שמנים ושומנים מה במצגת? חומצות שומן- מבנה, צורות כתיבה, טמפרטורת היתוך

מצגת בנושא: "שמנים ושומנים מה במצגת? חומצות שומן- מבנה, צורות כתיבה, טמפרטורת היתוך"— תמליל מצגת:

1 שמנים ושומנים מה במצגת? חומצות שומן- מבנה, צורות כתיבה, טמפרטורת היתוך
שמנים ושומנים – טריגליצרידים, מבנה וטמפרטורת היתוך oliveoils By: Frenchbyte MorgueFile

2 שמנים ושומנים התכונה המשותפת לכל השמנים והשומנים היא אי-מסיסותם במים.
אין הבדל ניכר בין המבנה הכימי של שומן למבנה הכימי של שמן. ההבחנה ביניהם היא לפי מצב הצבירה שלהם בטמפרטורת החדר: השומן הוא מוצק בטמפרטורת החדר, והשמן הוא נוזלי. ההבדל במצב הצבירה נובע מהבדלים בטמפרטורת ההיתוך שלהם. לשמנים טמפרטורת היתוך נמוכה יותר משל השומנים בשל ההבדל בצפיפות האריזה שלהם וההבדל בחוזק קשרי ון-דר-ולס בין המולקולות שלהם. לשומנים חשיבות רבה בתור מקור אנרגיה בגוף הם מאפשרים ספיגה טובה של ויטמינים הם מסייעים בבניית קרומי התאים הם ממלאים תפקיד ביצירת הורמונים שונים מחסור בשומנים מתבטא, בין היתר, באיבוד שיער, בהופעת קשקשים על פני כל העור ובהרגשת חולשה

3 קבוצות שומנים ושמנים עיקריות מרכיב עיקרי בשמני מאכל ומרגרינה
מיון ליפידים קבוצות שומנים ושמנים עיקריות סטרואידים כולסטרול C27H46O מצוי רק במזונות מהחי טריגליצרידים טריסטרין C57H110O6 המרכיב העיקרי בשוקולד חומצות שומן החומצה הלינולאית C18H32O2 מרכיב עיקרי בשמני מאכל ומרגרינה מרכיבות את ה- לדוגמה: לדוגמה: לדוגמה:

4 חומצות שומן חומצות שומן הן קבוצת תרכובות המכילות שרשרת של פחמן ומימן ובקצה קבוצה קרבוקסילית. נוסחתם הכללית היא : RCOOH. הן מכילות בין 4 ל- 24 פחמנים. חומצות שומן הן חומצות קרבוקסיליות חלשות המגיבות במים אגב שחרור יוני הידרוניום: רובן הגדול אינו מסיס במים. מדוע? יש שני סוגים של חומצות שומניות: רוויות: ללא קשרים כפולים, ולא-רוויות: בעלות קשר כפול אחד או יותר (רב-לא-רוויות). דוגמאות: R-COOH(l) + H2O (l)  R-COO-(l) + H3O+(aq) קישור לסרטון מבנה של חומצה פאלמיטית חומצת שומן לאורית, רוויה חומצת שומן לינולנית, לא רוויה

5 מודלים של חומצה בוטירית
סוגי נוסחאות אפשריות לסימול חומצות שומן דוגמה: חומצה בוטירית נוסחה מולקולרית: מציינת את סוגי האטומים המרכיבים את המולקולה ומספרם. לעתים מדגישה את קיומה של הקבוצה הפונקציונלית שבה. לדוגמה: C4H8O2 או C3H7COOH נוסחה זו אינה שימושית בעבור חומצות שומן. היא אינה מראה את ההבדל בין החומצות. נוסחת מבנה: נוסחה המתארת את סדר הקישור של האטומים במולקולה ואת הקשרים ביניהם. ייצוג מלא של נוסחת מבנה: יכלול את כל הפחמנים והמימנים במולקולה בצורת שרטוט או כתיבה מפורטת. CH3CH2CH2COOH CH3(CH2)2COOH ייצוג מקוצר של נוסחת מבנה: לא יכלול פחמנים ומימנים מלבד בקבוצות הפונקציונליות. מודלים של חומצה בוטירית

6 א. רשמו ייצוג מלא לנוסחאות המבנה הבאות:
שאלה 1: א. רשמו ייצוג מלא לנוסחאות המבנה הבאות: ב. רשמו נוסחה מולקולרית של החומצות הנ"ל. חומצת שומן לאורית, רוויה חומצת שומן לינולנית, לא רוויה

7 א. רשמו ייצוג מלא לנוסחאות המבנה הבאות:
שאלה 1: א. רשמו ייצוג מלא לנוסחאות המבנה הבאות: ב. רשמו נוסחה מולקולרית של החומצות הנ"ל. חומצת שומן לאורית, רוויה חומצת שומן לינולנית, לא רוויה תשובה: א. ב. חומצה לאורית: C12H24O חומצה לינולנית: C18H30O2

