Синтеза жирных кислот растений

Синтез, распространение, сырьевая база, методы выделения и хранение жиров

Исходными продуктами в биосинтезе жирных масел являются углеводы. Из них образуются жирные кислоты и глицерин.

В процессе созревания семян вначале накапливаются жирные кислоты, причем сначала насыщенные, а затем из них образуются ненасыщенные кислоты. Далее при участии фермента липазы идет реакция соединения кислот и глицерина, образуется жир.

Жирное масло из незрелых семян имеет повышенную кислотность. В прорастающих семенах происходит обратный процесс: жир распадается до углеводов, промежуточными продуктами распада являются жирные кислоты.

Распространение жиров в природе

Жиры широко распространены в растительных и животных организмах. Жиры входят в состав всех растительных и животных клеток.

Для практического использования важны растения и те их органы, где жиры накапливаются в повышенных количествах. В растениях жирные масла преимущественно накапливаются в плодах (маслина, облепиха) и семенах (лен, подсолнечник, кукуруза и др.). Их содержание колеблется от 2-3 % до 70 % и выше.

В семенах жиры локализуются, главным образом, в клетках паренхимной ткани эндосперма; находятся в очень тонко диспергированном состоянии, в виде эмульсии с белками и углеводами. В живом растении жиры всегда присутствуют в жидком состоянии.

Накапливают жиры растения многих семейств, особенно сложноцветных, крестоцветных, зонтичных, розоцветных, молочайных, маковых, губоцветных и др. В организме животных жир откладывается в специальных жировых клетках в подкожной клетчатке и в сальниках. Жиром богата печень некоторых животных и рыб (печень трески).

Процесс образования и накопления жиров зависит от факторов внешней среды и от генетических особенностей видов и сортов. Растения северных и умеренных широт вырабатывают жиры, богатые радикалами непредельных кислот, растения южных областей, субтропического и тропического поясов чаще образуют жиры плотной консистенции, богатые триглицеридами насыщенных кислот.

Повышение влажности, калийные и фосфорные минеральные удобрения положительно влияют на накопление жиров — масличность повышается на 4-5 % и более. Одновременно меняется качественный состав: накапливается больше непредельных кислот. Азотные удобрения, напротив, снижают синтез жиров и способствуют синтезу белка. На плодородных почвах также уменьшается накопление жиров.

Сырьевая база масличных растений

Масличными называют растения, в семенах или плодах которых жиры накапливаются в количествах, экономически оправдывающих их промышленную переработку. Содержание масла составляет 6-25 % от массы семян.

Главное место занимают культурные растения, превосходящие по свойствам исходные дикорастущие. Масличные растения относятся к наиболее древним культивируемым видам. Археологические раскопки показывают, что клещевина культивировалась уже в VI-VII тысячелетии до нашей эры на территории современного Ирана. Родиной растений являются:

• Америка — для подсолнечника, кукурузы, шоколадного дерева, арахиса;
• Африка — для клещевины, масличной пальмы;
• страны Средиземноморья — для маслины и тыквы;
• Азия — для миндаля, абрикоса, персика, сои, кокосовой пальмы.

Родина льна посевного неизвестна.

В России масличные растения культивируют в основном в Краснодарском крае. В Краснодарском крае и на Дальнем Востоке культивируют сою. В центрально-черноземных областях культивируют кукурузу и подсолнечник. Севернее, в нечерноземных областях, культивируют лен посевной.

Пальмовое, кокосовое и масло какао импортируются. Поставщики — страны Латинской Америки и тропической Африки.

Методы выделения жиров из сырья, их очистка

Извлекают жиры из масличных растений прессованием или экстракцией. Прессование может быть холодным и горячим.

Для медицинских целей масла получают холодным прессованием, т.е. без поджаривания семян и в холодных прессах. При этом выход масла меньше, а качество лучше. Этим методом получают масла, используемые для парентерального применения (миндальное, персиковое, т.е. невысыхающие масла).

Масла, полученные горячим прессованием, загрязнены посторонними веществами (смолами, фитостеринами, белками) и имеют слабокислую реакцию из-за частичного расщепления триглицеридов. Их используют после очистки для наружного и внутреннего применения, но не парентерально.

