Grundlagen der Lebensmittelchemie

Grundlagen der Lebensmittelchemie
Lipide
Stoffklassen

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“

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

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

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

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

Lipide in Lebensmitteln
Zusammensetzung der Lipidfraktion verschiedener Lebensmittel

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

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

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)

Räumliche Strukturen verschiedener Fettsäuren

Schmelzpunkte verschiedener Fettsäuren

Fettsäureverteilung tierischer Fette

Fettsäureverteilung pflanzlicher Fette
Prozentualer
Gehalt
40
30
20
10
0
Kakaobuttter
C14:0 C16:0 C16:1 C18:0 C18:1 C18:2 C20:0
Fettsäure

Geschichte:
Prostaglandine
• Anfang der 30er Jahre entdeckten von Euler und Goldblatt unabhängig voneinander in
Samenflüssigkeit einen auf die glatte Muskulatur wirkenden Stoff
• Strukturaufklärung durch Bergström 1958 –1964 1
• 1968 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.

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.

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.

Lipide 1 Fettsäuren
Essentielle FS und die Bildung der Eicosanoide

Trans-Fettsäuren

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

Konjugierte Linolsäuren: Bildungswege

Postulierte Wirkungen von CLA

Konjugierte Linolsäuren in Lebensmitteln

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

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

Triglyceride Nomenklatur

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

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

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

Glycerophospholipide

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

Sphingolipidklassen
Die Sphingomyelin wichtigsten Sphingolipidklassen
Gangliosid
Cerebrosid

Polare Lipide als Membranbausteine

Liposomen

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

Isoprenoidlipide

Die Substanzklasse der Steroide

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

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

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

Phytosterole
Die wichtigsten pflanzlichen Sterole

Vorkommen von Phytosterolen in Lebensmitteln

Phytosterole als funktionelle Lebensmittelbestandteile
Einfluss unterschiedlicher Brotaufstriche auf die Serumcholesterinwerte