Glyseroli

Määritelmä

substantiivi
glyc-er-ol, ˈglɪs əˌrɔl
Sokerialkoholi, joka koostuu kahdesta polyolista, jotka ovat peräisin rasvojen ja öljyjen saippuoinnista, ja toimii pääasiassa aineenvaihdunnan välituotteena ja biologisten lipidien pääluokkien, triglyseridien ja fosfatidyylifosfolipidien, rakennekomponenttina

Yksityiskohdat

Yleiskatsaus

Glyseroli on yksi sokerialkoholeista. Sokerialkoholit kuuluvat polyolien luokkaan, jolle on ominaista, että ne ovat valkoisia, vesiliukoisia orgaanisia yhdisteitä, joiden yleinen kemiallinen kaava on (CHOH)nH2. Sokerialkoholeja voidaan valmistaa hydraamalla sokereita.

Historia ja terminologia

Glyserolin löysi vuonna 1779 ruotsalainen kemisti Carl Wilhelm Sheele 1742-1786. Hän sai glyserolia, kun glyseroli pestiin pois lyijyoksidin ja oliiviöljyn kuumennetusta seoksesta. Oliiviöljyssä glyseroli on vallitseva triglyseridi.1 Glyserolin nimen keksi ranskalainen kemisti Michel Eugéne Chevreul 1786-1889. Etymologisesti glyseroli tulee kreikan kielen sanasta glycos, joka tarkoittaa ”makeaa”. Vuonna 1836 ranskalainen kemisti Théophile-Jules Pelouze 1807-1867 määritteli sen kemiallisen kaavan (C3H8O3). Vuonna 1872 sen syntetisoi ensimmäisen kerran laboratoriossa ranskalainen kemisti Charles Friedel 1832-1899.2 Nykyään glyserolia syntetisoidaan keinotekoisesti sen eri käyttötarkoituksia varten elintarvikkeissa, lääketieteessä ja muilla teollisuudenaloilla. Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkevirasto (FDA) on hyväksynyt glyserolin elintarvikelisäaineena yleisesti turvalliseksi (Generally Recognized As Safe, GRAS).3 Glyserolia kutsutaan myös glyseriiniksi (tai glyseriiniksi). Termiä ”glyseroli” käytetään kuitenkin usein osoittamaan yhdisteen esiintymistä tuotteen ainesosana, kun taas ”glyseriini” (tai glyseriini) liittyy usein tuotteen nimeen. Esimerkiksi glyseriinisiirappi sisältää 99,7 % glyserolia. 3

Ominaisuudet

Glyseroli on väritön, hajuton, viskoosi, makean makuinen polyoli, jonka kemiallinen kaava on C3H8O3. Se on trihydrinen alkoholi, koska se koostuu kolmesta hiiliatomista; kumpikin kahdesta päätehiiliatomista on sitoutunut kahteen vetyatomiin ja hydroksyyliryhmään; keskimmäinen hiiliatomi on sitoutunut vetyatomiin ja hydroksyyliryhmään. 1 Tämän rakenteen ansiosta glyseroli on erittäin hygroskooppinen (vetää helposti puoleensa kosteutta) ja liukenee veteen ja alkoholiin. Sen sulamispiste on 18 °C. Sen kiehumispiste on 290 °C. Se on vähemmän makea kuin sakkaroosi, eli 75 % makeus suhteessa sakkaroosiin.

Biologiset aktiivisuudet

Glyserolia esiintyy luonnossa. Yksi tapa synnyttää glyserolia biosynteettisesti on poistaa fosfaattiryhmä glyserolifosfaatista fosfataasientsyymin katalyyttisen toiminnan avulla. Glyserolia voidaan saada myös hydrolysoimalla rasvoja.