8 מינוח חומצות שומן: RCOOH
ההבדל בין חומצות השומן השונות הוא: במספר אטומי הפחמן בשרשרת בסוגי הקשרים ביניהם: בודדים (C-C--) בלבד או גם בודדים וגם כפולים (-C=C-) במיקום הקשרים הכפולים בשרשרת. כמעט כל חומצות השומן המצויות בטבע הן בעלות שרשרת ישרה ומספר פחמנים זוגי, הנע בין 4 ל- 24. דוגמה: חומצה לינולאית רישום מקוצר של חומצה לינולאית: מספר הקשרים הכפולים בשרשרת מספר הפחמן שבו הקשר הכפול מתחיל. מתחילים את המספור מקצה ה- CH3 C18:2  6 מספר הפחמנים בחומצה

9 חומצות שומן סוגי חומצות שומן חומצות שומן לא-רוויות חומצות שומן רוויות
יכולות להיות: חומצות שומן לא-רוויות חומצות שומן רוויות חומצה סטארית, C18:0 יכולות להיות: רב-לא-רוויות חד-לא-רוויות חומצה לינולאית, C18:2 חומצה אולאית, C18:1 C18:2  6 C18:1  9

10 חומצות שומן רוויות Palmitic דוגמא: חומצה פלמיטית
חומצות שומן שאין להן קשרים כפולים בין אטומי פחמן בשרשרת. לחומצות שומן אלו מתאימה הנוסחה הכללית: CnH2n+1COOH. ככל ששרשרת אטומי הפחמן ארוכה יותר, טמפרטורת ההיתוך תהיה גבוהה יותר. דוגמא: חומצה פלמיטית Palmitic נוסחה מולקולרית: C15H31COOH 16 13 9 6 נוסחת מבנה מקוצרת: 1 רישום מקוצר: C16:0

11 חומצות שומן חד לא רוויות
חומצות שומן שיש להן קשר כפול אחד בין אטומי פחמן בשרשרת. לחומצות שומן אלו מתאימה הנוסחה הכללית: CnH2n-1COOH. דוגמא: חומצה אלדאית נוסחה מולקולרית: C17H33COOH נוסחת מבנה מקוצרת: 13 9 8 1 10 7 12 11 14 16 15 2 6 4 17 3 5 18 C18:1ω9 רישום מקוצר:

12 חומצות שומן רב לא רוויות
חומצות שומן שיש להן יותר מקשר כפול אחד בין אטומי פחמן בשרשרת. לחומצות שומן רב לא רוויות מתאימה הנוסחה הכללית: CnH2n+1-2XCOOH. (X מציין את מספר הקשרים הכפולים במולקולה). דוגמא: חומצה לינולאית נוסחה מולקולרית: C17H31COOH נוסחת מבנה מקוצרת: 18 13 9 8 1 10 7 12 11 14 16 15 2 6 4 17 3 5 C18:2ω6 רישום מקוצר:

13 שאלה 2: השלימו את הטבלה הבאה: נוסחה מולקולרית רישום מקוצר נוסחת מבנה C5H11COOH C16:1ω7 C20:5ω3

14 שאלה 2: השלימו את הטבלה הבאה: נוסחה מולקולרית רישום מקוצר נוסחת מבנה C5H11COOH C6:0 C15H29COOH C16:1ω7 C19H29COOH C20:5ω3 C19H31COOH C20:4ω7

15 מבנה הקשרים הכפולים בחומצות הטבעיות - ציס
מיקום הקשרים הכפולים במולקולות חומצות שומן רב לא רוויות (יכולים להיות עד 6 קשרים כפולים) קשרים כפולים מצומדים- בין הקשרים הכפולים קיים רק קשר בודד אחד. הפרעת מתילן – בין הקשרים הכפולים קיימת קבוצת CH2 אחת. קשרים כפולים מבודדים – בין הקשרים הכפולים קיימות 2 קבוצות CH2 או יותר. מבנה הקשרים הכפולים בחומצות הטבעיות - ציס המצב הנפוץ הפרעת מתילן: קב' -CH2- בין 2 קשרים כפולים!

16 פעילות כימית של חומצות שומן
פעילותן הכימית של חומצות שומן הלא רוויות תלויה במיקום הקשרים הכפולים ובמספרם במולקולה. הפעילות גדלה כאשר מס' הקשרים הכפולים במולקולה גדל, בתנאי שמתקיים אחד מהתנאים הבאים: בין הקשרים הכפולים קיימת קבוצת CH2- אחת, מצב הנקרא "הפרעת מתילן". 2. בין הקשרים הכפולים קיים רק קשר בודד אחד C-C מבנה הנקרא קשרים כפולים מצומדים. מצב זה נדיר בחומצות שומן. אם הקשרים הכפולים מרוחקים האחד מהשני (שתי קבוצות CH2- או יותר), הפעילות גדולה רק במעט יותר מאשר בחומצה שומנית שבה קיים רק קשר כפול אחד. הבדלים אלו משמעותיים כאשר מתרחשים תהליכי חמצון עצמי או סיפוח.

