Vetten

Classificatie van vetten – voorbeelden

Vetten kunnen worden onderverdeeld op basis van hun fysieke toestand, oorsprong en chemische aard. In termen van de fysieke toestand kan een vet vast zijn (bijv. kokosboter, reuzel of talg) of vloeibaar (sojaolie, olijf- of visolie). De fysische toestand suggereert ook een andere indeling: het koolwaterstofgedeelte van vaste vetten bevat alleen verzadigde bindingen, terwijl vloeibare vetten ook onverzadigde bindingen bevatten. De aanwezigheid van dubbele bindingen beïnvloedt de buiging van de koolstofketen, wat op zijn beurt de pakking van moleculen en dus ook hun dichtheid vermindert. Natuurlijk voorkomende onverzadigde vetten hebben de structurele "-cis"-geometrie, maar wanneer ze worden onderworpen aan een warmtebehandeling, transformeren ze in "-trans"-isomeren, die schadelijk zijn voor de menselijke gezondheid. De chemische aard van vetten kan ook variëren in termen van de aanwezigheid of afwezigheid van bepaalde bindingen in de structuur. Verzadigde vetten bevatten alleen verzadigde bindingen, zoals in het geval van reuzel, talg of boter, terwijl onverzadigde bindingen te vinden zijn in sojaolie, olijfolie of visolie. De derde belangrijke indeling is naar herkomst: vetten kunnen afkomstig zijn van planten of dieren.

De oorsprong van vetten

De meest voorkomende lipiden zijn dierlijke vetten en plantaardige oliën. Ondanks aanzienlijke verschillen in uiterlijk en fysieke toestand, lijken hun structuren erg op elkaar. Dierlijke vetten zijn vast (bijvoorbeeld boter of reuzel), terwijl plantaardige oliën vloeibaar zijn (zoals maïsolie of arachideolie). In termen van de structuur en het chemisme van moleculen zijn zowel de dierlijke als de plantaardige vetten triacylglyceriden (TAG’s) – glycerol (glycerine) tri-esters met drie moleculen carbonzuren met lange keten. De grootste hoeveelheden plantaardige vetten zitten in de zaden en het vruchtvlees, terwijl dierlijke vetten vooral in cellen en vetweefsel te vinden zijn. Naast de twee belangrijkste vetbronnen zijn er ook de kunstmatig gesynthetiseerde vetten. Natuurlijke vetten zijn volledig een mengsel van vele esters, terwijl gesynthetiseerde vetten slechts uit een enkele chemische verbinding bestaan.

Fundamentele fysisch-chemische eigenschappen van vetten

Hoewel de vertegenwoordigers van die gediversifieerde groep verschillende structuren hebben, lost geen van hen op in water. Vanwege hun niet-polaire structuur lossen ze echter wel op in populaire organische oplosmiddelen zoals benzeen, diethylether, chloroform of aceton. Vetten gecombineerd met water produceren emulsies, dat wil zeggen niet-uniforme mengsels waarin de ene vloeistof in de andere is gedispergeerd. Hun dichtheid is lager dan die van water, daarom stromen ze naar het oppervlak. Hun soortelijk gewicht is 0,910 tot 0,996 g/ ^cm3 . Vetten worden ranzig, wat betekent dat ze chemische verbindingen produceren die schadelijk zijn voor het menselijk lichaam, zoals boterzuur met een onaangename smaak en geur. De transformatie vindt plaats in aerobe omstandigheden, onder invloed van temperatuur en bacteriën. Onder normale omstandigheden, ongeacht de fysieke toestand, hebben vetten geen geur, smaak of kleur en reageren ze neutraal. Elke smaak of geur kan afkomstig zijn van bijmengingen of ontledingsproducten. Vetten zijn niet-vluchtig en brandbaar, met een lagere verwarmingswaarde van ongeveer 38 J/g. Hun netto calorische waarde is ca. 39 kJ/g, dus ze vormen hoogenergetische reservematerialen. Vetten worden verkregen door verestering, die rechtstreeks plaatsvindt tussen het carbonzuur en een alcohol . Het is de basisreactie voor eenvoudige en complexe lipiden, maar niet voor isoprenoïden. Verestering vindt altijd plaats in een zure omgeving en is omkeerbaar. Het werkt volgens de volgende reactie: R ¹ COOH + R ² OH ↔ R ¹ COOR ² + H ₂ O

Juiste vetten

Qua structuur zijn dit esters van trihydroxylalcohol (glycerol) en verschillende vetzuren. Een glycerolmolecuul bevat drie veresterbare hydroxylgroepen, dus de reactie vindt plaats tussen één, twee of drie groepen (afhankelijk van de omstandigheden) en het vetzuur. De producten van dergelijke transformaties kunnen monoacylglycerolen, diacylglycerolen en triacylglycerolen zijn, die respectievelijk één, twee of drie vetzuurradicalen per molecuul bevatten. Alle natuurlijke vetten zijn triacylglycerolen, terwijl synthetische vetten meestal monoacylglycerolen of soms diacylglycerolen zijn. Een voorbeeld van goede vetten is het glyceroltristearaat , in het molecuul waarvan alle drie de hydroxylgroepen zijn veresterd door de moleculen van stearinezuur.

