Lipids

PART 3: LIPIDS

ลิพดิ (Lipids) • เปนสารชีวโมเลกุล ประกอบดว ยธาตุคารบ อน ไฮโดรเจน และออกซเิ จน และอาจมธี าตอุ นื่ อกี คอื ไนโตรเจน และ ฟอสฟอรัส • โดยทว่ั ไปจะไมล ะลายในนาํ้ แตละลายไดใ นสารอินทรยี ท่ี ไมม ขี ว้ั ไมล ะลายนาํ้ ละลายในตวั ทาํ ละลาย อินทรยี  เชน อีเทอร คลอโรฟอรม

• หนาทข่ี องลพิ ดิ 1. เปน โครงสรา งของเยอ่ื เซลล 2. เปนสารที่ใชในการสะสมพลังงานในรา งกาย และเปน แหลง พลงั งาน 3. เปน นวมปอ งกนั อวยั วะตา ง ๆ ในรา งกาย 4. เปน สวนประกอบของผนังเซลลแ บคทเี รีย และพชื ชนั้ สงู

ประเภทของลิพิดแบงตามโครงสรา ง 1. ลพิ ิดเชิงเดีย่ ว(simple lipid) ประกอบดวยกรดไขมันและแอลกอฮอล ไดแ ก ไขมนั (fat) นา้ํ มัน(oil) และไข (wax) ไขมนั มสี ถานะเปน ของแขง็ ทอ่ี ุณหภมู หิ อ ง สว นนาํ้ มนั เปน ของเหลวทอ่ี ุณหภมู หิ อ ง สําหรบั ไขเปนสารท่ีประกอบดวยกรดไขมันโมเลกลุ ใหญก บั แอลกอฮอลม ักไม ละลายนํ้าพบตามผิวหนัง ใบไมและผลไมบ างชนิด 2.ลิพิดเชิงซอ น หรือ ลิพิดเชงิ ประกอบ (compound lipid) เปน ลพิ ดิ ทม่ี สี ารอน่ื เปน องคป ระกอบดว ย ไดแ ก ฟอสโฟลพิ ดิ (phospholipid) ไกลโคลพิ ดิ (glycolipid) และ ลโิ พโปรตีน (lipoprotein) 3.อนุพันธลพิ ดิ (derived lipid) เปนสารประกอบอนิ ทรีย ท่มี ีโครงสรางแตกตางจากลพิ ดิ ท่ัวไป แตเนื่องจากมีสมบัตคิ ลายลพิ ิด เชน ละลายไดในตัวทําละลายอนิ ทรีย จึงถกู จัดไวในกลุมลพิ ิด ตัวอยางอนุพนั ธล ิพิดท่สี ําคัญ เชน สเตยี รอยด

lipids • ไขมันและน้ํามัน (fat and oil) • ไข (waxes) • ฟอสโฟลปิ ด (phosphors lipid) • สเตรอยด (steroids)

ปฏกิ ิริยาการเกดิ ไขมันเปนปฏกิ ริ ยิ าการเกดิ เอสเทอร (esterification) O O CH2 O C R1 CH2 OH HO C R1 catalyst 3 H2O CH OH O O CH O C R2 + + HO C R2 O O CH2 O C R3 CH2 OH HO C R3 Triglyceride (ไขมนั ) glycerol Fatty acid

O O CH2 O C R CH2 O C R CH OH O CH2 OH CH O C R monoglyceride CH2 OH O diglyceride CH2 O C R O CH O C R Triglyceride O CH2 O C R

การเรียกช่ือไขมนั 1. การเรียกชอ่ื ไตรกลเี ซอไรดอ ยา งงา ย ใหเรียกคําวา ไตร” นําหนา แลว เรียกช่ือกรดไขมันตนกาํ เนิด แตใหเ ปล่ียนคําลงทา ยจาก –อกิ แอซดิ (–ic acid) เปน อิน (–in) เชน ไตรโอเลอิน (triolein) ซึ่งเปน ไตรกลีเซอไรดทเี่ กดิ จากกลเี ซอรอล 1 โมเลกุล รวมกับกรดโอเลอกิ 3 โมเลกลุ 2. การเรียกช่อื ไตรกลเี ซอไรดผสม จะเรยี กชอื่ กรดไขมนั ตน กาํ เนดิ ตามลาํ ดบั ทเี่ กาะกบั คารบ อน เปลี่ยนคาํ ลงทา ยช่ือของกรดไขมัน 2 ชนิดแรกจาก –อกิ แอซดิ (–ic acid) เปน –โอ (–o) และเปลี่ยนคําลงทายชื่อของกรดไขมันชนิดสุดทายเปน –อิน (–in)

