Лецитини - біологія
Лецитини (Німецька: Lezithine, грецька: λέκιθος лекітос = Яєчний жовток) - класична назва групи хімічних сполук, т. Зв Фосфатидилхоліни. Це фосфоліпіди, до складу яких входять жирні кислоти, гліцерин, фосфорна кислота та холін. Лецитини є компонентами клітинної мембрани тваринного і рослинного світу. Вони є супутніми речовинами у жирах та оліях, і їх особливо багато в яєчних жовтках та клітинах насіння овочів.
Лецитини дозволяють емульгувати (змішувати) жири та воду і тому є важливими природними поверхнево-активними речовинами (емульгаторами) для їжі та кормів. Лецитини затверджені в ЄС як харчова добавка (E 322) для харчових продуктів загалом (також "органічні" продукти) з обмеженнями максимальної кількості лише для дитячого харчування. У списках інгредієнтів вони відображаються як Лецитин, Соєвий лецитин або просто Е 322 перераховані. У медицині та косметиці їх також використовують як активні інгредієнти, в дієтології - як харчові добавки.
Технічно отримані продукти лецитину, такі як екстракти сої або яєць, залежно від їх джерел, містять не тільки лецитини, але й інші фосфоліпіди, а також сфінгомієліни та гліколіпіди. Ці групи речовин також мають подібні фізичні властивості і є емульгаторами. Відповідно до директиви ЄС, частка полярних ліпідів (нерозчинних в ацетоні) повинна становити щонайменше 60% у продуктах лецитину.
Відкриття та розвідка
У 1811 р. Французький фармацевт Луї-Ніколя Вокелен вперше повідомив про жировмісні препарати, виготовлені з мозкової речовини, що містять органічно зв'язаний фосфор і які були виявлені хіміком Хенсінгом ще в 1719.
У 1846/1847 рр. Ніколя-Теодор Гоблі виділив з яєчного жовтка липку речовину помаранчевого кольору, що містить олеїнову кислоту, маргаринову кислоту, гліцерин-фосфорну кислоту та азотисту органічну основу. У 1847–1858 рр. Він знайшов подібні речовини в речовині мозку, яйцях коропа, крові, жовчі та інших органах. У 1850 році він назвав своє відкриття лецитином за грецьким словом лекітос (Яєчний жовток).
Фелікс Хоппе-Сейлер, засновник біохімії та молекулярної біології, виявив органічно зв’язаний фосфор у насінні рослин у 1867 році. У 1899 р. Хіміки Е. Шульце та Е. Штайгер виділили з насіння рослин фосфоліпіди, які вони також називали лецитином. Згідно з їх висновками, соя та люпин мали найвищий вміст лецитину - 1,5–2,5% у насінні рослин, яке вони досліджували.
Дослідники Діаконов та Адольф Стрекер (1822–1871) виділили лецитин, напр. Б. з яєчного жовтка, у більшій чистоті і визнав, що азотвмісна частина лецитину була холіном.
Йоганнес Людвіг Вільгельм Тюдіхум (1829–1901), засновник хімії мозку, знайшов аналогічний зв’язок і назвав його цефалін за грецьким словом головоломки (Голова) і зміг відокремити сфінгомієлін.
З початку 1900 р. І до кінця 30-х рр. Істотних зрушень у знанні фосфоліпідів не спостерігається. Ернст Кленк (1896–1971) та Сакат виявили в соєвому лецитині в 1939 р. Інозитол та інозитолфосфорну кислоту. У 1944 р. Американський хімік Джон Пангборн витягував кардіоліпін з ліпідів бичачого серцевого м'яза, а в 1958 р. Картер та його колеги описали складні фітогліколіпіди, які містяться лише в рослинних фосфоліпідних сумішах.
Коли Hansamühle Hamburg, сьогодні ADM Ölmühle Hamburg AG, запровадив процес екстракції Боллмана в 1925 році, лецитин можна було економічно виділити із сирої рослинної олії. Почалося промислове виробництво. Основним джерелом лецитину була соєва олія. Лецитин з яєчного жовтка має в спеціальних застосуваннях, напр. В. у фармації та косметиці продовжує залишатися важливим.
