VIASZOK (BIOLÓGIAI): SZERKEZET, TULAJDONSÁGOK, FUNKCIÓ, TÍPUSOK - BIOLÓGIA - 2026

A viasz egy hidrofób anyag, amely hosszú láncú zsírsavakból és alkoholokból áll (hosszú láncú zsírsavak és alkoholok észterei). A természetben több funkcióval is bírnak, mivel számos növény- és állatfaj természetes módon termeli őket.

A „viasz” szó (angol viaszból) a „viasz” latin szóból származik, amely a méhek által előállított anyagra utal, amelyet a fésük készítéséhez használnak. Az angol kifejezést ugyanazzal a konnotációval használjuk, mivel az az angolszász „weax” szóból származik, amelyet szintén a méhviasz leírására használnak (angol méhviasz).

Méhsejt (Pexels képe a www.pixabay.com oldalon)

A fentiek figyelembevételével nyilvánvaló, hogy a „viasz” meghatározása olyan anyagkészletet is magában foglal, amely rendelkezik bizonyos tulajdonságokkal, de nem feltétlenül rendelkezik azonos kémiai és / vagy fizikai tulajdonságokkal.

A viaszok, kémiai azonosságuktól függetlenül, erősen hidrofób anyagok, amelyek különböző célokat szolgálnak, az őket előállító organizmustól függően. Nagyon sok élő lény használja őket fő energiatartalék-anyagként, mások védőanyagként a felszínükön.

Noha a növényekben és az állatokban ugyanolyan gyakoriak, a növényi viaszokat írják le a legnagyobb intenzitással (és egyes állatok közül), mivel biológiai jelentőséggel bírnak ezen organizmusok szempontjából, és antropológiai szempontból is ipari szempontból fontosak.

A viaszok felépítése

A viaszokat klasszikusan hosszú szénláncú zsírsavak alkoholos észtereiként definiálják, amelyek 24–30 szénatomos hosszúságúak, és amelyek a 16–36 szénatomos primer alkoholokkal társulnak (hasonlóan a szteroid csoport).

Ezek olyan reakciókkal alakulnak ki, amelyek egy alkohol és egy zsírsav "egyesülését" jelentik, többé-kevésbé a következők szerint:

CH3 (CH2) nCH2OH (alkohol) + CH3 (CH2) nCOOH (zsírsav) → CH3 (CH2) nCH2COOHCH2 (CH2) CH3 (viasz-észter) + H2O (víz)

A viaszok alifás alkotóelemeinek jellege rendkívül változatos lehet, és megtalálható többek között ezekben a zsírsavakban, primer és szekunder alkoholokban, szénhidrogénekben, szterin-észterekben, alifás aldehidekben, ketonokban, diketonokban, triacil-glicerinek, triterpének és szterinek.

Ugyanígy, mind a lánchossz, mind a telítettség és az elágazódás mértéke a zsírsavakban és a viaszok más alifás alkotóelemeiben származik.

Ennek ismeretében kimutatták, hogy a növényekben előállított viaszok különböznek, és például a tengeri állatok és például a szárazföldi állatok termelik azokat.

Viasz tulajdonságai

A viaszok különböző fizikai-kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyeket egy kis listában össze lehet foglalni:

- Textúrája lágy és kezelhető, kemény (műanyag) vagy 20 ° C-on "törhető" lehet

- Általában nagyon alacsony viszkozitásúak

- Nagyon oldhatatlanok vízben, de szerves oldószerekben vannak, bár ez a folyamat nagyban függ a hőmérséklettől

Funkció

A viaszok számos funkciót látnak el mind az állatvilágban, mind a növényi országban, mivel ezek a természetben rendkívül gyakori anyagok.

Állatokban

A viaszok jelentik a planktont alkotó lebegő mikroorganizmusok fő energiatároló vegyületét.

Így a viaszok ugyanakkor a tengeri állatok táplálékláncának alapjául szolgáló egyik fő anyagcsere-forrás.

Az állatoknak speciális bőrmirigyei vannak, amelyek kiválasztják a viaszt a bőr és a haj védelme érdekében, rugalmasabbá, kenőbbé és víztaszító struktúrává téve őket.

A madaraknak olyan uropygealis mirigye van, amely folyamatosan kiválasztja a viaszokat, ezért felel a toll vízhatlanságáért.

Növényekben

A viaszok elsődleges funkciója a növényi szervezetekben a szövetek védelme.

Jó példa erre a sok növény levélszármain található viaszos bevonat, amely csökkenti a napfény által kiváltott hőveszteséget.

