vedi anche pagine libro: da 37 a 42
I lipidi o sostanze grasse sono presenti in natura prevalentemente sottoforma di trigliceridi.
I trigliceridi sono esteri della glicerina con degli acidi carbossilici denominati generalmente “acidi grassi”.
Dalla idrolisi alcalina dei trigliceridi si ottiene quindi nuovamente il glicerolo ed i sali degli acidi grassi “saponi”.
Sebbene i trigliceridi ne rappresentino la gran parte, ci sono altre categorie di sostanze che rientrano
nella categorie dei lipidi.
Tutti i lipidi sono:
a. solubili in solventi apolari (cloroformio, acetone, etere …)
b. insolubili in solventi polari e quindi in acqua
I lipidi possono essere classificati secondo diversi criteri, un metodo di classificazione piuttosto utilizzato prevede la distinzione tra:
1. lipidi saponificabili (contengono esteri con acidi grassi che idrolizzati formano saponi)
2. lipidi insaponificabili (non contengono esteri con acidi grassi)
Tra i lipidi saponificabili troviamo:
· I trigliceridi
· Le cere: sono esteri di acidi grassi ad elevato peso molecolare con alcool monovalenti (con un solo gruppo -OH , la glicerina ne ha tre) anche essi ad elevato peso molecolare
· Glicolipidi: sono esteri di acidi grassi con zuccheri
· Fosfolipidi: si tratta sempre di esteri della glicerina, in queste molecole però ci sono solo due molecole di acidi grassi, al posto della terza troviamo un gruppo fosforico -HPO–. A sua volta il gruppo fosforico può essere ulteriormente legato (come estere) ad altre molecole originando una serie piuttosto vasta di composti. Tra i fosfolipidi troviamo diversi costituenti delle membrane cellulari e anche una classe di sostanze, le lecitine, che svolgono un importante ruolo come emulsionanti.
Tra i lipidi non saponificabili troviamo:
· terpeni (polimeri dell’isoprene, presenti in molte essenze vegetali e costituenti della vitamina A, E e K)
· steroidi (molecole complesse, costituenti degli acidi biliari e di molti ormoni)
I trigliceridi
Come abbiamo detto i trigliceridi sono i principali rappresentanti della classe dei lipidi.
Essendo esteri del glicerolo con gli acidi grassi appartengono alla classe dei lipidi saponificabili.
La funzione principale dei trigliceridi è quella di riserva energetica, anche se in alcuni animali gli strati adiposi svolgono l’importante ruolo di isolante termico..
Lo “scheletro” comune a tutti i trigliceridi è la molecola di glicerolo
A differenziare quindi un trigliceride dall’altro sono quindi i tre acidi grassi che esterificano questa molecola
La biosintesi degli acidi grassi è legata all’azione dell’acetil coenzima A
Come si può notare il gruppo funzionale di questa molecola è costituito dal gruppo acetile, che è costituito da due atomi di carbonio.
I gruppi acetile si uniscono tra di loro formando le catene degli acidi grassi.
Unendosi gruppi di due atomi alla volta possiamo comprendere come mai la stragrande maggioranza degli acidi grassi presenti in natura sia a numero pari di atomi di carbonio.
Gli acidi grassi possono essere distinti in:
1. acidi grassi saturi (privi di doppi legami)
2. acidi grassi insaturi (mono o polinsaturi a seconda del numero di doppi legami)
E’ da sottolineare che eventuali isomeri geometrici degli acidi insaturi si presentano in natura (e vengono assimilati) praticamente esclusivamente nella forma cis
Trovare degli isomeri trans di acidi grassi in una analisi di una sostanza alimentare è segno di trattamenti industriali di raffinazione e dato che l’organismo non assimila questi isomeri essi possono dare dei problemi a carico del metabolismo.
Alcuni acidi polinsaturi non vengono prodotti in quantità sufficiente dall’organismo umano e diventano per tanto essenziali nella alimentazione.
Questi acidi grassi essenziali (EFA = essential fat acid) sono l’acido linoleico, l’acido linolenico, l’acido arachidonico e l’acido palmitoleico (vedremo le formule di essi più avanti).
La denominazione degli acidi grassi deve considerare:
1. la lunghezza della catena
2. il numero e la posizione dei doppi legami
Le regole di nomenclatura IUPAC degli acidi grassi sono riportate nella unità didattica di riguardante i gruppi funzionali.
Gli acidi grassi possono essere indicati anche attraverso una sigla così strutturata:
Prendiamo ad esempio l’acido linoleico, che presenta 18 atomi di carbonio e due doppi legami, il primo sul carbonio n° 9 ed il secondo sul carbonio n°12.
