บทที่ 9 Lipid

บทท่ี 9 ลปิ ด$ (Lipid) แผนการสอนประจำบท เน้อื หาประจำบท 9.1 ความหมายและประเภทของลปิ ด7 9.2 ลิป7ดอย:างงา: ย 9.3 ฟอสโฟลปิ ด7 9.4 ไกลโคลปิ 7ด 9.5 โพรสตาแกลนดินสF 9.6 เทอรFพนี 9.7 สเตอรอยดF 9.8 วิตามิน 9.9 แบบฝกM หัดเสรมิ ความเขOาใจ วัตถุประสงคก8 ารเรยี นร=ูประจำบท เพื่อใหเO ขาO ใจความหมายพืน้ ฐานของลิปด7 เพ่ือใหสO ามารถจำแนกชนดิ และโครงสราO งของลปิ 7ดไดO วิธีการสอนและกจิ กรรมการเรียนการสอนประจำบท บรรยายผา: นระบบออนไลนF google meet, google classroom, Microsoft team และ BUU LMS ตอบขOอซักถามของผเูO รียน การถาม-ตอบระหวา: งผูสO อนและผเูO รยี น ใหOผูOเรียนทำแบบฝกM หดั สอื่ การเรียนการสอน เอกสารประกอบคำสอนรายวชิ า 30322463 เคมอี ินทรยี F 2 (สำหรบั นสิ ิตเภสชั ศาสตรF) คอมพวิ เตอรF ไอแพด และ Power Point การวดั ผลและประเมนิ ผล แบบฝMกหัด และขอO สอบ สงั เกตความสนใจของผOูเรียน และการแสดงความคดิ เห็นของผูเO รียน

บทที่ 9 ลปิ 5ด บทนำ (Introduction) สารชีวโมเลกุล (biomolecule) เปzนสารอนิ ทรียFทเี่ ปzนองคFประกอบของสิ่งมีชวี ติ เปzนไบโอพอลิเมอรF (biopolymer) ไดแO ก: คารFโบไฮเดรต (carbohydrate) กรดนิวคลีอิก (nucleic acid) โปรตนี (protein) และไขมัน (lipid) ดงั รูปที่ 9-1 Monomer/subunit Polymer Cellular Structure CH2OH H H O H OH H OH OH H OH Carbohydrate Monosaccharide Starch Granules in Chloroplasts Phosphate Base P Nucleic Acid Sugar Double Helix(DNA) Chromosome Nucleotide H H N HO CC H RO Protein Amino Acid Polypeptide Intermediate Filaments Lipid Fatty Acid Triglyceride Adipose Cells รูปที่ 9-1 สารชีวโมเลกลุ ท่มี าจาก: https://kmkato.wordpress.com/2013/12/07/what-are-macromolecules/ 9.1 ความหมายและประเภทของลปิ ดE (Mean and Classification of Lipid) ลิปด7 (lipid) หรอื เรยี กวา: “fat” เปzนสารชีวโมเลกลุ ท่ีละลายน้ำไดOนOอย แต:ละลายไดดO ใี นตวั ทาละลาย อินทรียF เช:น ไดเอททลิ อเี ทอรF (diethyl ether) เบนซนี (benzene) อะซโี ตน (acetone) และคลอโรฟอรมF (chloroform) เปzนตOน ลิปด7 ทำหนาO ทเ่ี ปนz แหล:งสะสมพลงั งานในรา: งกายของสิ่งมีชวี ิต เพอ่ื ใชใO นขบวนการเมตาบอลซิ ึม ซ่ึงลิป7ดใหO พลงั งานมากกว:าสารชวี โมเลกุลอื่นๆ โดยลปิ ด7 1 กรมั ใหพO ลังงาน 9 กิโลแคลอรี่ สว: นโปรตนี และคารFโบไฮเดรต 1 ผศ.ดร. อทุ ัยวรรณ ศริ ิอ/อน ภาควชิ าเคมี คณะวิทยาศาสตร; ม. บูรพา 264

บทที่ 9 ลิป5ด กรมั ใหOพลงั งาน 5.6 และ 4.2 กโิ ลแคลอร่ี ตามลำดับ นอกจากนี้ ลิปด7 ยังเปzนองคFประกอบท่ีสำคัญของเยือ้ หมุO เซลลF (cell membrane) ตวั อย:างของลิป7ดท่สี ำคัญ ไดOแก: ไตรกลเี ซอไรดF (triglyceride) ฟอสโฟลิป7ด (phospholipid) โพสแทกเลน ดนิ (prostaglandin) โพสแทกไซลิน (prostacyclin) วิตามินทลี่ ะลายไขมัน (fat-soluble vitamin) เทอพีน (terpene) เทอพนี อยดF (terpenoid) คลอเรสเตอรอล (cholesterol) สเตรอยดF (steroid) ฮอรโF มน (hormone) และ ไบลแF อซิด (bile acid) เปนz ตOน แสดงโครงสราO งดังรปู ที่ 9-2 รูปที่ 9-2 แสดงตัวอย:างโครงสรOางของลปิ ด7 ลปิ ดF (lipid) แบMงออกเปNน 3 ประเภททสี่ ำคญั ไดแ= กM 1) ลิปด7 อยา: ง:าย (simple lipid) เปzนสารประเภทไตรกลเี ซอไรดF (triglyceride) ไดแO ก: ไขมัน (fat) และ น้ำมัน (oil) ผศ.ดร. อทุ ยั วรรณ ศิรอิ /อน ภาควชิ าเคมี คณะวิทยาศาสตร; ม. บูรพา 265

