Фосфолипиды

Титульный лист

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аннотация

В данной  работе были рассмотрены  общие сведения о фосфолипидах, их свойства и роль в организме человека, применение в пищевой промышленности; основной и альтернативный методы выделения фосфолипидов; эмульгаторы, пищевые добавки и биологически активные добавки на основе фосфолипидов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

Введение…………………………………………………………………………...4

1 Общие сведение о фосфолипидах……………………………………………...5     

2 Методы получения фосфолипидов………………………………………….....9

   2.1 Метод гидротации…………………………………………………………...9

   2.2 Метод ферментативного  катализа фосфолипазой А2………………….....9

3 Эмульгаторы на основе лецитинов………………………………………..12

4 Пищевая добавка E322 – Лецитин (Е322)…………………………………....15

5 Биологически активные добавки на основе фосфолипидов………………...17

Заключение……………………………………………………………………….21

Список использованных источников…………………………………………...22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Фосфолипиды  –  ценные в пищевом отношении соединения с антиокислительными свойствами, отличительным признаком которых является присутствие в молекулах остатка фосфорной кислоты.

Вместе с белками и  углеводами фосфолипиды участвуют  в построении клеточных мембран  и субклеточных структур (органелл), выполняя роль несущих конструкций  мембран, регулируя поступление  в клетку разнообразных веществ  и другие биохимические процессы клетки. Количество и состав фосфолипидов влияют на технологию переработки масел  и качество получаемых продуктов. При  хранении масел они выпадают в  виде легко разлагающегося осадка, который затрудняет ряд технологических  операций по переработке масла. Поэтому  фосфолипиды выделяют из масла путём  гидратации.

Выделенные в качестве самостоятельных продуктов из растительных масел фосфолипиды широко используются как эмульгаторы в хлебопекарной  и кондитерской промышленности, при  производстве маргариновой продукции, а так же лечебных препаратов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Общие сведение  о фосфолипидах

Фосфолипиды – сложные липиды, молекулы которых построены из остатков спиртов (глицерина, сфингозина), высокомолекулярных жирных кислот, ортофосфорной кислоты (H₃PO₄), а также содержат азотистые основания (чаще всего холин – [HO – CH₂ – CH₂ – N⁺ (CH₃)₃] OH^– или этаноламин – HO – CH₂ – CH₂ – NH₂), остатки аминокислот и некоторых других соединений. Общие формулы фосфолипидов содержащих остатки глицерина и сфингозина имеет следующий вид:

                      

 где R, R' – углеводородные радикалы;

 Ацильные глицерофосфолипиды, в зависимости от компонента Х, подразделяются:

X = –H  – фосфатиды;

X = –CH₂ – CH₂ – ⁺NH₃ – фосфатидилэтаноламин или кефалин;

X = –CH₂ – CH₂ – N⁺ – (CH₃)₃   – фосфатидилхолин или лецитин;

X = –CH₂ – CH COOH – ⁺NH₃  – фосфатидилсерин;

X = –CH – CHOH – CH₂OH – CH₂CH (NH₂) COOH  – фосфатидилинозит.

Фосфатиды имеют наиболее простое строение из ацильных глицерофосфолипидов и широко распространены в природе.

Фосфатидилэтаноламины представляют собой ацильные глицерофосфолипиды содержащие остаток этаноламина  НО–CH₂–CH₂–NH_2. Их содержание в фосфолипидах масличных семян и животных тканях достигает 20-25%.

 

Фосфатидилхолины представляют собой ацильные глицерофосфолипиды содержащие остаток аминоспирта холина [HO–CH₂–CH₂ –⁺N(CH₃)₃](OH) ^–. В организме человека являются участниками иммунного процесса. Их содержание в фосфолипидах масличных семян и животных достигает 30-50%.

Фосфатидилсерины представляют собой ацильные глицерофосфолипиды содержащие остаток аминокислоты серина HO–CH₂–CH(NH₂) –COOH. В тканях живых организмов фосфатидилсерины присутствуют в виде солей калия, натрия и магния.

Фосфатидилинозиты представляют собой ацильные глицерофосфолипиды содержащие остаток циклического спирта – инозита, из восьми возможных изомеров которого в фосфатидилинозитах обнаружена только одна форма – миоинозит.

