Класифікація ліпідів

Харчові жири являють собою ефіри гліцерину та вищих жирних кислот. Ліпіди поділяють в залежності від кількості жирних кислот на моноацилгліцериди, діацилгліцериди, триацилгліцериди. Триацилгліцериди характерні для організму тварин та людини.

За хімічним, фізико-хімічним та елементним складом ліпіди поділяють на прості, складні та похідні.

До простих ліпідів відносять ліпіди, які побудовані із залишків спиртів та вищих жирних кислот. Найпоширенішими з цієї групи є нейтральні жири (гліцериди) та воски.

Воски – складні сполуки, до їх складу входять вищі жирні кислоти та вищі спирти жирного ряду (від 24 до 34 атомів вуглецю). Воски виконують переважно захисну функцію. Вони утворюють захисний покров на плодах, листях, насінні, шкірі та шерсті тварин, на пір’ї птиці, захищаючи їх від намокання, висихання і проникнення мікроорганізмів. Знищення воскового покрову на поверхні плодів призводить до швидкого їх псування під час зберігання. Найбільш відомими восками є спермацет (добувається з черепа кашалота), ланолін (жир овечої вовни) та бджолиний віск.

Бджолиний віск широко застосовують у різних галузях промисловості, зокрема в харчовій (використовують у виробництві цукерок).

Група складних ліпідів характеризується наявністю в молекулі, крім спиртів і вищих жирних кислот, фосфорної або сірчаної кислот, вуглеводів та деяких інших компонентів. Основними представниками цієї групи ліпідів є фосфоліпіди, ліпопротеїни, стероїди. До групи похідних ліпідів відносять каротини, жиророзчинні вітаміни та ін.

В організмі людини жир перебуває в двох видах: структурний (протоплазматичний жир) та резервний, або жир жирових „депо”.

Структурний жир в клітинах входить до складу особливих сполук або складних, відносно міцних сполук з білками – ліпопротеїнові комплекси. Вони беруть участь в побудові клітинних органел – ядра, рибосом, мітохондрій.

Кількість протоплазматичного жиру підтримується в органах та тканинах на постійному рівні, який не змінюється навіть під час голодування.

Резервний (запасний) жир накопичується в жирових „депо”: під шкірою (підшкірний жировий шар), в черевній порожнині (сальник), навколо нирок (навколонирковий жир). Як запасні речовини, ліпіди мають особливі переваги перед іншими сполуками, тому що не розчиняються у воді й клітинному соку, не змінюють фізико-хімічних властивостей цитоплазми і не вступають ні в які реакції у водному середовищі. Ступінь накопичення резервного жиру залежить від ряду причин: характеру харчування, рівня енерговитрат, віку, статі, конституційних особливостей організму, діяльності залоз внутрішньої секреції. Так, важка фізична праця, деякі захворювання, недостатнє харчування сприяють зменшенню кількості запасного жиру. Навпаки, надмірне харчування, гіподинамія, зниження функції статевих та щитовидної залоз приводять до збільшення кількості резервного жиру. Він також здатен утворювати ліпопротеїнові комплекси, однак вони нестійкі, тому кількість цього жиру швидко зменшується під час голодування. В запасному жирі постійно відбуваються синтез та розпад. Крім того він є джерелом оновлення внутрішньоклітинного структурного жиру.

Розрізняють тваринні жири та рослинні олії, що відрізняються за складом та властивостями. Джерелом тваринних жирів є сало свиней (90-92 % жирів), вершкове масло (72-82 %), жирна свинина (49 %), ковбаси (20-40 %), сметана (10-30 %), тверді сири (15-50 %) та ін. (табл. 4.1). Найважливішим компонентом, який визначає властивості жирів, є жирні кислоти, що містять, як правило, парне число атомів вуглецю.

Жирні кислоти, які входять до складу жирів, діляться на дві великі групи: насичені – граничні та ненасичені – неграничн і, які містять подвійні зв’язки. Від кількості подвійних зв’язків у молекулі залежать всі основні властивості ненасичених жирних кислот. Найбільше значення за ступенем поширення в продуктах та властивостями мають стеаринова (С₁₇), пальмітинова (С₁₅) (насичені), олеїнова (С_18:1), лінолева (С_18:2), ліноленова (С_18:3), арахідонова (С_20:4), ейкозапентаєнова (С_20:5) (ненасичені). Насичені жирні кислоти в великій кількості знаходяться в складі тваринних жирів (вони складають до 50 % баранячого, яловичого жирів). Надлишок у раціоні жирів, що багаті на них, сприяє порушенню обміну ліпідів та підвищенню вмісту холестерину в крові.