เชน โอเลโอปาลมิโตไลโนเลอนิ (oleopalmitolinolein) ซงึ่ เปน ไตรกลเี ซอไรดท ม่ี าจาก กรดโอเลอกิ (oleic acid) กรดปาลม ติ กิ (palmitic acid) กรดไลโนเลอิก (linoleic acid)

ชนดิ ของกรดไขมนั กรดไขมันที่ไดจ ากการนาํ ไตรกลีเซอไรดมาไฮโดรไลซจะเปน โซตรง และมีจํานวนคารบ อนเปน เลขคอู ยูระหวาง 12–24 อะตอม กรดไขมันที่เกดิ ขึ้นตามธรรมชาติมีประมาณ 40 ชนิด ซึ่งแบงเปนประเภทไดดงั น้ี -Saturated fatty acid CnH2n+1COOH -Unsaturated fatty acid มพี นั ธะคอู ยา งนอ ย 1 ตัว สตู รทวั่ ไปคอื CnH2n-3COOH

ตวั อยา งของ saturated fatty acid สวนมากมจี ํานวนคารบ อนเปนเลขคู – lauric acid (C12) CH3(CH2)10COOH พบมากที่สดุ – palmitic acid (C16) CH3(CH2)14COOH – stearic acid (C18) CH3(CH2)16COOH - กรดไขมนั ชนิดอ่ิมตัว มีสมบัติแข็งตัวงาย จุดหลอมเหลวสูง ไมเหม็นหืน เพราะไมทําปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศและ ความรอน แตกรดชนิดน้ียอยยาก ถารับประทานมากจะทําให ไขมนั อดุ ตนั ในเสน เลอื ดสงู ไขมนั จากสตั ว มีกรดไขมันอม่ิ ตวั มากกวากรดไขมันไมอ ่ิมตัว

• ถา C - C ตอ กนั ดว ยพันธะเดี่ยว และมีพนั ธะคอู ยางนอ ย 1 พนั ธะ เปน กรดไขมนั ไมอ มิ่ ตวั (unsaturated fatty acid) เชน – Oleic acid (C18) CH3(CH2) 7CH = CH(CH2) 7COOH – Linoleic acid (C18) CH3(CH2)4CH = CHCH2CH = CH - (CH2)6CH2 COOH กรดไขมนั ไมอ ม่ิ ตวั ทพ่ี บมากทส่ี ุด ไดแ ก กรดโอเลอกิ (oleic acid) และกรดไลโนเลอิก (linoleic acid) - กรดไขมันชนดิ ไมอ ่ิมตวั มสี มบตั ิแขง็ ตัวยาก จดุ หลอมเหลวตาํ่ เหม็นหืนงาย เพราะจะทาํ ปฏกิ ิริยากบั ออกซเิ จนในอากาศและความรอ น

• พันธะคใู น fatty acid สว นใหญจะมี configuration เปน cis- หรือ (Z)- เชน – Oleic acid หรอื (Z) -9-octadecenoic acid CH3(CH2)7 (CH2)7COOH C=C HH มกี รดไขมนั บางชนดิ เปน trans-configuration