Одним з перших дослідників застосування лецитину був Бруно Ревальд близько 1925 р., Який був одним із перших технологів лецитину, який рекомендував лецитин як емульгатор та диспергатор.
Гамбург став відправною точкою та центром промислової переробки сої та лецитину. Американець Йозеф Айхберг був першим, хто визнав цінність лецитину для США в 1930 році і вивів на ринок там гамбургський лецитин Гансамюле. З 1935 року лецитин також вироблявся в Америці в хорошій якості. Саме компанії Pillsbury та Central Soya (обидві США) прийняли цю різнобічну речовину.
З 1948 року Лукас Мейєр, Гамбург, присвятив себе технологіям застосування та продажу лецитинів. З Рюдігером Зігеліцем та Фолькмаром Вивіолом, які сприяли маркетингу та подальшому розвитку лецитину з 1953 року, був досягнутий глобальний прорив для лецитину як допоміжного та активного інгредієнта. Вони широко розглядають різноманітність використання лецитинів у харчовій, кормовій та технологічній галузях.
У дієтичному застосуванні лікар доктор Др. Буер започаткував роботу і випустив один з перших препаратів лецитину на ринок у 1935 році з продуктом "Буер-Лецитин". H. Eickermann, A. Nattermann & Cie (сьогодні група Санофі-Авентіс) зосередилися на діючій речовині фосфатидилхоліні та розробили ряд важливих фармацевтичних препаратів, які пропонуються і сьогодні.
Лікар. Герберт Ребманн розробив фосфоліпідні делікатеси з яєчного жовтка як високоякісні фармацевтичні емульгатори для жирних поживних розчинів.
Дослідження та технології застосування ще далеко не закінчені. Наприклад, лецитини з морських водоростей, використання ліпосом у харчовій промисловості та фосфоліпіди в аквакультурі в даний час є центром уваги науки.
Поява та доступність
Виникнення
Полярні ліпіди, особливо фосфоліпіди, є важливими структурними компонентами біологічних мембран і зустрічаються у всіх живих істот (людей, тварин, рослин та водоростей) та багатьох мікроорганізмів. Найвищі концентрації лецитину виявляються в печінці та мозку, в легенях та серці, а також у м’язовій тканині. Фосфоліпіди також присутні в деяких рідинах організму - особливо в плазмі крові хребетних.
Доступність
В даний час щорічно виробляється близько 180 000 тонн лецитину, головним чином із сої (2% вмісту лецитину), яку збирають у США, Бразилії та Аргентині. Інші виробники сої, такі як Китай, Індія, Парагвай та Канада, в даний час мають невелике значення для світового виробництва лецитину. Вирощування сої в Європі незначне. Понад 70% врожаю сої у світі припадає на генетично модифіковані рослини сої (станом на 2011 рік). [1] Окрім сої, ріпак та соняшник вважаються джерелами сировини, хоча і в меншій мірі. Яєчний жовток, з його високою часткою лецитину (приблизно 10%), навряд чи може забезпечити ринок через його обмежену доступність. Порівняно низькі кількості в основному використовуються у фармації, медицині та косметиці.
Вплив лецитину на організм
На додаток до їх структуроутворюючих властивостей, на лецитини покладаються численні функціональні завдання. Вони беруть активну участь як в анаболічному метаболізмі ліпідів (синтез і розподіл ліпідів), так і в катаболічному метаболізмі ліпідів (розщеплення та перетворення ліпідів).
- Клітинна мембрана майже всіх клітин складається з ліпідного бішару. Лецитин необхідний для утворення біомембрани та частин органел клітини. Мітохондрії, зокрема, залежать від компонентів лецитину для їх синтезу з глікопротеїнами, пов'язаними в молекулярній структурі.
- Оскільки жири не розчиняються у воді, необхідні власні кроки, щоб перетравити жир, щоб мати можливість здійснювати травлення, яке починається з розщеплення крапель жиру (міцел).
- Експорт жирних кислот з печінки особливо важливий для сільськогосподарських тварин.
