lektion 2-lipide

-Lipide, heterogene Stoffgruppe von hydrophoben Molekülen, geringe Wasserlöslichkeit

-entweder hydrolisierbar oder nicht hydrolysierbar

-am Mangel von polarisierenden Atomen wie Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Phosphat

-dazu gehören lange Kohlenwasserstoffe, Steroide(Cholesterin), fettlösliche Vitamine

-alle Fette mit FS, da diese verestert sind mit einem Rückgrat wie das Glycerin oder Sphingosin

-Fettgewebe, Bauchhöhle, intramuskulären Fett, Unterhautbindegewebe

-Triglyceride(Triacylglyceride/Triacylglycerole)

-Ester langkettiger FS mit dem 3 wertigen Alk. Glycerol

-als Fette bezeichnet

-relativ komplexe Mischungen von Triglyceriden, da unterschiedliche FS in den Trigly. vorkommen können

-Fettgranula kommen ebenfalls in pflanz. Komponenten (Samen) vor

-einer der Hauptenergielieferanten

-Geschmack

-Konsistenz

-Wasserretention

-Bildung von Aromen

-Übertragung von Wärme bei Erhitzung

—>Um bestimmtes Mundgefühl und Aroma zu erreichen, nutzt man das Lösungsverhalten von Fetten für Geschmacks und Geruchsstoffe sowie das Schmelzverhalten

-abgestimmt auf Bedürfnisse der Anwender (hinsichtlich der Zusammensetung)

-Margarine für Haushalt und Lebensmittelindustrie sowie Siedefett oder Pflanzenöle->meist industriell

-in der Natur 200 FS

-FS->Bestandteile von Acylglyceriden(Acyl meint eine veresterte Carbonsäure)

-biochem. betrachtet->Monocarbonsäure (Kohlenwasserstoffketten mit 1 Carboxylgruppe, welche den Säureanteil ausmacht)

-von natur aus->FS=Emulgatoren, da sie eine polare Säuregruppe und 1 lange unpolare Kohlenwasserstoffkette besitzen

-Kohlenstoffatom, mit der Säuregruppe=C1 Atom

-Kohlenstoffposition benennen: delta und omega

->Delta Bez.: zählt Kohlenstoffatom vom C Atom aus

->Omega Bez.: zählt Kohlenstoffatom vom Ende aus

-wenn alle C Atome 4bindig sind und keine C/C Doppelbindungen aufweisen

->zwischen Kohlenstoffatomen nur Einfachbindungen

-Tabelle

-einfach unges. FS= 1 DB, meist in Delta 9 Stellung

-natürlicherweise kommt in FS nur die cis Konfiguration der DB vor und weist eine geradzahlige Anzahl der C-Atome in die Kette auf

-mehrfach unges. FS= mehrere DB

-langkettige mehrfach unges. FS= als Metabolite essenz. FS in tier. LM (Fischöl, Muttermilch)

-Tabelle

-Temperatur beim Übergang von fest zu flüssig

-charakteristische Eig. der Fette

-hängt von zwischenmolekularen hydrophoben Wechselwirkungen zw. den Kohlenwasserstoffen ab

->ges. fs

->unges. fs

->kohlenstoffk.

->position der fs im triglyc.

Acylglycerid-> Höherer Schmelzpunkt, je mehr gesättigte FS verestert sind

haben durch DB in cis konfiguration einen Knick->schwächt hydrophobe wechselwirkung ab->absinken der schmelztemperatur

je länger die Kohlenstoffkette, desto höher die Schmelztemperatur

abhängig von der reihenfolge der fs im triglycerid- unterschiedliche schmelztemperaturen (zw. 37 und 55 grad)

• Abbildung Skript

  
  

-in der Natur=über 1 Esterbindung mit Alk. verknüpft

-häuf. Alk.komponente=Glycerin (Glycerolipide)

-es gibt noch=Ester mit Aminoalk. Sphingosin (Sphingolipide=Bestandt. von Nervengewebe)

-Rückgrat Glycerin und Sphingosin kann neben FS auch noch mit anderen Molekülen wie Phosphat (Phospholipide) oder Monosacchariden (Glykolipide=in biol. Membran) verestert sein

