CHẤT BÉO XÀ PHÒNG HÓA: ĐẶC ĐIỂM, CẤU TRÚC, CHỨC NĂNG, VÍ DỤ - SINH HỌC - 2026

Chất béo có thể xà phòng hóa là chất béo có nhóm chức este có thể bị thủy phân trong điều kiện kiềm. Lipid có thể xà phòng hóa là sáp, phospholipid, triglycerid và sphingolipid.

Quá trình hóa học thủy phân este trong kiềm với sự có mặt của bazơ trong dung dịch nước (NaOH hoặc KOH) được gọi là quá trình xà phòng hóa. Phản ứng này bao gồm phá vỡ liên kết cacbon-oxy "giữ" phần axit và phần rượu của este.

Hình ảnh của jacqueline macou từ www.pixabay.com

Xà phòng hóa là quá trình thu được các muối cacboxyl hóa, là nguyên liệu để sản xuất xà phòng mà chúng ta sử dụng hàng ngày để vệ sinh cá nhân hoặc gia đình.

Quá trình xà phòng hóa lipid dẫn đến giải phóng các phân tử glixerol và muối của các axit béo của chúng.

Xà phòng hóa hoặc thủy phân lipid (Nguồn: Phiên bản SVG: Phiên bản WhiteTimberwolfPNG: Bryan Derksen, H Padleckas / Public domain, qua Wikimedia Commons)

Theo quan điểm của thực tế là các chất béo tạo nên mô của cả động vật và thực vật, phần lớn là chất béo có thể xà phòng hóa, trong suốt lịch sử con người đã sử dụng nhiều nguồn tự nhiên khác nhau để thu được các chất xà phòng với các tiện ích trong nước và công nghiệp.

Theo truyền thống, mỡ bò (mỡ bò) và chất tẩy trắng (tro, nguồn KOH không tinh khiết) được sử dụng, tuy nhiên, ngày nay mỡ động vật và thực vật thuộc các loại khác nhau được sử dụng và chất kiềm thường là natri cacbonat.

Đặc điểm và cấu trúc của lipid xà phòng hóa

Các lipid có thể xà phòng hóa, như đã được đề cập, là sáp, phospholipid, triglycerid và sphingolipid. Giống như tất cả các chất béo được biết đến trong tự nhiên, đây là các phân tử lưỡng tính, tức là, chúng là các phân tử có một đầu phân cực (ưa nước) và một đầu cực (kỵ nước).

Về mặt cấu trúc, phần cực của chất béo xà phòng hóa bao gồm một hoặc hai chuỗi axit béo có độ dài khác nhau và mức độ bão hòa khác nhau, có thể phân nhánh hoặc không.

Biểu diễn cấu trúc của một axit béo (Hình ảnh từ WikimediaImages tại www.pixabay.com)

Một axit béo cũng có các đặc điểm lưỡng tính, vì nó là một axit cacboxylic được tạo thành từ một chuỗi axit béo (hydrocacbon) apolar. Các hợp chất này không tự do trong bối cảnh sinh học, nhưng luôn liên kết hóa học với các phân tử khác.

Do đó, đặc điểm cơ bản của tất cả các chất béo xà phòng hóa là chúng là các phân tử bao gồm các axit béo được este hóa thành các loại "bộ xương" hoặc "bộ khung" khác nhau.

Phospholipid

Photpholipit được este hóa thành phân tử glyxerol, phân tử này cũng có nhóm photphat gắn với một trong các nguyên tử cacbon của nó có khả năng tương tác với các nhóm khác nhau để hình thành, thông qua liên kết photphodiester, các loại photpholipit khác nhau được gọi là phosphatidylcholin và ví dụ như phosphatidylethanolamine.

Cấu trúc chung của một phospholipid (Nguồn: Rupertsciamenna. Phiên bản tiếng Tây Ban Nha của Alejandro Porto. / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) qua Wikimedia Commons)

Chất béo trung tính

Triglyceride, tương tự như phospholipid, là các phân tử lipid được tập hợp trên khung glycerol, nhưng chúng khác với các phân tử trước ở chỗ thay vì nhóm phosphate, chúng được este hóa thành axit béo thứ ba.

Hình thành triacylglyceride (Nguồn: Iacopo Leardini. Phiên bản tiếng Tây Ban Nha của Alejandro Porto. / CC0, qua Wikimedia Commons)

Sphingolipids

Sphingolipid được tạo thành từ phân tử sphingosine (một rượu amin có 18 nguyên tử cacbon) được liên kết với một axit béo thông qua một liên kết amit.

Phosphoesphingolipid hoặc sphingomyelin

Có những phosphoesphingolipid hoặc sphingomyelin, là những chất có nhóm photphat gắn với một trong các nhóm OH của sphingosine và phân tử choline hoặc etanolamine có thể được este hóa, tạo nên "đầu" phân cực của phân tử.

