Лецитини - биологија

Лецитини (Германски: лезитин, грчки: λέκιθος лекитос = Жолчка од јајце) е класично име за група на хемиски соединенија, т.н. Фосфатидилхолини. Тоа се фосфолипиди, кои се составени од масни киселини, глицерин, фосфорна киселина и холин. Лецитините се компоненти на клеточната мембрана на животот на животните и растенијата. Тие се придружни супстанции во маснотии и масла и се особено богати со жолчки и клетки на растителни семиња.

Лецитините овозможуваат емулгификација (мешање) на масти и вода и затоа се важни природни сурфактанти (емулгатори) за храна и добиточна храна. Лецитините се одобрени во ЕУ како додаток на храна (Е 322) за храна воопшто (вклучително и "органски" производи) со максимални ограничувања на количината само за храна за бебиња. На списоците со состојки тие се прикажани како Лецитин, Лецитин од соја или само Е 322 наведени. Во медицината и козметиката се користат и како активни состојки, во диетиката како додатоци на храна.

Технички добиените производи од лецитин, како што се екстракти од соја или јајца, во зависност од нивните извори, содржат не само лецитини, туку и други фосфолипиди, како и сфингимиелини и гликолипиди. Овие групи на супстанции исто така имаат слични физички својства и се емулгатори. Според директивата на ЕУ, процентот на поларни липиди (нерастворлив во ацетон) мора да биде најмалку 60% во производите на лецитин.

Откривање и истражување

Во 1811 година, францускиот фармацевт Луис-Никола Вокелин за прв пат извести за препарати кои содржат маснотии направени од мозочна материја, кои содржат органски врзан фосфор и кои беа пронајдени од хемичарот Хенсинг уште во 1719 година.

Во 1846/1847 година Николас-Теодор Гоблеј изолира леплива, портокалова боја супстанција од жолчката од јајце што содржи олеинска киселина, маргарична киселина, глицерол фосфорна киселина и азотна органска база. Тој открил споредливи материи во материјата на мозокот, јајцата крап, крвта, жолчката и другите органи во 1847–1858 година. Во 1850 година тој го откри името на лецитин според грчкиот збор лекитос (Жолчка).

Феликс Хоп-Сејлер, основач на биохемија и молекуларна биологија, пронашол органски врзан фосфор во семето на растенијата во 1867 година. Во 1899 година, хемичарите Е. Шулце и Е. Штајгер изолирале фосфолипиди од растителни семиња, кои тие ги нарекле и лецитин. Според нивните откритија, сојата и лупините имале најголема содржина на лецитин од 1,5-2,5% од семето на растението што го испитувале.

Истражувачите Дијаконов и Адолф Стрекер (1822–1871) изолирале лецитин, на пр. Б. од жолчка од јајце, во поголема чистота и призна дека азотен дел од лецитинот содржи холин.

Јоханес Лудвиг Вилхелм Тудихум (1829–1901), основач на хемијата на мозокот, пронајде аналогна врска и го нарече цефалин според грчкиот збор цефалос (Глава) и беше во можност да го оддели сфингомиелинот.

Од почетокот на 1900 година до крајот на 1930-тите, не може да се забележи значителен напредок во познавањето на фосфолипидите. Ернст Кленк (1896–1971) и Сакат пронајдоа инозитол и инозитолфосфорна киселина во лецитин од соја во 1939 година. Во 1944 година, американскиот хемичар Jonон Пангборн извлекол кардиолипин од липидот на срцевиот мускул кај говедата, а во 1958 година Картер и неговите колеги ги опишале сложените фитогликолипиди кои се наоѓаат само во растителни мешавини на фосфолипиди.

Кога Хансамиле Хамбург, денес ADM Ölmühle Hamburg AG, го воведе процесот на екстракција на Болман во 1925 година, лецитинот може да се изолира економски од сурово растително масло. Започна индустриското производство. Главниот извор на лецитин беше соино масло. Лецитинот од жолчка има специјални апликации, на пр. Б. во аптека и козметика, продолжува да биде важен.

