Lecitin - biológia
Lecitinek (Németül: Lezithine, görögül: λέκιθος lekithos = Tojássárgája) a kémiai vegyületek csoportjának klasszikus neve, az ún Foszfatidilkolinok. Ezek foszfolipidek, amelyek zsírsavakból, glicerinből, foszforsavból és kolinból állnak. A lecitin az állati és növényi élet sejtmembránjának alkotóeleme. A zsírokban és olajokban kísérő anyagok, különösen gazdag tojássárgájában és a növényi magvak sejtjeiben.
A lecitin lehetővé teszi a zsírok és a víz emulgeálását (keverését), ezért fontos természetes felületaktív anyag (emulgeálószer) az élelmiszerek és a takarmányok számára. Az EU-ban a lecitineket élelmiszer-adalékként (E 322) hagyják jóvá általában élelmiszerekhez ("biotermékeknek" is), maximális mennyiségi korlátozással csak a bébiételek számára. Az összetevők listáján ezek a következők jelennek meg Lecitin, Szójalecitin vagy csak E 322 listázott. Az orvostudományban és a kozmetikumokban hatóanyagként, a dietetikában étrend-kiegészítőként is használják őket.
A műszakilag előállított lecitin termékek, például a szójabab vagy a tojás kivonatai, forrásaiktól függően, nemcsak lecitint, hanem más foszfolipideket, valamint szfingomielineket és glikolipideket tartalmaznak. Ezeknek az anyagcsoportoknak hasonló fizikai tulajdonságaik vannak, emulgeálószerek. Egy uniós irányelv szerint a poláros lipidek (acetonban oldhatatlan) arányának legalább 60% -nak kell lennie a lecitin termékekben.
Felfedezés és feltárás
1811-ben Louis-Nicolas Vauquelin francia gyógyszerész először számolt be olyan agyi anyagból készült zsírtartalmú készítményekről, amelyek szervesen kötött foszfort tartalmaztak, és amelyeket Hensing kémikus már 1719-ben megtalált.
Nicolas-Theodore Gobley 1846/1847-ben egy ragacsos, narancssárga anyagot izolált a tojássárgájából, amelyben olajsav, margarsav, glicerin-foszforsav és nitrogénes szerves bázis volt jelen. 1847–1858-ban hasonló anyagokat talált az agy anyagában, a ponty petékben, a vérben, az epében és más szervekben. 1850-ben felfedezését lecitinnek nevezte el a görög szó után lekithos (Tojássárgája).
Felix Hoppe-Seyler, a biokémia és a molekuláris biológia megalapítója szervesen kötött foszfort talált a növényi magokban 1867-ben. 1899-ben E. Schulze és E. Steiger vegyészek foszfolipideket izoláltak a növényi magvakból, amelyeket lecitinnek is neveztek. Megállapításaik szerint a szójababban és a csillagfürtben volt a legmagasabb a lecitin tartalma, az általuk vizsgált növénymagok 1,5–2,5% -a.
Diakonow és Adolph Strecker (1822–1871) kutatók lecitint izoláltak, pl. B. tojássárgájából, nagyobb tisztaságban, és felismerte, hogy a lecitin nitrogéntartalmú része kolin.
Johannes Ludwig Wilhelm Thudichum (1829–1901), az agykémia alapítója, hasonló kapcsolatot talált és a görög szó után cefalinnak nevezte el cefalos (Fej), és képes volt szétválasztani a szfingomielint.
1900 elejétől az 1930-as évek végéig nem tapasztalható jelentős előrelépés a foszfolipidek ismeretében. Ernst Klenk (1896–1971) és Sakat 1939-ben inozitot és inozitol-foszforsavat találtak a szójalecitinben. 1944-ben Jon Pangborn amerikai kémikus kardiolipint nyert a szarvasmarha szívizom lipidjéből, Carter és munkatársai pedig 1958-ban ismertették azokat a komplex fitoglikolipideket, amelyek csak növényi foszfolipid keverékekben fordulnak elő.
Amikor a Hansamühle Hamburg, ma az ADM Ölmühle Hamburg AG, bevezette a Bollmann-extrakciós eljárást 1925-ben, a lecitin gazdaságosan elkülöníthető volt a nyers növényi olajtól. Megkezdődött az ipari termelés. A lecitin fő forrása a szójaolaj volt. A tojássárgájából származó lecitin speciális alkalmazásokat tartalmaz, pl. B. a gyógyszertárban és a kozmetikában továbbra is fontos.