Egy másik megemlíthető példa a viaszos bevonat, amely sok vetőmagnak a burkában van, ami segít nekik elkerülni a vízveszteséget a tárolás során.

Ezeket a viaszokat általában a kutin és a szuberin polimerek között ágyazzák be, amorf amint képeznek a növény külső felületén. Számos növény epicutikuláris rétegű viaszos kristályokkal rendelkezik, amelyek átfedik a kutikulát, és szürkés vagy mártásos megjelenést kölcsönöznek nekik.

A viaszok nemcsak a vízveszteséget akadályozzák meg, hanem elősegítik a növény bizonyos gomba- vagy baktériumkórokozók megelőzését, és alapvető szerepet játszanak a növény-rovarok kölcsönhatásában, amellett, hogy megakadályozzák az ultraibolya sugárzás által okozott károkat.

Az iparban

A biológiai eredetű viaszok ipari szempontból is nagyon hasznosak, mivel ezeket gyógyszerek, kozmetikumok stb. Gyártásában használják.

A bőr hidratálására általában használt krémek, valamint a polírozószerek és egyes kenőcsök zsírkeverékekből készülnek, amelyek méhviasszal, brazil pálmaviasszal, báránygyapjúviasszal, spermális bálnaviasszal stb. Készülnek.

A viaszokat széles körben használják az ipari bevonatokban is, amelyek megengedik a víztaszító képességet, valamint az autók fényezéséhez használt anyagok gyártásában.

Ezeket a forró olvadékok lágyításához, a kohászati ​​iparban használt munkaeszközök kenéséhez és a mezőgazdaságban és a gyógyszerészetben használt vegyületek késleltetett leadásának lehetővé tételére használják.

A viaszok típusai

A viaszok lehetnek természetes vagy szintetikusak. A "természetes" viaszok szerves vagy ásványi eredetűek is lehetnek, ez utóbbi a lignit (szén) feldolgozásának terméke, ezért általában nem megújíthatóak (például vazelin vagy vazelin).

Az állati és / vagy növényi eredetű viaszok megújuló és módosítható természetes viaszoknak tekinthetők, mivel ezek kémiai módszerekkel, például hidrogénezéssel és újraészterezéssel módosíthatók.

Így a biológiai összefüggésben a viaszokat annak a forrásnak megfelelően osztályozzák, amelytől származnak.

- Növényi viaszok

A növények különböző típusú viaszokat termelnek testük különböző részein: a levelekben, a virágokban, a gyümölcsökben vagy a magokban.

Milyen a bioszintézis út?

A növényi viaszok alifás alkotóelemeit epidermális sejtekben szintetizálják nagyon hosszú láncú (20-34 szénatomos) zsírsavakból.

A szintézis a 16 és 18 szénatomszámú zsírsavak előállításával kezdődik, amelyek eredetileg a plasztidok sztrómájából származnak, köszönhetően az oldható enzimeknek, amelyek képezik a zsírsav-szintáz komplexet.

Ezt követően ezek a zsírsavak meghosszabbodnak a membránhoz kapcsolódó multi-enzim komplexeknek köszönhetően, amelyeket zsírsav-elongáznak hívnak. Két szénatom mindegyik kiterjesztésében négy reakció zajlik:

- Kondenzáció egy acetil-Co-A molekulává (szubsztrátum) észterezett zsírsav-acil és egy malonil-CoA molekulá között

- B-keto redukció

- kiszáradás

- Pénzcsökkentés

Két fő módszert írtak le a növényi viaszok alkotóelemeinek előállítására, az egyik az acil redukciós út, a másik a dekarbonilezési módszer. Az előbbi alkoholok és viasz-észterek szintézisét eredményezi, míg az utóbbi aldehideket, alkánokat, szekunder alkoholokat és ketonokat állít elő.

Acil redukciós út

A lánc-megnyúlással előállított acil-CoA-észtereket kétlépéses reakcióval redukáljuk, átmeneti aldehid típusú intermediert alkalmazva, amelyeket az acil-CoA reduktáz enzim katalizál. Az előállított zsíralkohol az acil-CoA-alkohol-transzcikiláz enzimnek köszönhetően viasz-észtert képezhet.

Dekarbonilációs út

Ezen út első lépése az acil-CoA-észter redukciója egy acil-CoA-reduktáz enzim által közvetített aldehiddé. Amikor egy aldehid-dekarboniláz-enzim eltávolítja a karbonilcsoportot az említett molekulából, alkán képződik, amelynek egy szénatomja kevesebb, mint az előző zsírsavnál.

