мини|right|300px|Tri dimenziona reprezentacija masnih kiselina
Masne kiseline su jedinjenja koja ulaze u sastav masti i ulja. U hemiji, posebno biohemiji, masna kiselina je karboksilna kiselina, uglavnom sa dugim nerazgranatim nizom (lancem). Najčešće je reč o lancima sa parnim brojem ugljenikovih atoma, od 4 do 30, najviše 36 C-atoma. Razlog parnom broju jeste što njihova biosinteza uključuje acetil koenzim A, koji daje doprinos od dva atoma ugljenika.
Masne kiseline mogu biti zasićene ili nezasićene, u zavisnosti da li poseduju dvostruku vezu. Pojam zasićene masne kiseline govori da, osim u karboksilnoj grupi, gde je karbonilni ugljenik vezan za kiseonik, nema dvostrukih veza. Od nezasićenih, u mastima se mogu naći one koje sadrže dvostruke i trostruke veze, kao i istovremeno prisustvo i dvostrukih i trostrukih veza. Masne kiseline životinjskog porekla ukoliko su nezasićene, sadrže do 6 dvostrukih veza. S druge strane, u strukturi biljaka pored zasićenih i nezasićenih (sa jednom ili više dvostrukih veza), pronađene su i kiseline sa trostrukom vezom, ali i epoksi-, hidroksi- i keto-grupama, kao i sa ciklopentanovim prstenom.
Masne kiseline se industrijski proizvode putem hidrolize esterskih veza masti ili bioloških ulja (koji su zapravo trigliceridi), uklanjanjem alkohola glicerola.
Masne kiseline spadaju u grupu uljnih hemikalija.
Fizička svojstva
Masne kiseline su uglavnom mono-karbonske kiseline, koje imaju između 4 i 36 ugljenikovih atoma, obično su pravog niza i parnog broja C atoma.
Masne kiseline se sastoje iz hidrofobnog dela – dugačkog ugljeničnog niza, i iz hidrofilnog dela – polarne karboksilne grupe. Karboksilna grupa pokazuje veliku sklonost ka dimerizaciji zahvaljujući prisustvu OH-grupe i CO-grupe, zbog čega se smanjuje i onako mala rastvorljivost u vodi.
Fizička svojstva masnih kiselina zavise od dužine lanca, stepenu nezasićenosti i razgranatosti lanca. Uglavnom su slabo rastvorne u vodi, a dobro rastvorne u nepolarnim organskim rastvaračima, poput benzena. Objašnjenje za to jeste da kada se ugljovodonični niz nađe u polarnom rastvaraču, može izuvijati dajući manje ili više kompaktan molekul, stabilizovan intramolekulskim hidrofobnim kontaktima. Za razliku od toga, u nepolarnom rastvaraču može doći do intermolekulskih hidrofobnih interakcija pri čemu se molekuli manje ili više izduženi. U tabeli 1 dati su primeri nekoliko viših masnih kiselina sa, između ostalog, njihovom rastvorljivošću u različitim rastvaračima.
Sa povećanjem dužine niza, smanjuje se rastvorljivost masnih kiselina, tako da se samo sirćetna i buterna kiselina mešaju sa vodom u neograničenom odnosu, dok ostalim kiselinama rastvorljivost naglo opada. Najbolji rastvarač za masne kiseline je dietil-etar. +StrukturaTačka topljenja (℃)VodaBenzenCH3(CH2)10COOH44,20,06302600CH3(CH2)12COOH53,90,0240874CH3(CH2)14COOH63,10,0083348CH3(CH2)16COOH69,60,0034124 Iz tabelarnog prikaza vidi se da tačka topljenja masnih kiselina linearno raste sa povećanjem broja ugljenikovih atoma. Ta činjenica je dokaz da u stabilizaciji molekula učestvuju i privlačne sile ugljovodoničnih nizova masnih kiselina. Zasićene masne kiselina sa neparnim brojem ugljenikovih atoma i razgranatim nizom imaju nešto niže temperature topljenja od odgovarajućih kiselina sa normalnim nizom, što ukazuje na dobro pakovanje bočnih metil-grupa u kristalnu rešetku. Nezasićene masne kiseline imaju niže tačke topljenja, uz pravilo da su temperature još niže ukoliko ima veći broj dvostrukih veza ili ukoliko su one bliže centru ugljovodoničnog niza.
Nomenklatura IUPAC nomenklatura masnih kiselina se navodi prema standardnoj Ženevskoj sistematizaciji, izvodeći iz imena ugljovodonika koji ima isti broj ugljenikovih atoma. Prema tome, imenu ugljovodonika (koje je izvedeno iz grčkih brojeva) sa istim brojem C-atoma dodaje se sufiks -ska i reč kiselina.
Na primer, pentanska kiselina (C5) ima pet ugljenikovih atoma, to je niža masna kiselina, a izvodi se iz ugljovodonika pentana. Međutim, ova kiselina ima trivijalno ime valerijanska jer se u prirodi nalazi u biljci valerijani.
