I grassi vegetali sono prodotti composti prevalentemente da miscele omogenee o eterogenee di lipidiPer evitare ambiguità nell'utilizzo del termine "grasso", riferendosi ai composti chimici è preferibile utilizzare il termine "lipide", derivati dai vegetali. A temperatura ambiente i grassi vegetali possono essere solidi, semisolidi o liquidi in natura. Per adattarli a specifici utilizzi dopo l'estrazione i grassi vegetali possono venir raffinati, frazionati, induriti. Di particolare interesse commerciale sono i grassi vegetali edibili o per uso alimentare. Non esiste uno standard internazionale per la classificazione e nomenclatura dei grassi vegetali per uso alimentare. In ambito soprattutto alimentare, si tende ad utilizzare il termine "grasso" o "materia grassa" per prodotti solidi o semisolidi, composti prevalentemente da gliceridi, che si differenziano dagli oli fissi e dalle cere ma non ci sono parametri chimico-fisici precisi (valori elasto-viscometrici, rapporto tra parti solide e parti liquide, ecc..) che differenzino chiaramente un grasso o un oleogel vegetale da un olio vegetale. La diversa definizione di grasso, olio o cera vegetale non è condivisa visto che in diversi ambiti sono chiamate cere prodotti composti prevalentemente da trigliceridi e oli prodotti composti da esteri di alcoli grassi.Nella produzione oleochimica e di candele sono chiamate cere le stearine così come la cera giapponese è in realtà un burro e l'olio di jojoba è in realtà una cera Oltre che nell'utilizzo alimentare i grassi vegetali possono essere utilizzati nella produzione chimica, dei combustibili, dei cosmetici, delle vernici, dei farmaci.
Composizione La composizione chimica di un grasso vegetale può variare notevolmente, dipendendo dalla pianta o dalle parti della pianta da cui deriva, dalle condizioni ambientali, di raccolta, di estrazione, produzione e trasformazione. I principali lipidi costituenti i grassi vegetali sono: esteri del glicerolo (principalmente trigliceridi, esteri tri-sostituenti la glicerina con acidi grassi) e esteri di alcoli diversi dal glicerolo (principalmente cere costituite da alcoli grassi esterificati con acidi grassi), che singolarmente o assieme possono rappresentare oltre il 95% del grasso vegetale, idrocarburi (principalmente squalene e caroteni), fitosteroli, fosfolipidi, tocoli, e terpeni.
Le diverse tecniche di estrazione, raffinazione e trasformazione portano a contenere o ridurre drasticamente la concentrazione di acqua e delle componenti minori. Le cere vegetali che per la loro funzione protettiva e impermeabilizzante di foglie e frutti sono il tipo di lipide più diffuso nel mondo vegetale con la raffinazione vengono normalmente separate dai trigliceridi nei grassi vegetali destinati alla alimentazione. La distribuzione percentuale di acidi grassi può essere selezionata o modificata con processi di frazionamento, winterizzazione, interesterificazione.
Biosintesi dei lipidi vegetali I lipidi vegetali, sono componenti essenziali con funzione strutturale, protettiva, di bioregolazione (segnali intracellulari) e di riserva energetica. Sono presenti in modesta quantità nei tessuti di foglia, fusti e radici e in elevata quantità in alcuni frutti e nei semi. In particolare, ogni 2 cm di superficie fogliare può contenere fino a 0.2 mg di lipidi (pari al 5-10% del peso secco) costituenti quasi esclusivamente le pareti cellulari mentre, il tessuto di riserva dei semi, può contenerne anche oltre il 60%. In generale, ogni cellula vegetale, essendo provvista di plastidi e reticolo endoplasmatico, è in grado di realizzare la biosintesi dei lipidi che può essere strutturata in tre fasi successive: Metabolismo degli acidi grassi saturi (sintesi de novo degli acidi grassi) Insaturazione ed elongazione delle catene carboniose Formazione dei gliceridi e delle cere
Sintesi degli acidi grassi vegetali Le piante sintetizzano una gran varietà di acidi grassi, oltre 400, sebbene solo pochi siano costituenti principali e comuni. In linea di massima, gli acidi grassi a catena lunga sono sintetizzati de novo da precursori che alla fine derivano dalla fotosintesi. Vengono utilizzati due sistemi enzimatici, acetil-CoA carbossilasi e acido grasso sintasi. L'acetil-CoA carbossilasi (ACCase) catalizza la prima fase impegnata della sintesi degli acidi grassi, la carbossilazione dell'acetil-CoA in malonil-CoA. In natura si trovano due tipi di enzimi fisicamente distinti. L'ACCase eteromerico composto da quattro subunità si trova di solito nei procarioti e l'ACCase omomerico composto da un singolo grande polipeptide si trova negli eucarioti. La maggior parte delle piante ha entrambe le forme, la forma eteromerica nei plastidi, in cui sono sintetizzati gli acidi grassi de novo, e la forma omomerica nel citosol. I prodotti finali di questa sintesi sono di solito l'acido palmitico e l'acido stearico con quest'ultimo predominante (nella maggior parte delle piante 2-3 volte più del palmitico). Una volta che gli acidi a catena lunga sono stati prodotti, possono essere soggetti ad allungamento, desaturazione e ulteriori modifiche. A differenza dell'acetil-CoA carbossilasi e dell'acido grasso sintasi, che sono enzimi solubili, le elongasi sono legate alla membrana e situate nel reticolo endoplasmatico. Solo di recente i dettagli di tali reazioni hanno iniziato a essere chiariti a livello molecolare e genetico.
