ไขมัน

การจำแนกประเภทของไขมัน – ตัวอย่าง

ไขมันสามารถแบ่งตามสถานะทางกายภาพ แหล่งกำเนิด และลักษณะทางเคมีของไขมัน ในแง่ของสถานะทางกายภาพ ไขมันอาจเป็นของแข็ง (เช่น เนยมะพร้าว น้ำมันหมูหรือไขมันสัตว์) หรือของเหลว (น้ำมันถั่วเหลือง มะกอก หรือน้ำมันปลา) สถานะทางกายภาพยังชี้ให้เห็นถึงการแบ่งส่วนอื่น: ส่วนที่เป็นไฮโดรคาร์บอนของไขมันที่เป็นของแข็งจะมีพันธะอิ่มตัวเท่านั้น ในขณะที่ไขมันเหลวก็มีพันธะที่ไม่อิ่มตัวเช่นกัน การมีพันธะคู่ส่งผลต่อการงอของโซ่คาร์บอน ซึ่งจะช่วยลดการบรรจุของโมเลกุลและทำให้ความหนาแน่นของโมเลกุลลดลงด้วย ไขมันไม่อิ่มตัวที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติมีโครงสร้างเป็นรูปทรงเรขาคณิต “–cis” แต่เมื่อผ่านการให้ความร้อน ไขมันเหล่านั้นจะเปลี่ยนเป็นไอโซเมอร์ “–trans” ซึ่งเป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์ ลักษณะทางเคมีของไขมันอาจแตกต่างกันไปในแง่ของการมีหรือไม่มีพันธะเฉพาะในโครงสร้าง ไขมันอิ่มตัวประกอบด้วยพันธะอิ่มตัวเท่านั้น เช่น ในกรณีของน้ำมันหมู ไขไขมัน หรือเนย ในขณะที่พันธะไม่อิ่มตัวสามารถพบได้ในน้ำมันถั่วเหลือง มะกอก หรือน้ำมันปลา การจำแนกประเภทที่สำคัญประการที่สามคือตามแหล่งกำเนิด: ไขมันอาจมาจากพืชหรือสัตว์

ที่มาของไขมัน

ไขมันที่พบมากที่สุดคือไขมันสัตว์และน้ำมันพืช แม้จะมีความแตกต่างกันมากในด้านรูปลักษณ์และสภาพร่างกาย แต่โครงสร้างก็คล้ายกันมาก ไขมันสัตว์เป็นของแข็ง (เช่น เนยหรือน้ำมันหมู) ในขณะที่น้ำมันพืชเป็นของเหลว (เช่น น้ำมันข้าวโพดหรือน้ำมันถั่วลิสง) ในแง่ของโครงสร้างและคุณสมบัติทางเคมีของโมเลกุล ทั้งไขมันจากสัตว์และพืชเป็นไตรเอซิลกลีเซอไรด์ (TAGs) – กลีเซอรอล (กลีเซอรีน) ไตรสเตอเรสที่มีกรดคาร์บอกซิลิกสายยาวสามโมเลกุล ไขมันพืชในปริมาณสูงสุดจะรวมอยู่ในเมล็ดพืชและเนื้อผลไม้ ในขณะที่ไขมันสัตว์สามารถพบได้ในเซลล์และเนื้อเยื่อไขมันเป็นส่วนใหญ่ นอกจากแหล่งไขมันที่สำคัญที่สุด 2 แหล่งแล้ว ยังมีไขมันที่สังเคราะห์ขึ้นเองอีกด้วย ไขมันธรรมชาติเป็นส่วนผสมของเอสเทอร์จำนวนมาก ในขณะที่ไขมันสังเคราะห์ประกอบด้วยสารประกอบทางเคมีเพียงชนิดเดียว

คุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์พื้นฐานของไขมัน

แม้ว่าตัวแทนของกลุ่มที่มีความหลากหลายนั้นจะมีโครงสร้างที่แตกต่างกัน แต่ก็ไม่มีใครละลายในน้ำ อย่างไรก็ตาม พวกมันละลายในตัวทำละลายอินทรีย์ยอดนิยม เช่น เบนซิน ไดเอทิลอีเทอร์ คลอโรฟอร์ม หรืออะซิโตน เนื่องจากโครงสร้างไม่มีขั้ว ไขมันรวมกับน้ำทำให้เกิดอิมัลชัน ซึ่งเป็นของผสมที่ไม่สม่ำเสมอซึ่งของเหลวหนึ่งจะกระจายตัวไปยังอีกของเหลวหนึ่ง ความหนาแน่นของพวกมันต่ำกว่าน้ำ ซึ่งเป็นสาเหตุที่พวกมันไหลขึ้นสู่ผิวน้ำ ความถ่วงจำเพาะคือ 0.910 ถึง 0.996g/cm ³ ไขมันจะเหม็นหืน ซึ่งหมายความว่าไขมันจะผลิตสารประกอบทางเคมีที่เป็นอันตรายต่อร่างกายมนุษย์ เช่น กรดบิวทีริกซึ่งมีรสชาติและกลิ่นที่ไม่พึงประสงค์ การเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นในสภาวะแอโรบิกภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิและแบคทีเรีย ในสภาวะปกติ ไม่ว่าสภาพร่างกายจะเป็นอย่างไร ไขมันจะไม่มีกลิ่น รส หรือสี และแสดงปฏิกิริยาที่เป็นกลาง รสหรือกลิ่นใดๆ อาจมาจากสารผสมหรือผลิตภัณฑ์จากการสลายตัว ไขมันไม่ระเหยง่ายและติดไฟได้ โดยมีค่าความร้อนต่ำกว่าประมาณ 38 J/g ค่าความร้อนสุทธิโดยประมาณ 39 kJ/g ดังนั้นจึงเป็นวัสดุสำรองพลังงานสูง ไขมันได้มาจากการเอสเทอริฟิเคชัน ซึ่งเกิดขึ้นโดยตรงระหว่างกรดคาร์บอกซิลิกกับ แอลกอฮอล์ เป็นปฏิกิริยาพื้นฐานสำหรับไขมันอย่างง่ายและซับซ้อน แต่ไม่ใช่สำหรับไอโซพรีนอยด์ เอสเทอริฟิเคชันจะเกิดขึ้นเสมอในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดและผันกลับได้ มันทำงานตามปฏิกิริยาต่อไปนี้: R ¹ COOH + R ² OH ↔ R ¹ COOR ² + H ₂ O

ไขมันที่เหมาะสม

ในแง่ของโครงสร้าง สิ่งเหล่านี้คือเอสเทอร์ของไตรไฮดรอกซิลแอลกอฮอล์ (กลีเซอรอล) และกรดไขมันต่างๆ โมเลกุลของกลีเซอรอลประกอบด้วยหมู่ไฮดรอกซิลที่สามารถเอสเทอริไฟได้สามหมู่ ดังนั้นปฏิกิริยาจึงเกิดขึ้นระหว่างหมู่หนึ่ง สอง หรือสามหมู่ (ขึ้นอยู่กับเงื่อนไข) กับกรดไขมัน ผลิตภัณฑ์ของการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวสามารถเป็นโมโนเอซิลกลีเซอรอล, ไดเอซิลกลีเซอรอลและไตรเอซิลกลีเซอรอล ซึ่งมีอนุมูลของกรดไขมันหนึ่ง, สองหรือสามอนุมูลต่อโมเลกุล ตามลำดับ ไขมันธรรมชาติทั้งหมดคือไตรเอซิลกลีเซอรอล ในขณะที่ไขมันสังเคราะห์มักเป็นโมโนเอซิลกลีเซอรอลหรือบางครั้งไดเอซิลกลีเซอรอล ตัวอย่างของไขมันที่เหมาะสมคือ กลีเซอรอล ไตรสเตียเรต ซึ่งในโมเลกุลของหมู่ไฮดรอกซิลทั้งสามกลุ่มจะถูกเอสเทอริไฟต์โดยโมเลกุลของกรดสเตียริก