Cấu trúc của một sphingolipid (Nguồn: Javier Velasco / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) qua Wikimedia Commons)

Glucosphingolipid

Ngoài ra còn có các glycosphingolipid, thay vì nhóm photphat có một carbohydrate (monosaccharide hoặc oligosaccharide) được liên kết thông qua liên kết glycosidic với một trong các nhóm OH của sphingosine.

Sáp

Cuối cùng, sáp cũng là các este axit béo mạch rất dài mà "xương sống" của chúng là một rượu có khối lượng phân tử cao (với các chuỗi lên đến 30 nguyên tử cacbon).

Đặc trưng

Nói về mặt sinh học, chất béo xà phòng hóa có tầm quan trọng hàng đầu đối với hoạt động của mọi sinh vật, vì hầu hết chúng, đặc biệt là phospholipid và sphingolipid, thực hiện các chức năng cấu trúc, trao đổi chất và thậm chí cả tín hiệu nội bào.

Màng tế bào của sinh vật nhân thực và sinh vật nhân sơ được cấu tạo bởi các lớp kép lipid.

Các lớp kép này chủ yếu được tạo thành từ các phospholipid, được tổ chức theo cách mà các đầu cực của chúng được "bảo vệ" khỏi môi trường nước bên trong chúng, trong khi các "đầu" phân cực của chúng tương tác vĩnh viễn với môi trường xung quanh.

Từ những điều trên, người ta hiểu được tầm quan trọng của những phân tử này đối với sự tồn tại của tế bào như chúng ta biết ngày nay.

Sphingolipid cũng làm giàu màng của nhiều loại tế bào và, ngoài chức năng cấu trúc này, chúng còn được nghiên cứu rộng rãi vì chúng tham gia vào các hiện tượng tín hiệu tế bào, vì chúng liên quan đến các quá trình như apoptosis, nguyên phân và tăng sinh tế bào, trong số khác.

Những phân tử này đặc biệt quan trọng đối với các tế bào của hệ thần kinh của nhiều loài động vật, vì chúng bao gồm hơn 5% chất xám của não người.

Tầm quan trọng kinh tế và công nghiệp

Chất béo xà phòng hóa đã được con người khai thác công nghiệp trong hàng chục năm để sản xuất xà phòng thông qua quá trình xà phòng hóa.

Ví dụ, việc sử dụng chất béo động vật và gần đây là chất béo thực vật, chẳng hạn như dầu cọ và dầu dừa, có liên quan nhiều đến sự phát triển của xà phòng với các đặc tính và đặc tính khác nhau.

Khả năng loại bỏ chất béo và “sức mạnh làm sạch” của chất tẩy rửa hoặc xà phòng hiện đang được sử dụng cho vệ sinh cá nhân, gia đình và công nghiệp có liên quan đến cấu trúc của các ion có trong muối của axit béo được tạo ra. bằng phản ứng xà phòng hoá lipit.

Điều này là do khả năng của các ion này tham gia vào việc hình thành các mixen, là những cấu trúc hình cầu được hình thành bởi các phân tử lưỡng tính này, trong đó các axit béo đối diện nhau ở trung tâm và các ion đối mặt với bề mặt ưa nước.

Ví dụ về chất béo có thể xà phòng hóa

Do sự phong phú của chúng, các ví dụ được công nhận nhiều nhất về lipid có thể xà phòng hóa là phospholipid. Ví dụ như phosphatidylcholine, phosphatidylserine, phosphatidylethanolamine và phosphatidylinositol là các phospholipid.

Sáp ong và sáp cọ là những ví dụ điển hình về chất béo dạng sáp có thể xà phòng hóa, trong khi chất béo cơ thể từ động vật, cũng như nhiều chất béo thực vật là những ví dụ điển hình về chất béo dạng triglyceride có thể xà phòng hóa.

Người giới thiệu

1. Clayden, J., Greeves, N., Warren, S., & Wothers, P. (2001). Hóa học hữu cơ.
2. Law, SQ, Halim, R., Scales, PJ và Martin, GJ (2018). Chuyển đổi và thu hồi các lipid có thể xà phòng hóa từ vi tảo bằng cách sử dụng dung môi không phân cực thông qua chiết xuất có sự hỗ trợ của lipase. Công nghệ nguồn sinh học, 260, 338-347.
3. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Các nguyên tắc của Lehninger về hóa sinh. Macmillan.
4. Stoker, HS (2012). Hóa học đại cương, hữu cơ và sinh học. Giáo dục Nelson.
5. Vance, DE và Vance, JE (Eds.). (1996). Hóa sinh của lipid, lipoprotein và màng. Elsevier.