Сфинголипиды широко представлены в живом организме, участвуют в построении мембран, в сложных процессах, связанных с нервной деятельностью животных.

В молекуле фосфолипидов имеются  заместители (группы атомов) двух типов: гидрофильные и гидрофобные. В качестве гидрофильных (полярных) группировок выступают остатки фосфорной кислоты и азотистого основания («голова»), а гидрофобных (неполярных) – углеводородные радикалы («хвосты»). Пространственная структура фосфолипидов  имеет следующий вид:

 

Рисунок 1 - Схема наиболее вероятной структуры фосфолипидов.

Построенные таким образом  амфифильные (обладающие двойным сродством) молекулы липидов легко ориентируются. Гидрофобные хвосты стараются попасть  в масляную фазу, гидрофильные группы создают границу раздела между  водой и гидрофобной фазой.

В маслах фосфолипиды в  зависимости от концентрации могут  присутствовать в виде индивидуальных молекул, а также в виде групп  ассоциированных молекул – мицелл (рисунок 2).При низкой концентрации получаются сферические мицеллы, в которых полярные части молекул образуют внешний слой, а гидрофобные – внутренний; при повышенной концентрации мицеллы группируются в длинные цилиндры. При дальнейшем росте концентрации образуется сферический тип жидкокристаллической структуры – ламеллярная (слоистая), состоящая из бимолекулярных слоев липидов, разделенных слоями воды. Последующее объединение мицелл приводит к выпадению их в виде осадка (фосфатидная эмульсия, "ФУЗ").

Рисунок 2 - Структура мицелл фосфолипидов в жировой и водной фазах и ориентация фосфолипидов на поверхности разделов фаз: сферические (а) и пластинчатые (б) мицеллы фосфолипидов в жире; ориентация отдельных молекул (в) и монослоя фосфолипидов (г) на границе раздела фаз жир (масло)–вода;·сферические (д) и пластинчатые (е) мицеллы фосфолипидов в воде

Эта особенность фосфолипидов используется для их выделения. Особенности  перехода одной структуры в другую определяются не только концентрацией  фосфолипидов, но и их составом, температурой и т. д.

Чистые фосфолипиды - это белые воскоподобные вещества, желтеющие на воздухе в результате окисления кислородом, хорошо растворимы в маслах и неполярных растворах.

Фосфолипиды (фосфатиды) –  обязательные компоненты растений. Ниже приведено содержание фосфолипидов в различных культурах (в %):

           Соя ...................................................................... 1,8

           Хлопчатник.......................…………………….....1,7

           Подсолнечник.......................................................1,7

           Клещевина............................................................0,3

           Лен ........................................................................0,6

           Пшеница .............................................................0,54

           Рожь ......................................................................0,6

           Кукуруза................................................................0,9

Фосфолипиды играют важную роль в  организме человека. Входя в состав клеточных оболочек, они имеют  существенное значение для их проницаемости  и обмена веществ между клетками и внутриклеточным пространством. Фосфолипиды пищевых продуктов  различаются по химическому составу  и биологическому действию. В пищевых  продуктах в основном встречаются  лецитин, в состав которого входит холин, а также кефалин, в состав которого входит этаноламин. Общая потребность в фосфолипидах составляет около 5 г в день.

Продукты содержащие фосфолипиды: больше всего фосфолипидов в яйце (3,4 %),относительно много их в зерне  бобовых (0,3–0,9 %), нерафинированных растительных маслах (1–2 %). При хранении нерафинированного масла фосфолипиды выпадают в осадок. При рафинировании растительных масел содержание фосфолипидов в них снижается до (0,1–0,2 %). Содержание фосфолипидов в экстракционном масле (1,31%). Много фосфолипидов содержится в сыром мясе (около 0,8 %), птице (0,5–2,5 %). Есть они в сливочном масле (0,3–0,4%), рыбе (0,3–2,4 %), хлебе (0,3 %), картофеле (около 0,3 % в сумме с гликолипидами). В большинстве овощей и фруктов содержится меньше 0,1 % фосфолипидов.

 

 

 

2 Методы получения  фосфолипидов

2.1 Метод  гидратации

Природные фософлипиды, такие  как фосфатиды и фосфатидный  концентрат, получают из растительных масел в процессе их гидратации. К маслу добавляют небольшое количество воды для образования мицелл, которые осаждаются в виде осадков.

