Grundlagen der Lebensmittelchemie. Lipide Stoffklassen

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1 Grundlagen der Lebensmittelchemie Lipide Stoffklassen

2 Definition und Einteilung Fett (Rohfett) ist alles, was durch organische Lösungsmittel extrahierbar und bei 105 C nicht flüchtig ist Klassifizierung nach Merkmal Acylrest Klassifizierung nach Merkmal neutral-polar

3 Die Substanzklassen der Lipide nach Acylrest Verseifbare Lipide (Acyllipide) Mono-, Di-, und Triacylglyceride Phospholipide (Phosphatide) Glykolipide Diollipide Wachse Sterolester (Sterinester) Unverseifbare Lipide Freie Fettsäuren Isoprenoid-Lipide (Sterole, Carotinoide, Monoterpene u.a.) Tocopherole

4 Die Substanzklassen der Lipide nach neutral-polar Neutrale Lipide Fettsäuren >C12 Mono-, Di-, Triacylglyceride Sterole, Sterolester Carotinoide Wachse Tocopherole Polare Lipide Glycerophospholipide Glyceroglykolipide Sphingophospholipide Sphingoglykolipide

5 Ernährungsphysiologische Bedeutung der Lipide Lipide sind wichtige Energielieferanten (39 kj/g) Lipide sind am Aufbau biologischer Membranen beteiligt Vorkommen von essentiellen FS und Vitaminen

6 Bedeutung der Lipide im Lebensmittel Lipide sind Vorstufen und Lösungsmittel für Farb- Geruchs- und Geschmacksstoffe Der Fettverderb beeinflusst die Qualität von Lebensmitteln Lipide haben wichtige funktionelle Eigenschaften: Cremigkeit, Streichfähigkeit, Emulsions- und Schaumbildung, Schmelz, Biss, Wärmeübertragung beim Braten und Frittieren

7 Lipide in Lebensmitteln Zusammensetzung der Lipidfraktion verschiedener Lebensmittel

8 Eigenschaften und Struktur der Fettsäuren Natürliche Fettsäuren sind linear und geradzahlig. C18:0 C18:2 9,12- oder ω-6-octadecadiensäure

9 Gesättigte Fettsäuren Trivialname Kurzschreibweise Buttersäure C4:0 Capronsäure C6:0 Caprylsäure C8:0 Caprinsäure C10:0 Laurinsäure C12:0 Myristinsäure C14:0 Palmitinsäure C 16:0 Stearinsäure C18:0 Arachinsäure C20:0 Behensäure C22:0 Lignocerinsäure C24:0 Cerotinsäure C26:0

10 Ungesättigte Fettsäuren Trivialname Kurzschreibweise ω9-familie Ölsäure C18:1 (9) Erucasäure C22:1 (13) ω6-familie Linolsäure C18:2 (9,12) γ-linolensäure C18:3 (6,9,12) Arachidonsäure C20:4 (5,8,11,14) ω3-familie α-linolensäure C18:3 (9,12,15) EPA C20:5 (5,8,11,14,17) DHA C22:6 (4,7,10,13,16,19)

11 Räumliche Strukturen verschiedener Fettsäuren

12 Schmelzpunkte verschiedener Fettsäuren

13 Fettsäureverteilung tierischer Fette

14 Fettsäureverteilung pflanzlicher Fette Kakaobuttter Prozentualer Gehalt C14:0 C16:0 C16:1 C18:0 C18:1 C18:2 C20:0 Fettsäure

15 Prostaglandine Geschichte: Anfang der 30er Jahre entdeckten von Euler und Goldblatt unabhängig voneinander in Samenflüssigkeit einen auf die glatte Muskulatur wirkenden Stoff Strukturaufklärung durch Bergström Totalsynthese durch Corey Anfang der 70er Jahre Entdeckung des Wirkungsmechanismus der NSAID (non-steroidal anti-inflammatory drugs = nicht-steroidale Antiphlogistika 1975 Thromboxan, 1976 Prostacyclin, 1979 Leukotriene, 1982 Nobelpreis für Medizin an Vane, Samuelsson u. Bergström.

16 Prostaglandine Gruppe von biologisch. hochaktiven Eicosanoiden. PG werden in fast allen Geweben von Säugetieren und Menschen gebildet. Einige PG kommen auch in der Koralle Plexaura homomalla vor; in Insekten wurden ebenfalls PG nachgewiesen. Bis 1997 wurden ca. 30 natürliche PG beschrieben.