บทท่ี 9 ลปิ ด5 2) ลิปด7 เชิงประกอบ (compound lipid) เปนz ลปิ 7ดอย:างงา: ยท่มี ีองคปF ระกอบอนื่ อยดู: วO ย ไดOแก: ฟอสโฟลปิ ด7 (phospholipid) โปรสตาแกลนดินสF (prostaglandin) และโพสแทกไซลิน (prostacyclin) 3) ลิปด7 เบด็ เตล็ด (miscellaneous lipid) เปนz สารอืน่ ๆ ที่มีสมบตั ิคลาO ยลปิ 7ด แต:ไม:เปzนสารประกอบเอส เทอรFของกรดไขมนั และกลเี ซอรอล ไมท: ำปฏกิ ิรยิ ากับเบส ไดOแก: วิตามนิ ท่ลี ะลายไขมนั (fat-soluble vitamin) เทอพนี (terpene) เทอพีนอยดF (terpenoid) คลอเรสเตอรอล (cholesterol) สเตรอยดF (steroid) ฮอรFโมน (hormone) และ ไบลแF อซิด (bile acid) 9.2 ลิปดE อยาQ งงาQ ย (Simple Lipid) ไตรกลีเซอไรด8 (triglyceride) ลปิ ด7 อย:างา: ยเปนz สารประเภทไตรกลีเซอไรดF (triglyceride) หรือไตรกลเี ซอไรดF (triglyceride) ไดแO ก: ไขมัน สตั วF (animal fat) และนำ้ มันพชื (vegetable oil) มโี ครงสรOางเปนz ไตรเอสเทอรF (triester) ที่เกดิ จากการทำ ปฏกิ ิริยาระหว:างกลีเซอรอล (glycerol) 1 โมเลกุล กับกรดไขมนั (fatty acid) 3 โมเลกุล โดยกรดไขมนั ทงั้ สามอาจ เปนz ชนดิ เดยี วกันหรอื ต:างชนดิ กนั ก็ไดO ดังรปู ท่ี 9-3 แสดงตัวอย:างของ triglyceride ท่ีเกดิ จากกรดไขมนั 3 ชนิด ไดOแก: กรดพลามติ กิ (palmitatic acid) กรดโอลอิ กิ (oleic acid) และกรดสเตียรกิ (stearic acid) ดังรูปท่ี 9-4 รูปท่ี 9-3 ปฏิกิรยิ าการเกิดเปนz triglyceride รูปท่ี 9-4 ตวั อยา: งของ triglyceride ปฏิกริ ิยาไฮโดรไลซีส (hydrolysis) ของลิปดF เนอ่ื งจากโครงสราO งเปzนไตรเอสเทอรF (triester จึงสามารถเกดิ ปฏกิ ริ ิยาไฮโดรไลซสี (hydrolysis) ไดOเปนz กลี เซอรอล (glycerol) และกรดไขมัน (fatty acid) โดยปฏกิ ิริยาไฮโดรไลซิสของไตรกลเี ซอไรดเF กดิ ไดทO ั้งในสภาวะกรด ผศ.ดร. อทุ ยั วรรณ ศิรอิ อ/ น ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร; ม. บรู พา 266

บทท่ี 9 ลปิ 5ด และเบส หรือใชOเอนไซมทF ำหนOาทเี่ ปนz ตวั เรง: ปฏิกิรยิ า โดยมเี อนไซมFบางชนิดทีอ่ ย:ูในระบบทางเดินอาหารทำใหO เกดิ ปฏกิ ิรยิ าไฮโดรไลซสิ ไดO แสดงดังรูปท่ี 9-5 รปู ท่ี 9-5 ปฏกิ ิริยาไฮโดรไลซสี ของ triglyceride กรดไขมัน (fatty acid) เกิดจากปฏิกิริยาไฮโดรไลซสี ของลปิ ด7 (fat, oil หรือ membrane phospholipid) และเปนz ส:วนของ โครงสรOาง triglyceride มลี กั ษณะเปนz ไฮโดรคารFบอนสายยาว ที่ปลายดาO นหน่ึงเปzนหมคู: ารบF อกซิล (carboxyl, - COOH) โดยในธรรมชาตพิ บกรดไขมนั มจี ำนวนคารFบอนเปนz เลขคอ:ู ย:ูระหวา: ง 12 ถึง 24 อะตอม โดยแบ:งกรดไขมนั ออกเปzนกรดไขมันอม่ิ ตัว (saturated fatty acid) และกรดไขมนั ไม:อิ่มตัว (unsaturated fatty acid) ตามลักษณะ ของสายไฮโดรคารบF อน ดังตัวอยา: งรูปที่ 9-6 และรายละเอยี ดดังน้ี • กรดไขมนั อ่ิมตัว (saturated fatty acid) เปนz กรดไขมันทสี่ ายโซไ: ฮโดรคารFบอนเปนz พนั ธะเด่ยี วทงั้ หมด • กรดไขมันไมอ: มิ่ ตวั (unsaturated fatty acid) เปนz กรดไขมันท่ีมพี นั ธะคู: (C=C) ในโมเลกุล โดยใน ธรรมชาติจะพบพนั ธะค:ูเปนz แบบ cis-isomer มากกวา: trans-isomer รูปที่ 9-6 ตวั อย:างกรดไขมนั อม่ิ ตวั และกรดไขมนั ไมอ: ่ิมตัว จดุ หลอมเหลว (melting point, mp.) ของกรดไขมันอ่ิมตัวสงู กว:ากรดไขมันไม:อ่ิมตวั และสงู ขึ้นตาม จำนวนคารFบอนหรอื นำ้ หนกั โมเลกลุ ท่เี พม่ิ ขน้ึ กรดไขมันอ่มิ มีสถานะเปzนของแข็งทอี่ ุณหภูมิหอO ง ในขณะทกี่ รดไขมนั ไม:อิม่ ตัว จำนวนพนั ธะคมู: ผี ลต:อจดุ หลอมเหลว โดยเมอื่ จำนวนพันธะค:ูเพิม่ ข้ึน จุดหลอมเหลวจะลดลง ทำใหOมี สถานะเปzนของเหลวที่อุณหภูมหิ อO ง แสดงบางตวั อย:างดงั ตารางที่ 9.1 ผศ.ดร. อทุ ยั วรรณ ศิรอิ /อน ภาควชิ าเคมี คณะวิทยาศาสตร; ม. บูรพา 267