Экстракцию жиров проводят бензином, гексаном, дихлорэтаном и другими экстрагентами. Полученные масла имеют неприятный вкус и запах. Их используют в технике, в медицине не применяют.

Получение животных жиров проводят способом вытапливания. Различают мокрый и сухой способ. По первому способу сырье обрабатывают острым паром под давлением в 3-4 атм или в автоклавах. По второму способу жир вытапливают на открытом огне. Расплавленный жир сливают в отстойники для отделения воды и белков. Для улучшения качества жира его в дальнейшем вновь расплавляют, отстаивают, рафинируют.

Очистку (рафинирование) жира проводят для удаления примесей, попавших в жир в процессе его получения. Метод очистки зависит от характера и природы примесей.

Методы рафинирования:

1. Метод механический — отстаивание, центрифугирование, фильтрование, т.е. отделение механических примесей (обрывков паренхимы, сосудов).
2. Метод коагулирования — для удаления белковых и слизистых веществ. Осуществляется путем пропускания горячего пара при температуре около 60 ºС. После коагулирования жир отстаивают и фильтруют.
3. Метод нейтрализации (щелочная очистка) — для удаления свободных жирных кислот. Одновременно жиры осветляются. Мыла отмывают водой.
4. Метод вымораживания — для удаления глицеридов предельных кислот из невысыхающих медицинских масел, применяемых для парентерального применения.

Для освобождения от дурно пахнущих веществ (летучих жирных кислот) применяют метод дезодорации. Масло обрабатывают перегретым паром под вакуумом. Дезодорацию окислителями для медицинских масел не проводят.

Хранение жиров

Жиры хранят в стеклянной или металлической таре, заполненной доверху, без доступа кислорода воздуха, влаги и прямых солнечных лучей. Хранят в прохладном и чистом помещении, в условиях, не допускающих развития микроорганизмов. Хранят по общему списку.

Роль жиров для растений

1. Жиры — наиболее энергетически ценная форма запасных питательных веществ:
   • 1г жирного масла дает при сгорании 9,5 ккал;
   • 1 г белка – 4,4 ккал;
   • 1 г углеводов – 4,2 ккал.

1. Жиры — резервный материал во время прорастания семян и развития зародыша.
2. Защитные вещества, помогающие переносить низкие температуры.

• Отморожение — Симптомы, Неотложная помощь
• Икота — причины, Неотложная помощь
• Конъюнктивит острый – Неотложная помощь
• Инородные тела в пищеводе — Симптомы, Неотложная помощь
• Функции ретикулярной формации мозга
• Пневмоторакс спонтанный — Симптомы, Неотложная помощь
• Трепетание и фибрилляция желудочков — Неотложная помощь
• Затылочная невралгия — Неотложная помощь
• Защитные функции пищеварительного тракта
• Изменения Эндокринных функций при старении
• Гипертонический криз — Неотложная помощь
• Функции половых желез
• Клеточная (плазматическая) мембрана, ее основные функции
• Острая боль в животе при беременности — Симптомы, Неотложная помощь
• Функции тромбоцитов

Источник

4. Биосинтез жиров и факторы, влияющие на накопление жирных масел в растениях.

Биосинтез жиров происходит в несколько этапов с использованием энергии АТФ.

Вначале свободный глицерин фосфорилируется по а-оксигруппе в присутствии АТФ с образованием глицерол-3-фосфата. Затем гли- церол-3-фосфат ацилируется двумя молекулами ацил-КоА (активированной жирной кислоты). В результате образуется фосфатидная кислота, которая далее дефосфорилируется до диацилглицерина. Ди- ацилглицерин затем реагирует с третьей молекулой ацил-КоА с образованием триацилглицерина.

Все описанное можно представить следующими реакциями:

Процесс образования и накопления жиров в растениях протекает в тесной связи с жизнедеятельностью организма и зависит как от наследственных особенностей данного вида, стадий его онтогенеза, так и от условий окружающей среды обитания или условий возделывания.

