Yağ Asitleri ve Yağ Asitlerinin Yapısı
Birçok kez veya ilk kez bitkisel yağ satın aldığınız da hep analiz talep ederiz. Fakat çoğumuz aldığımız analizlerde onlarca yağ asitleri görürüz fakat bir türlü yorumlayamayız. Malum yorumlayabilmek için iyi bir kimya veya biyoloji bilgisine ihtiyaç duyarız.
Kimya veya biyoloji bilgimiz yok ne yapalım diyenler için basitçe yağ asitlerini sizlere anlatalım.
Lipidlerin bünyesinde bulunan, genel olarak çift karbon sayılı, dallanmamış, cis konfigürasyonda, düz zincirli monokarboksilik asitlerdir. Bir karboksil grubuna bağlı hidrokarbon grubundan oluşurlar.
Çift karbon sayılı diye tarif ettiğim olay aşağıda yer alan resimde yukarıdan aşağı toplamda yeşil renkte sayılandırılmış 12 (çift sayı) karbon olması durumudur. Karboksil grubu dediğim olay ise 1 Karbon 2 Oksijen ve 1 hidrojenden oluşan COOH şeklinde belirtilen bileşendir. Yani sizin anlayacağınız şekilde ifade edersek COOH Karboksil grubuna CH2 , CH2 şeklinde eklenen hidrokarbon kuyrugu YAĞ ASİTLERİNİ oluşturuyor. Yağ asitlerinde ki Karbon sayılarında her artış yeni bir yağ asidi unvanını kazandırıyor.Örneğin 3 Karbon 6 Hidrojen 2 Oksijenden oluşan yağ asiti ASETİK ASİTTİR. Asetik asite 1 Karbon 2 Hidrojen kuyruğu eklendiğinde PROPİYONİK ASİT oluşuyor gibi anlayabilirsiniz.
Yağ asitlerindeki karbon sayıları 2 ile 34 arasında değişiklik gösterir. Yağ asitleri bünyesindeki karbon sayısına göre şu şekilde sınıflandırılırlar;
6 dan az Karbon ihtiva eden yağ asitleri KISA ZİNCİRLİ;
6 ile 10 karbon ihtiva eden yağ asitleri ORTA ZİNCİRLİ;
12 ve daha fazla karbon ihtiva eden yağ asitleri UZUN ZİNCİRLİ yağ asitleri şeklindedir.
Bu bağlamda değerlendirilirken karbon sayıları, yağ asitlerinde çeşitli özelliklere sebep olurlar. Örneğin kısa zincirli yağ asitleri suda veya alkolde çözünebilirken; uzun zincirli yağ asitleri suda çözünmezler. Uçucu bitkisel yağlar kısa zincirli ve orta zincirli yağ asitlerinden oluşurken; sabit yağlar genelde uzun zincirli yağ asitlerinden oluşmaktadır.
Yağ Asitleri hidrokarbon zincirindeki bağlara göre 2 sınıfda incelenir. Bu gruplara DOYMUŞ ve DOYMAMIŞ YAĞ ASİTLERİ denir. Doymamış bağların sayısı bir ve birden fazla olabilmektedir. Kolaylıkla okside olabilen yapıya sahip doymamış yağ asitleri; doymuş hale getirilebilir. Doymamış yağ asitlerinde çift bağın artması oksidasyonu daha da hızlandıran sonuçlar doğurur.
