Ճարպեր

Ճարպեր, նաև տրիգլիցերիդներ, տրիացիլգլիցերիդներ, օրգանական նյութեր են, որոնք առաջնում են կարբոնաթթուների և եռատոմ սպիրտ գլիցերինի եթերացման արդյունքում։

Տրիգլիցերիդի գնդիկավոր մոդել: Թթվածինն ընդգծված է կարմիրով, ածխածինը սևով, ջրածինը սպիտակով

Տրիգլիցերիդներ: Գլիցերինի կմախքը ընդգծված է կանաչով, սևը սպիտակ ֆոնի վրա ճարպաթթվի մոլեկուլի մի մասն է (նկարում դրանք պալմիտինաթթվի ռադիկալներ են):

Կենդանի օրգանիզմներում հիմնականում կատարում են կառուցվածքային և էներգետիկ գործառույթներ. դրանք բջջաթաղանթի հիմնական բաղադրիչն են, իսկ օրգանիզմի էներգիայի պաշարը պահվում է ճարպային բջիջներում։

Ածխաջրերի և սպիտակուցների հետ մեկտեղ ճարպերը սննդի հիմնական բաղադրիչներից են ։ Բուսական ճարպերը կոչվում են յուղեր (կենդանական որոշ ճարպեր, ինչպիսիք են կարագը և յուղը, նույնպես կոչվում են յուղեր)։ Բուսական յուղերը սովորաբար հեղուկ են սենյակային ջերմաստիճանում։ Բացառություն են կազմում արևադարձային բույսերի յուղերը ( արմավենի, կոկոս, կակաո և այլն)։ Կենդանական ճարպերը, հակառակ բուսականների, սովորաբար պինդ վիճակում են սենյակային ջերմաստիճանում։ Բացառություն են կազմում ձկան յուղը, տավարի ոտքերի ճարպը (սմբակի յուղ)։

Ճարպերի կազմը

Ճարպերի բաղադրությունը նկարագրել են ֆրանսիացի գիտնականներ Մ.Շևրոն և Պ.Բերթլոն։ 1811 թվականին Մ.Շևրոն պարզել է, որ երբ ճարպի և ջրի խառնուրդը տաքացվում է ալկալային միջավայրում, առաջանում են գլիցերին և կարբոնաթթուներ (ստեարինաին և օլեինային)։ 1854 թվականին քիմիկոս Պ.Բերթլոն իրականացրել է հակադարձ ռեակցիան և առաջին անգամ սինթեզել ճարպը՝ տաքացնելով գլիցերինի և կարբոնաթթուներ խառնուրդը։

Ճարպերի բաղադրությունը համապատասխանում է ընդհանուր բանաձևին, որտեղ R1, R2 և R3 (նույն կամ տարբեր) ճարպաթթուների ռադիկալներ են։

Բնական ճարպերն իրենց բաղադրության մեջ պարունակում են երեք թթվային ռադիկալներ, որոնք ունեն չճյուղավորված կառուցվածք և, որպես կանոն, զույգ թվով ածխածնի ատոմներ (ճարպերում «կենտ» թթվային ռադիկալների պարունակությունը սովորաբար 0,1%-ից պակաս է)։

Բնական ճարպերն առավել հաճախ պարունակում են հետևյալ ճարպաթթուները՝

Հագեցած.Ալկանային թթուներ .

• ստեարինաթթու (C₁₇ H₃₅COOH)
• մարգարինաթթու (C₁₆ H₃₃COOH)
• պալմիտինաթթու (C₁₅H₃₁COOH)
• կապրոնաթթու (C₅H₁₁COOH)
• կարագաթթու (C₃H₇COOH)

Չհագեցած:Ալկենաթթուներ .

• պալմիտօլեինաթթու (C₁₅H₂₉COOH, 1 կրկնակի կապ )
• օլեինաթթու (C₁₇H₃₃COOH, 1 կրկնակի կապ )

Ալկադիենաթթուներ .

• լինոլաթթու (C₁₇H₃₁COOH, 2 կրկնակի կապ )

Ալկատրիենաթթուներ .