17 השוואה בין קשר כפול לבודד (בעזרת מודלים).
גורם ההשוואה קשר בודד C-C קשר כפול C=C מבנה מרחבי סביב הקשר טטראדר משולש מישורי יכולת סיבוב בין האטומים סביב הקשר סיבוב חופשי אין סיבוב חופשי גמישות המולקולה גמישות מלאה. ניתן להגיע למצב כדורי גמישות חלקית עקב חוסר יכולת הסיבוב סביב הקשר הכפול. אורך הקשר 1.55 A 1.34 A זוויות סביב הקשר 109.8c 119.8c~ 120c

18 חומצות שומן חיוניות גוף האדם מסוגל לייצר את רוב חומצות השומן הרוויות והלא-רוויות שהוא זקוק להן ממרכיבי המזון השונים כגון: פחמימות, אלכוהול וחלבונים. חומצה סטארית C18:0 יכולה להפוך בגופנו לחומצה אולאית: C18:19. לעומת זאת, היא אינה יכולה להפוך לחומצה לינולאית: C18:26 ולא לחומצה לינולנית: C18:33. חומצות שומן חיוניות: חומצות שומן נחוצות שגוף האדם אינו יכול לייצר: חומצה לינולאית: C18:26 (אומגה 6) וחומצה לינולנית: C18:33 (אומגה 3). עלינו לאכול מזונות אשר מכילים חומצות אומגה (6 ו-3), כדי שהן תיספגנה בגוף. לכן, לא מומלץ להוציא לחלוטין את השומן מהמזון שאנו צורכים. החומצה הלינולאית, אומגה 6, מצויה בשמנים כמו שמן סויה, תירס, חריע וחמניות. החומצה הלינולנית, אומגה 3, מצויה בריכוז גבוה בשמן פשתן. שתי חומצות שומן חיוניות אלו משמשות חומרי מוצא לייצור חומצות שומן נחוצות ומורכבות יותר.

19 C18:3ω3 דוגמא: חומצה לינולאית אלפא רישום מקוצר:
נוסחה מולקולרית: C17H29COOH נוסחת מבנה מקוצרת: 13 9 1 7 11 15 18 8 10 12 14 16 2 6 4 17 3 5 C18:3ω3 רישום מקוצר:

20 איזומריה ציס-טרנס איזומריה מסוג ציס-טרנס היא איזומריה מרחבית המתקיימת בגלל קיום קשר כפול במולקולות. בקשר כפול אין יכולת סיבוב חופשית. לכן, אם לכל פחמן המשתתף בקשר קשורות שתי קבוצות שונות, ייווצרו שני איזומרים שונים מבחינה מרחבית. האחד ייקרא ציס והאחר טרנס. כדי לעבור מאיזומר אחד לאחר יש לשבור את הקשר הכפול ולסובב את הפחמנים חצי סיבוב זה לעומת זה, ולחבר מחדש את הקשר הכפול. האיזומרים דומים זה לזה בתכונותיהם הכימיות אך שונים זה מזה בתכונותיהם הפיזיקליות (נקודת רתיחה, קוטביות וכו') ציס 2-בוטן טרנס 2-בוטן

21 כוחות המשיכה הבין-מולקולריים חזקים יותר וטמפרטורת ההיתוך גבוהה יותר.
הסיבה להבדל הגדול בטמפרטורת ההיתוך של שתי החומצות טמון במבנה המרחבי השונה של המולקולות שלהן. מבנה זה מקנה גמישות שונה למולקולות ומשפיע על אפשרות המולקולה להתארגן בינן לבין עצמן. אריזה במצב המוצק כוחות המשיכה הבין-מולקולריים חזקים יותר וטמפרטורת ההיתוך גבוהה יותר.

22 אריזה פחות צפופה - ציס

23 אריזה יותר צפופה - טרנס

24 אריזה הכי צפופה בחומצת השומן הרוויה

25 הגורמים המשפיעים על טמפרטורת ההיתוך של חומצות שומן.
טמפרטורת ההיתוך של חומצות השומן מושפעת מהחוזק של הכוחות הבין-מולקולריים. צריך לדעת להשוות בין חומצות שומן לפי שלושה מאפיינים: אורך השרשרות הפחמימניות שלהם ככל שהשרשרות הפחמימניות ארוכות יותר כך ענני האלקטרונים גדולים יותר, ייווצרו יותר דו-קטבים רגעיים, המטענים הרגעיים יהיו גדולים יותר ואינטראקציות ון-דר-ולס חזקות יותר. תידרש יותר אנרגיה להחלשת הקשרים ולכן טמפרטורת ההיתוך תהיה גבוהה יותר. מידת הרוויון של השרשרות הפחמימניות (כמה קשרים כפולים יש) נוכחות קשרים כפולים בשרשרת הפחמימנית גורמת לירידה בטמפרטורה ההיתוך לעומת השרשרות הרוויות. שרשרות רוויות הן גמישות ונארזות היטב, ולכן האריזה שנוצרת צפופה יותר ויש אפשרות ליצירת קשרי ון-דר-ולס רבים יותר. ככל שיש בשרשרות הפחמימניות קשרים כפולים רבים יותר כך יש אזורים מכופפים רבים יותר במולקולות, ולכן המולקולות קרובות פחות, האריזה צפופה פחות ואינטראקציות ון-דר-ולס חלשות יותר. לפיכך, תידרש פחות אנרגיה להחלשת הקשרים ולכן תהיה טמפרטורת ההיתוך נמוכה יותר.