Az egyik első kutató a lecitin számára 1925 körül Bruno Rewald volt, aki az első lecitin-technológusok között ajánlotta a lecitint emulgeálószerként és diszpergálószerként.
Hamburg az ipari szójabab és lecitin feldolgozásának kiindulópontja és központja lett. Az amerikai Josef Eichberg volt az első, aki 1930-ban felismerte a lecitin értékét az Egyesült Államok számára, és ott forgalmazta Hansamühle „Hamburger lecitinjét”. 1935-től Amerikában is jó minőségben állítottak elő lecitint. A Pillsbury és a Central Soya (mindkettő USA) társaságok vették igénybe ezt a sokoldalú anyagot.
1948-tól a hamburgi Lucas Meyer az alkalmazástechnikának és a lecitinek értékesítésének szentelte magát. Rüdiger Ziegelitz és Volkmar Wywiol társaságában, akik 1953-tól támogatták a lecitin forgalmazását és további fejlesztését, sikerült elérni a lecitin, mint segéd- és hatóanyag globális áttörését. Az élelmiszer-, takarmány- és technológiai ágazatban a lecitin felhasználásának sokféleségét széles körben alkalmazzák.
A diétás alkalmazásban az orvos Dr. A Buer úttörő munkát végzett és 1935-ben piacra dobta az egyik első lecitin-készítményt a „Buer-Lecitin” termékkel. H. Eickermann, A. Nattermann & Cie (ma a Sanofi-Aventis Group) a foszfatidilkolin hatóanyagra koncentrált és számos fontos gyógyszerkészítményt fejlesztett ki, amelyeket ma is kínálnak.
Dr. Herbert Rebmann foszfolipid különlegességeket fejlesztett ki a tojássárgájából, mint kiváló minőségű gyógyszeres emulgeálószereket a zsír tápoldatokhoz.
A kutatás és az alkalmazástechnika még korántsem ért véget. Például a tengeri moszatokból származó lecitin, az élelmiszeriparban a liposzómák és az akvakultúrában alkalmazott foszfolipidek állnak a tudomány középpontjában.
Előfordulás és elérhetőség
Esemény
A poláros lipidek, különösen a foszfolipidek, a biológiai membránok fontos szerkezeti elemei, és minden élőlényben (emberben, állatban, növényben és algában) és számos mikroorganizmusban előfordulnak. A lecitin legnagyobb koncentrációja a májban és az agyban, a tüdőben és a szívben, valamint az izomszövetben található meg. A foszfolipidek egyes testnedvekben is vannak - különösen a gerincesek vérplazmájában.
Elérhetőség
Jelenleg évente körülbelül 180 000 tonna lecitin termelődik, főként szójababból (2% lecitin-tartalom), amelyet az Egyesült Államokban, Brazíliában és Argentínában szüretelnek. Más szójatermelők, például Kína, India, Paraguay és Kanada, jelenleg kevéssé fontosak a globális lecitin-termelés szempontjából. A szója termesztése Európában marginális. A világ szójatermésének több mint 70% -a géntechnológiával módosított szójanövényekből származik (2011-től). [1] A szója mellett a repce és a napraforgó is számít alapanyagforrásnak, bár kisebb mértékben. A tojássárgája magas lecitin-arányával (kb. 10%) korlátozott hozzáférhetősége miatt alig képes ellátni a piacot. A viszonylag alacsony mennyiségeket főleg a gyógyszertárban, az orvostudományban és a kozmetikában használják.
A lecitin hatása a szervezetben
Szerkezetképző tulajdonságaik mellett a lecitinek számos funkcionális feladatot kapnak. Aktívan részt vesznek mind az anabolikus lipid anyagcserében (a lipidek szintézisében és eloszlásában), mind a katabolikus lipid anyagcserében (a lipidek lebontásában és átalakításában).
- Szinte az összes sejt sejtmembránja egy lipid kettős rétegből áll. A lecitin elengedhetetlen a biomembrán és a sejtorganellumok egy részének kialakulásához. A mitokondriumok különösen a lecitin komponenseitől függnek a szintézisükben a molekulaszerkezetben társult glikoproteinekkel.
- Mivel a zsírok nem oldódnak vízben, különféle testspecifikus lépésekre van szükség a zsír emésztéséhez, hogy a zsírcseppek (micellák) lebomlásával kezdődő emésztést meg lehessen valósítani.
- A zsírsavak májból történő exportja különösen fontos a haszonállatok számára.