บทที่ 9 ลิปด5 ตารางที่ 9.1 แสดงตัวอยา: งและจุดหลอมแลวของกรดไขมันอิ่มตวั และไมอ: ่ิมตวั บางชนดิ โดยสาเหตทุ ี่กรดไขมนั อ่ิมตัวมจี ดุ เดือดทสี่ งู กว:ากรดไขมนั ไม:อิ่มตัว เน่อื งจากโครงสรOางท่ีจัดวางตัวกนั อยา: ง เปzนระเบียบของกรดไขมันอ่มิ ตัวเทียบกับกรดไขมันไม:อิม่ ตัว ทำใหOโครงสรOางมีแรงยดึ เหน่ยี วระหว:างโมเลกุลสูง ทำ ใหOมีจดุ เดอื ดสงู เปzนของแขง็ ทีอ่ ุณหภมู หิ อO ง ในทางกลบั กัน กรดไขมันไมอ: ม่ิ ตวั มีจุดเหลอมเหลวต่ำ เนอ่ื งจากมีการจดั วางโมเลกลุ ไมเ: ปนz ระเบยี บ ซ่ึงเกิด จากพันธะค:ทู ข่ี ัดขวางการจดั วางตวั ของโมเลกุลแบบเปzนระเบยี บ ทำใหOโครงสรOางมีแรงยึดเหนยี่ วระหว:างโมเลกลุ ตำ่ จึงมีจดุ เดอื ดตำ่ และมสี ถานะเปนz ของเหลวทอี่ ุณหภมู หิ Oอง แสดงตัวอยา: งโครงสราO งของกรดไขมันอิม่ ตวั และไมอ: ่ิมตัว ดังรูปท่ี 9-7 ผศ.ดร. อทุ ัยวรรณ ศิรอิ /อน ภาควิชาเคมี คณะวทิ ยาศาสตร; ม. บูรพา 268

บทที่ 9 ลิปด5 รูปที่ 9-7 โครงสรOางของกรดไขมนั อ่ิมตัวและกรดไขมันไมอ: ่ิมตัว ไขมนั (fat) และน้ำมนั (oil) เปzนสารประเภทไตรกลีเซอไรดF (triglyceride) โครงสรOางประกอบดOวยกรดไขมนั โดยไขมนั และนำ้ มันมี ความแตกตา: งกัน ข้นึ กับชนดิ ของกรดไขมนั ดงั น้ี - ไขมนั (fat) คือไตรกลีเซอไรดทF ่ีประกอบดOวยกรดไขมันอม่ิ ตวั (saturated fatty acid) มากกว:ากรด ไขมนั ไม:อม่ิ ตวั มสี ถานะเปzนของแขง็ ทอี่ ุณหภมู ิหอO ง โครงสราO งจดั วางตวั อย:างเปนz ระเบยี บ ทำใหมO ีจดุ หลอมเหลวสงู เชน: ไขมันสัตวF (animal fat) - น้ำมนั (oil) คอื ไตรกลีเซอไรดFที่อาจประกอบดวO ยกรดไขมันไมอ: ่ิมมากกวา: กรดไขมันอ่ิมตวั มีสถานะ เปzนของเหลวทีอ่ ุณหภมู ิหอO ง เนือ่ งจากโครงสรOางจดั วางตวั อยา: งไมเ: ปนz ระเบียบ ท่เี กดิ จากพันธะคข:ู อง กรดไขมนั ขัดขวางการจัดวางตัวอยา: งเปzนระเบียบของโครงสรOาง ทำใหOมีจุดหลอมเหลวตำ่ เชน: น้ำมนั พืช (vegetable oil) แสดงตัวอยา: งโครงสราO งของ fat และ oil ดงั รูปที่ 9-8 และตารางที่ 9.2 ผศ.ดร. อุทยั วรรณ ศิรอิ อ/ น ภาควชิ าเคมี คณะวิทยาศาสตร; ม. บรู พา 269

บทท่ี 9 ลปิ 5ด รปู ท่ี 9-8 โครงสราO งตวั อยา: งของไขมันละนำ้ มัน ตารางท่ี 9.2 แสดงตวั อยา: งของ fat และ oil และปรมิ าณของกรดไขมนั อม่ิ ตัวและไม:อมิ่ ตัว ผศ.ดร. อทุ ยั วรรณ ศิรอิ อ/ น ภาควชิ าเคมี คณะวทิ ยาศาสตร; ม. บรู พา 270

บทที่ 9 ลปิ ด5 การอMานชอ่ื กรดไขมนั (nomenclature) 1) การอ:านช่อื ของกรดไขมันจะใสต: ัวเลขระบุจำนวนคารFบอนและจำนวนพนั ธะคูโ: ดยขนั้ ดวO ยเครอ่ื งหมายโค ลอน (colon, :) ยกตวั อยา: งเช:น กรดไขมันท่มี สี ายโซค: ารFบอนยาว 18 คารFบอน และเปzนพนั ธะเดยี่ วทงั้ หมด คอื steric acid (รวมคารบF อนของหมคู: ารFบอนลิ ) อา: นชอ่ื เปนz 18:0 หรือ palmitoleic acid มสี ายโซ:คารFบอนยาว 16 คารFบอนและพันธะค:ู 1 พันธะ อ:านเปzน 16:1 โดยระบตุ ำแหนง: ของพนั ธะคู:เปนz เลขยกกำลังบนเครื่องหมายเดลตOา (delta, D) เช:น a-linolenic acid(ALA) 18:3(D9,12,15) หรอื arachidonic acid 20:4(D5,8,11,14) ดงั รูปที่ 9-9 รูปท่ี 9-9 ตัวอยา: งการอา: นชื่อของกรดไขมัน 2) ใหอO า: นตามจำนวนคารบF อนเช:นเดียวกบั การอา: นชอื่ ของไฮโดรคารบF อน จากนั้นตัด -e ทงิ้ แลOวแทนดวO ย -oic acid โดยกรดไขมนั อ่ิมตวั จะลงทาO ยดวO ย -anoic acid เชน: octadecanoic acid สำหรบั 18:0 ส:วนไขมันไม: อม่ิ ตัวจะลงทOายดOวย -enoic acid เช:น octadecenoic acid สำหรับ 18:1(D9) เปนz ตOน การสังเคราะห8กรดไขมนั ในธรรมชาติ (biosynthesis of fatty acid) การสังเคราะหกF รดไขมนั จากธรรมชาติ (biosynthesis) เกดิ จากการรวมกนั ของอะซีเตตทม่ี ี 2 คารบF อน (two-carbon acetate) ไปเร่ือยๆ จนไดเO ปนz สายโซ:คารFบอนของกรดไขมนั ที่ยาวข้ึนและทำใหOกรดไขมันทีไ่ ดจO าก ธรรมชาติมีจำนวนคารบF อนเปzนเลขคู: ดังรปู 9-10 ผศ.ดร. อทุ ัยวรรณ ศริ อิ /อน ภาควชิ าเคมี คณะวิทยาศาสตร; ม. บูรพา 271

