерод-углеродной связи, считая от метильного конца основной цепи молекулы. Например, α-линоленовая кислота классифицируется какжирная кислота n- 3 или омега-3 , поэтому она, вероятно, разделяет биосинтетический путь с другими соединениями этого типа. Обозначенияω− x ,omega- x или «омега» распространены в популярной литературе по питанию, но IUPAC отказался от них в пользуобозначения n − x в технических документах. [17] Наиболее часто исследуемые пути биосинтеза жирных кислот - это n -3 и n -6 . |
Липидные числа | 18: 3 18: 3n3 18: 3, цис , цис , цис -Δ 9 , Δ 12 , Δ 15 18: 3 (9,12,15) | Липидные числа имеют вид C : D , [10], где C - количество атомов углерода в жирной кислоте, а D - количество двойных связей в жирной кислоте. Если D больше единицы, предполагается, что двойные связи прерываются CH2единиц , т. е. с интервалом в 3 атома углерода вдоль цепи. Например, α-линоленовая кислота представляет собой жирную кислоту 18: 3, и ее три двойные связи расположены в положениях Δ 9 , Δ 12 и Δ 15 . Это обозначение может быть неоднозначным, так как некоторые различные жирные кислоты могут иметь один и тот же C : D номера. Следовательно, когда существует двусмысленность, это обозначение обычно используется в паре с членом Δ x или n - x . [17] Например, хотя α-линоленовая кислота и γ-линоленовая кислота имеют соотношение 18: 3, они могут быть однозначно описаны как жирные кислоты 18: 3n3 и 18: 3n6 соответственно. Для той же цели IUPAC рекомендует использовать в скобках список позиций двойных связей, добавленный к обозначению C: D. [12] Например, IUPAC рекомендовал обозначения для α- и γ-линоленовой кислоты: 18: 3 (9,12,15) и 18: 3 (6,9,12) соответственно. |
Свободные жирные кислоты
При циркуляции в плазме (жирные кислоты плазмы), а не в виде сложного эфира , жирные кислоты известны как неэтерифицированные жирные кислоты (NEFA) или свободные жирные кислоты (FFA). СЖК всегда связаны с транспортным белком , таким как альбумин . [19]
Производство
Промышленное
Жирные кислоты обычно получают промышленно с помощью гидролиза из триглицеридов , с удалением глицерина (см переработки масел ). Другой источник - фосфолипиды . Некоторые жирные кислоты получают синтетически путем гидрококсилирования алкенов. [20]
Гипероксигенированные жирные кислоты
Гипероксигенированные жирные кислоты производятся специальными производственными процессами для кремов для кожи местного действия . Процесс основан на введении или насыщении пероксидов в сложные эфиры жирных кислот посредством присутствия ультрафиолетового света и барботирования газообразного кислорода при контролируемых температурах. В частности , было показано, что линоленовая кислота играет важную роль в поддержании функции водного барьера кожи (предотвращая потерю воды и обезвоживание кожи). [21] В исследовании, проведенном в Испании в марте 2005 г. в журнале Journal of Wound Care, сравнивали коммерческий продукт с жирным плацебо, и этот конкретный продукт был более эффективным и рентабельным. [22] Ряд таких безрецептурных медицинских продуктов в настоящее время широко доступен. Однако в ходе " рандомизированного тройного слепого контролируемого исследования не меньшей эффективности ", проведенного в Испании в 2015 году, оливковое масло , применяемое для местного применения, не оказалось хуже . [23] [24] Коммерческие продукты, вероятно, будут менее грязными в обращении и более удобными для стирки. чем оливковое масло или вазелин , оба из которых при местном применении могут испачкать одежду и постельное белье.