A csirkék elsősorban keményítőt fogyasztanak étrendjükkel, amelyből a májnak szintetizálnia kell a zsírokat a tojásképződéshez; A májból képződő zsírok (nagyon alacsony sűrűségű lipoproteinek, VLDL) exportálásához itt a lecitinre van szükség, különben fennáll annak a kockázata, hogy az állat zsírmájbetegségben szenved. A teheneknél ez a veszély részben fennáll, de ez egy másik folyamat eredménye: röviddel a borjú születése után megkezdődik a nagyon energiaigényes tejtermelés. Erre a célra testzsír-tartalékokat mozgósítanak, amelyeket először a májba szállítanak, onnan viszont VLDL-ként a vérbe. Ha a tehenek ebben az időpontban nincsenek megfelelően ellátva aminosavakkal (különösen: lizinnel és metioninnal), a zsír a májban is tárolható, ami végső soron a teljesítmény depressziójához vezethet. A kutatás ezen a területen folyamatos.
Kémiai szerkezet és tulajdonságok
Lecitinek A (foszfatidilkolinok) a vegyületek széles körben elterjedt csoportja, amelyek a foszfogliceridek alapcsoportjába tartoznak. A foszfogliceridek olyan vegyületek, amelyek glicerinnel és két zsírsavval dikarbonsav-észtert képeznek. A foszfogliceridek ezen része megfelel a közönséges zsírok szerkezetének. A glicerin harmadik OH csoportja azonban difoszforsav-észtert képez egy foszfátionnal; egyrészt glicerinnel, másrészt egy további, meghatározatlan X funkciós csoporttal. A lecitinek esetében az X csoport kolin. A kolin kvaterner ammóniumvegyület, ezért pozitív töltéssel rendelkezik és kation. A foszfátcsoport anionként van jelen széles pH-tartományban, ezért negatív töltést hordoz. Így a lecitineket ikerionként vagy. Belső sók megragadni. A lecitineknek nincs jellegzetes olvadáspontja, mivel a vegyületek zsírsavösszetétele különböző. Telítetlen zsírsavak, például olajsav vagy linolénsav meglehetősen gyakoriak a lecitinekben.
Ezeknek a vegyületeknek a szerkezete oda vezet, hogy felületaktív anyagként hatnak: a molekula egy részének van egy poláris (hidrofil), egy másik része apoláris (hidrofób) tulajdonság. Így amfifilek, csökkenthetik a sokféle anyag (fázis) közötti interfaciális feszültséget, emulgeálószerként vagy diszpergálószerként működnek. Ezért lehetővé teszik a ténylegesen nem elegyedő folyadékok, például olaj és víz keverését és a részecskék vizes fázisban történő szuszpenzióját.
Hasonlóképpen, a lecitinek liposzómákat is képezhetnek, amelyek a sejtek fejlődésének modelljeiként szolgálnak, és az orvostudományban segíthetik a hatóanyagok szállítását. A lecitin szintén képes folyékony-kristályos fázisokat képezni, ami különösen érdekes kozmetikai felhasználásra.
Egyéb foszfolipidek
A természetes forrásokból származó lecitin egyéb foszfoglicerideket, például lecitint tartalmaz Foszfatidil-etanol-amin etanol-aminnal, Foszfatidil-szerin szerinnel és Foszfatidil-inozit az inozitol X poláris csoport. Vannak szfingomielinek és glikolipidek is, amelyek nem foszfolipidek. Ezek a vegyületcsoportok hasonló fizikai tulajdonságokkal rendelkeznek és felületaktív anyagként hatnak. A lecitin természetes forrásai pl. B. Tojás és szójabab. A táblázat bemutatja a csirke tojás és a szója lecitin hozzávetőleges összetételét.
| Vezetéknév | poláris funkcionális csoport | Tojás-lecitin | Szójalecitin |
| Foszfatidilkolin | Kolin | 73. | 30-án |
| Foszfatidil-etanol-amin | Etanolamin | 15-én | 22-én |
| Foszfatidil-szerin | Serine | - | 3-4 |
| Foszfatidil-inozit | Inozit | 1 | 18 |
| Sphingocholine | Kolin | 2-3 | - |
| Glikolipidek | Monoszacharidok Oligoszacharidok | - | 13. |
Fizikai tulajdonságok
A lecitin higroszkópos. Levegő hatására ragacsos, viaszos tömegeket képeznek. Hosszú ideig 70 ° C fölé melegítve a lecitinek sötétbarnából feketévé válnak. Elvileg a lecitin, a rokon foszfolipidek és ezek módosított származékai zsírokban és olajokban oldódnak és vízben diszpergálhatók. A lecitin szerves oldószerekben, például kloroformban vagy hexánban könnyen oldódik. Ezzel szemben oldhatatlanok acetonban. Az etanolban való oldhatóság a lánc hosszától és a zsírsavak telítettségétől függ. Alacsony telítettségi foknál a foszfatidilkolin etanolban való oldhatósága csökken. A foszfatidil-etanol-amin és a foszfatidil-inozitol gyengén vagy nem oldódnak etanolban.
