2024 ทำไม คาร บอน เก ด สารประกอบ ได มากมาย

คาร์บอนเป็นองค์ประกอบที่พบมากที่สุดในโลก มันสร้างพันธะต่างๆ มากมาย ส่วนใหญ่เกิดจากไฮโดรเจนและออกซิเจน มีสามไอโซโทปของคาร์บอนที่รู้จัก: 12 C, 13 C และ 14 C เนื่องจากคุณสมบัติของสารกัมมันตภาพรังสี จึงมีชื่อเรียกขานว่าเรดิโอคาร์บอน การใช้งานที่สำคัญที่สุดคือการกำหนดอายุของการก่อตัวทางธรณีวิทยาและวัตถุทางโบราณคดี นอกจากนี้ยังใช้เรดิโอคาร์บอนเพื่อศึกษาการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อม

กัมมันตภาพรังสีของไอโซโทปคาร์บอน 14 C

ไอโซโทป คือชุดของอะตอมของธาตุชนิดเดียวกันที่มีเลขอะตอมเท่ากันและเลขมวลต่างกัน องค์ประกอบที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติส่วนใหญ่มีไอโซโทปมากกว่าหนึ่งไอโซโทป คุณสมบัติของพวกเขาอาจแตกต่างกันมาก เปอร์เซ็นต์ของไอโซโทปแต่ละตัวก็แตกต่างกันอย่างมากเช่นกัน ธาตุคาร์บอนมีสามไอโซโทป: 14 C, 13 C และ 12 C โดยทั่วไปคือ 12 C – มากกว่า 98%ในธรรมชาติมีน้อยกว่า 13 C ที่สามารถพบได้ ในทางกลับกัน ไอโซโทปกัมมันตรังสีของคาร์บอน– 14 C เกิดขึ้นบนโลกในปริมาณที่น้อยที่สุด แหล่งที่มาของมันคือปฏิกิริยานิวเคลียร์ของนิวตรอนความร้อน (จากแหล่งกำเนิดของจักรวาล) กับนิวเคลียสของไนโตรเจน พวกเขาเกิดขึ้นในสตราโตสเฟียร์ ไอโซโทปของคาร์บอน 14 C สลายตัวตามธรรมชาติ การสลายตัวของบีตาทำให้เกิดไนโตรเจนที่ไม่มีกัมมันตภาพรังสี 14 นิวตัน อิเล็กตรอน และแอนตินิวตริโน เมื่อเวลาผ่านไป ปริมาณของไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี 14 C ในวัสดุจะลดลง ความเข้มของรังสีที่ปล่อยออกมาก็ลดลงเช่นกัน เวลาที่ปริมาณคาร์บอนกัมมันตรังสีลดลงครึ่งหนึ่งจะถูกกำหนดเป็นครึ่งชีวิต (ลักษณะเฉพาะของธาตุกัมมันตภาพรังสี) สำหรับไอโซโทปคาร์บอน 14 C คือ 5730 ปี ดังนั้น หลังจากเวลานี้ ส่วนหนึ่งของกัมมันตภาพรังสี 14 C จะเหลืออยู่ครึ่งหนึ่ง

