Zsírok és zsírsavak

A zsírok természetes módon fordulnak elő az ételekben, és jelentős szerepet játszanak az emberi táplálkozásban. A zsírokat energiának a testben történő tárolására, a testszövetek szigetelésére, a belső szervek párnázására és a zsírban oldódó anyagok szállítására használják vitaminok a vérben. A zsírok az ételkészítésben is fontos szerepet játszanak: fokozzák az étel ízét és az étel textúráját, gyengédvé teszik a süteményeket, és főzés közben hőt vezetnek.

A zsírok a vegyületek legelterjedtebb osztálya (az élő rendszerekben) lipidek . A lipidek sejtes vegyületek, amelyek vízben nem oldódnak. A zsírok lágy, alacsony olvadáspontú szilárd anyagok, sűrűségük kisebb, mint a vízé. Zsíros tapintásúak és csúszósak. Mivel a zsírok vízben nem oldódnak és kevésbé sűrűek, mint a víz, miután sok húst tartalmazó hús megfőtt, lehűléskor a zsírok tetején gyakran megjelenik egy zsírréteg. A zsírok és a rokon olajok zsírsavak és glicerin (közismert nevén glicerin) keverékei. észter kapcsolatok. A zsírsavak hosszú, egyenes láncú karbonsavak. Zsír (vagy olaj) keletkezik, amikor három zsírsavmolekula reagál egy glicerinmolekulával trigliceridet (és három vízmolekulát) eredményezve. (Lásd az 1. ábrát.) A testben lévő zsírokat trigliceridekként szállítják és tárolják.

A zsírmolekulákat monogliceridként, digliceridként vagy trigliceridként jellemzik, attól függően, hogy egy, kettő vagy három zsírsavlánc van-e a molekulákban. A természetben található zsírsavak általában páros számú szénatomot tartalmaznak, mivel egymás után szintetizálódnak a sejtekben

két szénatomos acetátcsoport hozzáadása lépésenként, ciklikus reakcióban. Néhány, a természetben található zsírsavat az 1. táblázat mutat be.

Zsírok és olajok

Az étkezési zsírok és olajok egyaránt trigliceridek. A zsírok általában szilárd anyagok, az olajok pedig folyadékok szokásos szobahőmérsékleten. A zsírok és olajok jellemzői összefüggenek a bennük található zsírsavak tulajdonságaival. Minél nagyobb a szénatomok száma, annál nagyobb az olvadáspont; minél nagyobb a kettős kötések száma, annál alacsonyabb az olvadáspont. Az olajok nagyobb arányban tartalmaznak telítetlen zsírsavakat, mint a zsírok. Az állati eredetű zsírok általában szilárdak, a növényi eredetű zsírok pedig folyékonyak. Így a zsírokat gyakran "állati zsíroknak" és "növényi olajoknak" nevezik.

Ha a zsírokat vagy olajokat levegő érinti, akkor az oxigénnel vagy a vízgőzzel rövid láncú karbonsavakat képeznek. A rövid láncú savak illó és kellemetlen szaguk és ízük van. Például az ecet erős illata és savanyú íze az ecetsavnak, a két szénnek köszönhető karbonsav . A oxidáció folyamatot avasodásnak nevezzük, és az ételeket ízléstelenné teheti. A avas vaj jellegzetes illata a vajsav (négy szénsav) jelenlétének köszönhető. (Az avasodás a zsírok vagy olajok hidrolízisének is eredménye lehet.)

Telítetlen zsírsavak

Körülbelül negyven természetesen előforduló zsírsav van. A szén-szén kettős kötés nélküli zsírsavakat telítettnek, a szén-szén kettős kötést tartalmazóakat pedig telítetleneknek. A palmitinsav és a sztearinsav a leggyakoribb telített zsírsav, az oleinsav és a linolsav a leggyakoribb telítetlen zsírsav. Az olajsav egyszeresen telítetlen, mert csak egyetlen szén-szén kettős kötése van. A linolsav, a linolénsav és az arachidonsav többszörösen telítetlen, mivel két, három és négy szén-szén kettős kötéssel rendelkezik. A zsír vagy olaj relatív telítetlenségi fokának mérésének egyik módja a jódszám meghatározása. A jódszám a jód tömege grammban, amelyet 100 gramm zsír vagy olaj fogyaszt (reagál velük). A jód reagál a szén-szén kettős kötésekkel. Így minél nagyobb a kettős kötések száma, annál nagyobb a jódszám. Általánosságban elmondható, hogy a zsírok jódszáma alacsonyabb, mint az olajoké, mivel az olajokban nagyobb a kettős kötésű szén-szén kötés. Például a vaj tipikus jódszáma 25-40, kukoricaolaj esetében 115-130.