Еден од првите истражувачи на примена на лецитин бил Бруно Ревалд околу 1925 година, кој бил еден од првите лецитински технолози кој препорачал лецитин како емулгатор и дисперзатор.

Хамбург стана почетна точка и центар за индустриска обработка на соја и лецитин. Американецот Јозеф Ајхберг беше првиот што ја призна вредноста на лецитините за САД во 1930 година и таму го пласираше „Хамбургер лецитин“ на Хансамуле. Од 1935 година, лецитин се произведуваше и во Америка со добар квалитет. Компаниите Пилсбери и Централна Соја (двете САД) ја примија оваа разноврсна супстанција.

Од 1948 година, Лукас Мејер, Хамбург, се посвети на технологијата на апликација и продажбата на лецитини. Со Рудигер Цигелиц и Волкмар Вивиол, кои од 1953 година го промовираа маркетингот и понатамошниот развој на лецитин, беше постигнат глобалниот чекор напред за лецитинот како помошна и активна состојка. Тие ја ставаат разновидната употреба на лецитини во секторите храна, храна и технологија на широка основа.

Во диеталната апликација, лекарот Др. Буер беше пионер во работата и лансираше еден од првите препарати на лецитин на пазарот во 1935 година со производот „Буер-лецитин“. H. Eickermann, A. Nattermann & Cie (денес Санофи-Авентис Група), се концентрираа на активната супстанција фосфатидилхолин и развија голем број важни фармацевтски препарати што се уште се достапни и денес.

Д-р Херберт Ребман развил специјалитети од фосфолипиди од жолчка од јајце како високо квалитетни фармацевтски емулгатори за масни хранливи раствори.

Истражувањето и технологијата на примена се далеку од завршени. На пример, лецитините од алги, употребата на липозоми во прехранбената индустрија и фосфолипидите во аквакултурата во моментов се во фокусот на науката.

Појава и достапност

Појава

Поларните липиди, особено фосфолипидите, се важни структурни компоненти на биолошките мембрани и се јавуваат кај сите живи суштества (луѓе, животни, растенија и алги) и кај многу микроорганизми. Најголемите концентрации на лецитин се наоѓаат во црниот дроб и мозокот, во белите дробови и срцето и во мускулното ткиво. Фосфолипидите се присутни и во некои телесни течности - особено во крвната плазма на 'рбетниците.

Достапност

Во моментов, годишно се произведуваат околу 180.000 тони лецитин, главно од соја (2% содржина на лецитин), кои се собираат во САД, Бразил и Аргентина. Другите производители на соја, како што се Кина, Индија, Парагвај и Канада, во моментов имаат мало значење за глобалното производство на лецитин. Одгледувањето соја во Европа е маргинално. Повеќе од 70% од светската берба на соја доаѓа од генетски модифицирани соја растенија (заклучно со 2011 година). [1] Покрај сојата, семето од репка и сончоглед се смета како извор на суровина, иако во помала мера. Olолчката од јајце, со својот висок процент на лецитин (приближно 10%), тешко може да го снабди пазарот поради неговата ограничена достапност. Релативно ниските количини главно се користат во аптека, медицина и козметика.

Ефекти на лецитин во телото

Во прилог на нивните својства за формирање структура, на лецитините им се доделуваат бројни функционални задачи. Тие се активно вклучени и во анаболниот липиден метаболизам (синтеза и дистрибуција на липиди) и во катаболниот метаболизам на липидите (распаѓање и конверзија на липиди).

Клеточната мембрана на скоро сите клетки се состои од липиден двослој. Лецитинот е неопходен за формирање на биомембраната и делови од клеточните органели. Митохондриите, особено, зависат од компонентите на лецитинот за нивната синтеза со гликопротеините поврзани во молекуларната структура.
Бидејќи мастите не се растворливи во вода, неопходни се различни чекори специфични за телото за варење на маснотиите за да може да се спроведе варењето на храната, што започнува со распаѓање на масните капки (мицели).
Извозот на масни киселини од црниот дроб е особено важен за животните од фарма.