17 Thromboxane entstehen im Cyclooxygenase- Biosyntheseweg aus Arachidonsäure TXA2 physiologisch hochaktiv; fördert Thrombocytenaggregation sowie Vaso- und Bronchokonstriktion Assoziiert mit der Entstehung von Arteriosklerose, Thrombose und koronaren Herzkrankheiten Physiologischer Antagonist von TXA 2 ist u. a. Prostacyclin Unter physiolog. Bedingungen wird der Oxetan-Ring des TXA 2 rasch hydrolysiert; es entsteht das stabile TXB2, das nur eine geringe biolog. Aktivität besitzt.

18 Lipide 1 Fettsäuren Essentielle FS und die Bildung der Eicosanoide

19 Trans-Fettsäuren

20 Trans-Fettsäuregehalte verschiedener Lebensmittel Lebensmittel Trans-Fettsäuregehalt Milchfett 1-6 % Fischöl 1 % Margarine 0,4-6 % Diät- und Reformmargarine 1 % Rindertalg 4 % Schweineschmalz 1 % Pommes (im Fettanteil) 3 30 % Backwaren (im Fettanteil) 1-25 %

21 Konjugierte Linolsäuren: Bildungswege

22 Postulierte Wirkungen von CLA

23 Konjugierte Linolsäuren in Lebensmitteln

24 Vorkommen und Bedeutung freier Fettsäuren Freie Fettsäuren kommen in nativen Fetten meist in Konzentrationen unter 1% vor. In raffinierten Fetten beträgt ihr Gehalt weniger als 0,1%. Freie Fettsäuren tragen zum Aroma von Lebensmitteln bei (Schokolade, Käse...) Je nach Kettenlänge haben freie Fettsäuren in Wasser ranzigen bis bitteren Geschmack. Die Bestimmung der Säurezahl gibt einen Hinweis auf den Frischezustand eines Fettes und/oder eine erfolgte Raffination

25 Spezielle substituierte Fettsäuren Verzweigte Fettsäuren Hydroxy- und Oxosäuren In Wiederkäuer- und Bakterienfetten Fettsäuren mit cyclischen Strukturen Cutin Furanfettsäuren: In Fisch- und Pflanzenfetten

26 Triglyceride Nomenklatur

27 Triglyceride Schmelzpunkt Der Schmelzpunkt von Triglyceriden wird sehr stark von der Art und der Position der gebundenen Fettsäuren bestimmt.

28 Verteilung der Fettsäuren in den Triglyceriden 3,6 as reste/drehung

29 Mono- und Diglyceride Stärke in geringen Mengen in fast allen Speisefetten und Lipidfraktionen von Lebensmitteln Protein grenzflächenaktive Eigenschaften in großem Umfang als Emulgatoren für Lebensmittel eingesetzt (E 471 und E 472a) Digalactosyldiglyceride in Backwaren

30 Glycerophospholipide

31 Sphingolipide und Diollipid Sphingosin X = H, Ceramid X = Mono- oder Oligisaccharid, Cerebrosid Sphingomyelin Cardiolipin

32 Sphingolipidklassen Die Sphingomyelin wichtigsten Sphingolipidklassen Cerebrosid Gangliosid

33 Polare Lipide als Membranbausteine

34 Liposomen

35 Wachse langkettige, meist gesättigte FS verestert mit langkettigen, primären Alkoholen Beispiel: Cerylcerotat in Schale von Sonnenblumenkernen

36 Isoprenoidlipide

37 Die Substanzklasse der Steroide

38 Cholesterol: 5-Cholesten-3ß-ol Das Sterangerüst Steran- bzw Gonangrundgerüst OH-Gruppe am C-3 Δ-5,6 CH 3 -Gruppe an C-10 und C-13 Isooctylseitenkette am C-17 Die Ringpaare AB, BC und CD alle trans verknüpft Das Ringsystem dadurch fast planar Steroide mit diesem Grundgerüst gehören zur 5-ß-Reihe

39 Synthese, Resorption und Ausscheidung von Cholesterol Orale Aufnahme Endogene Synthese Hormone, Gallensäuren, Vitamin D Cholesterol-Pool Baustein für Membranen Ausscheidung Fäces Urin Haut

40 Cholesterolgehalte in Lebensmitteln In pflanzlichen Fetten und Ölen kommt Cholesterol nur in Spuren vor (< 1% der Gesamtsterole). Ein höherer Cholesterolgehalt ist deshalb ein Hinweis auf ein tierisches Fett

41 Phytosterole Die wichtigsten pflanzlichen Sterole

42 Vorkommen von Phytosterolen in Lebensmitteln

43 Phytosterole als funktionelle Lebensmittelbestandteile Einfluss unterschiedlicher Brotaufstriche auf die Serumcholesterinwerte