Hidrogénezés

A telítetlen zsírok és olajok jóddal való reakciójuk mellett hidrogénnel is reagálnak. A jódatomokhoz hasonlóan a hidrogénatomok a szén-szén kettős kötéseken keresztül adódnak. A növényi olajok magasabb telítetlenségi fokukkal hidrogénezéssel hidrogénnel történő reakció útján szilárdtá alakíthatók. A polihidrogénezett zsír az, amelyet egy ilyen reakció megváltoztatott. A reakció következtében az olaj szilárd anyaggá válhat. A margarin és a rövidítés növényi alapú olaj, amely részleges hidrogénezésen ment keresztül. Mivel a hozzáadott hidrogénmennyiség szabályozható, ezeknek a reakcióknak a termékei úgy alakíthatók ki, hogy specifikus tulajdonságokkal rendelkezzenek, például lágysági fokokkal és választott olvadásponttal. A mogyoróvajban található mogyoróolajat általában hidrogénezzük, hogy megakadályozzuk a szétválást. A részleges hidrogénezés másik terméke az úgynevezett zsírosztály ford zsírsavak. Ételek magasan ford zsírsavak (például margarin, rövidítő és kereskedelmi forgalomban sült ételek) általában emelik a vér koleszterinszintjét.

Zsírok és olajok összetétele

A zsír- és olajos gliceridmolekulák egyetlen zsírsavat vagy legfeljebb három zsírsav bármilyen kombinációját tartalmazhatják. A legtöbb természetben előforduló zsír- és olajmolekula zsírsavak kombinációját tartalmazza. Amint azt korábban jeleztük, annál nagyobb a kettős kötésű szén-szén kötés százalékos aránya

a glicerid zsírsavaiban alacsonyabb az olvadáspont, és annál valószínűbb, hogy a glicerid folyadékként szobahőmérsékleten létezik. A 2. ábra néhány közönséges zsír és olaj összetételét mutatja (telített, egyszeresen és többszörösen telítetlen részeik tekintetében). Vegye figyelembe, hogy az olajok általában kevesebb telített zsírsavat tartalmaznak. A kókuszolaj kivétel; bár bőségesen tartalmaz telített zsírsavakat, zsírsavtartalmának körülbelül kétharmada laurinsavból és mirisztinsavból származik. A laurinsav és a mirisztinsav láncai rövidebbek, 12, illetve 14 szénatommal, és ezek felelősek a kókuszolaj alacsony olvadáspontjáért.

Szappanosítás

Mivel a zsírok és olajok a glicerin triészterei, vízzel reagálva zsírsavakat és glicerint képeznek. Ha a reakciót lúgos oldatban hajtjuk végre, akkor a zsírsavak sói képződnek, nem maguk a zsírsavak. A zsírsavak sói szappanok, és az egyes molekulákat ionos végek (só rész) és a nem poláris vége (szénhidrogén rész). Az ionos só vége vízoldékony, a nem poláros szénhidrogén vég vízben oldhatatlan. A szappanok készítésének folyamata a zsírok és olajok bázikus anyagokkal történő kezelésével szappanosításnak (azaz szappankészítésnek) nevezhető. Az úttörők szappant készítettek úgy, hogy lúgot (bázikus nátrium-hidroxidot) adtak az állati zsírhoz, majd az elegyet melegítették. A szappan az edény tetejére emelkedett, lehűlve megszilárdult, és a glicerin alján maradt.

A zsírokat és olajokat elszappanosító számukkal jellemezhetjük. A szappanosítási számot úgy határozzuk meg, hogy milligramm kálium-hidroxid szükséges egy gramm zsír vagy olaj teljes elszappanosításához. Egy mól zsírhoz három mól kálium-hidroxidra van szükség a teljes elszappanosításhoz. Ha egy zsír viszonylag nagy molekulatömegű zsírsavakat tartalmaz, akkor a zsír egy grammja kevesebb mólból áll. Tehát azoknál a zsíroknál, amelyek nagyobb százalékban tartalmaznak nagy molekulatömegű zsírsavakat, alacsonyabb a szappanosítási szám, mint azoknál a zsíroknál, amelyeknél nagyobb az alacsonyabb molekulatömegű zsírsavak aránya. A főleg 16–18 szénatomos zsírsavakat tartalmazó zsírsav elszappanosítási tartománya 190 és 200 között van. A kókuszolaj, amelynek körülbelül 50 százaléka 12-szénatomos laurinsavat, szappanosítási száma megközelíti a 260-at.

Zsírok az étrendben

A test fenntartásához zsírok szükségesek. Az étkezési zsírok elsősorban trigliceridek formájában léteznek. A zsírokat a nagy energiájú élelmiszerek közé sorolják. Körülbelül 9 kilokalória (kcal) energiát szolgáltatnak egy elfogyasztott grammonként. Ezzel szemben mind a szénhidrátok, mind a fehérjék körülbelül 4 kcal energiát szolgáltatnak elfogyasztott grammonként. Ennek eredményeként a zsír a leghatékonyabb módja az energiatárolásnak. Ha valaki több kalóriát fogyaszt, mint amennyire szüksége van, a felesleges kalóriaforrás egy része zsírokká alakul.