เรดิโอคาร์บอนเดท

ไอโซโทปคาร์บอน 14 C ส่วนใหญ่ซึ่งสะสมอยู่ในชั้นบรรยากาศ จะถูกออกซิไดซ์เป็น 14 CO เมื่อรูปแบบนี้ทำปฏิกิริยากับอนุมูลไฮดรอกซิล (OH) มันจะถูกออกซิไดซ์เพิ่มเติมเป็น 14 CO 2 ในทางกลับกัน คาร์บอนไดออกไซด์ 14 CO 2 จะถูกปล่อยออกจากชั้นบรรยากาศสู่ชีวมณฑลและไฮโดรสเฟียร์ (เช่น การแพร่กระจาย การละลาย การสังเคราะห์ด้วยแสง) 14 C เรดิโอคาร์บอนเป็นส่วนประกอบของสารประกอบอินทรีย์หลายชนิด พวกมันดูดซึมในพืชหรือละลายในน้ำทะเล ความเข้มข้นของไอโซโทป 14 C ในชั้นบรรยากาศนั้นสูงกว่าระดับความลึกของมหาสมุทรหลายเท่า ดังนั้นจึงกลายเป็นตัวติดตามไอโซโทปตามธรรมชาติ ด้วยความช่วยเหลือของมันจึงเป็นไปได้ที่จะติดตามการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ หนึ่งในการใช้งานที่สำคัญที่สุดของไอโซโทป 14 C ที่เรียกว่าเรดิโอคาร์บอนเดท คาร์บอนไดออกไซด์ที่มีกัมมันตภาพรังสี 14 C แทรกซึมเข้าไปในสิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์ สิ่งมีชีวิตมีส่วนร่วมในวงจรการแลกเปลี่ยนเรดิโอคาร์บอนกับชีวมณฑล จากนั้นเนื้อหาของไอโซโทป 14 C จะคงที่ การเปลี่ยนแปลงนี้เมื่อสิ่งมีชีวิตตาย เมื่อสิ่งมีชีวิตตาย มันจะไม่ใช้คาร์บอน 14 C อีกต่อไป ดังนั้นปริมาณของมันจึงลดลงเรื่อยๆ การสลายตัวของไอโซโทปนี้เกิดขึ้นในอัตราที่กำหนดโดยกฎของการสลายตัวของมัน (การสลายตัวของอะตอม 14 C เมื่อเวลาผ่านไปจะอยู่ในรูปของฟังก์ชันเลขชี้กำลัง) สมมติฐานที่ยกมานี้กลายเป็นพื้นฐานสำหรับการกำหนดอายุของการค้นพบทางโบราณคดี ซึ่งเรียกว่าการหาอายุด้วยคาร์บอนกัมมันตภาพรังสี (หรือวิธีคาร์บอนกัมมันตภาพรังสี) การเปรียบเทียบอัตราส่วนของเนื้อหา 14 C และ 12 C ในสารอินทรีย์ที่ตายแล้วและในบรรยากาศทำให้สามารถกำหนดอายุของเรดิโอคาร์บอน (เวลาจากการตายของสิ่งมีชีวิตจนถึงช่วงเวลาของการวัด) อายุของคาร์บอนกัมมันตภาพรังสีแบบเดิมถูกกำหนดโดยการเปรียบเทียบเนื้อหาของไอโซโทปคาร์บอนทั้งสองในตัวอย่างทดสอบและในมาตรฐานชีวมณฑลสมัยใหม่

เทคนิค AMS สำหรับการวัดความเข้มข้นของคาร์บอนกัมมันตภาพรังสี 14 องศาเซลเซียส

การวัดปริมาณกัมมันตภาพรังสีคาร์บอน 14 C ในวัสดุมีความซับซ้อนและต้องใช้อุปกรณ์พิเศษ ซึ่งทำให้กระบวนการทั้งหมดมีราคาแพง เทคนิคการเร่งความเร็ว AMS ใช้ประโยชน์จากความจริงที่ว่า 14 C นั้นหนักกว่าเล็กน้อยเมื่อเทียบกับ 12 C (ประมาณ 1.17 เท่า) ทำการวัดแบบคู่ขนานของเนื้อหา 13 C เครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลสารเร่งความเร็วใช้ในเทคนิค AMS ส่วนประกอบต่างๆ ของอุปกรณ์นี้ เช่น แหล่งกำเนิดไอออน เครื่องเร่งอนุภาค แม่เหล็กวิเคราะห์ หรือเครื่องวิเคราะห์ไฟฟ้าสถิต จะถูกวางไว้ตามด้านข้างของสี่เหลี่ยมจัตุรัสขนาด 5 x 5 ม. พวกมันเป็นห้องสุญญากาศสูงที่มีความยาวประมาณ 15 เมตร อุปกรณ์สามารถแบ่งออกเป็นส่วนพลังงานต่ำและส่วนพลังงานสูง ในการกำหนดอัตราส่วนของไอโซโทปของคาร์บอนแต่ละชนิด AMS สเปกโตรมิเตอร์จะวัดอะตอม 14 C, 13 C i 12 C ที่ปล่อยออกมาจากแคโทด (ทำจากวัสดุทดสอบ) ไอออนของคาร์บอน (ที่ผลิตในแหล่งไอออน) จะถูกส่งตรงไปยังเครื่องเร่งความเร็ว พวกมันจะถูกเร่งและชนกับแม่เหล็กที่กำลังวิเคราะห์ จากนั้นพวกมันจะอยู่ในห้องดริฟท์ ซึ่งทำให้สามารถวัดกระแสไฟฟ้าของไอออนทั้งสองชนิดได้ ในที่สุด ไอออนของไอโซโทปคาร์บอนกัมมันตภาพรังสี 14 C หลังจากผ่านเครื่องวิเคราะห์ไฟฟ้าสถิตแล้ว จะมาถึงเครื่องตรวจจับที่ช่วยให้ทำการนับจำนวนได้ AMS สเปกโตรมิเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่ล้ำสมัยมาก ทุกส่วนของอุปกรณ์และพารามิเตอร์การทำงานปัจจุบันถูกควบคุมโดยซอฟต์แวร์พีซีพิเศษ และสามารถควบคุมได้จากคอนโซล