Ненасичені жирні кислоти (НЖК) завдяки нестійким подвійним зв’язкам між атомами вуглецю легко вступають у хімічні реакції. Шляхом гідрогенізації рослинних жирів у промисловості одержують маргарини. Ненасичені жирні кислоти знаходяться в горіхах, продуктах моря, вівсяній та гречаній крупах. У багатьох оліях вміст їх доходить до 80-90 % (соняшникова, кукурудзяна, льняна, маслинова). Лінолева та ліноленова кислоти не синтезуються в організмі людини, а арахідонова кислота може утворюватись з лінолевої за участю вітаміну В₆.

Таблиця 4.1 – Вміст ліпідів в продуктах тваринного походження (г на 100 г)

Назва продуктів	Сума ліпідів, г	Триглі- цериди	Фосфолі-піди	Холесте-рол	Жирні кислоти
Мононе-насичені	Поліне-насичені
Молоко коров’яче	3,50	3,40	0,03	0,01	1,08	0,09
Вершки 20 % жирності	20,0	19,30	0,15	0,08	6,07	0,09
Сметана 30 % жирності	30,0	28,90	0,23	0,13	9,10	1,42
Сир м’який жирний	18,0	17,30	0,17	0,06	5,28	1,03
Сир м’який нежирний	0,60	0,50	0,05	0,04	–	–
Кефір жирний	3,20	3,08	0,03	0,01	0,97	0,15
Сир твердий голландський, брусковий	27,30	24,00	1,15	0,52	6,50	0,70
Масло вершкове несолоне	82,50	81,93	0,38	0,19	26,79	0,91
Масло селянське	72,50	71,94	0,38	0,18	22,06	0,98
Яловичина II категорії	8,30	7,40	0,77	0,07	3,67	0,31
Свинина м’ясна	33,30	32,00	0,84	0,07	11,82	3,64
Баранина I категорії	16,30	15,30	0,88	0,07	7,98	0,49
Печінка яловича	3,70	0,90	2,50	0,27	1,28	0,84
Курчата бройлери I категорії	14,40	11,89	2,48	0,03	3,70	2,26
Кури I категорії	18,40	16,70	1,56	0,08	4,44	3,17
Качки	38,00	37,18	0,76	0,06	10,51	6,66
Яйця курячі	11,50	7,45	3,39	0,57	3,04	1,26
Короп	5,20	3,86	0,75	0,27	2,62	0,47
Кілька каспійська	13,10	–	–	–	5,40	2,05
Мінтай	0,90	–	–	–	0,17	0,32
Оселедець	12,10	9,20	2,42	0,20	5,48	2,28
Жир трісковий	100,0	98,40	0,002	–	51,83	27,90

Ліпіди виконують в організмі такі основні функції:

Вони є джерелами енергії: при окисненні в організму 1 г жиру виділяється 9 ккал тепла, тобто вони виконують енергетичну функцію.

Ліпіди входять до складу мембран клітин усіх тканин, тобто виконують структурну функцію. Мембранні структури клітин, що утворені двома шарами фосфоліпідів та білковим прошарком, містять ферменти, за участю яких забезпечується упорядкованість потоків метаболітів в клітини та з них.

До групи ліпідів відносять деякі гормони: статеві, кори наднирковиків, які виконують регуляторну роль, а також вітаміни групи D.

Ліпіди шкіри та внутрішніх органів захищають тіло від переохолодження, тому що перешкоджають віддачі тепла, а також від механічного пошкодження деяких внутрішніх органів (наприклад, нирок).

Ліпіди, які виділяються сальними залозами, надають шкірі еластичність, охороняють її від висихання та розтріскування.

Ліпіди є джерелами води в організмі. Так, під час окислення 100 г жиру виділяється 107 г ендогенної води, що має особливе значення в екстремальних умовах, наприклад, при недостатньому надходженні її ззовні.

Ліпіди є джерелами вітамінів А, D, Е, К та сприяють їх засвоєнню.