26 הגורמים המשפיעים על טמפרטורת ההיתוך של חומצות שומן.
3. סוג האיזומרייה של הקשרים הכפולים, ציס או טרנס. קשרים כפולים במבנה ציס יוצרים אזורים כפופים בשרשרות יותר מאשר במבנה טרנס, אשר גורמים להרחקת השרשרות ולירידה בגמישותן ולכן לאריזה פחות טובה ופחות צפופה. לכן קשרי ון-דר-ולס בין השרשרות יהיו חלשים יותר וטמפרטורת ההיתוך תהיה נמוכה יותר. ראו את הציור בקישור:

27 השפעת מספר הקשרים הכפולים בשרשרת
במודלים הבאים אפשר לראות שככל שמספר הקשרים הכפולים (במבנה ציס) גדל, גדל הכיפוף של השרשרת ומידת הגמישות של השרשרות קטנה. המודל מעט מטעה כי הוא לא מראה שכאשר בשרשרת יש קשרי פחמן-פחמן יחידים יש בקשרים חופש פיתול. במקרים אלו השרשרות לא נוקשות ולא תמיד ישרות אך, קיימת בהן גמישות והן נארזות היטב. שרשרת רוויה קשר כפול אחד שני קשרים כפולים שלושה קשרים כפולים

28 טמפרטות היתוך/רתיחה של חומצות שומן
הגורם המשפיע הגורם המסביר הסבר אורך השרשרת שינוי במסה המולרית (בגודל הענן האלקטרוני) ככל שאורך השרשרת גדל, הענן האלקטרוני גדל וחוזק אינטראקציות ון-דר-ולס מתחזקות וכתוצאה טמפ. ההיתוך גדלה מספר הקשרים הכפולים הפרעה לגמישות המולקולה ולצפיפות האריזה ככל שמספר הקשרים הכפולים גדל, גמישות המולקולה קטנה ולכן צפיפות האריזה של המולקולות קטנה, המרחק בין המולקולות גדל ואינטראקציות ון-דר-ולס נחלשות, וכתוצאה טמפ. היתוך קטנה המבנה המרחבי סביב הקשר הכפול – ציס או טרנס מידת הפרעה לגמישות המולקולה ולצפיפות האריזה במעבר מאיזומר ציס לטרנס, יש "התיישרות" של המולקולה, עובדה המאפשרת אריזה צפופה יותר, המרחק בין המולקולות קטן ואינטראקציות ון-דר-ולס מתחזקות וכתוצאה טמפ. היתוך קטנה

29 שאלה 3: נתונות שלוש חומצות שומן וטמפרטורות ההיתוך שלהן. הסבירו את הקשר בין מבנה החומצה לטמפרטורת ההיתוך שלה. חומצה אולאית, C18:19 במצב ציס טמפרטורת ההיתוך: C חומצה אלאידית,C18:19 במצב טרנס טמפרטורת ההיתוך: 43 0c חומצה סטארית, C18 :0 טמפרטורת ההיתוך: 0C 69.9

30 תשובה: חומצה אולאית: C18:19 במצב ציס טמפרטורת ההיתוך: C. נוכחות הקשר הכפול במולקולות, אשר בו אין יכולת סיבוב חופשית, יוצרת כיפוף כלשהו של המולקולות, המקשה על האריזה שלהן במצב מוצק. ביו המולקולות נוצרים מרווחים ולכן הקשרים הבין-מולקולריים מסוג ון-דר-ולס חלשים יותר וטמפרטורת ההיתוך נמוכה יותר. חומצה אלאידית:C18:19 במצב טרנס טמפרטורת ההיתוך: 43 0c. במולקולות אלו קיים קשר כפול היוצר מגבלה בכיפוף. ואולם קשר כפול במצב טרנס יוצר פחות כיפוף במולקולות, ולכן הן נארזות טוב יותר לעומת מצב ציס, אך עדיין אינן נארזות היטב כמו במקרה של העדר קשרים כפולים. חומצה סטארית: C18 :0 טמפרטורת ההיתוך: 0C 69.9. בחומצה זו אין קשרים כפולים, אין מגבלות בפיתול של השרשרות והן נארזות בצפיפות רבה יותר, ולכן קשרי ון-דר-ולס ביניהן הם החזקים ביותר. לפיכך טמפרטורת ההיתוך של חומצה סטארית היא הגבוהה ביותר.