คาร์โบไฮเดรต (Carbohydrate) เป็นสารชีวโมเลกุลที่สำคัญที่เป็นองค์ประกอบของสิ่งมีชีวิตทุกชนิค คำว่าคาร์โบไฮเดรตมีรากศัพท์มาจากคำว่าคาร์บอน(carbon) และคำว่าไฮเดรต(hydrate) อิ่มตัวไปด้วยน้ำ ซึ่งรวมกันก็หมายถึงคาร์บอนที่อิมตัวไปด้วยน้ำ เนื่องจากสูตรเคมีอย่างง่ายก็คือ (C•H2O)n ซึ่ง n≥3 หน่วยที่เล็กทีสุดของคาร์โบไฮเดรตก็คือน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวหรือโมโนแซคคาร์ไรด์

คาร์โบไฮเดรตเป็นสารอาหารหลักซึ่งให้พลังงานเท่ากับ โปรตีน คือ 4 กิโลแคลลอรี่/1 กรัม ประกอบด้วย C คาร์บอน H ไฮโดรเจน และ O ออกซิเจน เป็นอัตรส่วน m:2n:n คาร์โบไฮเดรต แบ่งออกเป็น 3อย่างคือ

1.monosaccharide(น้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว ) ได้แก่ glucose , fructose , galactose 2.disaccharides(น้ำตาลโมเลกุลคู่) ได้แก่ maltose , lactose , sucrose 3.polysaccharides(โพลีแซคคาไรด์ ) ได้แก่ stuch , glycogen , cellulose

คาร์โบไฮเดรต เป็นสารอินทรีย์ที่ประกอบด้วย ธาตุคาร์บอน(C)ไฮโดรเจน(H) และออกซิเจน(O) มีโมเลกุลตั้งแต่ขนาดเล็กจนถึงขนาดใหญ่มาก เป็นสารอาหารที่มีความสำคัญและจำเป็นต่อสิ่งมีชีวิต เนื่องจาก เป็นสารอาหารสำคัญที่ให้พลังงาน และทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบของเซลล์ต่าง และน้ำไขข้อในสัตว์

• คาร์โบไฮเดรตสามารถจำแนกตามสมบัติทางกายภาพและ ทางเคมี ได้ 2 พวก คือ
  • พวกที่เป็นน้ำตาล
  • พวกที่ไม่ใช่น้ำตาล (แป้งและเซลลูโลส)
• คาร์โบไฮเดรตสามารถจำแนกตามโมเลกุล สามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท คือ
  • โมโนแซคคาไรด์(Monosaccharide) เป็นคาร์โบไฮเดรตในรูปน้ำตาลธรรมดาที่สุด (simple sugars) ตัวอย่างของโมโนแซคคาไรด์คือ
• เฮกโซส(hexose) ได้แก่
  1. กลูโคส(glucose)
  2. ฟรุกโตส(fructose)
  3. แกแลคโตส(galactose)
• เพนโตส(pentose) ได้แก่
  1. ไรโบส(ribose)
  2. ดีออกซิไรโบส(deoxyribose)
• * ไดแซ็กคาไรด์(Disaccharide) เกิดจากการรวมตัวกันของโมโนแซคคาไรด์2 โมเลกุลตัวอย่างของไดแซคคาไรด์คือ
• ซูโครส(sucrose)
• มอลโตส(maltose)
• แลคโตส(lactose)
• * พอลิแซ็กคาไรด์(Polysaccharide) เป็นการเชื่อมต่อกันของโมเลกุลโมโนแซคคาไรด์เป็นสารประกอบซับซ้อนคาร์โบไฮเดรตที่ไม่มีรสหวาน เป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ที่มีกิ่งก้านสาขาเชื่อมต่อ ไม่ละลายน้ำ ไม่เป็นผลึก ตัวอย่างของพอลิแซคคาไรด์คือ
• แป้ง(starch)
• เซลลูโลส(cellulose)
• ไกลโคเจน(glycogen)