พจิ ารณาตามความจาํ เปน ตอ รา งกาย จําแนกไดเปน 2 ประเภท ไดแก - กรดไขมนั ทีจ่ าํ เปน ตอรา งกาย(essential fatty acid) เปน กรดไขมนั ทร่ี า งกายสรา งไมไ ดแ ตม คี วามสาํ คญั และจาํ เปน ตอ การดาํ รงชวี ติ แบบ ปกตขิ องมนุษย มี 3ชนิด คือ กรดลิโนเลอิก (linoleic acid) กรดลิโนเลนกิ (linolenic acid) และกรดอะราชิโดนิก (Arachidonic acid) - กรดไขมนั ทไ่ี มจ าํ เปน ตอ รา งกาย (non essential fatty acid) เปนกรดไขมันท่ีรางกายสรางข้ึนเองได เชน กรดสเตียริก (stearic acid) กรดโอเลลิก (oleic acid) กรดปาลมติ กิ (palmitic acid) เปนตน

สมบัติทางกายภาพของ triglyceride • ขึ้นกับ fatty acid ทเ่ี ปนองคประกอบ • 1. จดุ หลอมเหลว – m.p. เพิม่ ขน้ึ เม่ือจํานวนคารบอนเพมิ่ ข้ึน – m.p. ลดลงเม่อื จํานวน unsaturated เพ่มิ ข้นึ

กรดไขมนั จํานวน C จาํ นวนพันธะคู m.p.(°C) Palmitic 16 - 63.1 Stearic 18 69.6 Oleic 18 - 13.4 Linoleic 18 1 -5 Linolenic 18 2 -11 3

• 2. การละลายนาํ้ – กรดไขมันในไตรกลเี ซอไรด มีขนาดโมเลกลุ ใหญ ไมละลาย นํา้ – แตถ า อยใู นรปู ของเกลอื Na, K ของกรดไขมนั เชน สบู ละลายน้าํ ได • 3. ไอโซเมอร – ไตรกลเี ซอไรดท เ่ี กดิ จาก fatty acid ทม่ี พี นั ธะคมู ี 2 isomer คือ cis-, trans- isomer

สมบัตแิ ละปฏกิ ิรยิ าทางเคมี • 1. Saponification (alkaline hydrolysis) – ไฮโดรไลซไ ตรกลเี ซอไรดด ว ยเบส เชน NaOH, KOH ได กลีเซอรอล และ เกลือของกรดไขมนั (สบ)ู

O CH2-OH CH- OH CH2- O - C – R CH2- OH O + CH - O - C – R + 3 NaOH 3 RCOONa O (สบ)ู CH2- O- C – R

The formation of soap micelles in water OH H O Soaps are H H useful cleaning agents because of OH ไขมนั the different H สงิ สกปรก H affinities of a O H OH H soap molecule’s two end. H HO

The usefulness of soaps as cleaning agents is limited by their tendency to precipitate out of solution in “hard” water. Hard water is water that is acidic or that contains ions of calcium, magnesium, or iron. 2 CH3(CH2)16COONa + Ca2+ (CH3(ไCคHล2ส)1บ6Cู OO)2Ca + 2 Na+ นํ้ากระดางเกิดขึน้ ไดอ ยา งไร? เกิดจากนา้ํ ฝนซึ่งมแี กส คารบอนไดออกไซดละลายอยู ทาํ ใหเกิดเปนกรดคารบอนิก ซึ่งเปน กรดออน เมื่อซึมลงใตดินผานชนั้ ดนิ ซึ่งมีการสลายตัวของสารอินทรีย จะทาํ ใหม ีปริมาณกรดคารบอนิกมากขึ้น ซึ่งเมอ่ื นาํ้ ทซี่ มึ ผานชัน้ ดิน หรอื สัมผัสกบั ชั้นหนิ โดยเฉพาะหินปนู ซึ่งมอี งคป ระกอบหลกั คอื แคลเซียมคารบ อเนต และ แมกนเี ซยี มคารบ อเนต นํา้ จะสามารถละลายองคประกอบหลกั เหลานี้ไดทําใหปรมิ าณ Ca2+ & Mg2+เพ่ิมมากขนึ้

ใชผงซักฟอกซ่ึงมีสมบัติเหมือนสบู แตด กี วา สบู ซ่ึงสามารถทาํ ปฏิกิริยากบั Ca2+&Mg2+ ในนาํ้ กระดา งได O O CnH2n+1 O S O-Na+ O S O -N a+ O O CH3 O O CH3(CH2)n CH S O-Na+ S O -N a+ O O O CH3 CH3 CH3 CH3 O S O -N a+ CH3CHCH2CHCH2CHCH2 CH S O-Na+ O O