Дуже важлива біологічна роль належить поліненасиченим жирним кислотам (ПНЖК). Вони беруть участь як структурні елементи в фосфоліпідах, ліпопротеїнах клітинних мембран; входять до складу сполучної тканини та оболонок нервових волокон. ПНЖК впливають на обмін холестерину, стимулюючи його окиснення та виділення з організму, а також утворюють з ним розчинні ефіри, які спричиняють нормалізуючу дію на стінки кровоносних судин. Крім того, вони беруть участь в обміні вітамінів групи В (піридоксину та тіаміну); стимулюють захисні механізми організму (підвищують стійкість до інфекційних захворювань та дії радіації і т. ін.). З ПНЖК утворюються клітинні гормони- простагландини.

Існує два головних класи поліненасичених жирних кислот – ώ-3 (омега-3) клас, ώ-6 (омега 6) клас і один головний клас мононенасичених жирних кислот – ώ-9 (омега-9). Відмінністю між цими групами є положення подвійного зв’язку.

Жирні кислоти класу ώ-3.

До ώ-3-жирних кислот відносяться ά-ліноленова, ейкозапентаєнова (ЕПК) та докозагексаєнова (ДГК) кислоти, які присутні, в основному, в рибі, а також в невеликих кількостях можуть синтезуватися а організмі з ά-ліноленової кислоти. У деяких органах тварин (очах, мозку, сіменниках і наднирковниках) міститься значна кількість цих специфічних кислот (можливо, тому деякі народи вважають ці органи незвичайним делікатесом). Низький рівень ЕПК і ДГК в харчуванні може викликати серйозні проблеми із здоров’ям. Вони абсолютно необхідні для багатьох функцій організму, включаючи розвиток і нормальне функціонування очей і мозку. Ці речовини допомагають також справитися із запальними процесами, наприклад, у суглобах (артрити), сприяють зменшенню змісту триглицеридів в кров, що пов’язана безпосередньо із захворюваннями серця і інсультом.

Джерела надходження в організм ώ-3 жирних кислот: скумбрія, оселедець, сардини, тунець, форель, лосось, шпроти, кефаль, палтус, окунь, короп, кальмари, анчоуси.

Морські молюски, устриці і равлики містять високі пропорції ЕПК і ДГК в своїх жирах, але лише в невеликій сумарній кількості.

У гарбузовому насінні, соєвих бобах, волоських горіхах, темно-зелених листових овочах і рослинних маслах, таких, як льняне масло, масло бурячника, масло з виноградних кісточок, примули вечірньої, кунжутне і соєве присутня ά-ліноленова кислота (звичайно звана просто ліноленовою кислотою).

Ознаки і симптоми її недостатності: захворювання очей, уповільнення росту, м’язова слабкість, оніміння рук і ніг, зміна настрою і поведінки, захворювання серця, дисліпідемія.

Жирні кислоти класу ώ-6.

Незамінна жирна кислота цієї групи лінолева, якої багато в рослинних маслах. У організмі лінолева кислота може перетворюватися на γ-ліноленову кислоту (ГЛК). Встановлено, що ГЛК допомагає при алергічних дерматитах і екземі. БАД з маслом вечірньої примули і іншими маслами, багатими на ГЛК, приймають для зменшення сухості шкіри і підтримки нормального стану жирових мембран, що оточують клітини шкіри.

Джерела надходження в організм: свіжа глибоководна риба, риб’ячий жир, сафлорове, соєве, конопляне, рапсове і льняне масла, волоські горіхи, насіння гарбуза.

ГЛК присутня, наприклад, в грудному молоці, в маслі примули вечірньої і бурячника (огіркової трави), в маслі з насіння червоної смородини.

Ознаки і симптоми її недостатності: захворювання шкіри (екзема), випадіння волосся, захворювання печінки, розлад нервової системи, безпліддя, захворювання серця, затримка росту.

Жирні кислоти класу ώ-9.