น้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว

น้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวเป็นโครงสร้างพื้นฐานของคาร์โบไฮเดรต เป็นคีโตนหรืออัลดีไฮด์ที่มีหมู่ไฮดรอกซิลเกาะอยู่หลายกลุ่ม แบ่งเป็นสองกลุ่มใหญ่คือน้ำตาลอัลโดสมีหมู่อัลดีไฮด์เช่นน้ำตาลกลูโคสและน้ำตาลคีโตสมีหมู่คีโตนเช่นน้ำตาลฟรุกโตส

น้ำตาลโมเลกุลคู่

น้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวจะรวมตัวเป็นน้ำตาลโมเลกุลคู่ด้วยพันธะไกลโคซิดิกระหว่างหมู่ไฮดรอกซิลของ น้ำตาลตัวหนึ่งกับคาร์บอนของน้ำตาลอีกตัวหนึ่ง ตำแหน่งที่เกิดพันธะไกลโคซิดิกแสดงโดย (1→4) ซึ่งแสดงว่า C1 ของตัวแรกต่อกับ C4 ของน้ำตาลตัวที่สอง

โพลีแซคคาไรด์

เกิดจากการต่อกันของน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวจนเป็นสายยาว โพลีแซคคาไรด์แบ่งเป็นสองชนิดคือ โฮโมโพลีแซคคาไรด์ ประกอบด้วยน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวชนิดเดียว กับเฮเทอโรโพลีแซคคาไรด์ ประกอบด้วยน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวหลายชนิด โพลีแซคคาไรด์ที่สำคัญมีหลายชนิด ได้แก่

• แป้งเป็นอาหารสะสมในเซลล์พืชประกอบด้วยโพลีเมอร์ของกลูโคสสองชนิดคืออะไมโลสไม่แตกกิ่ง ต่อด้วย (α1→4) กับอะไมโลเพกตินเป็นสายโพลีแซคคาไรค์ที่แตกกิ่ง โดยส่วนที่เป็นเส้นตรงต่อด้วย (α1→4) และส่วนที่แตกกิ่งต่อด้วย (α1→6)
• ไกลโคเจนเป็นอาหารสะสมในเซลล์สัตว์มีโครงสร้างคล้ายอะไมโลเพกตินแต่แตกกิ่งมากกว่า
• เซลลูโลสเป็นโครงสร้างของเซลล์พืช ลักษณะเป็นโซ่ตรงของกลูโคส ไม่แตกกิ่ง ต่อกันด้วยพันธะ (β1→4)
• ไคตินเป็นโครงสร้างของเซลล์สัตว์ พบในเปลือกหอย กุ้ง ปู เป็นโฮโมโพลีแซคคาไรด์ของN-acetyl-D-glucosamineต่อกันด้วยพันธะ β
• เปบทิโดไกลแคนเป็นโครงสร้างของเซลล์แบคทีเรีย ประกอบด้วยโพลีแซคคาไรด์ของN-acetylglucosamineและ N-acetylmuramic acid ต่อกันด้วยพันธะ (β1→4)
• ไกลโคซามิโนไกลแคนเป็นส่วนประกอบของสารที่อยู่ระหว่างเซลล์สัตว์ ประกอบด้วยสยโพลีแซคคาไรด์ของน้ำตาลโมเลกุลคู่ซ้ำๆกัน คือ hyaluronic acid (ประกอบด้วย glucoronic acid กับ acetylglucosamine)

ไขมันและน้ำมัน (Fat and Oil)

ไขมันและน้ำมันเป็นสารกลุ่มเดียวกันที่เรียกว่าลิพิด (Lipid) โดยทั้งไขมันและน้ำมันเป็นสารที่มีสมบัติใกล้เคียงกัน คือ เป็นสารที่มีองค์ประกอบหลักเป็นธาตุคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน ไม่ละลายน้ำ เมื่ออยู่ในน้ำจะแยกออกจากน้ำเป็นชั้น แต่สามารถละลายได้ดีในสารที่เป็นน้ำมัน หรือในตัวทำละลายอินทรีย์บางชนิด เช่น แอลกอฮอล์ เป็นต้น