บทที่ 9 ลปิ 5ด รูปท่ี 9-10 กระบวนการสงั เคราะหFกรดไขมันในธรรมชาติ ปฏิกิริยาของไตรกลีเซอไรด8 (reaction of triglyceride) 1) ปฏกิ ิรยิ าสปอนนิฟเ7 คชนั (sponification) ไขมันหรือนำ้ มนั นำไปใชปO ระโยชนใF นการเตรยี มสบ:ู (soap) จากปฏิกิรยิ าไฮโดรไลซสิ ในสภาวะท่เี ปzนเบส เรยี กว:า “ปฏกิ ริ ยิ าสปอนนิฟ7เคชัน (sponification)” เบสทใ่ี ชO ไดแO ก: โซเดยี มไฮดรอกไซดF (sodiumhydroxide, NaOH) หรอื เรียกวา: “โซดาไฟ” ไดOผลิตภณั ฑเF ปนz กลเี ซอรอล (glycerol) และ “เกลอื ของ กรดไขมนั ” ซง่ึ ก็คือ “สบ:ู (soap)” แสดงดงั รูปท่ี 9-11 รปู ที่ 9-11 ปฏกิ ิริยาสปอนนฟิ 7เคชัน 272 ผศ.ดร. อทุ ยั วรรณ ศริ ิออ/ น ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร; ม. บูรพา

บทที่ 9 ลิป5ด หนOาทขี่ องสบู: คือใชทO ำความสะอาดส่ิงสกปรก โดยโครงสรOางของสบูป: ระกอบดวO ย 2 สว: น ไดOแก: ส:วนมีข้ัว (ionic head) เปzนสว: นทช่ี อบนำ้ เรยี กวา: “ไฮโดรฟ7ลกิ (hydrophilic)” และส:วนทไ่ี ม:มขี ั้ว (hydrocarbon tail) เปนz ส:วนท่ีไมช: อบนำ้ แต:ชอบไขมนั เรยี กวา: “ไฮโดรโฟบกิ (hydrophobic)” ในการทำความสะอาด สบ:ูจะหนั ดาO นที่ชอบ น้ำเขOาหาน้ำ และหันดOานทช่ี อบไขมันเขาO หาส่ิงสกปรกที่เปนz ไขมัน (grease) ทำใหสO ง่ิ สกปรกทเี่ ปzนไขมันรว: มตวั กบั น้ำไดO ผา: นการเกิดเปนz ไมเซลลF (micell) แสดงดังรปู ที่ 9-12 รปู ท่ี 9-12 การทำงานของสบ:ู น้ำกระดาO ง (hard water) คือน้ำท่ีมีปรมิ าณของไอออนโลหะอยู:มาก ไดOแก: ไอออนแคลเซียม (Ca2+), ไอออนแมกนเี ซยี ม (Mg2+) และไอออนเหล็ก (Fe2+) โดยไอออนโลหะเหล:าน้จี ะทำปฏิกริ ยิ ากบั สบ:ู และทำใหOสบู: ตกตะกอนในรปู ของเกลอื แคลเซยี ม เกลือแมกนีเซียม และเกลอื เหลก็ ท่เี รียกวา: ไขสบ:ู ความสามารถในการทำความ สะอาดนอO ยลง ดงั รปู ที่ 9-13 รูปท่ี 9-13 การเกดิ ปฏิกริ ยิ าของสบู:กับนำ้ กระดาO ง 273 ผศ.ดร. อุทัยวรรณ ศริ อิ /อน ภาควชิ าเคมี คณะวิทยาศาสตร; ม. บรู พา

บทท่ี 9 ลปิ ด5 2) ปฏิกริ ยิ าทรานสFเอสเทอริฟเ7 คชนั (transesterification) ไขมนั หรอื นำ้ มนั (triglyceride) สามารถผลิตเปนz ไบโอดเี ซล (biodiesel) โดยนำมาทำปฏกิ ริ ยิ าทรานสF เอสเทอรฟิ เ7 คชนั (transesterification) กับแอลกอฮอลF ไดแO ก: เอทานอล (ethanol) หรอื เมทานอล (methanol) ภายใตOสภาวะท่เี ปนz เบส จะเปลย่ี นจากไตรเอสเทอรFของกลเี ซอรอลเปนz เอสเทอรFของแอลกอฮอลF 3 โมเลกลุ หรอื เรียกว:า biodiesel ที่มีประโยชนนF ำไปใชOเปzนน้ำมนั เชือ้ เพลิง ดงั รูปที่ 9-14 รูปท่ี 9-14 ปฏกิ ริ ยิ าทรานสเF อสเทอริฟ7เคชนั 3) ปฏกิ ิริยาไฮโดรจีเนชัน (hydrogenation) ไขมนั ที่เกดิ จากการนำไขมันจากพืชหรือไขมนั ไมอ: มิ่ ตวั มาทำปฏกิ ริ ิยาไฮโดรจเี นชัน (hydrogenation) เพื่อ เปล่ียนพันธะไม:อ่ิมตัว (พนั ธะค:ู) ใหOเปzนพนั ธะเดยี่ ว ทำใหนO ้ำมันกลายเปzนไขมัน (แปลงสภาพกลายเปนz ของแขง็ หรอื กึ่งเหลว) กลายเปนz ไขมันอมิ่ ตัว เชน: เนยเทยี ม เนยขาว มารกF ารีน ครีมเทียม เปนz ตOน เพื่อป—องกันการเหมน็ หนื ที่เกิด จากพนั ธะค:เู กดิ ปฏิกริ ิยาออกซเิ ดชนั อยา: งไรก็ตาม ในกระบวนการเกดิ ปฏิกริ ิยาไฮโดรจเี นชันของไขมนั ไมส: ามารถ เปลยี่ นพนั ธะคูเ: ปzนพันธะเด่ียวไดทO ั้งหมด เกดิ ปฏกิ ิริยาไฮโดรจีเนชันไดบO างสว: น (partially hydrogenation) และ พันธะค:ูบางสว: นท่ไี มเ: กดิ ปฏกิ ริ ิยาไฮโดรจีเนชนั จะเปลยี่ นไอโซเมอรจF าก cis ไปเปzน trans เน่ืองจาก trans-isomer มีความเสถยี รมากกว:า cis-isomer กลายเปzนไขมันทเี่ ราเรยี กวา: ไขมนั ทรานสF (trans fats) ดงั รปู ที่ 9-15 นอกจากน้ไี ขมันทรานสFยังพบไดจO ากธรรมชาติแต:มีประมาณเล็กนOอย และสามารเกดิ ไขมนั ทรานสไF ดจO าก กระบวนการประกอบอาหารทต่ี อO งใชOความรOอน โดยพันธะคู:แบบ cis จะเปลย่ี นไปเปนz trans ภายใตOความรอO น และ พบวา: ไขมนั ทรานสFมีผลตอ: สขุ ภาพ เปนz สาเหตขุ องโรครOายต:างๆ รปู ท่ี 9-15 ปฏิกริ ิยาไฮโดรจเี นชนั ของไขมนั ขผี้ งึ้ (waxe) เปzนเอสเทอรขF องกรดไขมนั (fatty acid) กบั แอลกอฮอลFทมี่ ีไฮโดรคารFบอนสายยาว (long chain alcohol) พบตามผิวหนงั ของสัตวF ใชเO คลอื บใบไมแO ละผลไมO แสดงตัวอย:างข้ีผ้ึงดังรปู ท่ี 9-16 ผศ.ดร. อุทัยวรรณ ศิรอิ /อน ภาควชิ าเคมี คณะวทิ ยาศาสตร; ม. บรู พา 274