ไขมันเชิงซ้อน

ไขมันเชิงซ้อนเป็นส่วนประกอบของเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งทำหน้าที่ควบคุมการทำงานที่เหมาะสม โดยปกติหน้าที่ของพวกเขาคือการดูดซับแรงกระแทกของอวัยวะภายในและเป็นฉนวนกันความร้อน พวกมันแบ่งออกเป็นสามกลุ่มหลัก: ฟอสโฟลิปิด ไกลโคลิปิด และสเตียรอยด์ พวกมันสามารถแยกแยะได้จากการมีอยู่ของอะตอมเฉพาะในโมเลกุลของพวกมัน ฟอสโฟลิปิดเป็นอนุพันธ์ของกรดฟอสฟาทิดิก ไกลโคลิปิดมีน้ำตาล และสเตียรอยด์สร้างจากวงแหวนอะโรมาติกสี่วงที่อยู่ติดกัน

ไขมันธรรมดากับไขมันผสม

ด้วยความสามารถของอนุมูลของกรดสามชนิดที่มีอยู่ในไตรเอซิลกลีเซอรอล โครงสร้างอาจรวมถึงอนุมูลของกรดไขมันสามชนิดที่เหมือนกันหรือแตกต่างกัน นี่คือวิธีที่เราแยกความแตกต่างของไตรเอซิลกลีเซอรอลอย่างง่ายซึ่งมีอนุมูลของกรดชนิดเดียวกัน และไตรเอซิลกลีเซอรอลผสมซึ่งมีอนุมูลของกรดต่างกัน ในกรณีส่วนใหญ่ ไขมันธรรมชาติมีอนุมูลของกรดหลายชนิด ดังนั้นจึงเป็นไขมันผสม ด้วยเหตุผลนี้ พวกมันจึงมีไอโซเมอร์ของตัวเอง นั่นคือการจัดเรียงตัวของกลุ่มต่างๆ ในสถานที่ต่างๆ กัน ก่อให้เกิดการมีอยู่ของไอโซเมอร์ตำแหน่งทั้งสามในธรรมชาติพร้อมกัน ดังนั้นประเภทของไขมันที่มีอยู่ในธรรมชาติจึงกว้างขวางมาก

ไฮโดรไลซิสของไขมัน

การไฮโดรไลซิสของไขมันเป็นไปได้ในสองรูปแบบที่แตกต่างกัน น้ำทำให้เกิดการไฮโดรไลซิสของกรด ในขณะที่สภาพแวดล้อมพื้นฐานส่งผลให้เกิดการไฮโดรไลซิสด้วยด่าง การไฮโดรไลซิสของกรดจะสร้างกลีเซอรอลและกรดไขมัน อัลคาไลน์ไฮโดรไลซิสเรียกอีกอย่างว่าซาพอนิฟิเคชัน จากปฏิกิริยาดังกล่าว เราได้รับกลีเซอรอล (โพรเพน-1,2,3-ไตรออล) และเกลือของกรดไขมันซึ่งมีอนุมูลเป็นส่วนประกอบของไขมันที่เกิดปฏิกิริยา ในแง่เคมี สบู่ที่รู้จักกันโดยทั่วไปคือเกลือโซเดียมหรือโพแทสเซียมของกรดคาร์บอกซิลิกที่สูงกว่า และมักจะเป็นส่วนผสมของสบู่ ซึ่งเป็นที่มาของชื่อทางเลือกของการไฮโดรไลซิสด้วยด่างของไขมัน (ซาพอนิฟิเคชัน) กลไกการย่อยด้วยกรดของไขมันไม่แตกต่างจากการไฮโดรไลซิสของเอสเทอร์ กระบวนการนี้เริ่มต้นด้วยการโปรตอนของอะตอมคาร์บอนิลของออกซิเจนโดยมีเป้าหมายเพื่อกระตุ้นโมเลกุล ซึ่งจากนั้นจะทำให้เกิดการเติมโมเลกุลของน้ำนิวคลีโอฟิลิก ขั้นตอนต่อไปคือการเปลี่ยนรูปของโปรตอนและการกำจัดโมเลกุลของแอลกอฮอล์รวมถึงการก่อตัวของกรดคาร์บอกซิลิก ในขั้นตอนสุดท้าย ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นกรดจะถูกสร้างขึ้นมาใหม่