Мононенасичені жири містять ненасичені жирні кислоти з одним подвійним зв’язком. Найбільш важливою мононенасиченою жирною кислотою в харчування є олеїнова кислота. Вона має ланцюжок з 18 атомів вуглерцю. Олеїнова кислота присутня в мембранах кліток рослин і тварин і сприяє підтримці еластичності артерій і шкіри. Мононенасичені жирні кислоти (МНЖК) при високих температурах стабільні (тому для жаріння слід використовувати оливкове масло) і не порушують рівновагу між ліпопротеїнами низької густини (ЛПНГ) та ліпопротеїнами високої густини (ЛПВГ) так, як це можуть робити (НЖК). У країнах Середземномор’я, де в їжу вживають велику кількість оливкового масла, оливок, маслин, авокадо і горіхів відносно рідко зустрічаються випадки серцево-судинних і онкологічних захворювань. У великій мірі це відноситься на рахунок ώ-9-жирних кислот, присутніх у всіх цих харчових продуктах.

Джерела надходження в організм: оливкове та мигдалеве масла.

Ознаки та симптоми недостатності:

– загальне або хронічне нездужання від слабкої втоми до серцевого нападу;

– загострення серцево-судинних захворювань, підвищення артеріального тиску;

– болі в суглобах, артрити;

– погіршення травлення, закрепи;

– зниження імунітету;

– часті простудні захворювання, ангіна;

– депресія, неуважність, погіршення пам’яті, втома, нездужання;

– сухість шкіри, ламкі (потріскані) нігті, сухе, мляве волосся;

– сухість слизових оболонок, слізних протоків, ротової порожнини.

Виражену біологічну дію мають жироподібні речовини (фосфатидилхоліни – фосфоліпіди, холестерин). Найбільшу біологічну активність мають такі, як лецитин, кефалін, сфінгомієлін та ін.

Завдяки вмісту гідрофобних та гідрофільних груп фосфоліпіди взаємодіють із жирами та водорозчинними сполуками. В комплексі з білками вони входять до складу нервової тканини, печінки, серцевого м’яза, статевих залоз. Вони беруть участь у побудові мембран клітин, визначають ступінь їх проникності для жиророзчинних речовин. Крім того, фо сфоліпіди необхідні для транспортування складних речовин та окремих іонів в клітини та із них. Фосфоліпіди беруть участь у процесі коагуляції крові. Вони сприяють кращому використанню білка та жиру в тканинах, попереджують жирову інфільтрацію печінки. При недостачі цих ліпідів у їжі та речовин, які необхідні для їх синтезу, в тканини печінки відкладається нейтральний жир, що порушує її функцію. Фосфоліпіди, головним чином лецитин, відіграють важливу роль в профілактиці атеросклерозу, так як запобігають накопиченню надлишкової кількості холестерину в стінках судин, сприяють його розщепленню та виведенню з організму. Завдяки вказаним властивостям фосфоліпіди відносять до ліпотропних факторів. Ними особливо багаті нерафіновані олії.

Багато фосфатидилхолінів у тканині мозку (3,5-12 %), жовтках яєць (6,5-12 %), легенях, серці, нирках (5-6 %), бобах сої, насінні соняшнику, зародках пшениці. Фосфатидилхоліни використовуються організмом для синтезу ацетилхоліну – основного фактора передачі нервових імпульсів. В харчовій промисловості фосфатидилхоліни широко використовують для виготовлення шоколаду, маргарину, а також як антиоксиданти у медицині.

Фосфоліпіди синтезуються в організмі з низькомолекулярних і проміжних попередників, внаслідок чого людина є залежною від надходження їх з їжею.

Сфінголіпіди – складні органічні сполуки, утворені із залишків вищих жирних кислот, фосфорної кислоти, холіну і сфінгозину. Сфінголіпіди не містять гліцерину. Вони виявлені в мембранах рослинних і тваринних клітин. Особливо багато їх у нервовій тканині, зокрема в мозку. Виявлено ці речовини також у складі ліпідів крові. В жирових депо сфінголіпідів мало. Найпоширенішим сфінголіпідом є сфінгомієлін, який містить холін.

До жироподібних речовин відносять також стерини – стероли. Це нерозчинні у воді сполуки. В тваринних жирах містяться зоостерини, в оліях – фітостерини (фітостероли). До фітостеролів відноситься b-ситостерол, який перешкоджає всмоктуванню холестерину в кишечнику, що має велике значення в профілактиці атеросклерозу. В оліях міститься ергостерол, який є провітаміном D_2. Важливим зоостерином є холестерин. Він надходить до організму з продуктами тваринного походження, однак може синтезуватися також з проміжних продуктів обміну вуглеводів та жирів, тому не належить до незамінних факторів харчування.