ความแตกต่างอย่างหนึ่งระหว่างไขมันและน้ำมัน คือ ไขมันจะมีสถานะเป็นของแข็งที่อุณหภูมิห้อง ส่วนน้ำมันจะมีสถานะเป็นของเหลว โดยทั้งไขมันและน้ำมันเป็นสารที่มีบทบาทต่อชีวิตของเราเป็นอย่างยิ่ง เนื่องจากเป็นสารที่นิยมใช้ในการประกอบอาหารเพื่อเพิ่มรสชาติของอาหาร ทำให้อาหารมีกลิ่นหอมน่ารับประทาน

ไขมันและน้ำมันสามารถพบได้ทั้งในพืชและสัตว์ โดยในพืชมักจะพบในส่วนของเมล็ด เช่น มะพร้าว มะกอก ปาล์ม ถั่วเหลือง งา เมล็ดฝ้าย เป็นต้น ส่วนในสัตว์จะมีการสะสมไขมันไว้ตามเนื้อเยื่อใต้ผิวหนังบริเวณช่องท้องและ ส่วนอื่น ๆ เช่น ไขมันโค ไขมันหมู ไข่แดง เป็นต้น

1. องค์ประกอบและโครงสร้างของไขมัน ไขมันและน้ำมันมีลักษณะเป็นสารประกอบที่เรียกว่า ไตรกลีเซอไรด์ (triglycerides) เกิดจากหลีเซอรอล (glycerol) 1 โมเลกุล เข้าทำปฏิกิริยากับกรดไขมัน (fatty acids) 3 โมเลกุลโดยมีตัวเร่งปฏิกิริยาและความร้อนร่วมด้วย

โดยกลีเซอรอล และกรดไขมันซึ่งเป็นสารตั้งต้นในการผลิตไขมันและน้ำมัน เป็นสารที่มีลักษณะดังต่อไปนี้

1.1 กลีเซอรอล เป็นสารจำพวกแอลกอฮอล์ ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น และมีรสหวาน มีสูตรโมเลกุลเป็น C3H8O3 1.2 กรดไขมัน เป็นกรดอินทรีย์ประเภทหนึ่ง มีลักษณะเป็นโมเลกุลที่เกิดจากอะตอมของธาตุคาร์บอนและไฮโดรเจนมาเชื่อมต่อ กันเป็นสายโซ่ยาว มีปลายข้างหนึ่งเป็นหมู่ -COOH (หมู่คาร์บอกซิล) O " H - O - C - R

สัญลักษณ์ R หมายถึง หมู่ไฮโดรคาร์บอน คือ ส่วนที่เป็นสายโซ่ที่เกิดจากอะตอมของธาตุคาร์บอนและไฮโดรเจนมาเชื่อมต่อกัน ซึ่งส่วนที่เป็นหมู่ไฮโดรคาร์บอนนี้เป็นส่วนที่มีผลทำให้เกิดเป็นกรดไขมัน ที่มีสมบัติแตกต่างกัน โดยกรดไขมันสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภท คือ กรดไขมันอิ่มตัว และกรดไขมันไม่อิ่มตัว ดังนี้

- กรดไขมันอิ่มตัว (Saturated fatty acids) เป็นกรดไขมันที่ในหมู่ไฮโดรคาร์บอนมีพันธะระหว่างอะตอมคาร์บอนทั้งหมดเป็น พันธะเดี่ยว โมเลกุลจึงไม่สามารถรับไฮโดรเจนเพิ่มได้อีก กรดไขมันชนิดนี้มีอะตอมคาร์บอนตั้งแต่ 4-24 อะตอม พบได้มากในไขมันสัตว์ และน้ำมันมะพร้าว กรดไขมันอิ่มตัวเหล่านี้ ได้แก่ กรดสเตียริก กรดปาล์มมิติก กรดลอริก เป็นต้น กรดไขมันอิ่มตัวมีสมบัติแข็งตัวง่าย มีจุดหลอมเหลวสูง ไม่เหม็นหืน เนื่องจากไม่ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนที่มีอยู่ในอากาศ แต่มีผลเสียคือหากรับประทานเข้าไปมากอาจทำให้เกิดการอุดตันของหลอดเลือดได้

