Lipid: Importance and Classification. Structure and Properties of Fatty acids; Storage Lipids and Membrane Lipids
UPDATED ON:- 01-07-2023
सामान्य परिचय (General Introduction):-
· ऐसे जैव अणु जो अध्रुवीय विलायकों में घुलनशील होते हैं, लिपिड्स कहलाते हैं।
(Bio molecules that are soluble in non-polar solvents, are called lipids.)
· अध्रुवीय विलायक हाइड्रोकार्बन्स होते हैं जिनका उपयोग लिपिड्स को विलेय करने के लिए किया जाता है।
(Nonpolar solvents are hydrocarbons that are used to dissolve lipids.)
· Lipid शब्द Bloor ने 1943 में दिया था।
(Term 'Lipid' was given by Bloor in 1943.)
लिपिड्स का महत्व (Importance of Lipids):-
1. संग्रहीत भोजन (Reserve Food):- पौधे व जन्तु अतिरिक्त भोजन को वसा के रूप में संग्रहित करते है। शीतनिंद्रा में जाने वाले जन्तु शीत ऋतु के आने से पहले अतिरिक्त वसा को संग्रहीत कर लेते हैं। प्रवासी पक्षी प्रवास से पहले वसा को संग्रहीत कर लेते हैं।
[Plants and animals store excess food as fat. Animals that go to hybernation (cold sleep) store excess fat before the onset of winter. Migratory birds store fat before migration.)
2. ऊर्जा स्त्रोत (Energy Source):- कार्बोहाइड्रेट्स की तुलना में लिपिड्स से 2 गुणी ऊर्जा मिलती है।
(Lipids provide 2 times more energy than carbohydrates.]
1gm ग्लूकोज = 4.5 Kcal ऊर्जा
(1 gm Glucose = 4.5 Kcal Energy)
1gm वसा = 9.3 Kcal ऊर्जा
(1 gm Fat = 9.3 Kcal. Energy)
3. वसा में घुलनशील विटामिन्स (Fat Soluble Vitamins):- विटामिन A, D, E व K वसा में घुलनशील होते हैं। विटामिन K वसा का परिवहन करता है और वसा को ऑक्सीकरण से बचाता है।
(Vitamins A, D, E and K are fat soluble. Vitamin K transports fat and protects fat from oxidation.)
4. एडिपोज ऊतक (Adipose Tissue):- जंतुओं में वसा कोशिकाओं के अंदर बूंदों के रूप में पायी जाती है। ऐसी कोशिकाओं को एडिपोसाइट व ऊतक को एडिपोज ऊतक कहते हैं। शीत रुधिर जंतुओं की एडिपोसाइट्स में असंतृप्त वसीय अम्ल की उच्च मात्रा होती है। जबकि गर्म रुधिर जंतुओं की एडिपोसाइट्स में असंतृप्त वसीय अम्ल की अपेक्षाकृत कम मात्रा होती है। यह जंतुओं की त्वचा के नीचे एक कुचालक परत बनाता है तथा अत्यधिक सर्दी में यह शरीर से ऊष्मा की हानि को रोकता है।
(In animals, fat is found inside the cells as droplets. Such cells are called as adipocyte and tissue is called adipose tissue. Adipocytes of cold blooded animals contain high amounts of unsaturated fatty acids. While adipocytes of warm blood animals have relatively small amounts of unsaturated fatty acids. It forms a insulating layer under the skin of animals and in extreme cold it prevents heat loss from the body.)
ब्लबर (Blubber):- व्हेल मछली जो कि एक स्तनधारी प्राणी है, में त्वचा के नीचे subcutaneous वसा की एक बहुत मोटी परत होती है जिसे ब्लबर कहते हैं।
(Whale fish, a mammalian creature, have a very thick layer of subcutaneous fat under the skin called a blubber.)
ध्रुवीय भालू जो अत्यधिक ठंडे इलाके में रहता है, में त्वचा के नीचे एक मोटी वसीय परत पायी जाती है जो अत्यधिक ठंड में शरीर से ऊष्मा की हानि को रोकती है।
(The polar bear, which lives in extremely cold areas, has a thick fatty layer under the skin that prevents heat loss from the body in extreme cold.)