Гидратация - это процесс  удаления из сырых растительных масел  фосфолипидов. Фосфолипиды являются жироподобными веществами и обладают высокой биологической ценностью. Содержание фосфолипидов в растительных маслах зависит от их вида, способа  получения и составляет от 0,2 до 4,5%. Они находятся в масле в  растворенном состоянии, однако, при  хранении масел фосфолипиды теряют растворимость, в результате масло  мутнеет, образуется осадок. В основе метода гидратации лежит способность  фосфолипидов присоединять воду и образовывать нерастворимые в воде гидратированные  фосфолипиды, которые выпадают в  осадок. Количество воды, необходимое  для гидратации масла, зависит от вида масла и составляет от 0,5 до 6%. При проведении гидратации непрерывным  способом в сырое масло с температурой 45 - 50 °С вводят воду в смесителе эжекционного типа. Затем увлажненное масло  подают в коагулятор, в котором  при перемешивании образуется осадок гидратированных фосфолипидов. Масло отделяется от осадка (гидрофуза) в отстойниках непрерывного действия. Гидратированное масло подвергается сушке в вакуум-сушильных аппаратах при температуре 85 - 90 С⁰ до влажности 0,05%. В гидратированных маслах содержание фосфолипидов не превышает 0,2 - 0,3%. При гидратации помимо удаления фосфолипидов несколько уменьшается кислотное число масел, улучшается их цветность, удаляются белки, углеводы и твердые частицы. Отделенный от масла гидрофуз сушат и получают пищевой фосфатидный концентрат, который используют при производстве маргарина, в хлебопечении и т. д.

2.2 Метод ферментативного  катализа фосфолипазой А2

Как известно, сырьем для  получения  фосфолипидов служат растительные масла,  куда фосфолипиды  переходят  из  семян масличных  культур при извлечении из них масла. В настоящее время промышленно используемым способом выделения фосфолипидов является метод гидратации, который характеризуется невысоким выходом. Это связано с присутствием в фосфолипидном комплексе так называемых «негидратируемых» фосфолипидов, количество и групповой состав которых зависит как от вида масличных культур, так и способа их переработки.

 

С  целью  усовершенствования  технологии  получения  растительных фосфолипидов была исследована возможность использования методов ферментативного катализа для повышения выхода фосфолипидов и их функционально-технологических свойств.¹

Для этого растительные масла, с различным содержанием негидратируемых  фосфолипидов и полученные различными способами, обрабатывали при определенных условиях раствором фосфолипазы  А2 микробного  происхождения  производства  фирмы «Новозаймс  А\С» (Дания), катализирующей гидролиз эфирной связи фосфолипидов в n-2 позиции независимо от их типа и типа жирной кислоты. Полученные результаты представлены в таблице 1.

Таблица 1.  Влияние ферментативного  катализа фосфолипидов на степень их выделения из масла

Вид растительного масла	Степень выделения фосфолипидов, %
	Метод гидратации	Метод ферментативного катализа фосфолипазой А2
Подсолнечное	60	96
Соевое	75	98
Рапсовое	17	92

Как видно из таблицы 1, обработка  масел фосфолипазой А2 позволяет  практически полностью выделить фосфолипиды из растительных масел  вне зависимости от их исходного фракционного состава. Кроме  увеличения  степени  выведения  фосфолипидов  из  масла, наблюдается изменение группового состава фосфолипидов, в частности увеличение содержания лизоформ (таблица 2), что в свою очередь приводит к повышению их эмульгирующей способности. Эмульгирующая способность фосфолипидов до и после ферментативного катализа составила 68 и 85%, соответственно.

Таблица 2.  Влияние ферментативного  катализа на состав фосфолипидов подсолнечного  масла

Состав фосфолипидов	% от общего содержания
	До ферментативного         катализа	После ферментативного катализа
Фосфатидилхолин	45,6	24,8
Фосфатидилэтаноламин	13,7	–
Лизофосфотидилхолин + лизофосфа-тидилэтаноламин	12,2	47,6
Фосфатидные кислоты	5,4	2,2
Лизофосфатидные кислоты	–	9,7
Другие	23,1	15,7