บทที่ 9 ลิป5ด รูปท่ี 9-16 ตัวอยา: งโครงสรOางของขผี้ ึง้ 9.3 ฟอสโฟลิปEด (Phospholipid) ฟอสโฟลปิ 7ด (phospholipid) ไดOมาจากกรดฟอสฟาตดิ ิก (phosphatidic acid) ซงึ่ เปนz เอสเทอรFของ กลี เซอรอลกบั กรดไขมัน 2 โมเลกุล โดยอกี หนง่ึ โมเลกุลเปzนเอสเทอรFหมู:ฟอสเฟต ดังรปู ที่ 9-17 รปู ท่ี 9-17 โครงสราO งของกรดฟอสฟาตดิ ิก หมู:ฟอสเฟส (PO42-) ของฟอสโฟลิป7ดสามารถสราO งพันธะเอสเทอรFกบั แอลกอฮอลโF มเลกลุ ขนาดเลก็ ไดOอกี เช:น เอทาโนลามีน (ethanolamine) โคลีน (choline) กรดอะมโิ นเซอรีน (serine) และอิโนซทิ อล (inositol) ไดO เปzนเอสเทอรFท่ีเรยี กวา: ฟอสฟาตดิ ิลเอสเทอรF (phosphatidyl esters) หรอื ฟอสโฟลิป7ด (phospholipids) เรียกช่อื ขนึ้ ตนO ดOวยคำว:า ฟอสฟาตดิ ลิ (phosphatidyl) ตามดวO ยชอื่ แอลกอฮอลF ไดแO ก: phosphatidylethanolamine (cephalin), phosphatidylcholine (lecithin), phophatidylserine และ phosphatidylinositol ตามลำดับ ดงั ตารางที่ 9.3 และรปู ที่ 9-18 ตารางท่ี 9.3 แสดงตัวอย:างของ fat และ oil และปริมาณของกรดไขมันอ่ิมตัวและไมอ: ม่ิ ตัว ผศ.ดร. อทุ ยั วรรณ ศริ อิ /อน ภาควชิ าเคมี คณะวทิ ยาศาสตร; ม. บูรพา 275

บทท่ี 9 ลปิ 5ด รปู ที่ 9-18 โครงสราO งของฟอสโฟลิป7ด ฟอสโฟลปิ 7ด (phospholipid) เปzนสว: นของ lipid bilayer ซง่ึ เปzนองคปF ระกอบของเย่ือหOมุ เซลลF (cell membrane) ดงั รปู ท่ี 9-19 โดย phospholipid เรยี งตัวเปzนสองชั้น โดยหนั ส:วนท่ีมขี ้วั ของโมเลกลุ (ส:วนของหม:ู ฟอสเฟสและกลีเซอรอล) เขOาหาน้ำ และหันส:วนสายโซ:ไฮโดรคารFบอนของกรดไขมัน (สว: นท่ไี มม: ขี ว้ั ) เขาO หากัน แสดงดงั รปู 9-20 รปู ที่ 9-19 แบบจำลองเยอ่ื หมOุ เซลลF ผศ.ดร. อทุ ยั วรรณ ศริ ิออ/ น ภาควชิ าเคมี คณะวทิ ยาศาสตร; ม. บรู พา 276

บทท่ี 9 ลิป5ด รูปท่ี 9-20 แสดงโครงสรOางของฟอสโฟลปิ 7ดท่เี ปนz องคปF ระกอบของ lipid bilayer 9.4 ไกลโคลิปEด (Glycolipid) ไกลโคลิป7ด (glycolipid) เปนz ลปิ ด7 ทมี่ สี ว: นของโมโนแซคคารFไลดF (monosaccharide) อย:างนOอยหนึ่ง โมเลกลุ เปนz องคปF ระกอบ โดย monosaccharide ต:อกบั ส:วนของลปิ ด7 ดOวยพนั ธะไกลโคซิดกิ (glycosidic bond) แสดงดงั รูป 9-21 โดย glycolipid จะเปzนองคปF ระกอบของ lipid bilayer ที่เปนz สว: นประกอบของ membrane ดัง รูปที่ 9-22 รปู ท่ี 9-21 ตวั อยา: งโครงสรOางของ glycolipid 277 ผศ.ดร. อุทยั วรรณ ศริ ิอ/อน ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร; ม. บูรพา