Кокошките примарно внесуваат скроб со својата диета, од која црниот дроб треба да синтетизира маснотии за формирање на јајца; Лецитин е неопходен овде за да се извезат формираните масти од црниот дроб (липопротеини со многу ниска густина, VLDL), во спротивно постои ризик дека животното ќе развие заболување на масен црн дроб. Кај кравите, оваа опасност исто така постои делумно, но ова е резултат на поинаков процес: кратко време по раѓањето на телето, започнува самото енергетски интензивно производство на млеко. За таа цел, се мобилизираат резервите на телесни масти, кои прво се транспортираат до црниот дроб, а оттаму се вртат како VLDL во крвта. Ако снабдувањето со крави со аминокиселини е несоодветно во овој момент (особено: лизин и метионин), маснотиите исто така може да се складираат во црниот дроб, што на крајот може да доведе до депресија во перформансите. Истражувањата во оваа област се во тек.

Хемиска структура и својства

Лецитини (Фосфатидилхолини) се широко распространета група на соединенија кои припаѓаат на матичната група на фосфоглицериди. Фосфоглицеридите се соединенија кои формираат естер на дикарбоксилна киселина со глицерин и две масни киселини. Овој дел од фосфоглицеридите одговара на структурата на обичните масти. Третата ОХ група на глицерол, сепак, формира естер на дифосфорна киселина со фосфат јон; од една страна со глицерин и од друга страна со понатамошна, неодредена функционална група X. Кај лецитините, групата Х е холин. Холинот е кватернерен амониум соединение, затоа има позитивен полнеж и е катјонски. Фосфатната група е присутна како анјон во широк опсег на pH, па затоа има негативен полнеж. Така, можете лецитините како цвитерии или. Внатрешни соли дофаќа. Лецитините немаат карактеристична точка на топење бидејќи соединенијата имаат различни состави на масни киселини. Незаситените масни киселини како олеинска киселина или линоленска киселина се доста чести кај лецитините.

Структурата на овие соединенија доведува до својство на дејство како сурфактант: дел од молекулата има еден поларен (хидрофилен), друг дел апларен (хидрофобна) сопственост. Тие се амфифилни, можат да ја намалат тензијата на површината помеѓу широк спектар на супстанции (фази) и да дејствуваат како емулгатори или дисперзанти. Оттука, тие овозможуваат мешање на реално неизмерливи течности како масло и вода и суспензија на честички во водена фаза.

Слично на тоа, лецитините можат да формираат липозоми кои служат како модели за развој на клетките и можат да помогнат во медицината како помагало за транспорт на активни супстанции. Лецитините исто така можат да формираат ламеларни течно-кристални фази, што е од особен интерес за козметичка употреба.

Други фосфолипиди

Лецитините, кои се добиваат од природни извори, содржат други фосфоглицериди, како што се лецитини Фосфатидилетаноламин со етаноламин, Фосфатидилсерин со серин и Фосфатидилинозитол со инозитол како поларна група X. Постојат и сфингомиелини и гликолипиди, а последните не се фосфолипиди. Овие групи на соединенија исто така покажуваат слични физички својства и дејствуваат како сурфактанти. Природни извори на лецитини се на пр. Б. Јајца и соја. Табелата го прикажува приближниот состав на пилешко јајце и лецитин од соја.

состав (во 2)

Презиме	поларна функционална група	Јајце лецитин	Лецитин од соја
Фосфатидилхолин	Холин	73	30-ти
Фосфатидилетаноламин	Етаноламин	15-ти	22-ри
Фосфатидилсерин	Серински	-	3-4
Фосфатидилинозитол	Инозитол	1	18-ти
Сфингохолин	Холин	2-3	-
Гликолипиди	Моносахариди Олигосахариди	-	13-ти

Физички својства

Лецитините се хигроскопски. Во воздухот тие формираат лепливи, восочни маси. Ако лецитините се загреваат на над 70 ° C подолго време, тие стануваат темно кафеави во црни. Во принцип, лецитините, сродните фосфолипиди и нивните модифицирани деривати се растворливи во масти и масла и се дисперзираат во вода. Лецитините се лесно растворливи во органски растворувачи како што се хлороформ или хексан. Спротивно на тоа, тие се нерастворливи во ацетон. Растворливоста во етанол зависи од должината на ланецот и степенот на заситеност на масните киселини. При низок степен на сатурација, растворливоста на етанол во фосфатидилхолинот се намалува. Фосфатидилетаноламин и фосфатидилинозитол се слабо или нерастворливи во етанол.