Животными
У животных жирные кислоты образуются из углеводов преимущественно в печени , жировой ткани и молочных железах во время лактации. [25]
Углеводы превращаются в пируват путем гликолиза, что является первым важным этапом превращения углеводов в жирные кислоты. [25] Затем пируват декарбоксилируется с образованием ацетил-КоА в митохондрии . Однако этот ацетил-КоА необходимо транспортировать в цитозоль, где происходит синтез жирных кислот. Это не может произойти напрямую. Для получения цитозольного ацетил-КоА цитрат (полученный конденсацией ацетил-КоА с оксалоацетатом ) удаляется из цикла лимонной кислоты и переносится через внутреннюю митохондриальную мембрану в цитозоль. [25] Там он расщепляется цитратлиазой АТФ на ацетил-КоА и оксалоацетат. Оксалоацетат возвращается в митохондрии в виде малата . [26] Цитозольный ацетил-КоА карбоксилируется ацетил-КоА-карбоксилазой в малонил-КоА , что является первой обязательной стадией синтеза жирных кислот. [26] [27]
Malonyl-CoA is then involved in a repeating series of reactions that lengthens the growing fatty acid chain by two carbons at a time. Almost all natural fatty acids, therefore, have even numbers of carbon atoms. When synthesis is complete the free fatty acids are nearly always combined with glycerol (three fatty acids to one glycerol molecule) to form triglycerides, the main storage form of fatty acids, and thus of energy in animals. However, fatty acids are also important components of the phospholipids that form the phospholipid bilayers out of which all the membranes of the cell are constructed (the cell wall, and the membranes that enclose all the organelles within the cells, such as the nucleus, the mitochondria, endoplasmic reticulum, and the Golgi apparatus).[25]
The "uncombined fatty acids" or "free fatty acids" found in the circulation of animals come from the breakdown (or lipolysis) of stored triglycerides.[25][28] Because they are insoluble in water, these fatty acids are transported bound to plasma albumin. The levels of "free fatty acids" in the blood are limited by the availability of albumin binding sites. They can be taken up from the blood by all cells that have mitochondria (with the exception of the cells of the central nervous system). Fatty acids can only be broken down in mitochondria, by means of beta-oxidation followed by further combustion in the citric acid cycle to CO2 and water. Cells in the central nervous system, although they possess mitochondria, cannot take free fatty acids up from the blood, as the blood-brain barrier is impervious to most free fatty acids,[citation needed] excluding short-chain fatty acids and medium-chain fatty acids.[29][30] These cells have to manufacture their own fatty acids from carbohydrates, as described above, in order to produce and maintain the phospholipids of their cell membranes, and those of their organelles.[25]
Variation between animal species
Studies on the cell membranes of mammals and reptiles discovered that mammalian cell membranes are composed of a higher proportion of polyunsaturated fatty acids (DHA, omega-3 fatty acid) than reptiles.[31] Studies on bird fatty acid composition have noted similar proportions to mammals but with 1/3rd less omega-3 fatty acids as compared to omega-6 for a given body size.[32] This fatty acid composition results in a more fluid cell membrane but also one that is permeable to various ions (H+
& Na+
), resulting in cell membranes that are more costly to maintain. This maintenance cost has been argued to be one of the key causes for the high metabolic rates and concomitant warm-bloodedness of mammals and birds.[31] However polyunsaturation of cell membranes may also occur in response to chronic cold temperatures as well. In fish increasingly cold environments lead to increasingly high cell membrane content of both monounsaturated and polyunsaturated fatty acids, to maintain greater membrane fluidity (and functionality) at the lower temperatures.[33][34]
Жирные кислоты в пищевых жирах
The following table gives the fatty acid, vitamin E and cholesterol composition of some common dietary fats.[35][36]
Saturated | Monounsaturated | Polyunsaturated | Cholesterol | Vitamin E | |
---|---|---|---|---|---|
g/100g | g/100g | g/100g | mg/100g | mg/100g | |
Animal fats | |||||
Duck fat[37] | 33.2 | 49.3 | 12.9 | 100 | 2.70 |
Lard[37] | 40.8 | 43.8 | 9.6 | 93 | 0.60 |
Tallow[37] | 49.8 | 41.8 | 4.0 | 109 | 2.70 |
Butter | 54.0 | 19.8 | 2.6 | 230 | 2.00 |
Vegetable fats | |||||
Coconut oil | 85.2 | 6.6 | 1.7 | 0 | .66 |
Cocoa butter | 60.0 | 32.9 | 3.0 | 0 | 1.8 |
Palm kernel oil | 81.5 | 11.4 | 1.6 | 0 | 3.80 |
Palm oil | 45.3 | 41.6 | 8.3 | 0 | 33.12 |
Cottonseed oil | 25.5 | 21.3 | 48.1 | 0 | 42.77 |
Wheat germ oil | 18.8 | 15.9 | 60.7 | 0 | 136.65 |
Soybean oil | 14.5 | 23.2 | 56.5 | 0 | 16.29 |
Olive oil | 14.0 | 69.7 | 11.2 | 0 | 5.10 |
Corn oil | 12.7 | 24.7 | 57.8 | 0 | 17.24 |
Sunflower oil | 11.9 | 20.2 | 63.0 | 0 | 49.00 |
Safflower oil | 10.2 | 12.6 | 72.1 | 0 | 40.68 |
Hemp oil | 10 | 15 | 75 | 0 | 12.34 |
Canola/Rapeseed oil | 5.3 | 64.3 | 24.8 | 0 | 22.21 |
Реакции жирных кислот
Fatty acids exhibit reactions like other carboxylic acids, i.e. they undergo esterification and acid-base reactions.