Complexe vetten

Complexe vetten zijn componenten van celmembranen die hun goede werking bepalen. Hun rol is meestal om schokken van interne organen op te vangen en om thermische isolatie te bieden. Ze zijn onderverdeeld in drie hoofdgroepen: fosfolipiden, glycolipiden en steroïden. Ze kunnen worden onderscheiden door de aanwezigheid van bepaalde atomen in hun moleculen. Fosfolipiden zijn derivaten van fosfatidinezuur, glycolipiden bevatten suiker en steroïden zijn opgebouwd uit vier aangrenzende aromatische ringen.

Eenvoudige versus gemengde vetten

Gezien de mogelijkheden van de drie zuurradicalen die in triacylglycerol aanwezig zijn, kan de structuur drie identieke of verschillende radicalen van vetzuren omvatten. Zo onderscheiden we eenvoudige triacylglycerolen, die dezelfde zuurradicalen bevatten, en gemengde triacylglycerolen, met verschillende zuurradicalen. In de meeste gevallen hebben natuurlijke vetten verschillende zuurradicalen, dus het zijn gemengde vetten. Om deze reden hebben ze hun eigen isomerie, dwz de rangschikking van verschillende groepen op verschillende locaties draagt bij aan de gelijktijdige aanwezigheid van hun drie positie-isomeren in de natuur. Daarom is de categorie vetten die in de natuur bestaat zeer uitgebreid.

De hydrolyse van vetten

De hydrolyse van vetten is mogelijk in twee verschillende varianten. Water veroorzaakt zure hydrolyse, terwijl een basische omgeving resulteert in alkalische hydrolyse. De zure hydrolyse produceert glycerol en vetzuren. De alkalische hydrolyse wordt ook wel verzeping genoemd. Als resultaat van die reactie verkrijgen we glycerol (propaan-1,2,3-triol) en zouten van vetzuren waarvan de radicalen componenten waren van het vet dat aan de reactie werd onderworpen. In chemische termen zijn de algemeen bekende zepen natrium- of kaliumzouten van hogere carbonzuren, en meestal hun mengsel, waar de alternatieve naam van de alkalische hydrolyse van vetten (verzeping) vandaan komt. Het mechanisme van de zure hydrolyse van vetten verschilt niet van de hydrolyse van esters. Het proces begint met de protonering van een carbonylatoom van zuurstof met als doel het molecuul te activeren, wat vervolgens de toevoeging van een nucleofiel watermolecuul veroorzaakt. De volgende stap is de transformatie van het proton en vervolgens de eliminatie van het alcoholmolecuul inclusief de vorming van carbonzuur. In de laatste fase wordt de zure katalysator gereproduceerd.

De verzeping van vetten

Het mechanisme zelf is dat van nucleofiele substitutie, waarbij het nucleofiele middel het hydroxide-anion is. In de beginfase verbindt het zich met het koolstofatoom van de carbonylgroep van het vet, waardoor de vorm verandert van trigonaal (sp ² hybridisatie) in tetraëdrisch (sp ³ ). Vervolgens abstraheert een alkoxylion zichzelf van het tussenproduct en wordt carbonzuur gevormd, dat vervolgens zijn proton verliest en een carboxylaatanion produceert. Het geabstraheerde proton hecht zich aan het alkoxylion. In het laatste stadium, na toevoeging van een anorganische zuuroplossing, wordt het gecarboxyleerde ion geprotoneerd of wordt een natriumkation gehecht.

Detectie van vetten

1. Acroleïne-test

Het maakt het mogelijk om een vet te onderscheiden van een vetachtige substantie, zoals minerale olie. Het bestaat uit het opwarmen van de olie in een brandervlam, en de transformatie kan acroleïnedampen produceren met een specifieke geur. Acroleïne (acrylaldehyde) is een vluchtig, onverzadigd product van uitdroging van glycerol. Naast een irriterende geur heeft het aldehyde het vermogen om zilverionen in een alkalische omgeving te verminderen. Acroleïne komt veel voor in verbrande olie, bijvoorbeeld bij het frituren.

De rol van vetten in de voeding

In de voedingsmiddelen-, cosmetische en farmaceutische industrie worden vetten veel gebruikt. Ze zijn een belangrijk voedingselement, omdat ons lichaam vitamines nodig heeft die oplosbaar zijn in vetten, namelijk vitamine A, D, E en K. Bovendien fungeren ze als een energiereservemateriaal en vormen ze een reactant die nodig is bij veel metabolische reacties. De onverzadigde vetzuren die nodig zijn voor suppletie (die niet door ons lichaam worden aangemaakt) zijn voornamelijk omega-3 en omega-6. Ze zijn essentieel voor het goed functioneren van het menselijk lichaam, bijvoorbeeld omdat ze cholesterol vervoeren of helpen bij de bloedstolling. Ze omvatten α-linoleenzuur (ALA), eicosapentaeenzuur (EPA), docosahexaeenzuur (DHA), linolzuur (LA), gammalinoleenzuur (GLA) en arachidonzuur (AA, ARA). Elk van hen kan worden verkregen door onze voeding uit te breiden met geschikte vetten.

Hydrogenering van vloeibare vetten

Vethydrogenering is een reactie die bijvoorbeeld wordt gebruikt om margarines of frituurvetten te produceren. De dubbele bindingen tussen koolstofatomen, aanwezig in plantaardige oliën, kunnen katalytisch worden verminderd. Om een mengsel van vetten met de juiste consistentie te produceren, gebruiken we meestal vloeibare oliën zoals soja-, kokos- of katoenolie.