Кури вживають переважно крохмаль зі своїм харчуванням, з якого печінка повинна синтезувати жири для утворення яєць; Лецитин тут необхідний для експорту жирів, що утворюються з печінки (ліпопротеїни дуже низької щільності, ЛПНЩ), інакше існує ризик розвитку у тварини жирової хвороби печінки. У корів ця небезпека також існує частково, але це результат іншого процесу: незабаром після народження теляти починається дуже енергоємне виробництво молока. Для цього мобілізуються запаси жиру в організмі, які спочатку транспортуються до печінки, а звідти, у свою чергу, як ЛПНЩ в кров. Якщо постачання корови амінокислотами недостатнє на даний момент часу (зокрема: лізином та метіоніном), жир також може зберігатися в печінці, що в кінцевому підсумку може призвести до депресії продуктивності. Дослідження в цій галузі тривають.
Хімічна структура та властивості
Лецитини (Фосфатидилхоліни) - широко поширена група сполук, що належать до батьківської групи фосфогліцеридів. Фосфогліцериди - це сполуки, які утворюють складний ефір дикарбонової кислоти з гліцерином та двома жирними кислотами. Ця частина фосфогліцеридів відповідає структурі звичайних жирів. Третя група OH гліцерину, однак, утворює складний ефір дифосфорної кислоти з фосфатним іоном; з одного боку гліцерином, а з іншого боку, подальшою, неуточненою функціональною групою X. У випадку лецитинів, групою X є холін. Холін - це четвертинна амонієва сполука, тому він має позитивний заряд і є катіоном. Фосфатна група присутня як аніон у широкому діапазоні рН, тому вона має негативний заряд. Таким чином ви можете отримувати лецитини у вигляді цвіттеріонів або. Внутрішні солі схопити. Лецитини не мають характерної температури плавлення, оскільки сполуки мають різний склад жирних кислот. Ненасичені жирні кислоти, такі як олеїнова кислота або ліноленова кислота, досить часто зустрічаються в лецитинах.
Будова цих сполук призводить до властивості діяти як поверхнево-активна речовина: частина молекули має таке полярний (гідрофільний), інша частина перша аполярний (гідрофобна) властивість. Таким чином, вони амфіфільні, можуть зменшувати міжфазну напругу між різноманітними речовинами (фазами) і виконувати роль емульгаторів або диспергуючих речовин. Тому вони дозволяють змішувати фактично не змішуються рідини, такі як олія та вода, та суспензію частинок у водній фазі.
Подібним чином, лецитини можуть утворювати ліпосоми, які служать моделями для розвитку клітин і можуть допомогти в медицині як транспортний засіб для активних речовин. Лецитини також здатні утворювати пластинчасті рідкокристалічні фази, що представляє особливий інтерес для косметичного використання.
Інші фосфоліпіди
Лецитини, які отримують із природних джерел, містять інші фосфогліцериди, такі як лецитини Фосфатидилетаноламін з етаноламіном, Фосфатидилсерин з серином і Фосфатидилінозитол з інозитом як полярною групою X. Існують також сфінгомієліни та гліколіпіди, останні не є фосфоліпідами. Ці групи сполук також мають подібні фізичні властивості та діють як поверхнево-активні речовини. Природними джерелами лецитинів є напр. B. Яйця та соя. У таблиці наведено приблизний склад курячого яйця та соєвого лецитину.
| Прізвище | полярної функціональної групи | Яєчний лецитин | Соєвий лецитин |
| Фосфатидилхолін | Холін | 73 | 30-й |
| Фосфатидилетаноламін | Етаноламін | 15-й | 22-го |
| Фосфатидилсерин | Серин | - | 3-4 |
| Фосфатидилінозитол | Інозитол | 1 | 18-го |
| Сфінгохолін | Холін | 2-3 | - |
| Гліколіпіди | Моносахариди Олігосахариди | - | 13 |
Фізичні властивості
Лецитини гігроскопічні. Під впливом повітря вони утворюють липкі воскові маси. Якщо лецитини нагріваються до більш ніж 70 ° C протягом більш тривалого періоду, вони набувають темно-коричневий колір до чорного. В принципі, лецитини, споріднені фосфоліпіди та їх модифіковані похідні розчинні у жирах та оліях та дисперговані у воді. Лецитини добре розчиняються в органічних розчинниках, таких як хлороформ або гексан. На відміну від них, вони не розчиняються в ацетоні. Розчинність у етанолі залежить від довжини ланцюга та ступеня насичення жирних кислот. При низькому ступені насичення розчинність фосфатидилхоліну в етанолі зменшується. Фосфатидилетаноламін і фосфатидилінозитол погано або не розчиняються в етанолі.