Acidity
Fatty acids do not show a great variation in their acidities, as indicated by their respective pKa. Nonanoic acid, for example, has a pKa of 4.96, being only slightly weaker than acetic acid (4.76). As the chain length increases, the solubility of the fatty acids in water decreases, so that the longer-chain fatty acids have minimal effect on the pH of an aqueous solution. Near neutral pH, fatty acids exist at their conjugate bases, i.e. oleate, etc.
Solutions of fatty acids in ethanol can be titrated with sodium hydroxide solution using phenolphthalein as an indicator. This analysis is used to determine the free fatty acid content of fats; i.e., the proportion of the triglycerides that have been hydrolyzed.
Neutralization of fatty acids, one form of saponification (soap-making), is a widely practiced route to metallic soaps.[38]
Hydrogenation and hardening
Hydrogenation of unsaturated fatty acids is widely practiced. Typical conditions involve 2.0–3.0 MPa of H2 pressure, 150 °C, and nickel supported on silica as a catalyst. This treatment affords saturated fatty acids. The extent of hydrogenation is indicated by the iodine number. Hydrogenated fatty acids are less prone toward rancidification. Since the saturated fatty acids are higher melting than the unsaturated precursors, the process is called hardening. Related technology is used to convert vegetable oils into margarine. The hydrogenation of triglycerides (vs fatty acids) is advantageous because the carboxylic acids degrade the nickel catalysts, affording nickel soaps. During partial hydrogenation, unsaturated fatty acids can be isomerized from cis to trans configuration.[39]
More forcing hydrogenation, i.e. using higher pressures of H2 and higher temperatures, converts fatty acids into fatty alcohols. Fatty alcohols are, however, more easily produced from fatty acid esters.
In the Varrentrapp reaction certain unsaturated fatty acids are cleaved in molten alkali, a reaction which was, at one point of time, relevant to structure elucidation.
Auto-oxidation and rancidity
Unsaturated fatty acids undergo a chemical change known as auto-oxidation. The process requires oxygen (air) and is accelerated by the presence of trace metals. Vegetable oils resist this process to a small degree because they contain antioxidants, such as tocopherol. Fats and oils often are treated with chelating agents such as citric acid to remove the metal catalysts.
Ozonolysis
Unsaturated fatty acids are susceptible to degradation by ozone. This reaction is practiced in the production of azelaic acid ((CH2)7(CO2H)2) from oleic acid.[39]
Тираж
Digestion and intake
Short- and medium-chain fatty acids are absorbed directly into the blood via intestine capillaries and travel through the portal vein just as other absorbed nutrients do. However, long-chain fatty acids are not directly released into the intestinal capillaries. Instead they are absorbed into the fatty walls of the intestine villi and reassemble again into triglycerides. The triglycerides are coated with cholesterol and protein (protein coat) into a compound called a chylomicron.