A lecitineknek szorosan zárva kell lenniük, fénytől védve, és 15 ° C-on nem tárolhatók. Mivel hajlamos molekuláris oxigénnel oxidálódni (auto-oxidáció), stabilizálás céljából antioxidánsok adhatók hozzá.
Szója-lecitin extrakciója
Alapanyag: szójabab
A fő termelő országok szójababja elegendő mennyiségben rendelkezésre áll megújuló nyersanyagként (2005. évi betakarítás: 214 millió tonna). Az érlelt és gondosan tárolt bab nagy jelentőséggel bír a jó lecitin tulajdonságok szempontjából. A babot először meg kell tisztítani, feltörni és pelyhekbe forgatni.
Nyersanyag: nyers szójababolaj
A vérlemezkéket (2-5 mm) extraháló rendszerben extraháljuk hexánnal ellenáramban. A kapott keveréket (miscella) desztilláljuk és bepároljuk, majd közvetlen gőz hozzáadásával vákuumban felszabadítjuk az oldószertől.
A kapott nyersolaj a szójalecitin kiindulási terméke. Az olajos magok extrahálása előtt történő gőzölésével a nyersolaj lecitin-tartalma 50–100% -kal növelhető. Ezután csökken a nem hidratálható foszfolipidek aránya a pormentes olajban.
Eredmény: lecitin
A kb. 2% lecitint tartalmazó nyersolajat kísérőanyagként forrástartályban 70–90 ° C-ra melegítik, és intenzíven keverik 1–4% vízzel. A lecitin megduzzad, kocsonyás anyagként kicsapódik, és nagy sebességű speciális szeparátorokkal választják el a nyersolajtól. A vizet ebből a lecitin nedves iszapból - kb. 12% olaj, 33% foszfolipid és 55% víz - vékonyréteg-bepárlóban távolítják el. Az eredmény egy nyers lecitin, amely 60–70% poláris lipideket és 27–37% szójaolajat tartalmaz. A víztartalom már csak 0,5–1,5%.
A degumming során nyert nyers lecitin fő összetevői a következők: foszfolipidek (más néven foszfatidok), trigliceridek, glikolipidek és szénhidrátok. Kisebb összetevők: szterolok, szabad zsírsavak, színezékek és számos más vegyület.
A vízzel történő duzzasztási eljárás alkalmazásával végzett degummentálás mellett savakkal történő szennyeződésmentesítés (szuper degumming) és a foszfolipáz A2 enzimmel történő degumming folyamat. Kicsapódnak az úgynevezett nem hidratálható foszfolipidek is, amelyeket egyébként lehetetlen vagy nehéz kimutatni.
Tiszta lecitin - frakciók - módosítások
A lecitin eredeti formájában számos alkalmazáshoz felhasználható. Sok esetben azonban van értelme a natív (eredeti) lecitin olajmentesítése, frakcionálása vagy módosítása annak érdekében, hogy speciális lecitineket nyerjünk speciális alkalmazásokhoz:
jellemzők
A nyers növényi lecitin barna vagy sárgás színű, műanyag és folyékony állagú anyag. A szín függ a magok eredetétől, a betakarítási és tárolási körülményektől, valamint a feldolgozási módszerektől és rendszerektől. A konzisztenciát az olajtartalom, a szabad zsírsavak mennyisége és a nedvességtartalom határozza meg. Az olajtalanított lecitin porszerű vagy granulált. A jól megtisztított (finomított) lecitineknek jellegzetes (nyálkás) semleges illata és íze van. Elvileg a lecitin, módosított származéka és a frakcionált foszfolipid olajban és zsírban oldódik.
Lecitin felhasználása
A lecitin felhasználása az élelmiszer- és takarmánygyártásban, a gyógyszertárban és az orvostudományban, valamint a kozmetikai termékekben és a nem élelmiszeripari területeken változatos. Néhány lehetséges felhasználás az alábbiakban látható.