5. पादप तेल (Plant Oils):- इनका उपयोग कम कोलेस्ट्रॉल युक्त वसा के रूप में किया जाता है। इनके हाइड्रोजनीकरण से वनस्पति घी बनता है।
(They are used as low cholesterol-containing fats. Their hydrogenation creates vegetable ghee.)
6. साबुन का निर्माण (Soap Formation):- पहले साबुन जन्तु वसा से बनाई जाती थी। परंतु आजकल इसे पादप वसा से बनाया जाता है।
(Earlier soap was made from animal fat. But nowadays it is made from plant fat.)
7. पेन्ट तेल (Paint Oils):- पेन्ट में मिलाये जाने वाले शुष्क तेल में असंतृप्त वसीय अमल उपस्थित होते हैं।
(Unsaturated fatty acids are present in the dry oil added to the paint.)
8. मेटाबोलिक जल (Metabolic Water):-
रेगिस्तान में रहने वाले जन्तु संग्रहित वसा का उपयोग जल के स्त्रोत के रूप में करते हैं। जैसे- कंगारू चूहा जीवन पर्यन्त जल नहीं पीता है। शुष्कता की अत्यंत प्रतिकूल परिस्थितियों में ऊंट अपने कूबड़ में संग्रहित वसा के मेटाबोलिज़्म से जल प्राप्त करता है।
(Animals living in the desert use stored fat as a source of water. Such as- Kangaroo rat does not drink water for life. In extremely adverse conditions of dryness, the camel receives water from the metabolism of fat stored in its hump.)
लिपिड्स का वर्गीकरण (Classification of Lipids):- लिपिड्स को 3 वर्गों में विभाजित किया गया है:-
(Lipids are divided into 3 categories:-)
1. सरल लिपिड्स (Simple Lipids)
2. संयुक्त लिपिड्स (Compound Lipids)
3. व्युत्पन्न लिपिड्स (Derived Lipids)
1. सरल लिपिड्स
ऐसे लिपिड्स जो वसीय अम्ल व विभिन्न एल्कोहल्स की अभक्रिया से बने एस्टर होते हैं।
(Lipids that are esters made from fatty acids and the reaction of various alcohols.)
उदाहरण (Example):-
i. वसा (Fat):- ग्लिसरॉल + वसीय अम्ल
(Glycerol + Fatty acids)
ii. मोम (Wax):- मोनोहाइड्रिक एल्कोहल + वसीय अम्ल
(Monohydric alcohol + Fatty acids)
iii. क्यूटिन (Cutin):- हाइड्रॉक्सिल वसीय अम्ल के बहुलक
(Polymer of Hydroxyl fatty acids)
iv. सूबेरिन (Suberin):- ग्लिसरॉल + फैलोनिक अम्ल
(Glysrol + Fellonic acid)
2. संयुक्त लिपिड्स
ये वसीय अम्ल व ग्लिसरॉल से बने ऐसे एस्टर हैं जिनमें एक अन्य समूह भी जुड़ा रहता है।
(These are esters made from fatty acids and glycerol in which another group is also attached.)
उदाहरण (Examples):-
फोस्फोलिपिड = फॉस्फेट + लिपिड
(Phospholipid = Phosphate + Lipid)
ग्लाइकोलिपिड = ग्लाइकोजन + लिपिड
(Glycolipid = Glycogen + Lipid)
लिपोप्रोटीन = लिपिड + प्रोटीन
(Lipoprotein = Lipid + Protein)
3. व्युत्पन्न लिपिड्स
(Compounds that originate from lipids.)
उदाहरण (Examples):- स्टीरोल, टर्पीन्स, वसीय अम्ल, ग्लिसरॉल, विटामिन - A, D, E, K, कपूर, मेन्थोल
(Sterols, Turpenes, Fatty acids, Glycerol, Vitamins - A, D, E, K, Camphor, Menthol)
वसीय अम्लों की संरचना (Structure of Fatty Acids):-
• ये लंबी HC श्रंखला युक्त मोनो कार्बोक्सिलिक अम्ल होते हैं।
(These are mono carboxylic acids with long HC chain.)