From within the cell, the chylomicron is released into a lymphatic capillary called a lacteal, which merges into larger lymphatic vessels. It is transported via the lymphatic system and the thoracic duct up to a location near the heart (where the arteries and veins are larger). The thoracic duct empties the chylomicrons into the bloodstream via the left subclavian vein. At this point the chylomicrons can transport the triglycerides to tissues where they are stored or metabolized for energy.
Metabolism
When metabolized, fatty acids yield large quantities of ATP. Many cell types can use either glucose or fatty acids for this purpose. Fatty acids (provided either by ingestion or by drawing on triglycerides stored in fatty tissues) are distributed to cells to serve as a fuel for muscular contraction and general metabolism. They are broken down to CO2 and water by the intra-cellular mitochondria, releasing large amounts of energy, captured in the form of ATP through beta oxidation and the citric acid cycle.
Essential fatty acids
Fatty acids that are required for good health but cannot be made in sufficient quantity from other substrates, and therefore must be obtained from food, are called essential fatty acids. There are two series of essential fatty acids: one has a double bond three carbon atoms away from the methyl end; the other has a double bond six carbon atoms away from the methyl end. Humans lack the ability to introduce double bonds in fatty acids beyond carbons 9 and 10, as counted from the carboxylic acid side.[40] Two essential fatty acids are linoleic acid (LA) and alpha-linolenic acid (ALA). These fatty acids are widely distributed in plant oils. The human body has a limited ability to convert ALA into the longer-chain omega-3 fatty acids — eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA), which can also be obtained from fish. Omega-3 and omega-6 fatty acids are biosynthetic precursors to endocannabinoids with antinociceptive, anxiolytic, and neurogenic properties.[41]
Distribution
Blood fatty acids adopt distinct forms in different stages in the blood circulation. They are taken in through the intestine in chylomicrons, but also exist in very low density lipoproteins (VLDL) and low density lipoproteins (LDL) after processing in the liver. In addition, when released from adipocytes, fatty acids exist in the blood as free fatty acids.
It is proposed that the blend of fatty acids exuded by mammalian skin, together with lactic acid and pyruvic acid, is distinctive and enables animals with a keen sense of smell to differentiate individuals.[42]
Анализ
The chemical analysis of fatty acids in lipids typically begins with an interesterification step that breaks down their original esters (triglycerides, waxes, phospholipids etc) and converts them to methyl esters, which are then separated by gas chromatography.[43] or analyzed by gas chromatography and mid-infrared spectroscopy.
Separation of unsaturated isomers is possible by silver ion (argentation) thin-layer chromatography.[44][45] Other separation techniques include high-performance liquid chromatography (with short columns packed with silica gel with bonded phenylsulfonic acid groups whose hydrogen atoms have been exchanged for silver ions). The role of silver lies in its ability to form complexes with unsaturated compounds.
Промышленное использование
Fatty acids are mainly used in the production of soap, both for cosmetic purposes and, in the case of metallic soaps, as lubricants. Fatty acids are also converted, via their methyl esters, to fatty alcohols and fatty amines, which are precursors to surfactants, detergents, and lubricants.[39] Other applications include their use as emulsifiers, texturizing agents, wetting agents, anti-foam agents, or stabilizing agents.[46]
Esters of fatty acids with simpler alcohols (such as methyl-, ethyl-, n-propyl-, isopropyl- and butyl esters) are used as emollients in cosmetics and other personal care products and as synthetic lubricants. Esters of fatty acids with more complex alcohols, such as sorbitol, ethylene glycol, diethylene glycol, and polyethylene glycol are consumed in food, or used for personal care and water treatment, or used as synthetic lubricants or fluids for metal working.
Смотрите также
- Fatty acid synthase
- Fatty acid synthesis
- Fatty aldehyde
- List of saturated fatty acids
- List of unsaturated fatty acids
- List of carboxylic acids
- Vegetable oil
Рекомендации
- ^ Moss, G. P.; Smith, P. A. S.; Tavernier, D. (1997). IUPAC Compendium of Chemical Terminology. Pure and Applied Chemistry. 67 (2nd ed.). International Union of Pure and Applied Chemistry. pp. 1307–1375. doi:10.1351/pac199567081307. ISBN 978-0-521-51150-6. S2CID 95004254. Retrieved 2007-10-31.