- กรดไขมันไม่อิ่มตัว (Unsturated fatty acids) คือ กรดไขมันที่ในหมู่ไฮโดรคาร์บอนมีพันธะระหว่างอะตอมคาร์บอนบางพันธะเป็นพันธะ คู่ ซึ่งอาจมีพันธะคู่เพียงแห่งเดียวหรือหลายแห่งก็ได้ และผลจากการที่มีพันธะคู่ ทำให้โมเลกุลของกรดไขมันไม่อิ่มตัวมีจำนวนอะตอมไฮโดรเจนน้อยกว่ากรดไขมัน อิ่มตัว ตัวอย่างของกรดไขมันไม่อิ่มตัว ได้แก่ กรดไลโนเลอิก กรดโอเลอิก เป็นต้น กรดไขมันอิ่มตัวมีสมบัติแข็งตัวยาก มีจุดหลอมเหลวต่ำ เมื่อตั้งทิ้งไว้ให้สัมผัสกับอากาศเป็นเวลานานจะเกิดกลิ่นเหม็นหืนได้

กรดไขมันบางชนิดร่างกายสามารถสังเคราะห์ขึ้นได้ แต่บางชนิดร่างกายก็ไม่สามารถสังเคราะห์ขึ้นได้ จึงต้องรับจากอาหารที่เรารับประทานเข้าไปเท่านั้น เราเรียกกรดไขมันซึ่งร่างกายสังเคราะห์ขึ้นเองไม่ได้เหล่านี้ว่า กรดไขมันจำเป็น (Essential faty acids ; EFAs) เช่น กรดไลโนเลอิก, กรดแกมมาไลโนเลนิก เป็นต้น โดยมนุษย์จำเป็นต้องรับประทานกรดไขมันจำเป็นประมาณวันละ 2-4 กรัม อยู่เสมอ ถ้าหากร่างกายของเราได้รับปริมาณกรดไขมันไม่เพียงพออาจจะมีผลทำให้ร่างกาย ชะงักการเจริญเติบโต มีอาการอักเสบและติดเชื้อง่าย

เราสามารถทดสอบหากรดไขมันไม่อิ่มตัวได้ โดยวิธีการทดสอบกับไอโดดีน (I2) เนื่องจากไอโอดีนสามารถเข้าทำปฏิกิริยากับกรดไขมันไม่อิ่มตัวในบริเวณที่ เป็นพันธะคู่ระหว่างอะตอมคาร์บอน เกิดเป็นสารใหม่ที่ไม่มีสี ดังนั้นหากสารใดที่มีกรดไขมันไม่อิ่มตัวอยู่มากก็จะยิ่งสามารถฟอกจากสีของ ไอโอดีนให้เจือจางลงได้มาก

2. ประโยชน์ของไขมันและน้ำมัน ไขมันและน้ำมันนอกจากจะเป็นสารที่มีความจำเป็นต่อร่างกายของสิ่งมีชีวิต แล้ว มนุษย์ยังมีการนำไขมันและน้ำมันมาใช้ประโยชน์ในด้านอื่น ๆ อีกมากมาย เช่น การปรับปรุงอาหารและการสังเคราะห์ผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ ในระดับอุตสาหกรรม ดังนี้

2.1 ประโยชน์ต่อร่างกายของสิ่งมีชีวิต เมื่อร่างกายได้รับไขมันหรือน้ำมันแล้ว ร่างกายจะมีการย่อยสลายให้กลายเป็นกรดไขมันเพื่อนำไปใช้ประโยชน์ ดังนี้

1. ให้พลังงานแก่ร่างกาย โดยไขมัน 1 กรัม จะให้พลังงานประมาณ 9 กิโลแคลอรี 2. สะสมไว้ใต้ผิวหนัง ทำให้ร่างกายอบอุ่น และช่วยป้องกันการกระทบกระเทือนของอวัยวะภายในร่างกาย 3. เป็นพลังงานสำรองของร่างกาย เมื่อร่างกายขาดพลังงานจากคาร์โบไฮเดรต 4. เป็นส่วนประกอบของอวัยวะบางอย่าง เช่น เนื้องอก เส้นประสาท เป็นต้น 5. เป็นตัวทำลายวิตามินเอ, ดี, อีก และเค ร่างกายจึงสามารถดูดซึมวิตามินเหล่านี้เข้าสู่ร่างกายได้ 6. กรดไขมันบางชนิดเป็นสิ่งจำเป็นต่อกระบวนการเจริญเติบโต การสืบพันธุ์ และป้องกันอาการผิวหนังอักเสบบางชนิด

2.2 ประโยชน์ในด้านอื่น ๆ ไขมันและน้ำมันนอกจากจะมีประโยชน์ต่อร่างกายของสิ่งมีชีวิตแล้ว มนุษย์เรายังมีการใช้ประโยชน์จากไขมันและน้ำมันในด้านต่าง ๆ อีกมากมาย ดังเช่น