• ये प्रकृति में स्वतंत्र अवस्था में नहीं पाये जाते हैं। बल्कि ये वसा या तेल में एस्टर के रूप में पाये जाते हैं।
(They are not found in free state in nature. Rather, they are found as esters in fats or oils.)
• एसाइल समूह (Acyl group):- जब वसीय अम्ल एस्टर का भाग होता है तो इसे एसाइल समूह कहा जाता है।
(When fatty acid is part of ester, it is called acyl group.)
• कार्बन परमाणुओं की संख्या (Number of Carbon atoms):- जैविक तंत्रों में उपस्थित वसीय अम्लों में सम संख्या में कार्बन परमाणु पाये जाते हैं। परास = 14 - 24 कार्बन परमाणु।
(Even number of carbon atoms are found in fatty acids present in biological systems. Range = 14 - 24 carbon atoms.)
• अधिक सामान्य वसीय अम्लों में 16 - 18 कार्बन परमाणु पाये जाते हैं। द्विबन्धों की संख्या 0 - 3 तक होती है।
(The more common fatty acids contain 16 - 18 carbon atoms. The number of binomials is from 0 - 3.)
उदाहरण (Examples):-
पामिटिक अम्ल (16 कार्बन)
[Palmitic acid (16 Carbons)]
स्टियरिक अम्ल (18 कार्बन)
[Stearic acid (18 Carbons)]
ओलेइक अम्ल (18 कार्बन)
[Oleic acid (18 Carbons)]
लिनोलेइक अम्ल (18 कार्बन)
[Linoleic acid (18 Carbons)]
• सामान्य संरचना (Common Structure):-
• वसीय अम्ल 2 प्रकार के होते हैं:-
(Fatty acids are of 2 types:-)
a. संतृप्त वसीय अम्ल (Saturated Fatty Acids):- सभी एकल बंध होते हैं। गलनांक उच्च होता है। कमरे के ताप पर ठोस होते हैं।
(All are single bonds. Melting point is high. Solid at room temperature.)
उदाहरण (Examples):-
पामिटिक अम्ल (Palmitic acid)
[CH3-(CH2)14COOH]
स्टीयरिक अम्ल (Stearic acid)
[CH3-(CH2)16COOH]
अरैचिडिक अम्ल (Arachidic acid)
[CH3-(CH2)18COOH]
b. असंतृप्त वसीय अम्ल (Unsaturated Fatty Acids):- एकल बन्धों के साथ साथ एक या अधिक द्विबन्ध भी होते हैं। गलनांक निम्न होता है। कमरे के ताप पर द्रव होते हैं।
(There are also one or more double bonds along with single bonds. Melting point is low. They are liquid at room temperature.)
उदाहरण (Examples):-
ओलेइक अम्ल (1 द्विबंध)
[Oleic acid (1 double bond)]
लिनोलेइक अम्ल (2 द्विबन्ध)
[Linoleic acid (2 double bonds)]
लिनोलेनिक अम्ल (3 द्विबन्ध)
[Linolenic acid (3 double bonds)]
अरैचिडोनिक अम्ल (4 द्विबंध)
[Arachidonic acid (4 double bonds)]
असंतृप्त वसीय अम्ल की संरचना
(Double bonds represent 2 types of configuration: - sis and trans.)
• अधिकांश असंतृप्त वसीय अम्लों में सिस विन्यास पाया जाता है जो HC श्रंखला में मोड़ बना देता है।
(Sis configuration is found in most of the unsaturated fatty acids that make a bent in the HC chain.)
i. ओलेइक अम्ल:- (1 द्विबन्ध)
[Oleic acid:- (1 double bond)]
CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH
ii. लिनोलेइक अम्ल:- (2 द्विबन्ध)
[Linoleic acid:- (2 double bonds)]
CH3-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH
iii. लिनोलेनिक अम्ल:- (3 द्विबन्ध)
[Linolenic acid:- (3 double bonds)]
CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH (CH2)7-COOH
iv. अरैचिडोनिक अम्ल:- (4 द्विबन्ध)
[Arachidonic acid:- (4 double bonds)]
CH3-(CH2)4-[CH=CH-CH2]4- (CH2)2-COOH
वसीय अम्लों के गुण (Properties of Fatty Acids):-
1. एम्फीपैथिक (Amphipathic):- वसीय अम्ल में R समूह जल विरोधी तथा COOH समूह जल स्नेही होता है।
(In fatty acid, R group is hydrophobic and COOH group is hydrophilic.)
