Yağlar, üç mol yağ asidinin bir mol gliserine (gliserin üç değerli bir alkol olduğundan) ester bağlarıyla (hidroksil, -OH, ve karboksil, -COOH, grupları arasındaki bağ) bağlanması (esterleşmesi) sonucu oluşurlar. Yağ oluşumunda gliserin bulunduğundan bunlara gliserit de denilmektedir. Bir yağ molekülünün oluşumu sırasında üç ester bağı kurulur ve üç mol su açığa çıkar. Oluşan yapıya trigliserit denir [97, 98]. Trigliserit oluşum mekanizması Şekil 3.1’de görülmektedir. Şekildeki R1, R2 ve R3 yağ asidi moleküllerini göstermektedir. Bitkisel ve hayvansal yağların temel kimyasal bileşeni trigliseritlerdir. Yağlar, %90-%98 kadar trigliseritlerden ve sınırlı miktarlarda di- ve monogliseritlerden meydana gelirler [99, 100].
Trigliserit molekülündeki yağ asitleri benzer olduğu zaman buna basit trigliserit, iki ya da daha fazla farklı yağ asidi gliserinle birleşirse buna karışık trigliserit denir. Şekil 3.2’de basit trigliserite, Şekil 3.3’de ise karışık trigliserite birer örnek görülmektedir.
O O || || H2C – OH HO – C – R1 H2C – O – C – R1 O O || || H C – OH + HO – C – R2 HC – O – C – R2 + 3 / H2O O O || || H2C – OH HO – C – R3 H2C – O – C – R3
Gliserin Yağ Asitleri Trigliserit Su Şekil 3.1. Trigliserit oluşum mekanizması
O || C17H35 – C – O – CH2 O || C17H35 – C – O – CH O || C17H35 – C – O – CH2 Şekil 3.2. Tristearin O || C11H23 – C – O – CH2 O || C15H31 – C – O – CH O || C17H35 – C – O – CH2
Şekil 3.3 Louno polmito stearin
Bir trigliserit molekülünde, gliserol kütlesi yaklaşık 41 gram, yağ asidi radikallerinin kütleleri ise 650-790 gram arasındadır [24]. Buradan yağ asidi radikallerinin bir trigliserit molekülündeki reaktif grupların büyük bir kısmını oluşturduğu ve yağların fiziksel-kimyasal karakteristiklerini büyük ölçüde etkilediği anlaşılmaktadır. Bir trigliserit molekülünün kütlesel bazda %94-%96’sını oluşturan yağ asitlerinin geniş kapsamlı bir şekilde araştırılmasının önemi açıkça görülmektedir. Yağ asitleri, karboksil grubu ve düz yapıda karbon atom zincirinden (4-24 arasında çift sayıda karbon atomu) oluşan organik asitler şeklinde tanımlanmaktadır [101]. Yağ asitleri, bağ yapmadıkları durumda serbest yağ asidi (SYA) olarak adlandırılır ve Şekil 3.4.’de gösterilen yapıya sahiptirler.
O ||
R - C - OH
Şekil 3.4. Yağ asidi genel formülü
Yağ asitlerinin kimyasal yapıları, laurik asidin açık formül örneği üzerinden daha ayrıntılı olarak Şekil 3.5’deki gibi incelenebilir:
Terminal metil grubu
H H H H H H H H H H O | | | | | | | | | | ||
H – C – C – C – C – C – C – C – C – C – C – C – OH | | | | | | | | | |
H H H H H H H H H H
Alifatik karbon zinciri Karboksil grubu Şekil 3.5. Tipik bir yağ asidinin açık formül üzerinden incelenmesi
Yağ asitleri, karbon zincir uzunlukları, çift bağların sayısı ve pozisyonu bakımından birbirlerinden ayrılırlar. Yağ asitleri doymuş (tüm bağları tekli bağ şeklinde) ya da doymamış (bir veya daha fazla sayıda çift bağ içeren) olabilirler ve iki rakamla gösterilirler. Birinci rakam yağ asidi zincirindeki karbon atomu sayısını, ikinci rakam ise çift bağların sayısını göstermektedir. Örneğin; C 18:3 (linolenik asit), bu yağ
asidinin toplam olarak 18 karbon atomuna sahip olduğunu ve 3 adet çift bağ içerdiğini ifade etmektedir.
Doymamış yağ asitlerine göre de isimlendirme yapılabilmektedir. Bunlara omega (ω) yağ asitleri de denir. Bu metotta, çift bağ ile terminal metil grubu arasındaki karbon atomlarının sayısı “ω + sayı” şeklinde gösterilir. Örneğin; oleik asit ω9, linoleik asit ω6 ve linolenik asit ω3 yağ asidi olarak da isimlendirilebilmektedir [97]. Tablo 3.1’de trigliseritte bulunabilen tüm yağ asitleri görülmektedir.