Количество жира последовательно увеличивается от начала формирования семени или плода до конца их созревания.

При этом качественный набор жирных кислот (насыщенных и ненасыщенных) остается более или менее постоянным — это признаки, присущие данному виду.

1-2. Свет и тепло — важнейшие факторы климата, влияющие на биохимические процессы и жизнедеятельность растительного организма, на образование в нем веществ, из которых в дальнейшем образуется жирное масло.

По мере продвижения от южных широт к северу в растениях увеличивается выход масла и одновременно возрастает количество непредельных кислот в масле.

Образование большего количества масла в северных широтах, а также в горных местностях южных широт и возрастание количества ненасыщенных жирных кислот увеличивают теплотворную способность масла и тем самым служат защитным приспособлением у растений в холодных условиях северных широт.

По современным представлениям влияние климата нельзя рассматриватьбез учета того, находится ли растение в условиях естественного обитания или в условиях возделывания его человеком.

3. Третий же фактор климата — вода является одним из важнейших материалов для построения любого органического вещества в растении. Недостаток воды ведет к подавлению синтетической деятельности растения, в том числе и синтеза жирных кислот и триглицеридов.

4. На эффективность процесса маслообразования существенно влияют также состав почвы,

5. Для возделываемых масличных растений — удобрения.

5. Вещества, сопутствующие триглицеридам в жирах.

Жиры всегда содержат в большем или меньшем количестве сопровождающие вещества, которые, извлекаясь совместно с жирами, растворяются в них и оказывают влияние на внешний вид жира, физико-химические и фармакологические свойства.

Эти вещества составляют так называемый неомыляемый остаток жира, величина которого редко превышает 2-3 %. Сопровождающими веществами являются пигменты, стеролы, жирорастворимые витамины и другие вещества.

Пигменты.Природная окраска растительных жиров обусловливается присутствием в них хлорофилла и каротинов. Этими веществами богаты ткани многих органов растения. В процессе получения жира они переходят в него в результате растворения в жире или в органических растворителях, применяемых для экстрагирования.

Хлорофилл нельзя рассматривать только как вещество, окрашивающее масло. Находясь в том или ином масле, хлорофилл проявляет действие и как лечебный агент.

Каротины и их многочисленные производные, в том числе ксантофилл, окрашивают жиры в желто-оранжевый цвет. Являясь провитаминами А, они также проявляют определенное фармакологическое действие.

Стеролы.Стеролы (стерины) являются одной из групп стероидов — производных циклопентанпергидрофенантрена — соединений, широко распространенных как в растительных, так и в животных организмах.

По химической природе они являются высокомолекулярными одноатомными спиртами. Стерины и их эфиры с жирными кислотами составляют основную часть неомыляемого остатка в жирах.

Различают стеролы растительного (фитостерины) и животного (зоостерины) происхождения.

Наиболее распространены из фитостеринов ситостерин, из зоостеринов — холестерин. По присутствию в жире фитостеринов или зоостеринов устанавливают природу жира. Для этого их выделяют из испытуемого жира в кристаллическом виде и исследуют.

Витамины.В жирах присутствуют только жирорастворимые витамины: А, Е, группы D, К, F. Витамин А содержится только в жирах животного происхождения. В животном организме синтезируется из каротинов (провитаминов), поступающих с растительной пищей. Наибольшее количество витамина А накапливается в рыбьем жире (тресковом), а также жирах кита, тюленя.

Витамины группы D встречаются только в животных организмах, в растении находятся стерины (провитамины). Поступая с пищей в животный организм, фитостерины после облучения УФ-лучами переходят в витамин D.

Витамины группы Е (токоферолы) сопутствуют жирам растительного происхождения. Животные жиры бедны витамином Е, а рыбы его совершенно не содержат. Находясь в составе жиров, токоферолы препятствуют их окислению и прогорканию (природные антиоксиданты).

Витамины группы К входят в состав жиров (растительных и животных) в незначительных количествах. В составе витамина К содержится спирт фитол — компонент хлорофилла.

Витамины группы F характерны для масел, содержащих высоконепредельные жирные кислоты.

Источник