-zusammensetzung der fs und deren mengenanteil in pfl./tier. fetten varriiert und bestimmt die eig der fette

-anzahl und art der fs im fett

-umwelteinflüsse (klima bei pfl. fetten oder nahr.quellen bei tier. depotfetten) ->gewisse schwankungsbreite

—> Olivenöl setzt sich aus Myristin,Palmitin,Stearin,Öl,Linol,Linolen,Eruca (<2%) -säure zusammen

—>Modifikation des FS Musters->Zunahme des Linolengehalt bei Sonnenblumenöl je weiter nördlicher der Anbau erfolgt

-züchtungen, selektion

—> Rapsöl=verringerung erucasäuregehalt, da gesundheitliche schäden (herzverfettung, nekrose(zelltod durch schädigung der zellstruktur->membrandefekte->zellinhalte unkontrolliert ins extrazelluläre milieu austreten->entzündungsreaktion) —>höhere anteile an öl/linolsäure statt erucasäure

-mehrfach unges. fs

-besonders wichtig für menschl. ernährung

-mangelhafte zufuhr->gesundheitliche probleme

->Mangel zu haarausfall, schorf, wiederholten auftreten von furunkeln

essenzielle fs

-können nicht vom org. aus anderen nährst. synth. werden

-müssen mit nahrung aufg. werden

kann aus linol/linolensäure synthetisiert werden (wenn ausr. vorhanden)

-fs bei welchen mind. 1 DB distal (von der carboxylgruppe weg) vom 9. C Atom vorhanden ist

-essenz. fs ->ausgangsmaterial für synthese von prostaglandinen(verbindungen mit hormonwirkung)

-Studie zeigt:

Linolsäurediät->senkung serumcholesterinspiegel (senkung herzinfarktrisiko, arteriosklerose)

-zu hohe konz linolsäure->gesundheitl. schäden (entstehung entzündungen)

-abbildung

-verhältnis (5:1) -> w-6:w-3 fs

-vorbeugen: koronare erkrankungen, arteriosklerose

-w-3-eicosapentaensäure=kaltwasserfische(makrele)=gesundheitsförd. wirkung

-fs bei herst. von margarine

-speisefette/öle=best. aus triglycerdien

-in tier. nahr.mitteln wie schweineschmalz, butter, fleisch

->gesundheitsschädigende wirkung: bluttfettwerte(anstieg cholesterinwerte), erhöhtes risiko koronare herzerkrankungen, adipositas, fettstoffwechselstörung bei hoher zufuhr an fetten

-lösung nicht mischbar, warum? ->wegen hydrophoben stoffen (fett) und hydrophiles wässriges medium

->dispersion von nicht mischbaren phasen durch emulgatoren ermöglicht

-natürliche emulgatoren=Fettsäurenderivate->grenzoberflächenaktive eigenschaften (durch hydrophile gruppen innerhalb des im prinzip hydrophoben moleküls)(polare lipide wie glycerophospholipide, glyceroglykolipide,sphingophospholipide,sphingoglykolipide)—>emulgator kann sowohl mit hydrophilen molekülen als auch mit hydrophoben molekülen wechselwirken und hält sie somit stabil lösung

-triacylgylceride(triglycerid)=molekül aus glycerin, mit 3 fs verestert (ester mit 3 wertigen alk. glycerol=Fette)

-industriell=Herstellung an konsumenten angepasst ->Schmelzpunkt soll in kälteren ländern niedriger sein als in hohen->meisten schokoladen haben 33-37% triglyceride->schmelzpunkt kann durch verwendung von fs mit längeren ketten oder weniger DB im molekül erhöht werden

->Bsp.: zwei und dreisäurige verbindungen

->Lauromyristonsäure - 3säuriges triglycerid - hat 3 verschiedene fs (Laurin, Myrisitin, Stearinsäure) gebunden

->2säurges triglycerid besteht aus 2 verschiedenen fs —> ABER insgesamt noch insgesamt 3 fs verestert

-trig. essenzielle speicherlipide in lm (nahrungsfett und depotfett weisen hohen anteil an trigl. auf