2. विलेयता (Solubility):- वसीय अम्ल जल में अघुलनशील तथा कार्बनिक विलायकों में घुलनशील होती है। जल में ये मिसेल बनाते हैं।
(Fatty acid is insoluble in water and soluble in organic solvents. They form micelles in water.)
3. गलनांक (Melting Point):-
संतृप्त वसीय अम्लों का गलनांक उच्च होता है जबकि असंतृप्त वसीय अम्लों का गलनांक निम्न होता है।
(The melting point of saturated fatty acids is high while the melting point of unsaturated fatty acids is low.)
4. ऑक्सीकरण (Oxidation):- संतृप्त वसीय अम्ल बहुत स्थायी होते हैं। जबकि असंतृप्त वसीय अम्ल ऑक्सीकरण के प्रति संवेदी होते हैं। द्विबन्धों की संख्या बढ़ने से यह संवेदिता बढ़ती जाती है। प्रतिऑक्सीकारकों के उपयोग से इन्हें संरक्षित कर सकते हैं।
(Saturated fatty acids are very stable. While unsaturated fatty acids are sensitive to oxidation. This sensitivity increases as the number of double bonds increases. They can be protected by the use of antioxidants.)
आवश्यक वसीय अम्ल (Essential Fatty Acids):- इनकी खोज Durr व Burr ने 1930 में की थी। जीवाणु व पौधे सभी वसीय अम्लों का संश्लेषण कर सकते हैं। परंतु जन्तु 3 बहुअसंतृप्त वसीय अम्लों का संश्लेषण नहीं कर सकते जिन्हें EFA कहते हैं। ये तीनों जंतुओं में वृद्धि व Prostaglandins के निर्माण के लिए आवश्यक होते हैं।
(They were discovered by Durr and Burr in 1930. Bacteria and plants can synthesize all fatty acids. But animals cannot synthesize 3 polyunsaturated fatty acids called as Essential Fatty Acids. These three are required for growth and manufacture of prostaglandins in animals .)
i. लिनोलेइक अम्ल (Linoleic Acid)
ii. लिनोलेनिक अम्ल (Linolenic Acid)
iii. अरैचिडोनिक अम्ल (Arachidonic Acid)
यदि भोजन में लिनोलेइक अम्ल उपयुक्त मात्रा में उपस्थित हो तो अन्य 2 वसीय अम्लों का संश्लेषण किया जा सकता है।
(If linoleic acid is present in appropriate amount in the food then synthesis of other 2 fatty acids can be done.)
संग्रहित लिपिड्स (Storage Lipids):-
• इन्हें उदासीन वसा, सत्य वसा, TAG या ट्राईग्लिसराइड्स भी कहते हैं।
(They are also called as neutral fat, true fat, TAG or triglycerides.)
(TAG = Tri Acyl Glycerol)
• इनका निर्माण ग्लिसरॉल के द्वारा वसीय अम्ल के 3 अणुओं का एस्टरीकरण करने से होता है।
(They are formed by the esterification of 3 molecules of fatty acid by glycerol.)
• औधौगिक उपयोग के लिए वसा को 2 प्रकारों में बांटा गया है:-
(The fat is divided into 2 types for industrial use: -)
a. कठोर वसा (Hard Fats)
b. तेल (Oils)
a. कठोर वसा (Hard Fats):-
• ये 20°C के कमरे के ताप पर ठोस होती हैं।
(They are solid at room temperature of 20 °C.)