La sua sigla sarà 18:2D9,12(18 atomi di carbonio + due doppi legami in posizione 9 e 12)
L’acido butanoico (butirrico) con 4 atomi di carbonio e nessun doppio legame avrà la sigla 4:0
Riportiamo una tabella con la nomenclatura tradizionale e IUPAC dei principali acidi grassi alimentari
Come si può osservare mentre gli acidi grassi insaturi sono prevalentemente liquidi, quelli saturi sono prevalentemente solidi; ciò e facilmente spiegabile tenendo conto che:
– i grassi animali sono più ricchi di acidi grassi saturi
– a parità di numero di carboni il punto di fusione di un acido grasso insaturo è inferiore di quello di un acido grasso saturo.
La idrolisi dei trigliceridi, che non è altro che la reazione opposta alla esterificazione, con conseguente liberazione degli acidi grassi e del glicerolo, viene anche chiamata irrancidimento idrolitico.
Se l’idrolisi viene condotta in ambiente basico anziché gli acidi grassi si ottengono i sali degli acidi grassi che rappresentano i saponi.
L’irrancidimento idrolitico è sostanzialmente legato alla reazione tra il trigliceride è l’acqua è colpisce indifferentemente tutti i trigliceridi; tuttavia poiché gli acidi grassi a basso peso molecolare hanno un odore molto intenso (acido caprico, capronico …), quando questa reazione libera questo tipo di acidi grassi diventa molto evidente dal punto di vista sensoriale.
Un altro tipo di reazione colpisce, invece praticamente in maniera unica i trigliceridi contenenti gli acidi grassi insaturi (è quindi in prevalenza gli oli vegetali), si tratta dell’irrancidimento ossidativo.
L’irrancidimento ossidativo è infatti dovuto ad una complessa serie di reazioni (riportate nella seguente figura) dovute alla azione dell’ossigeno e della luce sui doppi legami.
In pratica le radiazioni luminose “attivano” il doppio legame formando una molecola instabile chiamate radicale allilico.
Il radicale allilico diventa particolarmente reattivo con l’ossigeno formando dei perossidi (derivati dell’acqua ossigenata) e innescando un meccanismo a catena che provoca la formazione di altri radicali allilici.
Questo processo può durare per diverso tempo senza che il grasso manifesti sostanziali modifiche sensoriali, ad un certo punto però i perossidi si rompono formando molecole carboniliche (aldeidi) con cattivi odori.
Dal punto di vista industriale trovano ampio uso come emulsionanti anche i mono o disaccaridi, in pratica molecole di glicerolo esterificate da uno o due acidi grassi anziché tre.
Ricordiamo che gli emulsionanti sono sostanze in grado di stabilizzare sistemi eterogenei costituiti da sostanze polari e non (esempio acqua e olio).
I Fosfolipidi
I fosfolipidi come i trigliceridi appartengono alla categoria dei grassi saponificabili, anche essi sono infatti degli esteri del glicerolo.
La differenza sostanziale rispetto ai trigliceridi è che almeno un gruppo alcolico del glicerolo viene esterificato con un derivato dell’acido orto fosforico, mentre gli altri gruppi alcolici restano di norma esterificati con gli acidi grassi.
I fosfolipidi, come del resto i glicolipidi, appartengono alla categoria dei lipidi complessi proprio perché dalla loro idrolisi non si liberano solo acidi grassi.
I fosfolipidi sono presenti in natura in quantità molto ridotta rispetto ai trigliceridi, ma rivestono importantissimi ruoli biologici.
Queste sostanze sono infatti le principali costituenti delle membrane cellulari.
Le lecitine trovano largo uso come emulsionanti nelle industrie alimentari.
Gli Steroli e gli Steroidi
Steroidi e gli steroli (alcoli degli steroidi) sono sostanze lipide non saponificabili.
Si tratta di molecole con struttura molto complessa
Che si caratterizzano dai gruppi sostituenti presenti nella struttura “base”.
Si tratta di molecole che hanno origine da fattori genetici, per cui abbiamo fitosteroidi (steroidi vegetali) e zoosterodi (steroidi animali), ad esempio il colesterolo è principalmente di origine animale.
Svolgono un importante ruolo come ormoni e acidi biliari.
Gli oli vegetali contengono steroli in quantità e rapporti diversi, per questo motivo l’analisi chimica degli steroli nelle sostanze grasse ci consente di riconoscere un tipo di olio da un altro.