-speisefette/öle bestehen größtenteils aus triglyceriden

-fs und glycerin dienen der energiegewinnung

-einzelne fs sind bausteine für strukturlipide oder ausgangssubstanzen für synthese körpereigener verbindungen (essenz. fs)

-> bezeichnet die gebräuchliche chemische bezeichnung für verseifbare lipide

-mono,di,tri,phopho,glykolipide

-wachse

-sterinester

-enthalten unges. fs (Linol/Linolensäure)

-oxidieren unter den Lagerbedingungen von lm zu geruchs/geschmackslosen hydroperoxiden

->durch autoxidation oder enzymatischen vorgang (lipoxygenase-katalyse)

—>reihe von folgereaktionen=mischung flüchtiger und nicht flüchtiger verbindungen (sekundär/tertiärprodukte)

-auch wirksame aromaaktive geruchsstoffe entstehen

-Abbauprodukt von Speisefettsäuren(Triglyceride)

-Emulgatoren —> Zusatz von mono/digly. in schokolade, marmelade, sahneerz., wurst, reisprodukte, brot

-1-Monoglyceride=FS an 1 primären Alk. gebunden

-2-Monoglyceride=FS an 1 sekundären Alk. gebunden

-natürlich in geringen Konz. (0,2%) in Speiseölen (Oliven/Rapsöl)

-industriell durch umesterung von fetten ->anwendung von monogly. = stabilisierung von wasser-in-öl (margarine) und öl-in-wasser-emulsion (creme)

-diester des glycerins mit fettsäuren

-emulgatoren (backwaren, margarine)

->Backwaren trocknen durch zusatz dieser emulgatoren nicht so schnell aus, da ihre wasserbindungsfähigkeit länger erhalten bleibt (es kommt zur wechselwirkung mit der enth. stärke)

Lebensmittelzusatzstoff E471

-fettähnliche stoffe, die in verbindung mit fetten vorkommen

-fettlösliche vitamine

-cholesterin

-lecithin

-carotinoide

-fettalk.

-wachse

-sind ausschlaggebend für physiol. wert der fette

-fette mit hohen anteil an fettl. vitaminen werden als wertvoller erachtet als cholesterinreiche fette

-besonders reich an fettalk.:fischöl

-Bsp.:

cetylalkohol (c16h33oh)

stearylalkohol (c18h37oh)

oleyalkohol (c18h35oh)

-1-alkanole->werden durch chemische reaktion aus fs gewonnen (cooh gruppe wird zur oh gruppe überführt) = es handelt sich um langkettige kohlenwasserstoffe mit einer alkoholischen gruppe

-hydrophobizität wird durch lange c kette bestimmt

-fettalk. können DB beinhalten (unges.)/meist eine gerade anz. an c atomen

-verbindungen mit bis zu 22 c atome(behenylalk.)=Fettalkohole, danach wachs

-natürlich vorkommende, flüchtige verbindung

-als aromastoff eingesetzt

-verleiht intensives fruchtaroma (birnenartig)

-ester langkettiger fs mit langkettigen alkoholen

-derivate von fettalk.

-sehr beständig, da sie hydrolytisch und oxidativ kaum abbaubar sind

-in lm eingesetzt: natürliche (pflanzliche, tier., mineralische quellen) und synthet. hergest. wachse (in mischungen) =als überzeugungsmittel->obst kann geschützt werden

-rieselhilfsmittel, formtrennmittel, kaumasse

-mensch kann wachs nicht verdauen

-bienenwachs

-candelillawachs (pfl. wachs von der blattoberfl. 2er mexikanischer wolfsmilchgewächs, z.b. kaumasse für kaugummi oder überzeugungsmittel)

-carnaubauwachs (von blättern der brasilianischen wach/fächerpalme, relativ hart/hitzestabil, gut polierbar, schutz vor austrocknung und verkleben) ->einsatz bei schokolade,süßwaren,kaugummis,nüssen,orangen,äpfel,birnen,melonen,pfirsich

-polyethylenwachoxidate (synth. hergest.; langkettige kohlenwasserstoffe, vor allem bei der oberflächenbehandlung von obst relevant)

1. Hydrolytische Spaltung

2. Preoxidation

3. Umesterung

4. Fetthärtung

   
   