- ^ Chen, Lin (2012). "Biodiesel production from algae oil high in free fatty acids by two-step catalytic conversion". Bioresource Technology. 111: 208. doi:10.1016/j.biortech.2012.02.033. PMID 22401712. More than one of
|pages=
and|page=
specified (help) - ^ Chevreul, M. E. (1813). Sur plusieurs corps gras, et particulièrement sur leurs combinaisons avec les alcalis. Annales de Chimie, t. 88, p. 225-261. link (Gallica), link (Google).
- ^ Chevreul, M. E. Recherches sur les corps gras d'origine animale. Levrault, Paris, 1823. link.
- ^ Leray, C. Chronological history of lipid center. Cyberlipid Center. Last updated on 11 November 2017. link Archived 2017-10-13 at the Wayback Machine.
- ^ Menten, P. Dictionnaire de chimie: Une approche étymologique et historique. De Boeck, Bruxelles. link.
- ^ Cifuentes, Alejandro, ed. (2013-03-18). "Microbial Metabolites in the Human Gut". Foodomics: Advanced Mass Spectrometry in Modern Food Science and Nutrition. John Wiley & Sons, 2013. ISBN 9781118169452.
- ^ Roth, Karl S. (2013-12-19). "Medium-Chain Acyl-CoA Dehydrogenase Deficiency". Medscape.
- ^ Beermann, C.; Jelinek, J.; Reinecker, T.; Hauenschild, A.; Boehm, G.; Klör, H.-U. (2003). "Short term effects of dietary medium-chain fatty acids and n−3 long-chain polyunsaturated fatty acids on the fat metabolism of healthy volunteers". Lipids in Health and Disease. 2: 10. doi:10.1186/1476-511X-2-10. PMC 317357. PMID 14622442.
- ^ a b c “C:D“ is the numerical symbol: total amount of (C)arbon atoms of the fatty acid, and the number of (D)ouble (unsaturated) bonds in it; if D > 1 it is assumed that the double bonds are separated by one or more methylene bridge(s).
- ^ Each double bond in the fatty acid is indicated by Δx, where the double bond is located on the xth carbon–carbon bond, counting from the carboxylic acid end.
- ^ a b "IUPAC Lipid nomenclature: Appendix A: names of and symbols for higher fatty acids". www.sbcs.qmul.ac.uk.
- ^ In n minus x (also ω−x or omega-x) nomenclature a double bond of the fatty acid is located on the xth carbon–carbon bond, counting from the terminal methyl carbon (designated as n or ω) toward the carbonyl carbon.
- ^ Pfeuffer, Maria; Jaudszus, Anke (2016). "Pentadecanoic and Heptadecanoic Acids: Multifaceted Odd-Chain Fatty Acids". Advances in Nutrition. 7 (4): 730–734. doi:10.3945/an.115.011387. PMC 4942867. PMID 27422507.
- ^ Smith, S. (1994). "The Animal Fatty Acid Synthase: One Gene, One Polypeptide, Seven Enzymes". The FASEB Journal. 8 (15): 1248–1259. doi:10.1096/fasebj.8.15.8001737. PMID 8001737. S2CID 22853095.
- ^ a b c A common mistake is to say that the last carbon is "ω−1".
Another common mistake is to say that the position of a bond in omega-notation is the number of the carbon closest to the END.
For double bonds, these two mistakes happen to compensate each other; so that a "ω−3" fatty acid indeed has the double bond between the 3rd and 4th carbons from the end, counting the methyl as 1.
However, for substitutions and other purposes, they don't: a hydroxyl "at ω−3" is on carbon 15 (4th from the end), not 16. See for example this article. doi:10.1016/0005-2760(75)90089-2
Note also that the "−" in the omega-notation is a minus sign, and "ω−3" should in principle be read "omega minus three". However, it is very common (especially in non-scientific literature) to write it "ω-3" (with a hyphen/dash) and read it as "omega-three". See for example Karen Dooley (2008), Omega-three fatty acids and diabetes. - ^ a b c Rigaudy, J.; Klesney, S. P. (1979). Nomenclature of Organic Chemistry. Pergamon. ISBN 978-0-08-022369-8. OCLC 5008199.