Broj dvostrukih veza u masnoj kiselini označava se modifikovanjem prefiksa. Tako se oleinska kiselina sa jednom dvostrukom vezom zove oktadecenska kiselina; linolna kiselina sa dve dvostruke veze oktadekandienska kiselina itd. Položaj dvostruke veze označava se brojem prvog ugljenikovog atoma te veze, počinjući numerisanje ugljenikovihatoma od karboksilne grupe, pri čemu je ugljenikov atom karboksilne grupe C1.
Skraćena oznaka masnih kiselina se predstavlja u vidu zapisa npr. 12:0, što predstavlja broj ugljenikovih atoma i broj dvostrukih veza. Ukoliko, pak u strukturi postoji dvostruka veza, neophodno je naznačiti na kom ugljenikovom atomu se ona i nalazi. Primer palmitoleinske kiseline (cis-9-heksadecenoinska kiselina) 16:1(∆9). Ipak, veoma su zastupljeni gorepomenuti trivijalni nazivi, koji uglavnom potiču od derivata. Tako imamo, primera radi, palmitinsku kiselinu, budući da se nalazi u drveću palmi, stearinsku kiselinu (, u prevodu tvrda mast)...
Vrste masnih kiselina Zasićene masne kiseline Zasićene masne kiseline ne sadrže dvostruke kovalentne veze ili druge funkcionalne grupe u molekularnom lancu. Sam pojam "zasićen" se odnosi na vodonik koji je u maksimalnom mogućem broju vezan na ugljenikove atome u lancu (osim kod karboksilne grupe -{-COOH}-). Drugim riječima, zato što je ugljenik 4-valentan, na svakom atomu ugljenika vežu se druga dva atoma ugljenika i po dva atoma vodonika, osim na drugom kraju lanca masne kiseline (-{CH}-3-).
Zasićene masne kiseline formiraju ravne lance atoma, i kao rezultat toga mogu se zgusnuto skladištiti u organizmu, što povećava količinu energije po jedinici zapremine. Masno tkivo čoveka i životinja sadrži velike količine dugolančanih zasićenih masnih kiselina.
Skraćeni opisni naziv masnih kiselina sadrži samo broj atoma ugljenika i broj dvostrukih veza u njima (npr. -{C}-18:0 ili 18:0 - stearinska kiselina sadrži 18 atoma ugljenika i 0 dvostrukih veza između atoma ugljenika, dok C18:1 - oleinska kiselina sadrži osim 18 atoma ugljenika i jednu dvostruku vezu, te je ona nezasićena masna kiselina).
+ Primeri zasićenih masnih kiselina Ime Hemijska struktura -{C:D}- Laurinska kiselina (dodekadska) -{CH3(CH2)10COOH}- 12:0 Miristinska kiselina (tetradekadska) -{CH3(CH2)12COOH}- 14:0 Palmitinska kiselina (heksadekadska) -{CH3(CH2)14COOH}- 16:0 Stearinska kiselina (oktadekadska) -{CH3(CH2)16COOH}- 18:0 Arahidska kiselina (eikozanoidna) -{CH3(CH2)18COOH}- 20:0 Behenijska kiselina (dokozanoidna) -{CH3(CH2)20COOH}- 22:0 Lignocerinska kiselina -{CH3(CH2)22COOH}- 24:0 Kerotinska kiselina -{CH3(CH2)24COOH}- 26:0
Nezasićene masne kiseline мини|300px|right|Poređenje trans izomera (gore) Elaidinska kiselina i cis-izomera oleinska kiselina. Nezasićene masne kiseline su kiseline sličnog oblika, osim što postoji jedna ili više alkenskih funkcionalnih grupa unutar lanca gde svaki alken zamenjuje jednostruku ugljenikovu vezu -{"-CH2-CH2-"}- u delu lanca sa dvostrukom vezom -{"-CH=CH-"}-.
Takve dvostruke veze mogu biti formirane u cis ili trans konfiguraciji.
cis Cis konfiguracija ima dva atoma vodonika na istoj strani dvostruke veze. Krutost dvostruke veze zamrzava njihovu konformaciju, a "cis" forma izomera uzrokuje da se lanac presavija. To ograničava konformacionu slobodu masne kiseline. Što je više dvostrukih veza u cis obliku, to je manja lanac savitljiv. Kada lanac ima mnogo cis veza, postaje izrazito zakrivljen u svim mogućim konformerima. Na primer oleinska kiselina, koja ima jednu dvostruku vezu ima manji pregib u lancu od linolne kiseline s dve dvostruke veze. Linolenska kiselina, koja ima tri dvostruke veze, posve je zavinuta u obliku kuke. Učinak svega ovoga je da u ograničenom okruženju, kao kada su masne kiseline deo fosfolipida u lipidnom dvosloju, ili triglicerida u kapljici lipida, "cis" veza ograničava sposobnost masne kiseline da se uskladišti u manjem prostoru, te na taj način utiče na tačku topljenja membrane ili masnoće.
trans Trans konfiguracija, suprotno od gore opisane, ima dva susjedna atoma vodonika vezana na suprotnim stranama dvostruke veze. Rezultat toga je da ne oblikuje lanac koji je savijen, te je oblik sličan ravnom lancu kao što je u zasićenim masnim kiselinama.