Bitkisel veya hayvansal kaynaklı yağlarda en çok bulunan doymamış ve doymuş yağ asitlerini şu şekilde sıralayabiliriz;
DOYMUŞ YAĞ ASİTLERİ:
Asetik Asit : CH3 COOH
Propiyonik Asit : CH3 CH2 COOH
Bütürik Asit: CH3 (CH2)2 COOH
Kaproik Asit: CH3 (CH2)4 COOH
Kaprilik Asit: CH3 (CH2)6 COOH
Kaprik Asit: CH3 (CH2)8 COOH
Laurik Asit: CH3 (CH2)10 COOH
Miristik Asit: CH3 (CH2)12 COOH
Palmitik Asit: CH3 (CH2)14 COOH
Stearik Asit: CH3 (CH2)16 COOH
Araşidik Asit: CH3 (CH2)18 COOH
Behenik Asit: CH3 (CH2)20 COOH
Lignoserik Asit: CH3 (CH2)22 COOH
Serotik Asit: CH3 (CH2)24 COOH
Montanik Asit: CH3 (CH2)26 COOH
Daha basite indirgeyecek olursak örneğin stearik asiti ele alalım. Stearik Asit = CH3 (CH2)16 COOH Yani Karboksil grubuna yani COOH'a 17 Karbon ve 35 Hidrojenden oluşan hidrokarbon kuyruğunun dahil olmasıyla toplamda 18 Karbon 36 Hidrojen 2 Oksijen bileşeninden oluşmuş, dizilimde 18 karbona 36 hidrojen eşleşmesiyle de doymuş olduğu anlaşılan doymuş yağ asitidir. Doymuş yağ asitlerinde Karbon sayılarına göre kısa, orta ve uzun zincirli şeklinde gruplandırma yapabilirsiniz. Asetik Asit kısa zincirli doymuş yağ asiti iken , Montanik asit uzun zincirli doymuş yağ asitidir diyebilirsiniz.
DOYMAMIŞ YAĞ ASİTLERİ:
Palmitoleik Asit: CH3(CH2)5 CH = CH(CH2)7 COOH
Oleik Asit: CH3(CH2)7 CH = CH(CH2)7 COOH
Linoleik Asit: CH3(CH2)4 CH = CHCH2CH = CH(CH2)7 COOH
Alfa Linolenik Asit: CH3CH2CH = CHCH2CH = CHCH2CH = CH(CH2)7 COOH
Araşidonik Asit: CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)3COOH
Daha basit şekilde ifade etmek gerekirse örneğin OLEİK ASİT bir karboksil grubuna 17 karbon 33 hidrojen kuyruğunun gelmesiyle oluşur. Fakat doymamış yağ asitleri çift bağlar oluşturabildiği üzere oleik asitte de en az 1 çift bağ söz konusudur. Bu çift bağlar cis şeklinde tanımlanır. Bu bağlamda oleik asit 18 karbon 34 hidrojen ve 2 oksijen ihtiva eder. 18 karbona karşılık 34 hidrojen olması doymamış yağ asiti olduğunu ifade ederken , hidrojen takviyesiyle doymamış yağlar doyurulabilmektedir.Doymuş yağ asiti stearik asit ile doymamış yağ asitleri oleik ve linoleik asit dizilimine aşağıda resimlendirilmiştir.
YAĞ ASİTLERİNİN ADLANDIRILMASI;
Her bir yağ asidinin trivial adlandırmaya göre genel isimleri vardır. Oleik asit, stearik asit vb.
Yağ asitleri Cenevre sistemine göre aynı sayıda karbon atomu bulunan hidrokarbonlara göre adlandırılabilir. Bu sistemde hidrokarbonun adındaki son "-e" yerine "-oik" konur. Bu nedenle doymuş yağ asitleri "-anoik" (10 karbonlu doymuş bir yağ asidi; dekanoik asit = kaprik asit veya 18 karbonlu doymuş bir yağ asidi; oktadekanoik asit = stearik asit gibi) ve çift bağlı doymamış yağ asitleri de "-enoik" ile (18 karbonlu, doymamış, bir çift bağlı ve çift bağın yeri zincirde 9. ve 10. karbonlar arasında olan; 9,oktadekaenoik = oleik asit veya 18 karbonlu, 3 çift bağı bulunan ve çift bağların yeri 9-10, 12-13 ve 15-16 arasında olan; 9,12,15 oktadekatrienoik = a -Linolenik asit) sonlanırlar.
9,12,15 oktadekatrienoik yada a -Linolenik asit örneğinde doymamış bağın yerini göstermek için çift bağın başladığı karbon atomunun numarası ve çift bağın sayısını söylemek için de "en" hecesinin başına sayıyı gösteren terim getirilmiştir. Diğer çok sayıda çift bağ içeren doymamış yağ asitlerinde de dien, trien, tetraen, pentaen, hekzaen, ... yada polien (çok sayıda) takıları getirilir.
YAĞ ASİTLERİNİN FİZİKSEL NİTELİKLERİ;
Yağ asitlerinin hem fiziksel hem de fizyolojik özellikleri karbon zincirinin uzunluğuna ve moleküldeki çift bağların sayısına (yağ asidinin doymamışlık derecesine) bağlıdır.