บทท่ี 9 ลิป5ด รปู ท่ี 9-22 แบบจำลองของ glycolipid ที่เปzนองคปF ระกอบของ membrane 9.5 โพรสตาแกลนดนิ สb (Prostaglandin) โพรสตาแกลนดนิ สF (prostaglandin, PG) เปนz ลปิ 7ดทีไ่ ดจO ากกรดไขมัน (fatty acid) โครงสราO งเกดิ จากกรด โปรสตาโนอกิ (prostanoic acid) ทปี่ ระกอบดวO ยคารบF อน 20 อะตอม มีวงแหวนหาO เหล่ียม 1 วงแหวน (cyclopentane ring) และสายโซ:ยาว 2 สายโซ:อยู:บนวงแหวนหOาเหลย่ี มเปzนแบบทรานสFกัน (trans form) โดย ปลายสายโซ:ดOานหนงึ่ เปzน carboxylic acid ดังรูปที่ 9-23 รปู ที่ 9-23 โครงสรOางของ prostaglandin โดย prostaglandin หลายชนดิ มีหมไู: ฮดรอกซี (hydroxy, -OH) ท่ีตำแหนง: C-11 และ C-15 และมพี ันธะ ค:ู (double bond, C=C) ระหวา: ง C-13 และ C-14 โดยทีต่ ำแหนง: C-9 อาจเปzนหมู:คารบF อนิล (carbonyl, C=O) หรอื หมไ:ู ฮดรอกซี (hydroxy, -OH) โดยถOาเปzน -C=O ใหOเปนz E series และถOาเปzน -OH ใหเO ปzน F series สว: น a หมายถงึ หม:ู -OH ทต่ี ำแหน:ง C-9 ช้ีลง นอกจากนี้ prostaglandin หลายชนิดอาจมีพนั ธะคู: (double bond, C=C) ระหว:าง C-5 และ C-6 ดงั รปู ท่ี 9-24 รูปที่ 9-24 ตวั อย:างของ prostaglandin 278 ผศ.ดร. อทุ ัยวรรณ ศริ ิอ/อน ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร; ม. บรู พา

บทท่ี 9 ลิปด5 prostaglandin สงั เคราะหFไดจO ากกรดไขมันชนดิ polyunsaturated fatty acid เชน: arachidonic acid โดยประกอบดวO ยคารบF อน 20 อะตอม และพันธะคู:แบบ cis จำนวน 4 พนั ธะในโครงสราO ง โดยสังเคราะหFผา: น ปฏิกิริยาออกซเิ ดชนั (oxidation) ตามดวO ยการป7ดวง (cyclization) ดOวยเอนไซมF จากนน้ั เกดิ reduction ไดOเปzน prostaglandin ต:างๆ ดงั รปู ท่ี 9-25 รูปที่ 9-25 ปฏิกริ ิยาการสังเคราะหF prostaglandin จาก arachidonic acid 9.6 เทอรbพนี (Terpene) เทอรพF นี (terpene) เปzนสารประกอบท่ีสงั เคราะหไF ดOจากสาร 2-methyl-1,3-butadiene หรอื เรียกวา: ไอ โซพรนี (isoprene, C5H8) มคี ารFบอน 5 อะตอม โดย isoprene หลายหน:วยมาประกอบเขOาดวO ยกนั (linking) แบบ head-to-tail ไดสO ารประกอบที่เปนz สายโซ:ตรง (linear chain) หรอื เปนz วงแหวน (ring) แสดงโครงสราO งของ isoprene unit และการตอ: แบบ head-to-tail ดงั รูปท่ี 9-26 และชวี สังเคราะหF (biosynthesis) ของสารประกอบ terpene แสดงดงั รปู ที่ 9-27 ผศ.ดร. อุทัยวรรณ ศริ ิออ/ น ภาควชิ าเคมี คณะวทิ ยาศาสตร; ม. บรู พา 279

บทที่ 9 ลิปด5 รูปท่ี 9-26 โครงสรOางของ isoprene unit และการตอ: แบบ head-to-tail รูปที่ 9-27 ชวี สงั เคราะหFของสารประกอบ terpene สารประกอบ terpene สามารถแยกไดOจาก essential oil จากพชื ดวO ยวธิ ีการกลัน่ ดวO ยไอนำ้ (steam distillation) ตวั อย:างดงั รปู ที่ 9-28 ผศ.ดร. อทุ ัยวรรณ ศริ อิ อ/ น ภาควชิ าเคมี คณะวิทยาศาสตร; ม. บูรพา 280

บทที่ 9 ลิปด5 รูปที่ 9-28 ตวั อยา: งสารประกอบ terpene สารประกอบ terpene แบ:งออกตามจำนวนของคารบF อนอะตอม โดยสารประกอบ terpene ท่ีมคี ารFบอน 10 อะตอม (2 isoprene unit) เรียกว:า monoterpene สารประกอบ terpene ที่มีคารFบอน 15 อะตอม (3 isoprene unit) เรียกว:า sesquiterpene สารประกอบ terpene ทม่ี ีคารFบอน 20 อะตอม (4 isoprene unit) เรยี กว:า diterpene สารประกอบ terpene ทมี่ ีคารบF อน 30 อะตอม (6 isoprene unit) เรียกว:า terpene และ สารประกอบ terpene ท่ีมคี ารFบอน 40 อะตอม (8 isoprene unit) เรียกว:า tetraterpene ดงั ตารางที่ 9.4 ตารางท่ี 9.4 ชนดิ ของ terpene และจำนวนคารFบอนอะตอม Class name carbon monoterpene 10 sesquiterpene 15 diterpene 20 terpene 30 tetraterpene 40 ผศ.ดร. อุทัยวรรณ ศริ อิ /อน ภาควิชาเคมี คณะวทิ ยาศาสตร; ม. บูรพา 281