Sintesi dei trigliceridi vegetali Il triacilglicerolo è composto da tre gruppi di acili grassi esterificati in una spina dorsale di glicerolo nelle posizioni sn -1, sn -2 e sn -3.la numerazione stereoscopica, indicata da sn, permettere di non confondere la posizione 1 con la posizione 3 Nelle piante superiori, il triacilglicerolo è il componente predominante dell'olio dei semi o dei frutti delle piante oleaginose e serve principalmente come riserva di energia per sostenere la crescita della giovane piantina durante le prime fasi della germinazione. Il triacilglicerolo è anche una parte importante della nostra bioeconomia, fornendo una fonte di carbonio altamente ridotto per applicazioni sia alimentari che non alimentari, come la fornitura di una materia prima per la produzione di alternative petrolchimiche.
La biosintesi del triacilglicerolo si verifica nel reticolo endoplasmatico e comporta la modifica acilica delle catene grasse aciliche all'interno dei fosfolipidi azotati del reticolo endoplasmatico. A seconda della specie vegetale, particolari reazioni dell'assemblaggio del triacilglicerolo e della modifica acilica possono essere catalizzate da una o più forme di un enzima. Inoltre, in alcuni casi, sono state identificate varianti o varianti alleliche dello stesso isoenzima. Le goccioline di triacilglicerolo si accumulano nel lembo esterno del reticolo endoplasmatico da cui alla fine si separano per formare corpi oleosi di diametro compreso tra 0,5 e 2,5 micrometri che sono circondati da un monostrato di fosfolipide.
Sintesi delle cere vegetali La cuticola copre le porzioni aeree delle piante terrestri. La cera, inclusa la cera intracuticolare amorfa incorporata nel polimero cutinico e i cristalloidi di cera epicuticolare che coprono la superficie esterna della pianta, svolge un ruolo cruciale nella crescita, sviluppo adattamento all'ambiente della pianta. La cera cuticolare è composta principalmente da composti alifatici a catena lunga derivati da acidi grassi a catena molto lunga. La biosintesi della cera inizia con la sintesi di acidi grassi nel plastide, seguita dall'allungamento degli acidi grassi a catene molto lunghe (C24-C34) e dalla successiva trasformazione di questi in alcani, alcoli secondari, chetoni, alcoli primari ed esteri di cera. L'identità dei prodotti genetici coinvolti in questi processi sta iniziando a emergere. Gli acidi grassi a catena molto lunga (VLCFA) sono i precursori dei composti cerosi. L'allungamento degli acidi grassi è catalizzato dall'acil-CoA elongasi grassa, un complesso enzimatico legato alla membrana contenente 3-chetoacil-CoA sintasi, 3-chetoacil-CoA reduttasi, 3-idrossacil-CoA deidratasi, e trans-2, 3-enoil-CoA reduttasi. Gli acidi grassi a catena molto lunga fluiscono nei percorsi biosintetici della cera cuticolare attraverso la decarbonilazione, quindi vengono convertiti in tutti i tipi di componenti della cera.
Caratteristiche + esempi di come può variare il punto di fusione di un acido grasso acido grasso notazione delta punto di fusioneacido palmitico 16:0 61,8 °Cacido stearico 18:0 68,8 °Cacido elaidinico 18:1Δ9t 45 °Cacido stearolico 18:1Δ9a 45 °Cacido oleico 18:1Δ9c 13,4 °Cacido linoleico18:2Δ9c,12c -8,5 °C Caratteristiche determinanti per l'utilizzo di uno specifico grasso vegetale sono la sua consistenza e plasticità, strettamente correlate alla temperatura di fusione ed al contenuto di grassi solidi (cristalli).
La plasticità, nei grassi, è la capacità di mantenere la sua forma che può essere plasmata o modellata applicando una leggera pressione. Il calare della consistenza del grasso con l'aumento della temperatura consente di ottenere una specifica lubrificazione o spalmabilità a specifiche condizioni.
I metodi e tecniche per misurare il punto di fusione di un grasso vegetale sono diversi e danno risultati non omogenei.
I grassi vegetali hanno un intervallo di fusione piuttosto che un punto di fusione in quanto sono una miscela di diversi lipidi. Poiché ogni lipide ha il proprio punto di fusione, le miscele che compongono i grassi presentano intervalli di rammollimento più ampi o più stretti a seconda della composizione della miscela. Alcuni grassi hanno un ampio intervallo di fusione (27–45 °C per olio di palma), mentre altri hanno un intervallo di fusione abbastanza stretto (23–26 °C per olio di cocco). Il rapporto tra contenuto liquido e contenuto solido di un grasso vegetale determina la sua consistenza.
Nell'industria oleochimica, in funzione dei potenziali utilizzi, al punto di fusione può essere preferito il punto di nebbia e/o il punto di scorrimento, entrambi strettamente correlati al contenuto di cristalli.
I principali fattori che influenzano l'intervallo di fusione di uno specifico grasso sono: il peso molecolare, i tipi di acidi grassi presenti (lunghezze di catene di acidi grassi, numero, posizione e conformazione, cis o trans, dei doppi legami nelle catene), posizione degli acidi grassi specifici rispetto al glicerolo, compatibilità dei diversi trigliceridi nella miscela e tipo di cristallizzazione. Il punto di fusione aumenta se aumenta la lunghezza della catena e/o se aumenta il grado di insaturazione. Gli acidi grassi trans hanno sempre punti di fusione più alti rispetto alle loro controparti cis per qualsiasi lunghezza della catena. Dove esiste un solo doppio legame in un grasso acido, come in C18:1, il punto di fusione è inferiore se si trova dopo un carbonio di numero dispari rispetto a un carbonio di numero pari, e anche se il doppio legame si trova vicino al centro della catena rispetto a una posizione alle due estremità.