Karbon sayısı düşük olan (10'a kadar) yağ asitleri adi ısıda sıvı ve uçucudur. Daha fazla sayıda karbona sahip olanlar (12:0 ve daha büyük zincirli doymuş yağ asitleri) vucut sıcaklığında katıdır. Bunların erime noktaları molekül ağırlığının artması ile yükselir.
Bilinen bütün doymamış yağ asitleri oda ısısında sıvıdır. Çift bağ sayısı arttıkça daha düşük derecelerde de sıvı kalabilirler. Örn. 18:2 doymamış yağ asitleri 0 ° C de sıvıdır. Doymamış yağ asitleri taşıdıkları çift bağlar sayesinde yüksek reaksiyon yeteneğine sahiptir.
2-4 karbonlu yağ asitleri, asetik, propiyonik ve bütirik asitler her oranda su ile karışımlarına karşılık, karbon sayısı arttıkça suyla karışma yetenekleri azalır. Karbon sayısı 10'dan fazla olanlar doymuş yağ asitleri suda hiç erimezler.
Pratikte doğal açilgliseroller kendilerinin fonksiyonel rollerine uyacak şekilde biçimlenmiş yağ asidi karışımlarını içerirler.Örneğin bütün çevresel ısılarda sıvı olması gereken membran lipidleri depo lipidlerden daha fazla doymamış yağ asidi içerirler. Soğukla karşılaşan dokularda, ör. Kutuplarda yaşayan veya kış uykusuna yatan hayvanlarda veya hayvanların ekstremitelerinde bulunan lipidler daha fazla doymamıştır. Yani soğuk bölgelerde yaşayan canlıların membran lipidlerinde daha çok doymamış yağ asitleri bulunmasına karşın sıcak bölgelerde yaşayan canlıların membran lipidlerinde doymamış yağ asitleri bulunur. Doymuş yağ asitleri oranı fazla olan gliseridler ise katıdır.
Doğal olarak bulunan uzun zincirli doymamış yağ asitlerinin hemen hemen hepsi sis konfigürasyondadır (Açil zincirleri söz konusu çift bağın aynı tarafında ise bu bileşik sis'tir denir. Birbirlerinin karşı tarafında iseler trans konfigürasyonda olur). Ancak, doymamış yağ asitlerinde çift bağın yerinin değişmesiye izomerler türerse de daha çok görünen izomer şekli, çift bağın etrafındaki dizilişe bağlı olarak ortaya çıkan cis ve trans izomerlerdir. Örneğin oleik asidin erime noktası 13 ° C ve cis şeklindedir.
YAĞ ASİTLERİNİN KİMYASAL NİTELİKLERİ;
1 - Tuz Teşkili
Altı karbondan yüksek yağ asitlerinin metallerle yaptıkları tuzlara "sabun" denir. Sodyum ve potasyum sabunları suda erirler. Ancak diğer metalerin tuzları (sabunları) genellikle erimezler ve temizleyici değillerdir. Potasyum sabunları sodyum sabunlarından daha fazla yumşaktır ve daha çabuk erirler. Doymamış yağ asitlerinin verdiği sabunlar doymuş olanlara oranla suda ve alkolde daha fazla erir. Alkali metal sabunları eter, benzol ve kloroformda erimezler. Ağır metallerin sabunları erimez.
Piyasada satılan sabunlar aynı yağ asitlerinin sodyum tuzlarıdır. Bunlarda suyun sertliğini gidernmek için sodyum karbonat ve sodyum silikat vardır. Palmitik, stearik veya oleik asitin potasyum tuzları arap sabunu olarak bilinir. Uzun zincirli yağ asitlerinin kalsiyum sabunları motor yağlarının katımında bulunur. Aluminyum sabunları ise dayanıklı jeller oluşturduklarından endüstride kullanım alanı bulmuştur.
Sabunların asit ortamda bozulmaları ve sert sularda çözünmeyen toprak alkali sabunlarına dönüşmeleri kullanımda sakıncalar doğurduğundan deterjan adı verilen temizleyiciler geliştirilmiştir. Deterjanlarda yağ asitlerinin tuzlarıdır. Bütün deterjanlar nötr, katyonik veya sabunlarda olduğu üzere anyonik olabilen hidrofilik bir grupla birlikte hidrofobik hidrokarbon yapısına sahiptir.