Biologiset toiminnot

Lipogeneesi on prosessi, jossa tuotetaan lipidiä tai rasvaa. Se tapahtuu esteröitymällä, joka on kemiallinen reaktio, jossa alkoholi ja happo muodostavat esterin (reaktiotuotteen). Glyseridit (joita kutsutaan myös asyyliglyseroleiksi) ovat glyserolista ja rasvahaposta muodostuvia estereitä. Glyseroli, jossa on kolme hydroksyyliryhmää, voidaan esteröidä enintään kolmen rasvahapon kanssa. Glyseroliin sitoutuneiden rasvahappojen lukumäärästä riippuen glyseridi voi olla monoglyseridi (jota kutsutaan myös monoasyyliglyseroliksi), diglyseridi (jota kutsutaan myös diasyyliglyseroliksi) tai triglyseridi (jota kutsutaan myös triasyyliglyseroliksi). Monoglyseridi muodostuu glyserolin ja yhden rasvahapon kondensaatiosta, jotka on yhdistetty esterisidoksella. Diglyseridi muodostuu kahden rasvahapon ja glyserolin kondensaatiosta, kun taas triglyseridi muodostuu kolmesta rasvahaposta ja glyserolista. Triglyseridisynteesissä kolme rasvahappoa esteröityy glyseroliin endoplasmisessa retikulumissa. Lipogeneesiä suorittavia soluja ovat useimmiten adiposyytit ja hepatosyytit.

Biologiset toiminnot

Glyserolia voidaan käyttää glyseroli-3-fosfaatin (Gro3P) biosynteesissä. Gro3P on glyserolin fosforiesteri. Se muodostuu fosforyloimalla glyserolia glyserolikinaasientsyymin välityksellä. Entsyymi katalysoi fosfaatin siirtymistä ATP:stä glyseroliin Gro3P:n muodostamiseksi. Gro3P voi sen jälkeen osallistua triglyseridien (triasyyliglyseridien) biosynteesiin, fosfolipidien biosynteesiin, glykolyysiin ja glukoneogeneesiin.
Triasyyliglyseridien biosynteesissä ja fosfolipidien biosynteesissä glyseroli toimii rakenteellisena selkärankana, josta rasvahapot sitoutuvat. Erityisesti triasyyliglyseridisynteesissä kunkin kolmen rasvahapon karboksyylipää reagoi kunkin glyserolin hydroksyyliryhmän kanssa. Niiden sitoutuminen vapauttaa yhden vesimolekyylin kutakin rasvahappoa kohti (siten vapautuu yhteensä kolme vesimolekyyliä prosessin aikana).
Fosfolipidit toimivat monien biologisten kalvojen tärkeimpänä rakenneosana. Jotkin niistä toimivat toisena viestinviejänä signaalinsiirrossa. Ne ovat amfipaattisia yhdisteitä, eli niissä on hydrofiilinen pää ja hydrofobinen häntä. Pää koostuu pohjimmiltaan fosfaattiryhmästä, kun taas häntä koostuu kahdesta rasvahaposta. Glyseroli yhdistää fosfolipidin pään ja hännän. Fosfaattiryhmä on kiinnittynyt yhteen glyserolirungon kolmesta hiilestä, kun taas loput kaksi hiiltä ovat sitoutuneet kahteen rasvahappoketjuun (useimmiten tyydyttynyt rasvahappo C-1:ssä ja tyydyttymätön rasvahappo C-2:ssä). Fosfaatti voi olla lisäksi sitoutunut: vetyyn, koliiniin, seriiniin, etanoliamiiniin, inositoliin jne. Hydrofiilinen komponentti määrittää fosfolipidityypin: fosfatidihappo, fosfatidyylikoliini, fosfatidyyliseriini, fosfatidyylietanoliamiini, fosfatidyyliinositoli jne. vastaavasti. Kukin näistä fosfolipideistä käy läpi tietyn biosynteesireitin. Fosfatidihappo on näistä fosfolipideistä tärkein, sillä se toimii monien fosfolipidien esiasteena. Fosfolipidien biosynteesi alkaa yleensä Gro3P:stä.
Glykolyyttisessä polussa glyseroli voi tulla polkuun suoraan tai epäsuorasti, riippuen siitä, mistä organismista on kyse. Ihmisillä glyseroli on ensin muunnettava ennen glykolyysiin siirtymistä. Erityisesti glyseroli muunnetaan Gro3P:ksi glyserolikinaasin avulla. Gro3P muunnetaan dihydroksiasetonifosfaatiksi (DHAP) glyseroli-3-fosfaattidehydrogenaasin entsymaattisen toiminnan ja NAD+:n pelkistymisen kautta NADH:ksi. DHAP muunnetaan glyseraldehydi-3-fosfaatiksi entsyymin triosfosfaatti-isomeraasin vaikutuksesta. Myös glyserolin muuntaminen glyseraldehydi-3-fosfaatiksi tapahtuu ennen glukoneogeneesiin siirtymistä. Glukoneogeneesi on aineenvaihduntareitti, jossa glukoosia muodostuu muista kuin hiilihydraattien esiasteista, esim. glyserolista, laktaatista ja pyruvaatista. Se on yksi keino, jolla elimistö ylläpitää veren glukoosipitoisuutta.