- ^ "The Nomenclature of Lipids. Recommendations, 1976". European Journal of Biochemistry. 79 (1): 11–21. 1977. doi:10.1111/j.1432-1033.1977.tb11778.x.
- ^ Dorland's Illustrated Medical Dictionary. Elsevier.
- ^ Anneken, David J.; Both, Sabine; Christoph, Ralf; Fieg, Georg; Steinberner, Udo; Westfechtel, Alfred (2006). "Fatty Acids". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a10_245.pub2.
- ^ Essential fatty-acids lubricate skin prevent pressure sores (see "suggested reading at end)
- ^ The effectiveness of a hyper-oxygenated fatty acid compound in preventing pressure ulcers
- ^ Lupiañez-Perez, I.; Uttumchandani, S. K.; Morilla-Herrera, J. C.; Martin-Santos, F. J.; Fernandez-Gallego, M. C.; Navarro-Moya, F. J.; Lupiañez-Perez, Y.; Contreras-Fernandez, E.; Morales-Asencio, J. M. (2015). "Topical Olive Oil is Not Inferior to Hyperoxygenated Fatty Aids to Prevent Pressure Ulcers in High-Risk Immobilised Patients in Home Care. Results of a Multicentre Randomised Triple-Blind Controlled Non-Inferiority Trial". PLOS ONE. 10 (4): e0122238. Bibcode:2015PLoSO..1022238L. doi:10.1371/journal.pone.0122238. PMC 4401455. PMID 25886152.
- ^ Clinical trial number NCT01595347 for "Olive Oil's Cream Effectiveness in Prevention of Pressure Ulcers in Immobilized Patients in Primary Care (PrevenUP)" at ClinicalTrials.gov
- ^ a b c d e f Stryer, Lubert (1995). "Fatty acid metabolism.". Biochemistry (4th ed.). New York: W. H. Freeman and Company. pp. 603–628. ISBN 978-0-7167-2009-6.
- ^ a b Ferre, P.; Foufelle, F. (2007). "SREBP-1c Transcription Factor and Lipid Homeostasis: Clinical Perspective". Hormone Research. 68 (2): 72–82. doi:10.1159/000100426. PMID 17344645.
this process is outlined graphically in page 73
- ^ Voet, Donald; Voet, Judith G.; Pratt, Charlotte W. (2006). Fundamentals of Biochemistry (2nd ed.). John Wiley and Sons. pp. 547, 556. ISBN 978-0-471-21495-3.
- ^ Zechner, R.; Strauss, J. G.; Haemmerle, G.; Lass, A.; Zimmermann, R. (2005). "Lipolysis: pathway under construction". Curr. Opin. Lipidol. 16 (3): 333–340. doi:10.1097/01.mol.0000169354.20395.1c. PMID 15891395. S2CID 35349649.
- ^ Tsuji A (2005). "Small molecular drug transfer across the blood-brain barrier via carrier-mediated transport systems". NeuroRx. 2 (1): 54–62. doi:10.1602/neurorx.2.1.54. PMC 539320. PMID 15717057.
Uptake of valproic acid was reduced in the presence of medium-chain fatty acids such as hexanoate, octanoate, and decanoate, but not propionate or butyrate, indicating that valproic acid is taken up into the brain via a transport system for medium-chain fatty acids, not short-chain fatty acids. ... Based on these reports, valproic acid is thought to be transported bidirectionally between blood and brain across the BBB via two distinct mechanisms, monocarboxylic acid-sensitive and medium-chain fatty acid-sensitive transporters, for efflux and uptake, respectively.
- ^ Vijay N, Morris ME (2014). "Role of monocarboxylate transporters in drug delivery to the brain". Curr. Pharm. Des. 20 (10): 1487–98. doi:10.2174/13816128113199990462. PMC 4084603. PMID 23789956.
Monocarboxylate transporters (MCTs) are known to mediate the transport of short chain monocarboxylates such as lactate, pyruvate and butyrate. ... MCT1 and MCT4 have also been associated with the transport of short chain fatty acids such as acetate and formate which are then metabolized in the astrocytes [78].