31 שאלה 3: בעבור כל זוג חומצות שומן, רשמו למי תהיה טמפרטורת היתוך גבוהה יותר. נמקו. C8:0 או C12:0 C16:1ω7 או C16:0 C18:1ω9 או C18:3ω3 C16:1ω7 ציס או C16:1ω7 טרנס

32 שאלה 3: בעבור כל זוג חומצות שומן, רשמו למי תהיה טמפרטורת היתוך גבוהה יותר. נמקו. C8:0 או C12:0 C16:1ω7 או C16:0 C18:1ω9 או C18:3ω3 C16:1ω7 ציס או C16:1ω7 טרנס תשובה: ל- C12:0. המולקולות של חומצת שומן זו הן בעלות שרשרות פחמימנים ארוכות יותר, ענן אלקטרוני גדול יותר, ולכן ייווצרו קשרי ון-דר-ולס רבים יותר. ל- C16:0. במולקולות אלו אין קשר כפול, לכן השרשרות נארזות טוב יותר וקשרי ון-דר-ולס רבים יותר. (במולקולות האחרות קיים קשר כפול, היוצר כיפוף בשרשרות אשר אינו מאפשר אריזה טובה) ל- C18:1ω9. במולקולות אלו יש פחות קשרים כפולים - רק קשר אחד. ככל שהקשרים הכפולים רבים יותר (בהנחה שכולם ציס) קיימת מגבלה גדולה יותר בפיתול השרשרות. הכיפוף הקיים של השרשרות, בכמה מקומות, מקשה עוד יותר על אריזה טובה ולכן קשרי ון-דר-ולס נחלשים. לפיכך, ככל שיש פחות קשרים כפולים כך טמפרטורת ההיתוך יורדת. ל- C16:1ω7 טרנס. איזומרייה מסוג טרנס מאפשרת לשרשרות להיארז טוב יותר כי יש בהן פחות כיפוף, הקשרים הבין-מולקולריים מתחזקים וטמפרטורת ההיתוך עולה.

33 תגובות הידרוגנציה: סיפוח מימן לקשר כפול
תרכובות פחמן בעלות קשר כפול יכולות לעבור תגובות סיפוח של מימן. מולקולות מימן בנוכחות זרז כמו המתכת ניקל, Ni(s), מסתפחות למולקולה. הקשר הכפול נשבר ובמקומו נוצרים עוד שני קשרים יחידים בין המימנים לפחמנים של הקשר הכפול. הרוויית הקשרים הכפולים בחומצות השומן שבשמן על ידי הזרמת מימן (הידרוגנציה) בנוכחות זרז (ניקל). התהליך מתבצע בטמפרטורה ובלחץ גבוהים. אפשר לשלוט על כמות הקשרים הכפולים שתישאר בסיום התהליך בעזרת הלחץ, הטמפרטורה וכמות המימן המוזרמת. מה יקרה לטמפרטורת ההיתוך של החומצה השומנית לאחר תהליך ההידרוגנציה?

34 חומצות השומן הטבעיות קיימות ברובן במצב ציס
חומצות השומן הטבעיות קיימות ברובן במצב ציס. בתהליכי ייצור של מזונות שונים נוצרים חומצות שומן רוויות וגם האיזומרים טרנס של החומצות. חומצות שומן אילו מהוות סכנה בריאותית ונחשבות כגורם סיכון להתקפי לב, שבץ וסרטן.

35 טריגליצרידים Triglyceride

36 אסטור : תגובה בין כוהל לחומצה קרבוקסילית
חומצה קרבוקסילית, RCOOH וכוהל, ROH, מגיבים זה עם זה בתגובה הנקראת אסטור. זוהי גם תגובת דחיסה (היפוכה: הידרוליזה). דחיסה היא תגובה בין שני חומרים ליצירת קשר קוולנטי ביניהם. היא מלווה ביציאה של מולקולה קטנה דוגמת מים. בגוף החי ובצומח תגובות אלו מזורזות על ידי זרזים - אנזימים. O O זרז R-C-OH + H-O-R R-C-O-R + H2O אסטר חומצה קרבוקסילית כוהל H2O

37 טריגליצרידים יצירת טריגליצרידים – תגובה בין חומצת שומן לגליצרול
גליצרול הוא תלת-כוהל שיכול להגיב עם שלוש חומצות שומן (חומצות קרבוקסיליות). התוצר הוא טרי-אסטר הנקרא טריגליצריד. 3 חומצות שומן גליצרול טריגליצריד הוצאת 3 מולקולות מים הטריגליצריד יכול להיות מורכב משלוש חומצות שומן זהות או שונות. בגוף האדם הטריגליצרידים מרוכזים בעיקר ברקמות השומן, שמהן הם מועברים דרך מערכת הדם אל תאי הגוף לשם אספקת אנרגיה. ריכוז גבוה מדי של טריגליצרידים בדם, עקב תזונה לא-מתאימה או עקב תכונות תורשתיות עלול לגרום למחלות לב וכלי דם. הסיבה לכך היא נטייתם של הטריגליצרידים להתגבש על דופנות כלי הדם ולסתום אותם. כיום מומלץ להמעיט בצריכת השומנים במזון המכיל טריגליצרידים עם אחוז גבוה של חומצות טרנס או חומצות רוויות. כלומר להשתמש בשמנים מן הצומח דוגמת שמן זית.