1. ด้านการปรุงอาหาร เนื่องจากน้ำมันที่ใช้ปรุงอาหารเป็นสารที่มีจุดเดือดที่สูงมาก ทำให้น้ำมันสามารถเก็บความร้อนได้สูง จึงสามารถใช้ในการปรุงอาหารทำให้อาหารสุกเร็ว

2. ด้านอุตสาหกรรมการผลิตสบู่ เนื่องจากไขมันหรือน้ำมันจะสามารถทำปฏิกิริยากับสารละลายเบสได้ผลิตภัณฑ์ที่ มีลักษณะเป็นไข เมื่อละลายน้ำแล้วจะลื่น มีฟอง และผลิตภัณฑ์อีกชนิด คือ กลีเซอรอล

3. ด้านอุตสาหกรรมการผลิตเนยเทียม ซึ่งผลิตขึ้นโดยการใช้กรดไขมันไม่อิ่มตัวมาทำปฏิกิริยาการเติมไฮโดรเจน (Hydrogenation) ที่ความดันสูง และมีตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสม ทำให้พันธะคู่ของกรดขไมันไม่อิ่มตัวถูกเติมไฮโดรเจนกลายเป็นพันธะเดี่ยว ดังนั้นกรดไขมันไม่อิ่มตัวจึงมีความอิ่มตัวมากขึ้น และมีจุดหลอมเหลวสูงขึ้น จนมีลักษณะเป็นก้อนแข็ง

3. ไขมันและคอเลสเตอรอล คอเรสเตอรอล (Cholesterol) เป็นไขมันชนิดหนึ่งที่มีบทบาทสำคัญต่อร่างกาย เนื่องจากเป็นสารที่ร่างกายใช้เป็นสารเริ่มต้นในการสร้างฮอร์โมนเพศ น้ำดี สร้างวิตามินดี และการลำเลียงกรดไขมันในกระแสเลือด ในร่างกายมนุษย์จะสามารถสังเคราะห์คอเลสเตอรอลขึ้นเองได้ แต่ปริมาณที่สังเคราะห์ได้ไม่มากพอ จึงต้องได้รับเพิ่มจากอาหารต่าง ๆ เช่น อาหารทะเล ไข่แดง เป็นต้น

การับประทานอาหารซึ่งประกอบด้วยกรดไขมันชนิดอิ่มตัวในปริมาณที่มากเกินกว่า ความต้องการของร่างกาย จะเป็นอันตรายต่อสุขภาพได้ เนื่องจากเมื่อร่างกายมีกรดไขมันอิ่มตัวปริมาณมาก กรดไขมันอิ่มตัวบางส่วนจะรวมตัวกับคอเลสเตอรอลในกระแสเลือดแล้วตกตะกอนเกาะ อยู่ตามผนังหลอดเลือด เมื่อสะสมมาก ๆ ก็จะทำให้เกิดการอุดตันของหลอดเลือด ซึ่งเป็นสาเหตุสำคัญของการเกิดโรคหลอดเลือดอุดตัน โรคหัวใจ และอาการอัมพาตได้

ลิปิด (Lipid)

คือ สารประกอบอินทรีย์ที่ได้จากเนื้อเยื่อพืชและสัตว์ เป็นสารที่ละลายในตัวทำละลายอินทรีย์ เป็น โมเลกุลโคเวเลนต์ไม่มีขั้ว เช่น เบนซีน เป็นสารที่ไม่ละลายน้ำ ตัวอย่าง ไขมัน น้ำมัน wax สเตอรอยด์

กรดไขมัน (Fatty acid)

คือ กรดอินทรีย์ชนิดหนึ่งที่มีหมู่คาร์บอกซิลเป็นหมู่ฟังก์ชัน สูตรทั่วไป

สมบัติ

กรดไขมันส่วนมากมีจำนวน C อะตอม C12- C18ชนิดที่มีจำนวน C อะตอมน้อยกว่า 12 ได้แก่ กรกบิวทาโนอิก C3C7COOH ที่พบในเนย กรดไขมันไม่ละลายน้ำ กรดไขมันจะมีจุดเดือดและจุด หลอมเหลวสูงขึ้นตามจำนวนคาร์บอนอะตอมที่เพิ่มขึ้น และกรดไขมันอิ่มตัวมีจุดเดือดสูงกว่า กรดไขมันไม่อิ่มตัว ที่มีมวลโมเลกุลใกล้เคียงกัน

ไขมัน และน้ำมัน (Fat and oil)