Lipasen=Enzyme, welche Esterbindungen in Acyllipiden hydrolytisch spalten und somit die fs von glycerin abspalten->dadurch werden fss freigesetzt

-industriell: lipasen eingesetzt um trigly. zu hydrol. (speiseöl=durch zugabe von lipasen während prod.proz. erhält man höhere ausbeuten an speiseöl)

-bei backwaren: wird durch lipasezusatz die aromabildung verstärkt(weizenlipide werden abgebaut und kurze fs freigesetzt)-oft werden lipasen bei backwaren zusammen mit xylanasen eingesetzt

-herstellung von käse: lipasen eing. um milchlipide zu spalten->kurzkettige fs entstehen->haben einfluss auf charakteristische aromabildung von käse

-reaktion von fs, entweder autoxidativ(ohne enzymkatalyse durch bildung von radikalen) oder enzymatisch durch das enzym lipoxygenase katalysiert

-reaktion an den doppelbindungen von ung. fs (linol/linolensäure)—>es entstehen hydroperoxide

-radikalischer reaktionsmechanismus

->sauerstoff wird durch lichtenergie bzw. durch uv licht angeregt und zerfällt zu einem radikal, welches die elektronen der DB angreift->radikalische sauerstoffverb. an fs entstehen->reagieren weiter

-durch radikalischen mechanismus steigt reaktionsgeschwind. expon.,

-da gebildeten fs hydroperoxide recht instabil sind, zersetzen sie sich auf verschiedenste weise->es entst. alkohole, ketone, epoxide

-durch folgereaktionen entst. mit zun. reakt.zeit eine vielzahl von flüchtigen/nicht flüchtigen sekundär/tertiärprod.

-flücht. verb.: sehr wirks. geruchsst. (weshalb in lm mit nur geringen gehalten an ung. lipiden entspr. ausw. festgest. werden können->tragen zu erwünschten aroma bei

-enzyme die mehrfach ung. fs mit 2 sauerstoffatomen zu eicosanoiden oxidieren

-bei dieser reaktion wird substatspezifischer sauerstoff auf die essenzielle fs linol/linolen/arachidonsäure übertragen im zuge der prostaglandinsynthese

1. lagerung in dunklen flaschen

2. vakuumverpackungen (weil kein sauerstoff)

3. tiefe lagertemperaturen

4. zusatz antioxidantien vit. c oder e)

-vorallem vitamin E (tocopherol)->zum schutz vor der lipidperoxidation ->in ölen eingesetzt

-durch ringstruktur ist tocopherol in der lage, die radikale abzufangen, ohne selber radikalisch zu werden

->antioxidantien hemmen die lipidperoxidation, da intermediäre radikale aufgefangen werden

-vitamin e=alle natürlich/synth. tocopherole, welche die biol. aktiv. von alpha(das biol. bedeutendste),beta,gamma,y tocopherole und trienol

->unterscheiden sich durch untersch. methylierungen

-für erhöhte antioxidative wirkung wird zus. ascorbinsäure und ein emulgator zugesetzt->stellt sicher, dass die entst. tocoph.radikale wieder zurückreduziert werden zu tocopherol

-änderung durch statistische neuverteilung von fs in glyceridmolekülen

-physikalische und chemische eigenschaften werden geändert

-schmelzpunkt kann durch tellung von fs innerhalb eines glycerolmoleküls beeinflusst werden->durch erhitzern umesterung

-verfahren, um schmelzverh. eines fetts oder mischung zu modifizieren->durch austausch von fs innerhalb des triglyceridmoleküls oder zw. triglyc.mol.

-erhitzung glycerid auf 300 grad=>Umesterung

hohen temp. werden bei umesterung i.d.r. nicht eingesetzt, da mittels zugabe von katalysatoren wie z.b. natriummethylat/natriummetall die notw. reaktionstemp. gesenkt wird

-herstellung margarine/backfett

-möglich, trigly. mit höheren schmelzp. auszukristallisieren und aus der homogenen phase zu entf.