38 סימולציה לסיכום בסימולציה המסכמת הבאה תוכלו לראות חומצות שומן רוויות ובלתי רוויות, דחיסה והידרוליזה של טריגליצריד והידרוגנציה.

39 -טרימריסטין (Trimyristin)
שאלה 5: הטריגליצריד טרימריסטין (Trimyristin) מורכב מגליצרול ושלוש חומצות שומן זהות רוויות, המכילות 14 פחמנים כל אחת. א. כתבו רישום מקוצר לחומצה השומנית שהטרימריסטין מורכב ממנה. ב. נסחו את התגובה לקבלת הטריגליצריד מגליצרול והחומצות המתאימות. -טרימריסטין (Trimyristin)  © Ben Mills (Benjah-bmm27, Wikipedia)

40 תשובה: א. C14:0 ב.

41 טריגליצרידים השפעת הרכב חומצות השומן בטריגליצריד על טמפרטורת ההיתוך
כמו בחומצות השומן הבודדות: יש קשר בין חוזק הקשרים הבין-מולקולריים לטמפרטורת ההיתוך. אורך השרשרות: ככל שהשרשרת ארוכה יותר , קשרי ון-דר-ולס רבים יותר וטמפרטורת ההיתוך עולה. שרשרות רוויות לעומת לא-רוויות: השרשרות הרוויות (ללא קשרים כפולים), גמישות, נארזות טוב יותר ולכן בעלות קשרי ון-דר-ולס רבים יותר. נוכחות קשרים כפולים יוצרת כיפוף בשרשרות ומונעת מהן להתקרב זו לזו ולהיארז טוב. קשרי ון-דר-ולס נחלשים. קשרים כפולים במבנה ציס או טרנס: במקרה של קשרים כפולים - במבנה טרנס (לעומת ציס). השרשרות פרושות יותר, נארזות טוב יותר וטמפרטורת ההיתוך עולה. כשיש יותר קשרים כפולים בשרשרת במבנה ציס, השרשרות מפותלות יותר וטמפרטורת היתוך נמוכה יותר.

42 החומצות השומניות המרכיבות אותם הן: .I C14:0 C14:1ω6 ציס C14:1ω6 טרנס
שאלה 6: נתונים ארבעה טריגליצרידים, A-D. כל אחד מהם מורכב משלוש חומצות שומן זהות. החומצות השומניות המרכיבות אותם הן: .I C14:0 C14:1ω6 ציס C14:1ω6 טרנס C18:0 התאימו בין החומצה השומנית לטריגליצריד שהיא מרכיבה. נמקו את ההתאמה. הטריגליצריד טמפרטורת היתוךoC A 66 B 57 C 33 D 4-

43 A. הטריגליצריד בעל השרשרות הרוויות
תשובה: A. הטריגליצריד בעל השרשרות הרוויות הארוכות. הן נארזות בצפיפות הרבה ביותר ולכן הן בעלות קשרי ון-דר-ולס החזקים ביותר. B. בעל השרשרות הקצרות יותר אך הרוויות, כי שם קשרי ון-דר-ולס מעט חלשים יותר. C. בעל קשר כפול טרנס. נוצר כיפוף בשרשרות המונע אריזה צפופה ומחליש את קשרי ון-דר-ולס ביניהן. D. עם קשר כפול ציס. הכיפוף של השרשרות גדול יותר. השרשרות מתרחקות זו מזו, אריזתן אינה צפופה, והקשרים ביניהן, מסוג ון-דר-ולס נחלשים עוד יותר לעומת טרנס. הטריגליצריד טמפרטורת היתוךoC החומצה: A 66 C18:0 B 57 C14:0 C 33 C14:1ω6 טרנס D 4- C14:1ω6 ציס

44 תרגיל 8, עמ' 50 בספר "טעם של כימיה"
מרגרינה או חמאה מי מזיקה פחות לבריאות? החמאה: מיוצרת מן החי. מכילה ריכוז גבוה של חומצות שומן רוויות. טריגליצרידים המורכבים מחומצות שומן רוויות בעלות טמפרטורת היתוך גבוהה, נוטים לשקוע על דופנות כלי הדם. מסיבה זו החמאה נחשבת למזון המעלה את הסיכון להתקפי לב. המרגרינה: מיוצרת משמני מאכל ותוספים. תהליך הכנתה כולל הרוויית הקשרים הכפולים בחומצות השומן שבשמן דרך הזרמת מימן (הידרוגנציה) בנוכחות זרז (ניקל). התהליך תעשייתי ומתבצע בטמפרטורה ובלחץ גבוהים. דרך הלחץ, הטמפרטורה וכמות המימן המוזרמת, אפשר לשלוט בתהליך על כמות הקשרים הכפולים שתישאר בסיומו. ככל שכמות הקשרים הכפולים קטנה יותר, תהיה המרגרינה שתתקבל קשה יותר. בזמן תהליך ההידרוגנציה חלים שינויים לא-רצויים בחומצות השומן. מקצת הקשרים הכפולים שנשארים בסיום התהליך עוברים ממבנה ציס (המבנה הטבעי) למבנה טרנס. חומצות טרנס הן סכנה לבריאות ונחשבות לגורם סיכון להתקפי לב ולסרטן, כי גם הן שוקעות על דופנות כלי הדם. תרגיל 8, עמ' 50 בספר "טעם של כימיה"