• լինոլենաթթու (C₁₇H₂₉ COOH, 3 կրկնակի կապ)
• արախիդոնաթթու (C₁₉H₃₁COOH, 4 կրկնակի կապ, ավելի քիչ տարածված)

Որոշ բնական ճարպեր պարունակում են ինչպես հագեցած, այնպես էլ չհագեցած կարբոնաթթուների մնացորդներ։

Բնական ճարպերի բաղադրությունը

Պինդ և հեղուկ ճարպերի (տրիգլիցերիդների) մոտավոր բաղադրությունը :

Տրիգլիցերիդներ	թթվային մնացորդներ, % ըստ զանգվածի
	պալմիտատ	ստեարինատ	օլեինատ	լինոլատ	լինոլենատ
Կարագ	25	11	34	6	5
Արևածաղկի ձեթ	11	4	38	46	-
Ձիթապտղի ձեթ	10	2	82	4	-
կտավատի յուղ	5	3	5	62	25
արմավենու յուղ	44	5	39	11	-
Գառան ճարպ (պինդ)	38	30	35	3	9
Տավարի ճարպ (պինդ)	31	26	40	2	2
Խոզի ճարպ (պինդ)	27	14	45	5	5
Ճարպերը մարդու մարմնում	25	8	46	10	-

Կենդանական ճարպեր

Ամենից հաճախ ստեարիանաթթուն և պալմիտինաթթուն հայտնաբերվում են կենդանական ճարպերում, չհագեցած ճարպաթթուները ներկայացված են հիմնականում օլեինաթթվով, լինոլաթթվով և լինոլենաթթվով։ Ճարպերի ֆիզիկաքիմիական և քիմիական հատկությունները մեծապես որոշվում են դրանց բաղկացուցիչ հագեցած և չհագեցած ճարպաթթուների հարաբերակցությամբ։

Բուսական յուղեր

Բույսերում ճարպերը պարունակվում են համեմատաբար փոքր քանակությամբ, բացառությամբ յուղոտ սերմերի, որոնցում ճարպի պարունակությունը կարող է լինել ավելի քան 50%։

Ճարպերի հատկությունները

Ճարպի էներգետիկ արժեքը մոտավորապես հավասար է 9,3 կկալ-ի մեկ գրամի դիմաց, որը համապատասխանում է 39 կՋ/գ-ի։ Այսպիսով, 1 գրամ ճարպ ծախսելիս արտազատվող էներգիան, հաշվի առնելով ազատ անկման արագացումը, մոտավորապես համապատասխանում է 39,000 Ն (զանգվածը ≈ 4,000 կգ = 4 տոննա) կշռով բեռը 1 մետր բարձրության վրա բարձրացնելիս կատարված աշխատանքին։

Ջրի հետ ուժեղ խառնվելիս հեղուկ (կամ հալված) ճարպերը ձևավորում են քիչ թե շատ կայուն էմուլսիաներ։ Կաթը ջրի մեջ ճարպի բնական էմուլսիա է։

Ֆիզիկական հատկություններ

Ճարպերը մածուցիկ հեղուկներ կամ պինդ նյութեր են, ավելի թեթև, քան ջուրը։ Նրանց խտությունը տատանվում է 0,9-0,95 գ/սմ³-ի սահմաններում։ Ճարպերը հիդրոֆոբ են, գործնականում չեն լուծվում ջրում, հեշտությամբ լուծվում են օրգանական լուծիչներում (բենզոլ, երկքլորէթան, եթեր և այլն) և մասամբ էթանոլում (5-10%)։

Դասակարգում

Որքան բարձր է չհագեցած թթուների պարունակությունը ճարպերում, այնքան ցածր է ճարպերի հալման ջերմաստիճանը։

Ճարպերի համախառն վիճակ	Քիմիական կառուցվածքի տարբերությունները	Ճարպերի ծագումը	Բացառություններ
Պինդ ճարպեր	Պարունակում է հագեցած ճարպաթթուների մնացորդներ	Կենդանական ճարպեր	Ձկան յուղ (հեղուկ)
խառը ճարպեր	Պարունակում են հագեցած և չհագեցած ճարպաթթուներիճարպաթթուների մնացորդներ
Հեղուկ ճարպեր (յուղեր)	Պարունակում է չհագեցած ճարպաթթուներիճարպաթթուների մնացորդներ	Բուսական ճարպեր	Կոկոսի յուղ, կակաոյի յուղ, կարագ (պինդ)

Անվանակարգ

Համաձայն տրիվիալ անվանակարգության՝ գլիցերիդները կոչվում են թթվի կրճատ անվանմանը -իդ վերջավորության ավելացմամբ և նախածանցով, որը ցույց է տալիս, թե քանի հիդրօքսիլ խումբ է գլիցերինի մոլեկուլում եթերացված։

Քիմիական հատկություններ

Ճարպերի հիդրոլիզ

Հիդրոլիզը բնորոշ է ճարպերին, քանի որ դրանք էսթերներ են։ Այն իրականացվում է հանքային թթուների և ալկալիների ազդեցության տակ, երբ տաքացվում է։ Կենդանի օրգանիզմներում ճարպերի հիդրոլիզը տեղի է ունենում ֆերմենտների ազդեցության տակ։ Հիդրոլիզի արդյունքը գլիցերինի և համապատասխան կարբոքսիլաթթուների առաջացումն է.