—>triglyc. werden mit niedrigen schmelzpunkten angereichert=gerichtete umesterung (inustriell bei produktion von pflanzenfett)

-in speiseölen->haupts. ung. fs

-in hartfetten->haupts. ges. fs

—>durch umw. von ung. in ges. fs lässt sich der schmelzpunkt eines fetts erhöhen

-fetthärtung->öle verfestigen->durch hydrierung werden die DB der ung. fs reste mit wasserstoff, in gegenwart geeign. katalysatoren wie nickel abgesättigt.

-werden fette an nickelkatalysatoren behandelt, so entstehen erhebliche gehalte an trans fs (je nach stellung von subsituenten an den seiten der DB spricht man von cis oder trans)

-cis DB=Knick in der kette, natürlichen fs, abgewinkelt, besitzen im vergl. zu trans fs zw. mol. wechselwirk. und somit auch einen niedrigeren schmelzpunkt

-transfette mit höheren schmelzpunkten=unerwünschte nebenprodukte der hydrierung

-bei leinöl?kann anteil der transfette bei hydrierung bis zu 60% ausmachen

-möglich, mittels moderner verf.(mit silber behafteten nickelkontakten) linolensäure in sojasoße zu hydrieren->erzeugung von fetten,wie back, brat, frittierfetten

-einige vitamine (vit.a und ß carotin) werden durch prozess inaktiv

1. ausgewählte fette

2. spezialfette

3. butter

4. pflanzliche fette und öle

-margarine=setzt sich aus speisefetten,ölen,wasser,emulgatoren wie lecithin oder etwa mono/diglyceriden, versch. aromastoffen, unter umständen gesäuerte magermilch und sorbinsäure(konservierung), salz, vitaminen,farbstoffen zusammen

-diätmargarinen=enthalten keine gehärteten fette, sondern kokos/palmkernfette(weisen höheren schmelzpunkt auf)

-anteile von kristallisierten fetten sowie öl und wasserphase bestimmen die festigkeit der margarine

-je kleiner die kristalle der auskristallisierten fettphase sind, desto größer sind die fließeigenschaften (bilden sich größere kristalle, wird sehr hart)

-je nach anw. kann die fettkomposition angepasst werden (z.b. zur besonderen eignung als bratfett,backfett,bessere streichfähigkeit zu erreichen)

-umesterung von fetten verhindert ausölen

-fette sind für struktur drer margarine verantw., sorgen dafür, dass die anteile an öl in einer art gitter im produkt festgehalten werden und nciht auslösen

-man unterscheidet bei spezialmargarine: back(enth. besonders viele mittel und hochschmelzende trigly. und eine geringe menge an öl), zieh(enth. v.a. hochschmelzende trigly.), crememargarine(hoher anteil an kokosfett,von weicher konsistenz)

-shortenings

-suspensionen kristalliner hartfette in öl

-verkürzen z.b. die kontinuirliche struktur des glutens im teig zu kleineren von fett umhüllten strukturen und kommen z.b. in großbäckereien vor

->plattenfette: werden meist aus kokosfett hergestellt, zum braten geeignet

->frittierfette: oxidationsstabilität, niedrige schmelz/hoher rauchpunkt wichtig->gehärtetes erdnussfett, das in flüssiger fraktion von palmöl gelöst ist

->salatöl:wichtig, dass sie klar und geruchslos sind

->trennöle:verhindern das anhaften von backwaren—>öl in wasser emulsionen mit geringerem fettanteil

-erstarrte wasser in fett emulsion

-herstellung: milch oder sahne

-keine chem. farbstoffe, fremdfette, dickungsmittel zugesetzt

-sauerrahmbutter herstellung:säuerung durch milchsäurebakterien(animpfen von pasteurisiertem rahm mit streptococcus lactis oder anderen kulturen)->ansäuerung=aromabildung(mikrobielle aromastoffe)

-emulsion->fett wasser emulsion

-durch rühren/stürzen wird ein verschmelzen der fetttröpfchen bewirkt, die emulsion dreht sich um, die hydrophilen anteile sammeln sich in kleinen mizellen, und die butter kann als feste phase extrahiert werden