การสะพอนของไขมัน

ตัวกลไกเองเป็นหนึ่งในการแทนที่นิวคลีโอฟิลิก โดยที่ตัวแทนนิวคลีโอฟิลิกคือไฮดรอกไซด์แอนไอออน ในระยะแรก มันจะเชื่อมต่อกับอะตอมของคาร์บอนของหมู่คาร์บอนิลของไขมัน เปลี่ยนรูปร่างจากตรีโกณมิติ (sp ² ไฮบริด) เป็น tetrahedral (sp ³ ) จากนั้นอัลคอกซิลไอออนจะแยกตัวออกจากผลิตภัณฑ์ขั้นกลาง และเกิดกรดคาร์บอกซิลิกขึ้น ซึ่งจะสูญเสียโปรตอนไปและทำให้เกิดคาร์บอกซิเลตแอนไอออน โปรตอนที่เป็นนามธรรมจับกับอัลคอกซิลไอออน ในขั้นตอนสุดท้าย หลังจากเติมสารละลายกรดอนินทรีย์แล้ว คาร์บอกซิเลตไอออนจะถูกโปรตอนหรือโซเดียมไอออนบวก

การตรวจหาไขมัน

1. การทดสอบอะโครลีน

ช่วยให้สามารถแยกแยะไขมันออกจากสารไขมัน เช่น น้ำมันแร่ ประกอบด้วยการทำให้น้ำมันร้อนขึ้นในเปลวไฟ และการเปลี่ยนรูปอาจสร้างควันอะโครลีนที่มีกลิ่นเฉพาะ อะโครลีน (อะคริลาลดีไฮด์) เป็นผลิตภัณฑ์ที่ไม่อิ่มตัวและไม่อิ่มตัวของกลีเซอรอล นอกจากกลิ่นที่ระคายเคืองแล้ว อัลดีไฮด์ยังมีความสามารถในการลดซิลเวอร์ไอออนในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง อะโครลีนพบได้ทั่วไปในน้ำมันที่ไหม้ เช่น เมื่อทอด

บทบาทของไขมันในอาหาร

ในอุตสาหกรรมอาหาร เครื่องสำอาง และยา มีการใช้ไขมันกันอย่างแพร่หลาย เป็นองค์ประกอบในอาหารที่สำคัญ เนื่องจากร่างกายของเราต้องการวิตามินที่ละลายได้ในไขมัน ซึ่งได้แก่ วิตามินเอ ดี อี และเค นอกจากนี้ วิตามินเหล่านี้ยังทำหน้าที่เป็นวัสดุสำรองพลังงานและเป็นสารตั้งต้นที่จำเป็นในปฏิกิริยาเมแทบอลิซึมจำนวนมาก กรดไขมันไม่อิ่มตัวที่จำเป็นในการเสริม (ซึ่งร่างกายของเราไม่สังเคราะห์) คือโอเมก้า 3 และโอเมก้า 6 เป็นหลัก พวกมันจำเป็นสำหรับการทำงานที่เหมาะสมของร่างกายมนุษย์ เช่น เพราะมันมีคอเลสเตอรอลหรือช่วยให้เลือดแข็งตัว ได้แก่กรดอัลฟาไลโนเลนิก (ALA) กรดไอโคซาเพนตะอีโนอิก (EPA) กรดโดโคซาเฮกซาอีโนอิก (DHA) กรดไลโนเลอิก (LA) กรดแกมมาลิโนเลนิก (GLA) และกรดอะราคิโดนิก (AA, ARA) แต่ละคนสามารถรับได้โดยการขยายอาหารของเราด้วยไขมันที่เหมาะสม

ไฮโดรจีเนชันของไขมันเหลว

การเติมไฮโดรเจนด้วยไขมันเป็นปฏิกิริยาที่ใช้ เช่น เพื่อผลิตมาการีนหรือไขมันที่ใช้ทอด พันธะคู่ระหว่างอะตอมของคาร์บอนซึ่งมีอยู่ในน้ำมันพืชสามารถลดลงได้ด้วยการเร่งปฏิกิริยา ส่วนใหญ่แล้ว ในการผลิตส่วนผสมของไขมันที่มีความสม่ำเสมอที่เหมาะสม เราใช้น้ำมันเหลว เช่น น้ำมันถั่วเหลือง มะพร้าว หรือฝ้าย