45 מכינים מרגרינה משמן זית, בעזרת הידרוגנציה.
שאלה 7: שמן זית מכיל את החומצות הבאות: (I) C16:0 , (II) C18:0 , (III) C18:1ω9,cis , (IV) C18:2ω6,cis,cis ו- (V) C18:3ω3,cis,cis,cis. מכינים מרגרינה משמן זית, בעזרת הידרוגנציה. אילו חומצות מחומצות השומן הבאות עשויות להימצא במרגרינה? נמקו. A B C D E

46 A B C D E תשובה: לא יימצאו: C- בגלל מיקום הקשרים הכפולים. E- בגלל אורך שרשרת קצר (12 פחמנים). (שתיהן לא היו בשמן זית). יימצאו: A - הייתה בשמן וגם תתקבל מהרוויה מלאה של הקשרים הכפולים. B – טרנס שמתחיל ב- C6, אורך מתאים. D – מהחומצה בעלת שלושת הקשרים הכפולים. קשר כפול אחד סיפח מימן, אחר הפך לטרנס ואחר נשאר ציס.

47 סיכום: חומצות שומן הן חומצות קרבוקסיליות בעלות פחמנים. חומצות השומן יכולות להיות רוויות, חד-לא-רוויות או רב-לא-רוויות. שומנים הם טריגליצרידים שהם טרי-אסטרים של חומצות שומניות וגליצרול. הגורמים המשפיעים על טמפרטורת ההיתוך של חומצות שומניות ושל טריגליצרידים הם: אורך השרשרות, מספר הקשרים הכפולים והמבנה - ציס או טרנס. מושגים חשובים: שמן, שומן, רוויון של חומצות, ציס-טרנס, אסטר, דחיסה, טריגליצריד

48 כולסטרול Cholesterol

49 הכולסטרול נמנה עם השומנים המרכיבים את קרומי התא ועיקר חשיבותו בוויסות צמיגותם.
ייצור ויטמין D, הורמונים סטרואידים וייצור מלחי מרה בכבד, המסייעים בעיכול שומנים. מבחינה כימית, הכולסטרול שייך למשפחה גדולה של חומרים סטרואידים, שאליהם שייכים גם הורמוני המין, קורטיזון ויטמין D. הכולסטרול מיוצר בכל תאי הגוף, אך בעיקר בכבד. כשני שליש מכמות הכולסטרול בדם מיוצרים בגוף עצמו ורמתו קבועה יחסית עקב פעילות של מנגנון וויסות עצמי בגוף. עם זאת, אכילת כמות רבה של מאכלים עתירי שומן וכולסטרול, מעלה גם את רמתו בדם. דבר זה עלול לגרום להיצרות כלי דם ולבעיות במערכת הלב ויתר לחץ דם. הכולסטרול, כמו שאר השומנים, איננו מסיס במים ולכן גם איננו מסיס בדם(7% ממנו נמצאים בדם והשאר בתאים).

50 בדם, מולקולות הכולסטרול והטריגליצרידים מצויים בתוך חלקיקים הקרויים "ליפופרוטאינים". חלקיקים אלו בנויים מחלבונים ושומנים, וכך הם מסוגלים גם להתקשר למולקולות השומניות ולכולסטרול וגם להתמוסס בדם. הליפופרוטאינים יכולים להיות בעלי גדלים שונים, לפי יחס החלבון והשומן בהם. אלו שהם בעלי יחס מעט שומן ויותר חלבון, דחוסים יותר ומכונים : HDL (High Density lipoprotein). החלקיקים בעלי יחס גבוהה של שומן לעומת החלבון, פחות דחוסים ופחות צפופים, ומכונים : LDL ( Low Density Lipoprotein). בתאי הגוף קיימים רצפטורים מיוחדים המזהים חלקיקי LDL ו"מאפשרים" את כניסתם לתאים. כמותם של רצפטורים אלו בתאים, נקבעת באופן תורשתי. אצל אנשים שלהם כמות קטנה יחסית של הקולטנים, פחות חלקיקי LDL ייכנסו לתאים וכמותם בדם עולה ואז אנשים אלו יהיו בעלי רמת כולסטרול (המבוטא ביחידות LDL) גבוהים בדם, דבר הגורם סיכון למחלות כלי דם ומעלה את הסיכון להתקפי לב. לעומת זאת, חלקיקי HDL נספגים בתאים ובכך מקטינים את כמות הכולסטרול בדם. עודף של HDL מגיע לכבד ושם מתפרק, מולקולות הכולסטרול "משתחררות" והתהליך מתחיל מחדש.