บทท่ี 9 ลปิ ด5 สารประกอบเทอรFพีนอยดF (terpenoid) หรอื เรยี กว:า terpene-like compound เปzนสารท่ีไดOมาจาก terpene หรอื เปzนสาร terpene ทีม่ จี ำนวนคารบF อนอะตอมไมเ: ท:ากบั isoprene unit (C5) ซ่งึ เกิดจากการจดั ตวั ใหม: การสูญเสียคารบF อนอะตอม หรอื การเพม่ิ จำนวนคารบF อนอะตอมในกระบวนการชีวสังเคราะหขF อง terpene ยกตัวอยา: งเช:น cholesterol เปzน triterpenoid ประกอบดOวย 6 isoprene unit ทสี่ ูญเสีย 3 คารFบอนอะตอม 9.7 สเตอรอยดb (Steroid) สเตอรอยดF (steroid) เปนz ลิป7ดที่พบไดOทัง้ ในพชื และสตั วF มีโครงสรOางพ้นื ฐานเปนz วงแหวนคารFบอนเชอ่ื ม ติดกันท้ังหมด 4 วงแหวน (tetracyclic ring structure) ประกอบดวO ยคารFบอน 17 อะตอม เปนz วงแหวนหกเหลี่ยม (cyclohexane) 3 วงแหวน และวงแหวน 5 เหลี่ยม (cyclopentane) 1 วงแหวน โดยกำหนดใหเO ปนz วงแหวน A, B, C และ D ตามลำดบั ดงั รูปท่ี 9-29 รปู ท่ี 9-29 โครงสรOางพ้นื ฐานของ steroid โดยวงแหวนท่ีเชื่อมติดกันของ steroid จะวางตวั อยู:แบบ trans กัน สว: นหมแ:ู ทนทบี่ นคารFบอนทเ่ี ปนz รอยต:อระหวา: งวงแหวน (ring junction, C-5 และ C-10, C-8 และ C-9, C-13 และ C-14) จะอย:ูในตำแหนง: axial แบบ anti กนั ทำใหโO ครงสราO งของ steroid เปนz แบบ trans-anti-trans-anti-trans และมีโครงสรOางที่ flat และ rigid นอกจากนี้ สารประกอบ steroid ส:วนใหญ:มหี ม:ู methyl ท่ตี ำแหนง: C-10 และ C-13 และมหี ม:ู alkyl ตา: งๆ ในตำแหน:ง C-17 ดงั รูปที่ 9-30 รูปที่ 9-30 โครงสราO งสามมิติของ steroid สารประกอบ steroid มหี ลายชนดิ เชน: คอเลสเตอรอล (cholesterol) ฮอรโF มนเพศ (sex hormone) และ กรดนำ้ ดี (bile acid) เปzนตนO ผศ.ดร. อทุ ัยวรรณ ศิริออ/ น ภาควิชาเคมี คณะวทิ ยาศาสตร; ม. บูรพา 282

บทที่ 9 ลปิ ด5 คอเลสเตอรอล (cholesterol) พบในสัตวF โดยโครงสราO งของ cholesterol ประกอบดOวยหม:ไู ฮดรอกซิล (hydroxyl) ที่มขี ้วั ส:วนวงแหวนเปนz สว: นทไ่ี มม: ขี ้ัว ดังรูปท่ี 9-31 รูปท่ี 9-31 โครงสรOางของ cholesterol ชวี สงั เคราะหF (biosynthesis) ของ cholesterol ไดOมาจาก acetyl-CoA (คารบF อน 2 อะตอม) จำนวน 3 โมเลกุลไดOเปนz isoprene unite ไดOแก: isopentenyl pyrophosphate (คารFบอน 5 อะตอม) จากนั้น isoprene unit หลายหน:วยมาประกอบเขOาดวO ยกนั กลายเปนz สารประกอบ triterpene ทมี่ ีคารบF อน 30 อะตอม ตามดวO ยชีว สังเคราะหFไดเO ปzน cholesterol ดังรูปที่ 9-32 รปู ท่ี 9-32 ชวี สังเคราะหFของ cholesterol 283 ผศ.ดร. อทุ ัยวรรณ ศริ อิ /อน ภาควชิ าเคมี คณะวิทยาศาสตร; ม. บูรพา

บทที่ 9 ลปิ ด5 โดย cholesterol ใชOเปzนสารตง้ั ตนO ในการสงั เคราะหF steroid ตา: งๆ ผา: นชวี สังเคราะหF ไดแO ก: กรดน้ำดใี น ตับ (bile acids) ฮอรFโมนเพศ (sex hormone) เชน: โปรเจสเตอโรน (progesterone) เทสโทสเตอโรน (testosterone) เอสโตรน (estrone) เปนz ตนO รวมถึงวติ ามินต:างๆ (vitamin) ดังรปู ท่ี 9-33 และแสดงโครงสรOางของ steroid hormone รูปที่ 9-34 รปู ที่ 9-33 ตวั อยา: ง steroid ท่ไี ดOจาก cholesterol รปู ท่ี 9-34 โครงสรOางของ steroid hormone 284 9.8 วิตามนิ (Vitamin) วติ ามิน (vitamin) แบ:งออกเปzน 2 ประเภท ตามความสามารถในการละลาย ไดOแก: 1) วติ ามินท่ลี ะลายในไขมนั (fat-soluble vitamin) ไดOแก: วติ ามนิ A, D, E และ K 2) วิตามนิ ทีล่ ะลายน้ำ (water-soluble vitamin) ไดแO ก: วิตามิน B และ C ผศ.ดร. อทุ ยั วรรณ ศริ อิ อ/ น ภาควชิ าเคมี คณะวทิ ยาศาสตร; ม. บรู พา

บทท่ี 9 ลิปด5 วติ ามนิ เอ (vitamin A) หรอื เรยี กว:า retinol ไดOจากเนือ้ สัตวF ส:วนในพืชอย:ใู นรูปของสารทีเ่ ปลี่ยนไปเปzน วิตามนิ (provitamin) ไดOแก: carotene โดยเปลีย่ นไปเปzน vitamin A ไดโO ดยแตกพนั ธะคู: (C=C) ดOวยเอนไซมF แสดง ดังรูปท่ี 9-35 รปู ท่ี 9-35 โครงสราO งของวติ ามนิ A โดย vitamin A ช:วยในการมองเหน็ ในท่มี ืดและปอ— งกันการแพOแสง มีบทบาทสำคัญใน rod cell ซง่ึ เปzน เซลลFรับแสง (photoreceptor cell) ในเย้ือตาชั้นเรตินา (retina) ซึง่ vitamin A สามารถเปลีย่ นไปเปนz retinal หรอื เรียกวา: vitamin A aldehyde และจับกบั โปรตีน opsin เกดิ เปนz imine หรือเรยี กว:า rhodopsin (ปฏกิ ริ ยิ า ระหวา: งหมู: -CHO ของวิตามนิ เอกบั หม:ู -NH2 ของโปรตีน) จากนนั้ ภายใตแO สง rhodopsin เกิดการเปลย่ี นไอโซเมอรF ที่พนั ธะคท:ู ี่ C-11 และ C-12 จาก cis ไปเปนz trans ซึง่ เปzนกระบวนการทีเ่ กิดใน rod cell และเกี่ยวขOองกับการ มองเห็น ดงั รปู ท่ี 9-36 รูปที่ 9-36 ปฏิกิริยาระหว:าง vitamin A aldehyde กับโปรตนี opsin 285 ผศ.ดร. อทุ ัยวรรณ ศริ อิ /อน ภาควชิ าเคมี คณะวทิ ยาศาสตร; ม. บูรพา