Biologiset aktiivisuudet

Nutriittista glyserolia on yleensä kasviöljyissä ja eläinrasvoissa. Sitä voidaan valmistaa myös keinotekoisesti käytettäväksi elintarvikkeissa kosteuttavana aineena, sakeuttamisaineena, liuottimena, makeutusaineena (esim. fondantissa, hilloissa, jalostetuissa elintarvikkeissa, energiapatukoissa jne.). 3 Vaikka glyseroli on eräänlainen sokerialkoholi, se ei aiheuta laksatiivisia vaikutuksia kuten muut (esim. sorbitoli, mannitoli, isomaltti). Tämä johtuu siitä, että glyseroli imeytyy kokonaan ohutsuolessa. Rasvaisen ruoan ruoansulatukseen kuuluu lipaasien ja sapen toiminta. Lipidit hydrolysoituvat ja hajoavat palasiksi, kuten monoglyserideiksi, diglyserideiksi, glyseroliksi ja vapaiksi rasvahapoiksi. Nämä fragmentit imeytyvät (diffundoituvat) suolen soluihin (enterosyytteihin), joissa ne palautuvat triglyserideiksi muodostaen kylomikroneja. Kylomikronit ovat erityisiä hiukkasia, jotka muodostuvat enterosyyttien endoplasmisessa retikulumissa. Ne sisältävät triglyseridejä (pääkomponenttina), kolesterolia ja rasvaliukoisia vitamiineja. Enterosyyttien basolateraalipinnalla kylomikronit vapautuvat eksosytoosilla. Kylomikronien suuren koon vuoksi ne kulkeutuvat suolen lymfaattisten kapillaarien, niin sanottujen maitiaisten, kautta eikä pienten kapillaarien kautta. Kylomikronit kerääntyvät lymfaattiseen järjestelmään ja sekoittuvat sitten vereen, kun ne saapuvat sydämen lähellä oleviin suuriin verisuoniin, jotka valuvat yleiseen verenkiertoon. Lipidit kulkeutuvat siis enterosyyteistä verenkiertoon näiden kylomikronien välityksellä.4 Triglyseridit eivät kuitenkaan kulkeudu helposti solun solukalvojen läpi. Niinpä verisuonten seinämissä olevat erityiset entsyymit, joita kutsutaan lipoproteiinilipaaseiksi, hydrolysoivat kylomikronien triglyseridit (ja muut lipoproteiinit) vapaiksi rasvahapoiksi ja glyseroliksi. Vapaat rasvahapot ja glyseroli voivat sitten imeytyä soluihin (esim. rasvakudoksiin, luuranko- ja sydänlihaskudoksiin) niin sanottujen rasvahappotransproterien välityksellä. Maksa ottaa vastaan kylomikronien jäänteitä. Maksasolut ja rasvasolut varastoivat triglyseridejä energiapolttoaineeksi lipogeneesin avulla.

Biologiset toiminnot

Hormoni glukagoni käynnistää maksan hajottamaan triglyseridejä rasvahappojen vapauttamiseksi lipaasien avulla. Prosessista vapautuva glyserolikomponentti voi toimia vaihtoehtoisena glukoosin lähteenä erityisesti silloin, kun glukoositaso on alhainen. Se voidaan muuntaa glukoosiksi glukoneogeneesin avulla ja sitten se voi myös siirtyä glykolyyttiseen reittiin. Tämä on erityisen tärkeää silloin, kun glukoosia ei ole riittävästi aivojen käyttöön sen lisäksi, että aivot eivät voi suoraan käyttää rasvahappoa energianlähteenä.