Холестерин відіграє важливу фізіологічну роль, бо він є структурним компонентом клітин. Холестерин – джерело утворення жовчних кислот, гормонів (статевих та кори наднирковиків), попередник вітаміну D₃ (7-дегідрохолестерин).

У крові та жовчі холестерин утримується в вигляді колоїдного розчину, завдяки зв’язуванню з фосфоліпідами, ненасиченими жирними кислотами, білками. При порушенні обміну цих речовин або їх недостачі холестерин випадає в осад у вигляді дрібних кристалів, які осідають на стінках кровоносних судин, у жовчних шляхах, що обумовлює порушення їх функції, сприяє появі атеросклеротичних бляшок в судинах (атеросклероз), утворенню жовчних каменів у жовчному міхурі.

Під час з’єднання холестерину з глобулінами утворюються ліпопротеїни різного ступеня густини: ліпопротеїни високої густини (ЛПВГ) – “гарний холестерин ”, ліпопротеїни низької густини (ЛПНГ), ліпопротеїни дуже низької густини (ЛПДНГ) – “гидкий холестерин” та хіломікрони. Розвитку склерозу судин сприяють ЛПНГ та ЛПДНГ, тому що під час проходження через судинну стінку вони легко руйнуються з виділенням холестерину. В молодому здоровому організмі підтримується постійний рівень холестерину завдяки функціям різних систем. Синтез цього стерину відбувається найбільш активно в печінці, стінці тонкої кишки і в шкірі (80 %) і лише 20 % (0,3-0,6 г) надходить з продуктами. Надлишкове споживання вуглеводів і жирів збільшує синтез холестерину. Здоровий організм у змозі здійснювати регуляцію синтезу холестерину на такому рівні, який підтримує його вміст у сироватці крові в межах 4-6 ммоль/дм³. Рівень холестерину в сироватці крові залежить від статі, віку, стану харчування, фізичної активності та інших факторів. Синтез холестерину в організмі можна регулювати також гальмуванням процесу абсорбції його в тонкій кишці. Збільшення вмісту холестерину в сироватці крові супроводжується розвитком атеросклерозу. Цьому сприяють так звані фактори ризику, найважливішими з яких є неправильне харчування, порушення обміну ліпопротеїнів, паління, низька фізична активність, споживання алкоголю, високий кров’яний тиск, ожиріння і тривале нервово-психічне напруження.

Холестерин порівняно стійкий до термічної кулінарної обробки (руйнується лише близько 20 % його початкової кількості). В харчових раціонах здорових людей міститься в середньому 0,5 г холестерину.

Багато холестерину міститься в яєчних жовтках, мозку, інших субпродуктах, тваринних жирах, м’ясі (особливо жирному). Є він у жирних молочних продуктах.

Існує тісний зв’язок між обміном стеролів і фосфоліпідів. Рівень холестерину в крові знижується під впливом фосфатидилхоліну (лецитину), який запобігає накопиченню його в організмі, сприяє розщепленню і виведенню. В профілактиці атеросклерозу мають значення ПНЖК, фітостероли та харчові волокна. Останні адсорбують холестерин, гальмуючи його резорбцію в тонкій кишці. Позитивний вплив харчових волокон на жировий обмін і зокрема на обмін холестерину пояснюється як утворенням жовчних кислот – кінцевого продукту обміну холестерину (що сприяє зменшенню ендогенного синтезу холестерину), так і пригніченням резорбції холестерину та жирів. Вітаміни С, В₆, В₁₂, Р, РР та магній прискорюють розщеплення холестерину і виділення його з фекаліями (разом з жовчними кислотами). Органічний йод, який міститься в продуктах моря (морська капуста, морська риба, м’ясо морських звірів), – відомий антисклеротичний фактор. Він стимулює синтез гормонів щитовидної залози і тим самим підсилює окислення жирів.

Транспортною формою ліпідів є хіломікрони. Хіломікрони містять близько 1,5-2 % білка, 7-10 % фосфоліпідів, 5-8 % холестерину та його ефірів, 75-80 % триацилгліцеридів. Після засвоєння поживних речовин їжі вміст хіломікронів у крові значно збільшується. Далі відбувається поступове звільнення крові від них. Важливу роль у цьому процесі відіграє печінка та жирова тканина, де відбувається гідроліз триацилгліцеридів хіломікронів.