บทที่ 9 ลปิ 5ด วิตามนิ ดี (vitamin D) พบไดหO ลายรปู แบบ เชน: วติ ามนิ ดี 2 (vitamin D2) หรือเรยี กว:าเออโกแคลซิเฟอรอล (esgocalciferol) พบในพืช และวติ ามินดี 3 (vitamin D3) หรอื เรยี กวา: โคเลแคลซิเฟอรอล (cholecalciferol) ไดO จากการสงั เคราะหFทผ่ี วิ หนงั เม่อื โดนแสงอ:อนๆ แสดงโครงสรOางดังรปู ท่ี 9-37 โดย vitamin D มบี ทบาทสำคญั ในการ ดดู ซมึ แคลเชียม (calcium) และรกั ษาสมดลุ ของ calcium และ phosphorus ในเลอื ด นอกจากนีย้ งั ช:วยในการ ทำงานของระบบประสาท ระบบภูมคิ Oมุ กนั และลดการอกั เสบ รปู ที่ 9-37 โครงสราO งของวติ ามนิ D วติ ามนิ อี (vitamin E) หรือเรียกวา: แอลฟาโทโคฟรž อล (a-tocopherol) โครงสราO งประกอบดOวย isoprene unit จำนวน 4 หนว: ย ต:อกันแบบ head-to-tail และปลายดOานหนงึ่ เปzนวงอะโรมาตกิ ดงั รูปท่ี 9-38 โดย vitamin E มีความสำคัญในกระบวนการทำงานของรา: งกาย และเปนz สารตาO นอนุมลู อิสระ (antioxidant) รปู ท่ี 9-38 โครงสรOางของวติ ามนิ E วติ มมนิ เค (vitamin K) พบไดO 2 รปู แบบ ไดแO ก: วิตามนิ เค 1 (vitamin K1) หรอื เรียกวา: ฟ7ลโลควิโนน (phylloquinone) และวติ ามินเค 2 (vitamin K2) หรอื เรียกว:าเมนาควโิ นน (menaquinone) สว: นวิตามินเค 3 (vitamin K3) หรอื เรียกว:าเมนาไดโอน (menadione) ไดจO ากการสงั เคราะหF โดยโครงสราO งของ vitamin K เกดิ จาก isoprene unit ดังรูปที่ 9-39 ผศ.ดร. อุทัยวรรณ ศริ ิออ/ น ภาควชิ าเคมี คณะวทิ ยาศาสตร; ม. บรู พา 286

บทท่ี 9 ลปิ 5ด รปู ที่ 9-39 โครงสราO งของวติ ามนิ K1 K2 และ K3 ผศ.ดร. อทุ ยั วรรณ ศิริออ/ น ภาควชิ าเคมี คณะวิทยาศาสตร; ม. บูรพา 287

บทท่ี 9 ลิป5ด 9.9 แบบฝก9 หดั เสรมิ ความเขAาใจ 1. ใหOความหมายของคำตอ: ไปน้ี 1.2 Fat 1.1 Lipid 1.4 Fatty acid 1.3 Oil 1.6 Soap 1.5 Triglyceride 1.8 Phospholipid 1.7 Micelle 1.10 Terpene 1.9 Steroid 2. แสดงผลิตภัณฑFท่ีเกิดจากปฏกิ ริ ยิ าต:อไปนี้ พรอO มทงั้ ระบชุ ่อื ปฏิกริ ิยา O NaOH O O O O O 3. แสดงโครงสราO ง soap ท่ีเกดิ จากปฏกิ ริ ยิ า sponification ของ triglyceride ท่ปี ระกอบดOวย fatty acid ชนดิ oleate (18:1, D9), palmitate (16:0), linolenate (18:3, D9,12,15) 4. จากโครงสรOาง triglyceride 2 ชนดิ ทก่ี ำหนดใหO มีจุดหลอมเหลว (mp) เทา: กับ 70oC และ -5oC 4.1 จดุ หลอมเหลวแต:ละค:า ควรเปนz ของ triglyceride ใด ใหอO ธิบายเหตผุ ล 4.2 Triglyceride ใดควรมีสถานะเปนz Fat และ oil ตามลำดับ O O O O O O O O O O O O Triglyceride-2 Triglyceride-1 5. แสดงปฏกิ ริ ยิ าการสังเคราะหF triglyceride จาก glycerol ทำปฏิกริ ิยากบั fatty acids ชนิด oleate (18:1, D9), palmitate (16:0), linolenate (18:3, D9,12,15) 6. Phospholipids undergo saponification much like triglycerides. Draw the structure of a phospholipid meeting the following criteria. ผศ.ดร. อทุ ัยวรรณ ศริ ิออ/ น ภาควชิ าเคมี คณะวิทยาศาสตร; ม. บรู พา 288

บทที่ 9 ลิป5ด 6.1 a cephalin containing stearic acid and oleic acid 6.2 a lecithin containing palmitic acid 7. จากโครงสราO งของ phospholipid ทีก่ ำหนดใหO แสดงโครงสรOางของผลิตภณั ฑFทเี่ กดิ จาก saponification O O O O O O P O OCH2CH2NH3 O a cephalin 8. แสดโครงสรOางของ steroid ต:อไปนี้ ในรปู ของ chair from พรOอมทงั้ ระบลุ ำดับตำแหนง: ของหมู: methyl Me Me HO Cholesterol 9. Locate the isoprene units in each compound and identify the class name a. b. c. d. HO Squalene Limonene Zingiberene β-amyrin e. f. g. Vitamine A h. α-Phellandrene OH OH Cedrol COOH i. j. O k. dextropimaric acid OH OH l. Bisabolene Tetrahymanol Menthol Camphor ผศ.ดร. อทุ ัยวรรณ ศริ อิ อ/ น ภาควชิ าเคมี คณะวทิ ยาศาสตร; ม. บูรพา 289

บทที่ 9 ลปิ ด5 ผศ.ดร. อทุ ยั วรรณ ศริ ิอ/อน ภาควชิ าเคมี คณะวิทยาศาสตร; ม. บรู พา 290