Doymamış yağ asitlerindeki çift bağların pozisyonları da farklılık göstermektedir. Çift bağ pozisyonları da, çift bağ sayısı gibi, kimyasal reaktivite üzerinde oldukça etkilidir. Çift bağlar için iki farklı pozisyon durumu vardır: Konjuge çift bağ pozisyonunda, çift bağlar arasında metilen (CH2) grubu yoktur. Karbon zincirindeki çift bağlar tekli bağla ayrılmış durumdadır. İzole çift bağ pozisyonunda ise karbon zincirindeki çift bağlar arasında bir veya daha fazla metilen grubu vardır [97-100]. Şekil 3.6’da izole çift bağ pozisyonu için bir örnek görülmektedir.
Tablo 3.1. Yağ asitleri ve kimyasal yapıları Yağ Asidi Genel
İsmi
Karbon : Çift Bağ Sayısı
Kimyasal Yapısı Bütirik Asit C 4:0 CH3(CH2)2COOH
Kaproik Asit C 6:0 CH3(CH2)4COOH
Kaprilik Asit C 8:0 CH3(CH2)6COOH
Kaprik Asit C 10:0 CH3(CH2)8COOH
Laurik Asit C 12:0 CH3(CH2)10COOH
Miristik Asit C 14:0 CH3(CH2)12COOH
Miristoleik Asit C 14:1 CH3(CH2)3CH=CH(CH2)7COOH
Palmitik Asit C 16:0 CH3(CH2)14COOH
Palmitoleik Asit C 16:1 CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COOH
Stearik Asit C 18:0 CH3(CH2)16COOH
Oleik Asit C 18:1 CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH
Linoleik Asit C 18:2 CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH
Linolenik Asit C 18:3 CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH
Araşidik Asit C 20:0 CH3(CH2)18COOH
Gadoleik Asit C 20:1 CH3(CH2)7CH=CH(CH2)9COOH
Behenik Asit C 22:0 CH3(CH2)20COOH
Erukik Asit C 22:1 CH3(CH2)7CH=CH(CH2)11COOH
H H H H H | | | | | H – C = C – C – C = C – H
| H
Şekil 3.6. İzole çift bağ
Konjuge yağ asitleri, benzer kapalı formül ile gösterilebilen izole yağ asitlerinden oldukça farklı fiziksel-kimyasal özellikler gösterirler. Her şeyden önce bu yağ asitleri, çift bağları konjuge yapıda olmaları nedeniyle, izole yağ asitlerine göre kimyasal tepkimelere daha kolay girerler. Bu tip yağlar yüksek sıcaklıklara ısıtıldıklarında SYA ve bunların polimerizasyon ürünlerini oluşturduklarından giderek jelimsi bir yapıya dönüşürler [102].
Çift bağ konfigürasyonlarında üzerinde durulup irdelenmesi gereken bir husus da “cis” ve “trans” konfigürasyonlarıdır. Bu çift bağ konfigürasyonları hem yağın özelliklerini önemli oranda etkilemekte ve hem de, bir sonraki bölümde detaylı bir şekilde belirtileceği gibi, kızartma işlemi sırasında dönüşerek yağın özelliklerini değiştirmektedirler.
“cis” konfigürasyonunda, çift bağların iki tarafındaki karbon zincirleri birbirlerine doğru eğilimlidirler ve çift bağdaki H atomları aynı taraftadırlar. Çift bağın olduğu bölgede hafif bir kıvrım olmaktadır. Doymamış yağ asitlerinin pek çoğunda çift bağlar cis şeklindedir.
“trans” konfigürasyonunda, çift bağdaki H atomları ters taraftadırlar. Trans zinciri neredeyse düz şekildedir. Trans yağ asitlerinin erime noktaları, cis yağ asitlerine göre daha yüksektir. Örneğin; cis şeklinde bir çift bağ içeren oleik asidin (C 18:1 cis) erime noktası 18,9 °C iken trans konfigürasyonunda bir çift bağ içeren elaidik asidin (C 18:1 trans) erime noktası 43 °C’dir [97]. Bunun anlamı insan vücudu sıcaklığında trans yağ asitlerinin katı olarak kalacağıdır. Aşağıda trans ve cis konfigürasyonları için birer örnek görülmektedir.
Şekil 3.7. Cis ve trans konfigürasyonları [103]