Biologiset toiminnot

Lipolyysi on prosessi, jossa lipidit hajotetaan hydrolysoimalla triglyseridit glyseroliksi ja vapaiksi rasvahapoiksi. Tämä tapahtuu pääasiassa rasvakudoksessa ja usein vasteena voimakkaan liikunnan ja paaston aikana. Lipaasit fosforyloituvat ja aktivoituvat. Erityisesti rasvan triglyseridilipaasi katalysoi triasyyliglyserolin hydrolyysin diasyyliglyseroliksi. Diasyyliglyserolin muuntaminen monoasyyliglyseroliksi tapahtuu hormoniherkän lipaasin katalyyttisen toiminnan kautta. Monoasyyliglyserolilipaasi puolestaan katalysoi monoasyyliglyserolin hydrolyysin glyseroliksi. Vapautuneet rasvahapot vapautuvat verenkiertoon. Hormoniherkkiä lipaaseja säätelevät hormonit insuliini, glukagoni, adrenaliini ja noradrenaliini.

Biologinen merkitys

Glyseroli on monille elollisille olennainen sokerialkoholi. Se on esimerkiksi lipidien, kuten glyseridien ja fosfolipidien, komponentti. Glyseroli muodostaa yhdessä rasvahappojen kanssa glyseridejä, jotka voivat toimia energiapolttoaineena. Triglyseridit ovat esimerkiksi eläinrasvojen ja kasviöljyjen pääkomponentti. Glyseroli toimii myös yhtenä substraattina glyseroli-3-fosfaatin synteesissä, joka voisi osallistua triglyseridien biosynteesiin, fosfolipidien biosynteesiin, glykolyysiin ja glukoneogeneesiin. Fosfolipidit ovat yksi biologisten kalvojen tärkeimmistä rakenneosista. Ne voivat myös toimia toisena viestinviejänä signaalinsiirrossa. Fosfolipidejä on erityyppisiä, muun muassa fosfatidihappoa, fosfatidyylikoliinia, fosfatidyyliseriiniä, fosfatidyylietanoliamiinia ja fosfatidyyliinositolia, joista kukin osallistuu erilaisiin metabolisiin toimintoihin. Glyseroli voidaan muuntaa glukoosiksi, joka on glykolyysin päämetaboliitti. Glykolyysi on aineenvaihduntareitti, jonka kautta syntetisoidaan energiaa (ATP). Tämä energia ohjaa solun erilaisia aineenvaihduntatoimintoja. Kun glukoosia ei ole riittävästi, glyseroli on tärkein glukoosin esiaste glukoneogeneesissä. Toisin kuin rasvahapot, glyseroli imeytyy helpommin erityisesti aivosoluihin. Aivosolut voivat käyttää glyseroliksi muuttunutta glukoosia glykolyysiin, kun glukoosia ei ole riittävästi.
Glyserolia voidaan syntetisoida luonnollisesti tai sitä voidaan saada nauttimalla glyserolia sisältäviä rasvaisia elintarvikkeita. Sitä valmistetaan myös kemiallisesti saippuoimalla tai ylikuumennetun höyryn vaikutuksesta käytettäväksi elintarvikkeiden makeutusaineena, kosteuttajana, sakeuttamisaineena ja emulgointiaineena. FDA on luokitellut glyserolin sokerialkoholeista kaloripitoiseksi makroravintoaineeksi. Glyseroli sisältää 4,3 kilokaloria grammaa kohti.

Täydentävä

IUPAC

• Propaani-1,2,3-trioli

Kemiallinen kaava

Synonyymi(t)

• 1,2,3-trihydroksipropaani tai propan-1,2,3-trioli
• Glyseriini
• Glyseriini
• Propanetrioli
• 1,2,3-trihydroksipropaani
• 1,2,3-Propanetrioli

Johdetut termit

Lisätietoa

Katso myös

• sokerialkoholi.
• triglyseridi
• fosfolipidit

Viite

1. ”Glyseroli.” The Gale Encyclopedia of Science. . Haettu osoitteesta ://www.encyclopedia.com/science/encyclopedias-almanacs-transcripts-and-maps/glycerol Linkki
2. ”Glyseroli.” Kemialliset yhdisteet. . Retrieved from ://www.encyclopedia.com/science/academic-and-educational-journals/glycerol Link
3. Syötävä glyseroli Käyttö, hyödyt, turvallisuus, sivuvaikutukset. (2017, 5. kesäkuuta). Haettu osoitteesta ://www.nutrientsreview.com/carbs/edible-glycerin.html Link
4. Digestion and Absorption of Fats. (2019). Haettu osoitteesta ://courses.washington.edu/conj/bess/fats/fats/fats.html Link