Általában ajánlott, hogy az étrendi kalóriák legfeljebb 30 százaléka származzon zsírból (és ebből 30 százalék 10-szer egyszeresen és 10 százalék többszörösen telítetlen legyen). Úgy tűnik, hogy a telített zsírok nagyobb mennyiségének fogyasztása (az egyszeresen és többszörösen telítetlen zsírok mennyiségéhez képest) a vér magasabb koleszterinszintjével és a szívbetegségek nagyobb kockázatával függ össze. Az Egyesült Államokban az átlagos étrend körülbelül 34 százalék zsír- és (13 százalék telített zsír).

Zsírpótlók

Mivel az átlagos amerikai étrend általában magasabb zsírtartalmú, mint az ajánlott, a zsírpótlókra már voltak keresések. Három terméket először az 1990-es években hoztak forgalomba zsírpótlóként. Az első a Simplesse volt, amelyet G. D. Searle készített. Tejfehérjéből (tejsavó) készült alacsony kalóriatartalmú zsírpótló. A tejsavót mikrorészecske-feldolgozási folyamatnak vetik alá, amely mikrorészecskéket állít elő, és megakadályozza a nagyobb részecske-aggregátumok képződését. A Simplesse részecskék kis mérete és egyenletesen gömb alakja felelős azért, hogy a termék hasonló legyen egy krémes folyadékhoz. A Simplesse állaga hasonló a zsírokéhoz, és fagyasztott desszertekben történő alkalmazása gátolhatja a jégkristályok növekedését. A Simplesse-t sajtokban, fagyasztott desszertekben, öntetekben, kenetekben és pudingokban használják. Nem használható sütéshez vagy sütéshez szükséges ételekben.

Egy másik termék az Olestra, amelyet a Procter és a Gamble készített, és Olean néven értékesítik az élelmiszer-termelőknek. Ez egy szacharóz-észter (glicerin helyett), és a burgonya chipsben, a kekszben és a tortilla chipsben található zsírok helyettesítésére szolgál. Olestra a zsírokhoz való hasonlósága a molekulaszerkezet tekintetében hozzájárul ahhoz, hogy utánozza a zsír szájérzetét. Ez azonban sokkal terjedelmesebb, mint egy triglicerid tartalmú étel, és ez a terjedelmesség megakadályozza, hogy a szervezet megemésztse és felszívja. Így nincs étrendi kalóriatartalma. Az Olestrában sült burgonya chipsnek 75 kalóriája van (a hagyományos módon zsírban sült chipsnek megfelelő 150 kalória helyett). A zsírhoz hasonlóan az Olestra is nem poláros, és feloldhat más zsírban oldódó anyagokat, beleértve a zsírban oldódó A, D, E és K vitaminokat. Problémás, hogy az Olestra felszívja ezeket a zsírban raktározott és a jó egészséghez szükséges vitaminokat. Az Olestra ezért A-, D-, E- és K-vitaminokkal dúsított, hogy megakadályozza a szervezet e vitaminokkal való ellátásának kimerülését. Bár az U.S. Az Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatal megállapította, hogy az Olestra biztonságos, és jóváhagyta az snackekben való használatát, és figyelmeztetéseket követelt az Olestra-t tartalmazó termékeken olyan nemkívánatos mellékhatások miatt, mint a hasmenés és a hasi görcs.

A harmadik zsírpótlót, a Z-Trimet fejlesztette ki az Egyesült Államok Mezőgazdasági Minisztériuma. Eredetileg Oat-Trim néven mezőgazdasági melléktermékekből készül, például zab, borsó, szójabab és rizs héja vagy kukorica vagy búza korpa. Mivel természetes élelmi rostokból készül, emészthető. Nemcsak csökkenti a zsírfogyasztást, hanem rostot is biztosít az étrendhez. A Z-Trim zsírpótlóként használható sajttermékekben, pékárukban és hamburgerekben. A Z-Trim tartalmú sütemények 16 százalék zsírtartalmúak (szemben a hagyományos sütemények 25 százalékával).

Bár a zsírpótlók csökkenthetik azoknak az ételeknek a kalóriatartalmát, amelyekben használják őket, óvatosságra van szükség. A "zsírmentes" feliratú ételek nem "kalóriatartalmúak". Ha az egyén úgy érzi, hogy többet tud enni egy zsírpótlót tartalmazó ételből, akkor a teljes kalóriabevitele valóban növekedhet.

Jerry L. Sarquis

Bibliográfia

Bailey, Phillip S., Jr. és Bailey, Christina A. (2000). Szerves kémia, 6. kiadás. Upper Saddle River, New Jersey: Prentice-Hall.

Hill, John W. és Kolb, Doris K. (2001). Kémia a változó időkhöz, 9. kiadás. Upper Saddle River, New Jersey: Prentice-Hall.

Stanitski, Conrad L .; Pryde Eubanks, Lucy; Middlecamp, Cathrine H .; et al. (2000). Kémia a kontextusban, 3. kiadás. New York: McGraw-Hill.