Лецитините треба да бидат цврсто затворени, заштитени од светлина и да не се чуваат над 15 ° C. Бидејќи има тенденција да оксидира со молекуларен кислород (авто-оксидација), може да се додадат антиоксиданти за стабилизација.

Екстракција на лецитин од соја

Суровина: соја

Сојата од главните земји произведувачи е доволно достапна како обновлива суровина (реколта 2005 година: 214 милиони тони). Созреаниот и внимателно складиран грав е од голема важност за добрите квалитети на лецитин. Гравот прво мора да се исчисти, скрши и да се стркала во снегулки.

Суровина: сурово масло од соја

Тромбоцитите (2-5 мм) се извлекуваат во систем за екстракција во спротивна струја со хексан. Резултирачката мешавина (мицела) се дестилира и испарува и конечно се ослободува од растворувачот во вакуо со додавање на директна пареа.

Резултирачката сурова нафта е почетен производ за лецитин од соја. Со парење на маслодајните семиња пред екстракција, содржината на лецитин во суровото масло може да се зголеми за 50-100%. Пропорцијата на нехидратантни фосфолипиди во обезмастеното масло потоа паѓа.

Резултат: лецитин

Суровата нафта, која содржи околу 2% лецитин како придружна супстанција, се загрева до 70-90 ° С во изворен контејнер и интензивно се меша со 1-4% вода. Лецитинот отекува, таложи како желатинозна маса и се одвојува од суровата нафта со специјални сепаратори со голема брзина. Водата се отстранува од овој влажен талог со лецитин - со околу 12% масло, 33% фосфолипиди и 55% вода - во испарувач со тенок филм. Резултатот е суров лецитин кој содржи 60-70% поларни липиди и 27-37% соино масло. Содржината на вода сега е само 0,5-1,5%.

Главните компоненти на суровите лецитини добиени преку дегуминирање се: фосфолипиди (познати и како фосфатиди), триглицериди, гликолипиди и јаглехидрати. Мали состојки: стероли, слободни масни киселини, бои и голем број други соединенија.

Во прилог на одмастување со користење на процес на оток со вода, тука е и одмастување со киселини (супер одмагнување) и процес на одмастување со ензимот фосфолипаза А2. Особено, така се нарекуваат таканаречените нехидратантни фосфолипиди, кои инаку се невозможни или тешко се детектираат.

Чист лецитин - фракции - модификации

Лецитинот може да се користи во оригинална форма за многу апликации. Во многу случаи, сепак, има смисла да се одмастува, фракционира или модифицира природниот (оригинален) лецитин со цел да се добијат специфични лецитини за специјални апликации:

карактеристики

Лецитините од суров зеленчук се кафеави до жолтеникави супстанции со конзистентност на пластика и течност. Бојата зависи од потеклото на семето, од жетвата и од условите за складирање, како и од методите и системите за обработка. Конзистентноста се одредува според содржината на маслото, количината на слободни масни киселини и содржината на влага. Дефинирани лецитини се прашкасти или гранулирани. Добро исчистените (рафинирани) лецитини имаат карактеристичен (како грав) неутрален мирис и вкус. Во принцип, лецитините, нивните модифицирани деривати и фракционираните фосфолипиди се растворливи во масла и масти.

Апликации на лецитин

Употребата на лецитин во производството на храна и добиточна храна, во аптека и медицина, како и во козметички производи и во непрехранбена област е разновидна. Некои можни употреби се прикажани подолу.