Ez a szénhidrogén tovább metabolizálható egy hidroxilcsoportnak a láncba egy hidroxilázzal vagy oxidázzal történő beillesztésével, másodlagos alkoholt képezve.

A viasz-észterek hosszú láncú alkoholokból és zsírsavakból történő előállításának utolsó lépését acil-CoA enzim: alkohol-transzcikáz katalizálja, amely szintén szükséges a triacil-glicerinek szintéziséhez.

- Állati viaszok

Az állatok nagy mennyiségű viaszt termelnek, különösen rovarokat, bálnákat, juhokat és madarakat, amelyekből biotechnológiai célokra nyerhetők ki.

Biológiai hasznosságukat részletesebben megvizsgálták, és az adott állattól függően többek között védelmi és kommunikációs célokat szolgálhatnak.

Példák biológiai viaszokra

- Állati viaszok

Méhviasz

Amint a neve is sugallja, az ilyen típusú viaszt méhek állítják elő, a legnépszerűbb az Apis mellifera. Ezeknek az állatoknak a hasában speciális mirigyek vannak, amelyek kiválasztják a viaszt, amelyet a fésűk felépítéséhez használnak, ahol tojásaikat fektetnek és a kaptár megszervezésére szolgálnak.

Ezt a viaszt általában a méz melléktermékeként állítják elő, és különféle célokra használják, mind a kozmetikában, mind az iparban (gyertyák, polírozók, ételek, textil, lakkok gyártása). Szénhidrogénekből, észterekből, szabad savakból és másokból áll, és speciálisabb kutatások azt mutatják, hogy gazdag cerotsavban és myricinben van.

Cetvelő

A spermium bálna egy másik jól ismert állati viasz típus, amelyet a Physeter macrocephalus bálna fejének üregéből nyernek, amely akár 3 tonna anyagot képes előállítani, amelyet szonárként használ.

Gazdag zsírsav-észterekben, trigliceridekben, szabad alkoholokban és savakban; a zsírsav-észterek közé tartozik elsősorban a cetil-palmitát (32 szénatom) és a cetil-mirisztát (30 szénatom).

Ezt az állati viaszt széles körben használják az orvostudományban, a kozmetikában és a gyógyszeriparban, valamint a gyertyák gyártásában.

Néhány nemzetközi szabályozás azonban jelenleg létezik, mivel a bálnákat kizárólag e termék előállítása céljából ölték meg, ami nagy veszteségeket jelent a tengeri állatvilág számára.

- Növényi viaszok

Pálmaviasz

A Copernicia cerifera Martius viaszpálma egy brazil pálmafaj, amely kereskedelmi szempontból az egyik legfontosabb növényi viaszt állítja elő.

Ezt a viaszt a tenyérlevelek felső és alsó felületéből nyerik, és többféle alkalmazásra alkalmas mind az ételkészítésben, mind a kozmetikában, a bútorok és az autóviasz tisztításában, a viaszos fogselyem előállításában stb.

Viaszpálma termesztés (Fernando Arteaga képe a www.pixabay.com oldalon)

Jojoba olaj

A jojobaviaszt a Simmondsia chinensisből nyerik, amely tipikus cserje Mexikó és az Egyesült Államok száraz övezeteiből. Magjai gazdag viaszban vagy olajban gazdagok, amelyeket hidegprésel nyernek, és amely számos gyógyászati ​​alkalmazásra alkalmas, mivel ez a spermalálca egyik fő pótlása.

Jojoba növény magjai (Forrás: Kenneth Bosma / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0) a Wikimedia Commons segítségével)

Irodalom

1. Domínguez, E., és Heredia, A. (1998). Viaszok: elfelejtett téma a lipidoktatásban. Biochemical Education, 26 (4), 315-316.
2. Firestone, D. (2006). Az olajok, zsírok és viaszok fizikai és kémiai tulajdonságai (sz. L-0671). Aocs Press.
3. Kolattukudy, PE (1970). Növényi viaszok. Lipids, 5 (2), 259-275.
4. Lusas, EW, Riaz, MN, Alam, MS, és Clough, R. (2017). Állati és növényi zsírok, olajok és viaszok. Az ipari kémia és biotechnológia kézikönyve (823-932. Oldal). Springer, Cham.
5. Post-Beittenmiller, D. (1996). A növények viasztermelésének biokémiai és molekuláris biológiája. A növénybiológia éves áttekintése, 47 (1), 405–430.
6. Tinto, WF, Elufioye, TO és Roach, J. (2017). Viaszok. In Pharmacognosy (443-455. Oldal). Academic Press.