Лецитини слід щільно закривати, захищати від світла і не зберігати при температурі вище 15 ° C. Оскільки він має тенденцію до окислення молекулярним киснем (автоокислення), для стабілізації можна додавати антиоксиданти.
Добування соєвого лецитину
Сировина: соя
Соя основних країн-виробників достатньо доступна як відновлювана сировина (урожай 2005 р .: 214 млн т). Дозріла та ретельно зберігається квасоля має велике значення для хороших лецитинових якостей. Спочатку квасоля повинна бути очищена, розбита і розкачана в пластівці.
Сировина: соєва олія-сирець
Тромбоцити (2-5 мм) екстрагують у системі екстракції в протитоці з гексаном. Отриману суміш (мішелу) переганяють і випаровують і остаточно звільняють від розчинника у вакуумі, додаючи прямий пар.
Отримана неочищена олія є вихідним продуктом для соєвого лецитину. Пропарюючи олійні насіння перед екстракцією, вміст лецитину в сирій олії можна збільшити на 50–100%. Частка негідратівних фосфоліпідів у знежиреній олії потім падає.
Результат: лецитин
Нафта, що містить близько 2% лецитину як супутньої речовини, нагрівається до 70–90 ° C у вихідній ємності та інтенсивно змішується з 1–4% води. Лецитин набрякає, випадає у вигляді драглистої маси і відокремлюється від сирої нафти за допомогою високошвидкісних спеціальних сепараторів. Вода видаляється з цього вологого мулу лецитину - з приблизно 12% олії, 33% фосфоліпідів і 55% води - у тонкоплівковому випарнику. В результаті отримують сирий лецитин, який містить 60–70% полярних ліпідів та 27–37% соєвої олії. Вміст води зараз становить лише 0,5–1,5%.
Основними компонентами необроблених лецитинів, отриманих шляхом дегумації, є: фосфоліпіди (також відомі як фосфатиди), тригліцериди, гліколіпіди та вуглеводи. Незначні інгредієнти: стерини, вільні жирні кислоти, барвники та ряд інших сполук.
Окрім дегумації за допомогою процесу набухання водою, існує дегумація за допомогою кислот (супер дегумація) та процес дегумації ферментом фосфоліпазою А2. Зокрема, осаджуються також так звані негідратовані фосфоліпіди, які в іншому випадку неможливо або важко виявити.
Чистий лецитин - фракції - модифікації
Лецитин можна використовувати в оригінальній формі для багатьох застосувань. Однак у багатьох випадках має сенс знежирити, фракціонувати або модифікувати нативний (оригінальний) лецитин, щоб отримати конкретні лецитини для спеціальних застосувань:
характеристики
Сирі рослинні лецитини являють собою речовини коричневого до жовтуватого кольору з пластичною та рідкою консистенцією. Колір залежить від походження насіння, врожаю та умов зберігання та способів обробки та обладнання. Консистенція визначається вмістом олії, кількістю вільних жирних кислот та вмістом вологи. Знежирені лецитини бувають порошкоподібними або гранульованими. Добре очищені (рафіновані) лецитини мають характерний (бобовий) нейтральний запах і смак. В принципі, лецитини, їх модифіковані похідні та фракціоновані фосфоліпіди розчиняються в оліях та жирах.
Застосування лецитину
Використання лецитину у виробництві продуктів харчування та кормів, у фармації та медицині, а також у косметичних продуктах та у непродовольчому секторі різноманітне. Деякі можливі варіанти використання наведені нижче.