- ^ a b Hulbert AJ, Else PL (August 1999). "Membranes as possible pacemakers of metabolism". Journal of Theoretical Biology. 199 (3): 257–74. doi:10.1006/jtbi.1999.0955. PMID 10433891.
- ^ Hulbert AJ, Faulks S, Buttemer WA, Else PL (November 2002). "Acyl composition of muscle membranes varies with body size in birds". The Journal of Experimental Biology. 205 (Pt 22): 3561–9. doi:10.1242/jeb.205.22.3561. PMID 12364409.
- ^ Hulbert AJ (July 2003). "Life, death and membrane bilayers". The Journal of Experimental Biology. 206 (Pt 14): 2303–11. doi:10.1242/jeb.00399. PMID 12796449.
- ^ Raynard RS, Cossins AR (May 1991). "Homeoviscous adaptation and thermal compensation of sodium pump of trout erythrocytes". The American Journal of Physiology. 260 (5 Pt 2): R916–24. doi:10.1152/ajpregu.1991.260.5.R916. PMID 2035703.
- ^ McCann; Widdowson; Food Standards Agency (1991). "Fats and Oils". The Composition of Foods. Royal Society of Chemistry.
- ^ Altar, Ted. "More Than You Wanted To Know About Fats/Oils". Sundance Natural Foods. Retrieved 2006-08-31.
- ^ a b c "USDA National Nutrient Database for Standard Reference". U.S. Department of Agriculture. Archived from the original on 2015-03-03. Retrieved 2010-02-17.
- ^ Klaus Schumann, Kurt Siekmann (2005). Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a24_247.CS1 maint: uses authors parameter (link)
- ^ a b c Anneken, David J.; et al. "Fatty Acids". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH.
- ^ Bolsover, Stephen R.; et al. (15 February 2004). Cell Biology: A Short Course. John Wiley & Sons. pp. 42ff. ISBN 978-0-471-46159-3.
- ^ Ramsden, Christopher E.; Zamora, Daisy; Makriyannis, Alexandros; Wood, JodiAnne T.; Mann, J. Douglas; Faurot, Keturah R.; MacIntosh, Beth A.; Majchrzak-Hong, Sharon F.; Gross, Jacklyn R. (August 2015). "Diet-induced changes in n-3 and n-6 derived endocannabinoids and reductions in headache pain and psychological distress". The Journal of Pain. 16 (8): 707–716. doi:10.1016/j.jpain.2015.04.007. ISSN 1526-5900. PMC 4522350. PMID 25958314.
- ^ "Electronic Nose Created To Detect Skin Vapors". Science Daily. July 21, 2009. Retrieved 2010-05-18.
- ^ Aizpurua-Olaizola O, Ormazabal M, Vallejo A, Olivares M, Navarro P, Etxebarria N, et al. (January 2015). "Optimization of supercritical fluid consecutive extractions of fatty acids and polyphenols from Vitis vinifera grape wastes". Journal of Food Science. 80 (1): E101-7. doi:10.1111/1750-3841.12715. PMID 25471637.
- ^ Breuer B, Stuhlfauth T, Fock HP (July 1987). "Separation of fatty acids or methyl esters including positional and geometric isomers by alumina argentation thin-layer chromatography". Journal of Chromatographic Science. 25 (7): 302–6. doi:10.1093/chromsci/25.7.302. PMID 3611285.
- ^ Breuer, B.; Stuhlfauth, T.; Fock, H. P. (1987). "Separation of Fatty Acids or Methyl Esters Including Positional and Geometric Isomers by Alumina Argentation Thin-Layer Chromatography". Journal of Chromatographic Science. 25 (7): 302–6. doi:10.1093/chromsci/25.7.302. PMID 3611285.
- ^ "Fatty Acids: Building Blocks for Industry" (PDF). aciscience.org. American Cleaning Institute. Retrieved 22 Apr 2018.
Внешние ссылки
- Lipid Library
- Prostaglandins, Leukotrienes & Essential Fatty Acids journal
- Fatty blood acids