51 ראיון בנושא כולסטרול

52 חימצון עצמי של הקשר הכפול והוספת חומרים נוגדי חימצון - אנטיאוקסידנטים

53 הקשרי הכפולים בחומצות השומן נוטים לעבור חימצון עצמי עקב "התקפה" של מולקולות חמצן פעילות מאוד מבחינה כימית. מולקולות חמצן פעילות נוצרות עקב השראה של קרינה (למשל, קרינת שמש). כתוצאה מכך, חל שינוי מסוים בסידור האלקטרונים במולקולה והיא הופכת למעוררת ופעילה מאוד מבחינה כימית. מולקולת חמצן פעילה זו יכולה "לתקוף" קשר כפול, כפי שמתואר באיור 10: המולקולה הנוצרת, המכילה אטומי חמצן, איננה יציבה. היא מתפרקת למולקולות ולרדיקלים חופשיים קצרים יותר. הרדיקלים החופשיים של חומצות השומן ממשיכים בתהליך חימצון השמן שמתפתח ומניע את עצמו. מהירות תהליך החמצון העצמי תלויה במס' הקשרים הכפולים במולקולה. מניעת החימצון העצמי של חומצות שומן הינה בעלת חשיבות רבה בייצור מזון ושימורו, מכיוון שהתהליך גורם לבאוש המזון. הדבר מתבטא בריח רע ובטעמי לוואי מרירים ולא רצויים. כמו כן, יש אובדן של הערך התזונתי של חומצות שומן חיוניות לגוף, נוצרים חומרים רעילים, ולעיתים נוצרים גם חומרים בעלי צבע הפוגמים במוצר.

54 הוספת חומרים נוגדי חימצון, אנטיאוקסידנטים, למזון כדי למנוע את באושו, נעשית מזה שנים רבות, אך רק לאחרונה הובנו חשיבותם ומנגנון פעולתם. האנטיאוקסידנטים שבהם משתמשים מדי מזה אלפי שנים, הם התבלינים השונים המוספים למזון. מרווה, ציפורן, רוזמרין וטמין מכילים תרכובות פנוליות, הדומות במבנה שלהן לתרכובות אותן מוסיפים כיום למזון כאנטיאוקסידנטים. התרכובות , המשמשות כחומרים נוגדי חימצון, עוברות בעצמן את תהליך החימצון ויוצרות רדיקל יציב יחסית. בכך, הן גורמות להאטה, ולעיתים אף לבלימה, של תהליך החימצון של מולקולות חומצות השומן.

55 Butylated hydroxyanisole
Butylated hydroxytoluene E-320 E-321 נוגדי חמצון עלול להחמיר היפראקטיביות בילדים ולגרום להתקף באסתמטים; הפרעות כולסטרול; זהירות באלרגים; לא מתאים לתינוקות. חשוד כמסרטן נאסר ביפן ב מקדונלדס הוציאו את ה BHT ב 1986

56 שומן חד לא-רווי למול שומן רב לא-רווי
מה עדיף לנו? מומלץ לצרוך שמני מאכל, בעיקר זית וקנולה. בשמנים אלו המרכיב העיקרי הוא חומצות שומן חד-לא רוויות. הם מומלצות כיום יותר מהחומצות הרב לא-רוויות. החומצות הרב לא רוויות הכרחיות לגוף (אומגה 6 ו- 3), אך מינון גבוה שלהם נמצא כבעייתי מפני שחומצות אלו, בעלות קשרים כפולים רבים ולכן רגישות להתקפת רדיקלים חופשיים הנוצרים בגוף. הדבר גורם להתחלת תגובות שרשרת העלולות לפגוע במרכיבי תאים חיוניים כגון ממברנות, חלבונים והחומר התורשתי. זו אחת הסיבות ששמני אלו: זית וקנולה מומלצים במיוחד למאכל.

57 מספר יוד לקביעת מידת הריויון של שמנים ושומנים
הוספת יוד (I2) לחומצת שומן לא רוויה גורמת לפתיחת הקשר הכפול וסיפוח יוד לאטומי הפחמן סביב הקשר הכפול. התגובה מתרחשת הן עם קשר כפול במצב ציס והן במצב טרנס. כמות היוד (בגר') שניספח ל- 100 גר' שומן קרוי מספר יוד והוא מהווה מדד למידת אי-הריויון של השומן. שומן מן החי מספר יוד עוף 74-80 חזיר 48-65 בקר 40-55 חמאה 25-42 דג ((Menhaden שמנים צמחיים מספר יוד תירס זית 76-88 קנולה חריע סויה

58 סוף