اسید های چرب یکی از مهم ترین ترکیبات شیمیایی هستند که نقش مهمی در ساختار و عملکرد زیستی موجودات زنده دارند ,این ترکیبات از یک زنجیره کربنی با طول متغیر تشکیل شده‌اند که به اکسیژن و هیدروژن متصل هستند. در این مقاله ابتدا با ساختار، انواع اسیدهای چرب و کاربردهای آن آشنا شده و سپس استرول ها و کاربردهای آن معرفی می شوند. در ادامه دو تکنیک مهم در شناسایی آنها یکی روش کروماتوگرافی گازی (GC) و کروماتوگرافی مایع (HPLC) شرح داده می شوند. در حقیقت با خواندن این مقاله به صورت مختصر با مراحل انجام فرآیند شناسایی آشنا می شوید.
اسید های چرب به دو دسته تقسیم می شوند : اسید چرب اشباع شده - اسید چرب غیر اشباع
اسید های چرب اشباع شده : در این نوع اسید ها حضور پیوند های دوگانه و سه گانه دیده نمی شود و در واقع تمام زنجیر های کربنی آن توسط هیدروژن احاطه می شود و این ویژگی سبب آن شده که این نوع از اسید ها در دمای اتاق به حالت جامد باشند. این نوع از اسید ها در مواد غذایی, دانه ها و روغن ها یافت می شود .
اسید های چرب باید به طور متوسط مصرف شود زیرا مصرف آنها باعث تولید انرژی و ایجاد ثبات در ساختار های سلولی و بافت های بدن خواهد شد و زیاده روی در مصرف آن باعث اختلالات قلبی و عروقی خواهد شد .
اسید های چرب غیر اشباع شده : این نوع اسید ها برخلاف نوع قبلی دارای حداقل یک پیوند دوگانه یا سه گانه در ساختار خود هستند و این ویژگی سبب شده که خواص شیمیایی و فیزیکی متفاوتی نیز داشته باشند و دارای اشکال سه بعدی و پیچیده تری نسبت به نوع قبلی هستند. اسید اولئیک نمونه ایی از اسید های غیر اشباع شده است که در روغن های گیاهی مانند روغن کنجد و روغن زیتون وجود خواهد داشت و برای درمان کلسترول و مشکلات قلبی و عروقی نقش مهمی دارد.
باید در نظر داشت که این نوع از اسید ها خود دارای دو نوع مختلف هستند:
۱- اسید های چرب مونو غیر اشباع شده (فقط دارای یک پیوند دو گانه) ۲- اسید های چرب چند گانه غیر اشباع (دارای بیش تر از یک پیوند دو گانه). در شکل حالت چندگانه به صورت polyunsaturated نشان داده شده است.
ساختار اسید چرب
ساختار اسید چرب به طور کلی به شرح زیر است :
زنجیره کربنی: اساس اصلی اسیدهای چرب، زنجیره‌ای از اتم‌های کربن متوالی است که به هم متصل شده اند, تعداد کربن می تواند متفاوت باشد .
اتصالات هیدروژنی: برخی از اتم‌های هیدروژن به اتم کربنی در زنجیره متصل می‌شوند. این اتصالات هیدروژنی باعث پایداری ساختار مولکول اسید چرب می‌شوند.
گروه‌های عاملی: برخی اسیدهای چرب ممکن است دارای گروه‌های عاملی (مانند گروه‌های کربوکسیل) باشند که نقش مهمی در ویژگی‌ها و خصوصیات شیمیایی آنها ایفا می‌کنند.
طول زنجیره: طول زنجیره کربنی می‌تواند متغیر باشد و در واقع از این ویژگی بستگی دارد که اسید چرب مورد نظر کوتاه باشد (مثلاً اسید بوتیریک با ۴ اتم کربن) یا بسیار طولانی (مثل اسید استئاریک با حدود ۱۸ اتم کربن یا بیشتر).
کاربرد اسید چرب
اسید های چرب کاربرد زیادی دارند که به چند مورد آنها اشاره می کنیم :
- منبع انرژی : منبع اصلی برای تولید انرژی در بدن موجودات زنده است و زمانی که موجودات زنده انرژی مورد نیاز و کافی خود را ازمواد غذایی دریافت نمی کنند اسید های چرب به عنوان منبع انرژی ذخیره استفاده می شوند.