• 2. Hydrogenation – unsaturated triglyceride ทําปฏิกริ ิยากับ H2 โดยมโี ลหะ เชน Ni เปนตวั เรง ปฏิกิริยา – ประโยชน ใชใ นการทําให m.p. ของนาํ้ มนั สงู ขึ้น หรือ การ ทํานาํ้ มนั พชื ใหแ ขง็ เชน นํา้ มนั ฝาย นํ้ามนั ถั่ว นาํ้ มนั มะพราว CH2-O-C(CH2)7CH=CH(CH2)7CH3 H2/Ni CH2-O- C-C17-H35 CH2 ~ O saturatCedHt2ri~glycOeride

• 3. Addition of halogen : ใหไตรกลีเซอไรดท าํ ปฏิกริ ิยากบั halogen ได dihalide CH2-O-C-(CH2)7CH = CH(CH2)7CH3 CH~ O HgCl2/ I 2 I CH2-O-C-(CH2)7CH-CH(CH2)7CH3 CH~ O I

– ปฏิกิรยิ าระหวา ง unsaturated triglyceride กับ iodine ทําใหท ราบจาํ นวนพนั ธะคูไ ด โดยดจู าก ปริมาณของ iodine ท่ที ําปฏิกิริยาไป โดยแสดงเปน คา iodine number – Iodine number = จํานวนกรมั ของ iodine ทีท่ าํ ปฏิกิรยิ าพอดีกับนาํ้ มนั หรือ ไขมนั 100 กรมั – คา iodine number สูง แสดงวา มี unsaturated fatty acid มาก

4. Rancidity – การมีกลน่ิ หืนของไขมนั และนาํ้ มนั เกิดจาก unsaturated fatty acid ท่มี นี า้ํ หนักโมเลกุลตาํ่ ถูก oxidised ไดใ นอากาศเกดิ เปน volatile aldehyde, ketone และ acid ซง่ึ มีกลิ่นเหมน็ – การปองกัน ใหใ สสารจาํ พวก antioxidants

การปอ งกนั โดยการเตมิ สารกนั หนื เชน วติ ามนิ E, C ลงไปในไขมนั และนา้ํ มนั

wax O R O C R/ ไขเปนเอสเตอรของกรดไขมันกบั แอลกอฮอล เกิดจากกรดไขมนั ท่มี ี คารบ อน 14-36 อะตอมกับแอลกอฮอล ท่มี ีคารบ อน 16-30 อะตอม

องคป ระกอบของไขผ้ึง ผงึ้ งานตองกนิ นํ้าตาลหรือนาํ้ ผึง้ จํานวนมากถึง 8 กิโลกรัม เพอ่ื ผลติ ไขผึ้งไดเพยี ง 1 กโิ ลกรมั ไขผ้ึงจึงมีองคประกอบของ โมเลกลุ ของธาตหุ ลักเชนเดยี วกบั นาํ้ ผงึ้ คอื C, H, Oประกอบชนดิ ตา ง ๆ ดงั น้ี 1. ไฮโดรคารบ อน (hydrocarbons) 14% 2. โมโนเอสเทอร (monoesters) 35% 3. ไดเอสเทอร (diesters) 14% 4. ไตรเอสเทอร (triesters) 3% 5. ไฮดรอกซ่ีโมโนเอสเทอร (hydroxy monoesters) 4% 6. ไฮดรอกซี่โพลีเอสเทอร (hydroxyl polyesters) 8% 7. กรดเอสเทอร (acid esters) 1% 8. กรดโพลเี อสเทอร (acid polyesters) 2% 9. กรดอิสระ (free acid) 12% 10. แอลกอฮอลอ ิสระ (free alcohols) 1% 11. สารท่ียังไมท ราบชนดิ (unidentifiect) 6%