Sabun Çözeltisinde Yağ Asitlerinin Aranması
Deneyin Prensibi
Sabunlar, karbon sayısı 6’dan fazla olan yağ asitlerinin alkali metallerle yaptıkları tuzlardır. Bu tuzlara kuvvetli mineral asitlerin etkisi sonucu tekrar serbest yağ asitleri elde edilir.
Deneyin Yapılışı
Bir miktar sabun eriyiği üzerine seyreltik H2SO4 eklenirse suda erimeyen, saf yağ asitlerinden ibaret beyaz bir tortu oluşur. 1-2 ml eter ile tabaka yapılıp kuvvetli çalkalanır. Bu suretle yağ asitleri eterde erir. Eter fazına süzgeç kağıdı daldırılır ve eterin uçması sağlanır. Butirik asit, kaproik asit gibi uçucu yağ asitlerinden ileri gelen acılaşmış tereyağı kokusu oluşur.
2 - Ester Teşkili
Yağ asitlerinin karboksil grupları alkolle reverzibl olarak esterleşebilir. Esterleşme kendiliğiden yavaş, fakat ısı veya hidrojen iyonu varlığında hızlı olur.
Ester Teşkili Deneyi
Deneyin Prensibi:
Yağ asitlerinin esterleşme özelliklerini gösteren bir deneydir. Bir katalizör varlığında asitler alkollerle birleşerek ester teşkil ederler.
Deneyin Yapılışı:
Bir deney tüpüne 1 ml etil alkol, 1 ml asetik asit ve 1 ml yoğun sülfirik asit konup birkaç dakika beklenir. Karışım, içerisinde su bulunan bir behere dökülürse, asetik asit ile etil alkol arasında ester bağı oluşması nedeniyle asetik asitin iğneleyici kokusunun yerini asetik asidin etil esterinin hoş, meyve esansı kokusunun aldığı gözlenir.
3 - Çift Bağlarla İlgili Reaksiyonlar
Doymamış yağ asitlerinin yapısında yer alan etilen bağı (-CH=CH-) kolaylıkla hidrojenle yada halojenlerle doyurulabilir. Doymamış yağ asidi doymuş hale geçer. Yada çift bağ oksidasyonla açılarak yeni ürünler oluşabilir. Oleik asitten pelargonik asit ve azelaik asitlerin oluşması buna örnek olarak verilebilir.
Oleik asit oksitleyici olarak potasyum permanganat (KMnO4) kullanıldığında ve düşük ısıda, çift bağına 2 OH grubu eklenerek dihidroksi stearik aside dönüşür. Oksidasyon ilerler ve ısı yükseltilirse molekül daha çok oksitlenir. Bunun sonucunda dihidroksi stearik asit bir molekül su kaybeder ve çift bağın olduğu yerden parçalanır. Bunlar azelaik asit ve pelargonik asitlerdir.
Doymamış yağ asitlerinin moleküler oksijenle oksitlenmeleri ve çift bağlara O2 girmesi ile çeşitli gruplar ortaya çıkar. Otooksidasyon veya acılaşma olarak bilinen bu olayda oluşan ve yağıda istenmeyen tad, görünüm ve koku oluşturan bileşikler peroksit, epoksit, ketohidroksit gibi gruplardır. Bu grupların özellikle yüksek ısılarda parçalanmaları ile çoğunlukla asit ve aldehitlerden oluşan değişik ürünler oluşur.
İn vivo olarak şekillenen ve lipid peroksidasyonu olarak adlandırılan çoklu doymamış yağ asitlerinin peroksidasyonu ise bir zincir reaksiyonu şeklindedir. Reaksiyon sırasında eşlenmemiş elektronlar içeren, çok reaktif olan serbest radikaller oluşur. Serbest radikaller canlı organizmada geniş çaplı reaksiyonlara girerler. Ancak organizmada bulunan savunma sistemi antioksidatif etkileri ile bu bileşiklerin zararlı etkilerini önler veya kontrol altında tutar.
Yukarıda yer verdiğimiz bilgiler, ümit ediyoruz ki Bitkisel yağlar satın aldığınızda, yağlarla birlikte verilen yağ asit kompozisyonu analizlerini anlamanıza yardımcı olacaktır.