• इनमें लम्बी श्रंखला वाले संतृप्त वसीय अम्ल पाये जाते हैं।
(They contain long chain saturated fatty acids.)
• मक्खन कोमल (मृदु) होता है क्योंकि इसमें अच्छी गुणवत्ता के छोटी श्रंखला वाले वसीय अम्ल पाये जाते हैं।
(Butter is soft because it contains short chain fatty acids of good quality.)
• उदाहरण (Examples):- घी, मक्खन आदि।
(Ghee, Butter etc.)
b. तेल (Oils):-
• ये 20°C के कमरे के ताप पर द्रव होती हैं।
(They are liquid at room temperature of 20 °C.)
• इनमें लम्बी श्रंखला वाले असंतृप्त वसीय अम्ल पाये जाते हैं।
(They contain long-chain unsaturated fatty acids.)
• खाध्य तेलों के हाइड्रोजनीकरण से वनस्पति घी बनाया जाता है।
(Vegetable ghee is made by hydrogenation of edible oils.)
• उदाहरण (Examples):- मूँगफली का तेल, सरसों का तेल आदि।
(Groundnut oil, Mustard oil etc.)
झिल्ली लिपिड्स (Membrane Lipids):-
• फोस्फोलिपिड्स मुख्य झिल्ली लिपिड्स हैं।
(Phospholipids are the main membrane lipids.)
• ये ट्राईग्लिसराइड्स होते हैं जहां एक वसीय अम्ल को फोस्फोरिक अम्ल के द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।
(These are triglycerides where a fatty acid is replaced by phosphoric acid.)
• यह फोस्फोरिक अम्ल एक अन्य नाइट्रोजनी समूह के साथ जुड़ा होता है।
(This phosphoric acid is associated with another nitrogenous group.)
• अतिरिक्त नाइट्रोजनी समूह (Additional Nitrogenous Group):-
i. कोलीन (Choline):- लेसिथिन में (In Lecithin)
ii. एथेनोलेमीन (Ethanolamine):- सिफेलिन में (In Cephalin)
iii. सेरीन (Serine)
iv. आइनोसिटोल (Inosetol)
• फोस्फोलिपिड में जलरागी व जल विरोधी भाग दोनों होते हैं।
(Phospholipids have both hydrophilic and hydrophobic parts.)
• जलीय माध्यम में फोस्फोलिपिड अणु अपने आप को इस प्रकार से व्यवस्थित कर लेते हैं कि दो परतें बन जाती हैं।
(In aqueous medium phospholipid molecules arrange themselves in such a way that two layers are formed.)
• जल रागी भाग बाहर की ओर तथा जल विरोधी भाग अंदर की ओर विन्यासित रहते हैं।
(The hydrophilic parts are configured outside and the hydrophobic parts inside.)
साबुनीकरण (Saponification):-
• वसीय अम्ल की KOH या NaOH क्षार से अभिक्रिया से सोडियम लवण बनता है जिसे साबुन कहते हैं। इस प्रक्रिया को साबुनीकरण कहते हैं।
(Sodium salt which is formed by the reaction of fatty acid with KOH or NaOH alkali, is called soap. This process is called saponification)
• साबुनीकरण मान (Saponification Value):-
KOH की mg में वह मात्रा जो 1gm तेल या वसा के पूर्ण साबुनीकरण के लिए आवशयक होती है, साबुनीकरण मान कहलाता है।
(The amount of KOH in mg that is required for complete saponification of 1gm of oil or fat is called saponification value.)
दुर्वासिता (Rancidity):-
• वसा अथवा तेल को कुछ समय तक अंधेरे में वायु तथा नमी के संपर्क में रखने से उसमें दुर्गंध उत्पन्न हो जाती है तथा उनका स्वाद खराब हो जाता है। इसे दुर्वासिता कहते हैं।
(Keeping fat or oil in contact with air and moisture in the dark for some time causes bad odor and spoils their taste. This is called rancidity.)
• कारण (Causes):-
i. वसा अथवा तेल का जल अपघटन
(Hydrolysis of fat or oil.)
ii. वसीय अम्लों का ऑक्सीकरण
(Oxidation of fatty acids.)