การนําไปใชป ระโยชน ไขผง้ึ ท่บี ริสุทธ์ิจากธรรมชาติจะทาํ ใหไ ดผ ลติ ภัณฑตา ง ๆ จากไขผึ้งน้ัน มีคณุ ภาพกายภาพและทางเคมี สูงกวา ผลติ ภณั ฑท่ไี ดจ ากไขเทียม ไขผ้ึงนอกจากนําไปทาํ เทียนไขแลว ยังใชท ําเคร่ืองสําอาง กระบวนการทํา ผา บาติก งานโลหะ ใชเปนสารกันน้ํา สารขัดเงา สารหลอ ลน่ื ซึ่งสามารถแบงเปน กลมุ ๆ ไดดงั นี้ 1. ใชท าํ เครือ่ งสําอาง ประมาณรอยละ 35-40 2. ใชในงานเภสัชกรรม ประมาณรอยละ 25-30 3. ใชทําเทียนไข ประมาณรอยละ 20 4. ใชทาํ อื่น ๆ ประมาณรอยละ 10-20

Phospholipids พบมากในเซลลพ ชื และสัตว ตัวอยา งเชนองคป ระกอบหลักของเย่ือหุมเซลล ฟอสโฟลฟิ ด 1 โมเลกลุ จะ ประกอบดว ย -กลีเซอรอล 1 โมเลกลุ -กรดไขมนั 2 โมเลกลุ -หมูฟอสเฟต 1 โมเลกลุ สว นท่ไี มม ีข้วั สวนทมี่ ีขวั้

การละลายในน้ําของฟอสโฟลิปด SORACHAI SAELIM, DEPARTMENT OF CHEMISTRY, MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL

ตัวอยาง เลซิติน พบมากในเนื้อเย่ือของคนและสัตว ทําหนาที่เปนตัว ละลายคอเลสเตอรอล ไตรกลีเซอไรด และไขมันที่อยูในหลอดเลือด ให แตกตวั เปน อนภุ าคเลก็ ๆ

Steroids โครงสรางหลัก คือ 12 17 13 1 2 11 16 A CD 3 9 10 14 15 4 B8 5 7 6 สเตอรอยด (อังกฤษ: steroid) เปนลิพดิ ทีม่ ีโครงสรางเฉพาะ โดยท่โี ครงสรางคารบอนจะเปน วงแหวน 4 วงเช่ือมตอกนั ความแตกตา งของชนิดสเตอรอยดจ ะผันแปรไปตามฟง กชันนัลกรุป ทต่ี ดิ อยกู บั วงแหวนเหลาน้ี มีสเตอรอยดแ ตกตางกนั เปนรอยชนดิ ท่ีสามารถตรวจพบในพชื และสัตว ตวั อยา งบทบาทสําคัญของสเตอรอยดในระบบชีวิตสวนใหญคือ การเปนฮอรโ มน

Steroids สามารถแบง ไดเปน -คอเลสเทอรอล -ฮอรโมนอะดรีโนคอรติคอยด ทําหนาท่รี ักษา ควบคุม สมดุลของนํา้ และอิเลก็ โทรไลต -ฮอรโมนเพศ -กรดน้ําดี

มีความจาํ เปน สําหรับการดาํ รงชีวิต หากมีมากจะสะสมและเกาะท่ีผนัง เสนเลือด

ฮอรโมนเพศ เทสโทสเทอโรน มีหนาที่ควบคุมการ เจริญเติบโตของอวัยวะสืบพันธุ รวมทั้ง พฒั นาการตา ง ๆ ของเพศชาย โพรเจสเทอโรน ทําหนาที่ควบคุมเยื่อบุผนัง มดลูกในระหวางท่ีมีการต้ังครรภหรือมี ประจําเดือน กรดนาํ้ ดี ผลิตจากคอเลสเทอรอลท่ีตับและเก็บสะสมไว ในถงุ นาํ้ ดี กรดนาํ้ ดที ส่ี าํ คญั คือ กรดโคลิค จะทํา หนา ทชี่ ว ยยอยไขมนั ในลําไสเล็กและยังชวย ละลายคอเลสเทอรอลทอ่ี ยใู นอาหารไดอ กี ดว ย