U prirodi se nezasićene masne kiseline pojavljuju samo u "cis" formi. "Trans" oblik isključivo nastaje uticajem čoveka i njegove namere da prerađuje masnoće (npr. hidrogenizacijom).
Ove razlike u geometriji između "cis" i "trans" oblika nezasićenih masnih kiselina, te između zasićenih i nezasićenih masnih kiselina igraju vrlo značajnu ulogu u biološkim procesima (npr. u ljudskom tijelu) i u izgradnji bioloških struktura (u izgradnji ćelijske membrane).
Dok kod zasićenih masnih kiselina ne postoje dvostruke veze, položaj dvostruke veze kod nezasićenih masnih kiselina je bitan za njihova svojstva. Zbog toga govorimo o početku i kraju lanca tih kiselina. Početak je mesto gde se nalazi karboksilna grupa --{COOH}-, dok je kraj mesto na lancu gde se nalaze vezana tri atoma vodonika na atomu ugljenika (-{CH}-3-). Kraj se naziva omega (ω), te prema mestu prve dvostruke veze od tog kraja govorimo o omega-3, omega-6 ili o omega-9 masnim kiselinama.
+ Primeri nezasićenih masnih kiselina Trivijalno ime Hemijska struktura Δx -{C:D}- n−xMiristoleinska kiselina -{CH3(CH2)3CH=CH(CH2)7COOH}- cis-Δ9 14:1 n−5Palmitoleinska kiselina -{CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COOH}- cis-Δ9 16:1 n−7Sapienska kiselina -{CH3(CH2)8CH=CH(CH2)4COOH}- cis-Δ6 16:1 n−10Oleinska kiselina -{CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH}- cis-Δ9 18:1 n−9Linolna kiselina -{CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH}- cis,cis-Δ9,Δ12 18:2 n−6α-Linoleinska kiselina -{CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH}- cis,cis,cis-Δ9,Δ12,Δ15 18:3 n−3Arahidonska kiselina -{CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)3COOH}- cis,cis,cis,cis-Δ5Δ8,Δ11,Δ14 20:4 n−6Eikozapentaenoinska kiselina -{CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)3COOH}- cis,cis,cis,cis,cis-Δ5,Δ8,Δ11,Δ14,Δ17 20:5 n−3Erukinska kiselina -{CH3(CH2)7CH=CH(CH2)11COOH}- cis-Δ13 22:1 n−9Dokozaheksaenoinska kiselina -{CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)2COOH}- cis,cis,cis,cis,cis,cis-Δ4,Δ7,Δ10,Δ13,Δ16,Δ19 22:6 n−3
Dakle, linolenska, eikozapentaenoinska i dokozaheksaenoinska kiselina su omega-3 masne kiseline; linolna i arahidonska su omega-6; a oleinska i erukinska kiselina su omega-9 masne kiseline.
Razlika između zasićenih i nezasićenih kiselina gledajući isti broj atoma ugljenika, je u dvostrukim vezama, te skladno tome u manjem broju atoma vodonika za dva (npr. stearinska -{C18H36O2}- za razliku od oleinske -{C18H34O2}-).
Esencijalne masne kiseline
Ljudsko telo može sintetisati sve masne kiseline koje mu trebaju za rast i život osim dve, a to su linolna i linolenska kiselina. Zato ih nazivamo esencijalnim jer su vrlo važne za naš organizam i moramo ih unositi putem hrane. One su široko rasprostranjene u biljnoj i životinjskoj hrani (u uljnom obliku). U našem organizmu one pomažu pravilnom radu ćelija i organa, a od njih se stvaraju jedinjenja slična hormonima koji upravljaju širokim spektrom životnih funkcija, kao što su krvni pritisak, zgrušavanje krvi, nivo lipida u krvi (masnoća), imunološko stanje, te upalni odgovor na pretnju infekcije.
Esencijalne masne kiseline su višestruko nezasićene masne kiseline i od njih se u organizmu stvaraju nizovi omega-6 i omega-3 masnih kiselina. Ljudski organizam može jednostavno proizvesti zasićene masne kiseline ili jednostruko nezasićene masne kiseline s dvostrukom vezom na devetom atomu ugljenika brojeći od kraja lanca (omega-9 kiseline), ali ne može stvoriti dvostruku vezu na šestom ili trećem atomu ugljenika zbog nepostojanja enzima koji bi to omogućio.