C₃H₅(COO)₃-R + 3H₂O ↔ C₃H₅(OH)₃ + 3RCOOH:

Ճարպերի ճեղքումը գլիցերինի և ավելի բարձր կարբոնաթթուների աղերի իրականցվում է՝ դրանք մշակելով ալկալիներով (նատրիումի հիդրօքսիդ), գերտաքացած գոլորշիով և երբեմն հանքային թթուներով։ Այս գործընթացը կոչվում է ճարպերի օճառացում (տես Օճառ):C₃H₅(COO)₃-(C₁₇H₃₅)₃ + 3NaOH → C₃H₅(OH)₃ + 3C₁₇H₃₅ COONaտրիստեարին (ճարպ) + նատրիումի հիդրօքսիդ → գլիցերին + նատրիումի ստեարատ (օճառ)

Ճարպերի հիդրում (հիդրոգենացում)։

Բուսական յուղերի բաղադրության մեջ պարունակվում է չհագեցած կարբոնաթթուների մնացորդներ, ուստի դրանք կարող են ենթարկվել հիդրոգենացման։ Ջրածինը անցնում է յուղի տաքացված խառնուրդի միջով նուրբ բաժանված նիկելի կատալիզատորով, որն ավելացվում է չհագեցած ածխաջրածնային ռադիկալների կրկնակի կապերի տեղում։ Ռեակցիայի արդյունքում հեղուկ յուղը վերածվում է պինդ ճարպի։ Այս ճարպը կոչվում է սալոմաս կամ համակցված ճարպ։ Հիդրոգենացումը, որպես կողմնակի ազդեցություն, իզոմերիացնում է մնացած կրկնակի կապերը՝ դրանով իսկ փոխակերպելով ճարպի որոշ մոլեկուլներ տրանս ճարպերի՝ ավելացնելով տրանսճարպերի մասնաբաժինը յուղում։

Ճարպերի սննդային հատկությունները

Ճարպերը կաթնասունների էներգիայի հիմնական աղբյուրներից են։ Աղիներում ճարպերի էմուլսացումը (նրանց կլանման համար անհրաժեշտ պայման) իրականացվում է լեղաթթուների մասնակցությամբ։ Ճարպերի էներգետիկ արժեքը մոտ 2 անգամ ավելի բարձր է, քան ածխաջրերինը՝ հաշվի առնելով դրանց կենսամատչելիությունը և օրգանիզմի կողմից առողջ կլանումը։

Հագեցած ճարպերն օրգանիզմում քայքայվում են 25-30%-ով, մինչդեռ չհագեցած ճարպերն ամբողջությամբ քայքայվում են։

Չափազանց ցածր ջերմային հաղորդունակության պատճառով ենթամաշկային ճարպային հյուսվածքում կուտակված ճարպը ծառայում է որպես ջերմամեկուսիչ, որը պաշտպանում է մարմինը ջերմության կորստից (կետեր, փոկեր և այլն)։

Ճարպերի օգտագործումը

• Սննդի արդյունաբերություն (մասնավորապես՝ հրուշակեղեն)
• ֆարմացիա
• Օճառի և կոսմետիկ արտադրանքի արտադրություն
• Քսայուղերի արտադրություն

Տես նաև

• Լիպիդներ

Գրականություն

• Триглицериды // Телевизионная башня — Улан-Батор. — М. : Большая российская энциклопедия, 2016. — С. 389. — (Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов ; 2004—2017, т. 32). — ISBN 978-5-85270-369-9.
• Жиры // Железное дерево — Излучение. — М. : Большая российская энциклопедия, 2008. — С. 98—99. — (Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов ; 2004—2017, т. 10). — ISBN 978-5-85270-341-5.
• Растительные масла жирные // Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов. — М. : Большая российская энциклопедия, 2004—2017.
• Тютюнников, Б. Н. Химия жиров / Б. Н. Тютюнников, З. И. Бухштаб, Ф. Ф. Гладкий и др. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Колос, 1992. — 448 с.
• Беззубов, Л. П. Химия жиров / Л. П. Беззубов. — 3-е изд. — М.: Пищевая промышленность, 1975. — 280 с.
• Щербаков, В. Г. Химия и биохимия переработки масличных семян / В. Г. Щербаков. — М.: Пищевая промышленность, 1977. — 180 с.
• Евстигнеева Р. П. Химия липидов / Р. П. Евстигнеева, Е. Н. Звонкова, Г. А. Серебренникова, В. И. Швец. — М.: Химия, 1983. — 296 с., ил.