- ساختار سلولی : قسمت مهمی از غشاهای سلولی اسید های چرب هستند که این غشاها در حفظ جدایی داخل و خارج سلول نقش اساسی دارند و تبادل مواد و انتقال اطلاعات درون سلولی را بر عهده دارد.
- تولید هورمون ها : بعضی از هورمون ها از اسید های چرب به وجود آمده به عنوان مثال هورمون های جنسی (استروژن و تستوسترون) از اسید های چرب هستند.
- تولید ویتامین ها : ویتامین ها به منابع انرژی نیاز دارند که جذب بدن شوند و سر منشا منابع انرژی اسید های چرب هستند.
استرول
استرول ها نیز گروهی از ترکیب های شیمیایی هستند که در ساختار و عملکرد موجودات زنده نقش بسیار مهمی دارند. در واقع این ترکیبات را می توان در سلول ها, بافت ها و سیستم های مختلف بدن و مواد غذایی یافت.
استرول ها انواع مختلفی دارند اما دو نوع از مهم ترین آنها کلسترول و فیتواسترول ها هستند.
کلسترول: در حیوانات یافت می شود, این ماده در ساختار سلول ها و غشا سلولی, تولید هورمون ها و تشکیل صفرا یافت می شود. کلسترول را می توان در گوشت, تخم مرغ, شیر و محصولات لبنی یافت ولی باید در نظر داشت مصرف زیاد آن باعث بروز بیماری های قلبی و عروقی خواهد شد.
فیتواسترول ها: در گیاهان یافت می شوند, در واقع فیتواسترول ها به جذب کلسترول خوراکی از دستگاه گوارش کمک کرده و این ترکیبات را می توان در منابع گیاهی از جمله روغن های گیاهی, دانه ها, میوه ها و سبزیجات یافت.
ساختار استرول
استرول ها از حلقه های ضخیم چربی که به شکل سیکلی هستند و این حلقه های سیکلی سبب تفاوت های ظاهری و خصوصیات بیو شیمی در انواع استرول ها می باشد، تشکیل شده و اتصالات کربنی و هیدروژنی در ساختار استرول ها موجود است. ساختار آنها در شکل زیر نشان داده شده است.
عوارض استرول
مصرف بی اندازه استرول ها سبب بروز مشکلاتی شده که به آنها اشاره می کنیم:
- تراکم شریانی و تشکیل پلاک
- بیماری های قلبی عروقی
- اختلالات متابولیکی
- انسداد مجرای صفرا
نحوه شناسایی پروفایل اسید های چرب و استرول ها
برای شناسایی اسید های چرب و استرول ها روش های مختلفی وجود دارد , روش کروماتوگرافی یک روش آنالیتیک پیشرفته است که به جداسازی و تجزیه تحلیل مخلوط های مختلف اجزا اجازه می دهد. در شناسایی پروفایل اسید های چرب و استرول ها کروماتوگرافی نقش بسیار مهمی دارد که این آنالیز با استفاده از روش های مختلف کروماتوگرافی انجام می شود :
کروماتوگرافی گازی GC
شناسایی اسید های چرب و استرول ها به این روش بسیار پیچیده است که به این روش امکان جداسازی و تجزیه تحلیل این ترکیبات بر اساس خواص فیزیکی و شیمیایی آنها از یکدیگر داده می‌شود. در زیر به مراحل اصلی شناسایی اسیدهای چرب و استرول‌ها به روش کروماتوگرافی گازی پرداخته ایم:
نمونه‌گیری: ابتدا نمونه حاوی اسیدهای چرب و استرول‌ها باید از منبع مربوطه گرفته شود. این نمونه ممکن است خون، بافت، مایعات بدنی یا دیگر نمونه‌های زیستی باشد.
استخراج ترکیبات: ترکیبات موجود در نمونه به یک مرحله استخراج تحت شرایط خاص تحت استفاده ازحلال‌ها منتقل می‌شوند. این مرحله به ترکیبات محلول در حلال‌ها کمک می‌کند تا به شکلی مناسب وارد ستون های کروماتوگرافی گازی شوند.