-andere möglichkeit zur butterherstellung: mechanische bearbeitung von rahm in butterungsmaschinen (süßrahmbutter) (nach evt. ansäuerung durch bakterien zur aromatisierung)

butterfett enthält eine reihe von untersch. fettsäuren

-ern. der tiere hat einfluss auf komposition des fs musters

->butter setzt sich zusammen aus:

buttersäure 3%

capronsäure 1,5%

caprylsäure 1,5%

caprinsäure 2,5%

laurinsäure 4%

myristinsäure 12%

palmitinsäure 23%

palmitoleinsäure 4%

stearinsäure 9%

ölsäure 30%

linolsäure 3%

spuren von linolensäure

-raffination

-technisches verfahren, zur vielfältigen veränderung eines prozesses wie reinigung, veredlung,aufkonzentration von produkten

-warum?=fette,öle, je nach art des öls, der behandlung und abh. vom gewinnungsprozess, unerwünschte begleitstoffe enthalten

->nachhalt. effekt auf geschmack,geruch,aussehen

-best. begleitstoffe=gesundheitsschädigende wirkung->schwermetalle,pestizide,herbizide

1. entschleimung= entfernung von phosphatiden, eiweiß, kh haltiger stoffe, pfl. schleimstoffe sowie kolloidaler verb. (zur absonderung des lecithins bei rapsöl)

2. entsäuerung= freie fs werden entfernt

3. bleichen= entf. unerwünschter farbstoffe(mittels oberfl.aktiver stoffe, die mit öl in berührung gebracht werden)->oberfl.aktive stoff adsorbiert die unerw. bestandteile->anschl. können diese abfiltriert werden

4. desodosierung=entf. störender geruchs/geschmacksstoffe(best. säurekomponente, aldehyde, ketone, alkohole, ester, unges. kohlenwasserstoffe, lactone

5. abkühlen=trigly. oder pfl.wachse können sich abscheiden, wodurch entstehung von eintrübungen vorgebeugt werden kann

olivenöl, palmöl, palmkernfett, kokosfett,erdnussöl, rapsöl, sojaöl, safloröl, sanddornöl, sesamöl, maisöl, weizenkeimöl

-wesentliche analytische methode von nährstoffen generell=chromatografie

-verfahren zur auftrennung von komplexen stoffgemischen

-auftrennung basiert auf wechselwirkung der komponente in einem stoffgemisch mit einer mobilen und einer stationären phase unabhängig von der chromatografiemethode

-stoffgemisch befindet sich stets in mobiler phase (flüssig oder gas)

-wird über stationäre phase geleitet (säule, gepackt aus untersch. materialien, an die best. molekülgruppen gekoppelt sind)

-durch wechselwirkung der einzelnen bestandt. des stoffgem. mit gekopp. molekülen der st. phase werden diese aufgehalten und langsamer

-stoffgemisch trennt sich auf, da die eintelnen bestandteile untersch. lange mit molekülen der st. phase wechselwirken

-trenneigenschaft=stell hydrophobizität dar ->wird eine säule mit einer hydrophilen stationären phase verwendet, interagieren die moleküle,die am meisten hydrophob sind, am wenigsten mit diesen molekülen und eluieren somit am schnellsten

-befinden sich bspw. kurzkettige fs in dem stoffgemisch, so sind diese im gegenteil zu den langkettigen fs etwas hydrophiler und werden somit länger mit der phase interagieren und eluieren somit schneller

-stoffgemisch wird thermisch in die gasphase überführt und über stationäre phase geleitet

-voraussetzung gaschrom. = thermische beständigkeit der proben(phospholipide zersetzen sich thermisch leicht)

-bei hplc (high performance liquid chromatography (abbildung skript)=flüssigkeitschromatografie mit flüssiger mobiler phase

-qual.: charakterisierung der bestandteile->mit diesen wird nicht mehr weitergearbeitet

-quant.: aufbereitung der proben, da mit diesen nach der trennung noch weitergearbeitet wird (meistens wird hplc verwendet)

-zur genauen charakterisierung der proben->chromatografie gekoppelt mit der massenspektronomie (weiteres analy. verf.)

-verfahren, zur qualit. bestimmung der masse von molekülen oder atomen

-hier kann jede fraktion der chromatografie gemessen und mit einer datenbank verglichen werden ->fraktionen lassen sich eindeutig identifizieren