تهیه نمونه گازی: ترکیبات محلول در حلال‌ها به یک واحد تهیه نمونه گازی انتقال داده می‌شوند. در این مرحله، حلال‌های معمولاً توسط گرمای بخار تبخیر می‌شوند و ترکیبات تبدیل به گاز می‌شوند.
جداسازی در ستون کروماتوگرافی: در این مرحله، گاز حامل ترکیبات به داخل ستون کروماتوگرافی تزریق می شود , ستون معمولا دارای یک جاذب است که می تواند پوشش مایع یا جامد داشته باشد ترکیبات در طول ستون با سرعت مختلف حرکت کرده و بر اساس ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی جدا می‌شوند. به عنوان مثال، اسیدهای چرب با زنجیره کربنی مختلف ممکن است با سرعت‌های مختلف درستون حرکت کنند .
تشخیص و ثبت داده‌ها: پس از جداسازی ترکیبات در ستون کروماتوگرافی، آنها به یک دتکتور متصل می شوند.
تشخیص ترکیبات: با تحلیل کروماتوگرام، ترکیبات مختلف شناسایی می‌شوند. زمانی که یک ترکیب با زمان مشخصی تطابق داشته باشد، می‌توان ترکیب مورد نظر را شناسایی کرد.
با استفاده از کروماتوگرافی گازی، می‌توان ترکیبات مختلف اسیدهای چرب و استرول‌ها را به دقت تجزیه تحلیل کرده، جدا کرده و شناسایی کرد. این روش به دقت بالا میزان مختلف ترکیبات را اندازه گیری کرده و نتایج دقیقی ارائه می‌دهد.
کروماتوگرافی مایع
شناسایی اسید های چرب و استرول به این روش نیز پیچیده است. در زیر به مراحل اصلی شناسایی با استفاده از روش کروماتوگرافی مایع پرداخته ایم:
نمونه گیری: نمونه حاوی اسیدهای چرب و استرول‌ها باید از منبع مربوطه گرفته شود. این نمونه ممکن است خون، بافت، مایعات بدنی یا دیگر نمونه‌های زیستی باشد.
استخراج ترکیبات: ترکیبات موجود در نمونه به یک مرحله استخراج تحت شرایط خاص تحت استفاده ازحلال‌ها منتقل می‌شوند. این مرحله به ترکیبات محلول در حلال‌ها کمک می‌کند تا به شکلی مناسب وارد ستون کروماتوگرافی مایع شوند.
آنالیز کروماتوگرافی مایع با طیف سنج جرمی (LC-MASS)
تهیه نمونه مایع: ترکیبات محلول در حلال‌ها به یک واحد تهیه نمونه مایع انتقال داده می‌شوند. در این مرحله، حلال‌ها از ترکیبات تبخیر می‌شوند و ترکیبات به شکل مایع منتقل می‌شوند.
جداسازی در ستون کروماتوگرافی: ترکیبات مایع به ستون کروماتوگرافی منتقل می‌شوند. ستون معمولاً دارای فاز مایع است که به طور انتخابی ترکیبات را بر اساس ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی از یکدیگر جدا می کند .
تشخیص و ثبت داده‌ها: پس از عبور از ستون، ترکیبات به یک دتکتور متصل می‌شوند. دتکتور بر اساس ویژگی‌های ترکیبات مختلف به طور مثال جذب نور یا تولید انتقال برای هر ترکیب واکنش نشان می‌دهد که نموداری به نام کروماتوگرام ایجاد می کند , این اطلاعات به یک ریجستر ارسال می شود.
تشخیص ترکیبات: با تحلیل کروماتوگرام، ترکیبات مختلف شناسایی می‌شوند. زمانی که یک ترکیب با زمان مشخصی تطابق داشته باشد، می‌توان ترکیب مورد نظر را شناسایی کرد.
استفاده از کروماتوگرافی مایع، به دلیل دقت بالا و توانایی در تجزیه تحلیل ترکیبات پیچیده، در شناسایی اسیدهای چرب و استرول‌ها بسیار مفید و کارآمد است. این روش به دقت بالا میزان مختلف ترکیبات را اندازه گیری کرده و نتایج دقیقی ارائه می دهد.