คือ สารอินทรีย์ประเภทลิปิดชนิดหนึ่ง มีสูตรทั่วไปดังนี้

การเตรียม

การเกิดกลิ่นเหม็นหืน

การตรวจหาปริมาณกรดไขมันไม่อิ่มตัวในไขมันและน้ำมัน

ไขมันและน้ำมันที่ประกอบด้วยกรดไขมันไม่อิ่มตัว (C = C) ทำปฏิกิริยากับสารละลาย Br2 หรือ I2 ได้เกิดปฏิกิริยาการเติมตรงบริเวณ C กับ C ที่จับกันด้วยพันธะคู่ของกรดไขมันไม่อิ่มตัวในไขมันและน้ำมันนั้น

การตรวจหาปริมาณกรดไขมันไม่อิ่มตัวในไขมันและน้ำมัน

ไขมันและน้ำมันชนิดใดสามารถฟอกจางสีของสารละลาย I2 มาก แสดงว่าไขมันและน้ำมันนั้น ประกอบด้วยกรดไขมันไม่อิ่มตัวปริมาณมาก

ไขมันและน้ำมัน

เป็นสารประกอบประเภทเอสเทอร์ โดยไขมันเป็นเอสเทอร์ที่มีสถานะของแข็ง ส่วนน้ำมันเป็นเอสเทอร์ที่มีสถานะของเหลว ที่อุณหภูมิ 25 เซลเซียส เป็นสารที่ไม่ละลายน้ำ แต่ละลายในตัวทำละลายอินทรีย์ เช่น เฮกเซน คลอโรฟอร์ม พบได้ทั้งในสัตว์และพืช ไขมันมีชื่อทางเคมีว่า ไตรกลีเซอไรด์ (Triglycerides) เป็นสารประกอบที่เกิดจากการทำปฏิกิริยาระหว่าง กลีเซอรอล 1 โมเลกุล กับกรดไขมัน 3 โมเลกุล

กรดไขมัน เป็นกรดอินทรีย์ชนิดหนึ่ง ประกอบด้วยโซ่คาร์บอนที่มีจำนวนแตกต่างกัน และมีหมู่คาร์บอกซิล (- COOH) เป็นหมู่ฟังก์ชั่น แบ่งเป็น 2 ชนิด คือกรดไขมันอิ่มตัว และกรดไขมันไม่อิ่มตัว ไขมันหรือน้ำมัน อยู่ที่ปริมาณ และชนิดของไขมันในเอสเทอร์ ถ้าเป็นกรดไขมันอิ่มตัวมาก จะเป็นไขมัน เช่น กรดลอริก (C12) กรดไมริสติก(C14) กรดปาล์มิติก (C16) กรดสเตียริก (C18)

ถ้ากรดไขมันไม่อิ่มตัว จะเป็นน้ำมัน เช่น กรดปาล์มิโตเลอิก (C16) กรดโอเลอิก (C18) กรดไลโนเลอิก (C18) ยิ่งมีกรดไขมันไม่อิ่มตัวมากเท่าใด สถานะยิ่งเหลวมากเท่านั้น

กรดไขมันจำเป็น ได้แก่กรดไขมันที่ร่างกายจะขาดไม่ได้ และต้องได้รับจากสารอาหารที่รับประทาน ได้แก่ กรดไลโนเลนิก และกรดไลโนเลอิก

สมบัติของไขมันและน้ำมัน

1. ละลายได้ดีในตัวทำละลายไม่มีขั้ว (เช่นเฮกเซน) 2. เกิดกลิ่นเหม็นหืน เมื่ออากาศร้อน เพราะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันที่ตำแหน่งพันธะคู่ ทำให้ได้แอลดีไฮด์ และกรดไขมัน หรือเกิดไฮโดรไลซิส โดยจุลินทรีย์ ได้ กรดไขมันอิสระ น้ำมันพืช จะเกิดการเหม็นหืนยากกว่าไขมันสัตว์ เพราะมีวิตามิน E เป็นสารต้านออกซิเดชัน

4. ปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชั่น (Hydrogenation) เป็นปฏิกิริยาการเติมไฮโดรเจน ลงในกรดไขมันไม่อิ่มตัว ไฮโดรเจนจะทำปฏิกิริยารวมตัวแล้วเกิดเป็นกรดไขมันชนิดอิ่มตัว หลักการนี้ใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตเนยเทียม และครีมเทียม

3. เกิดไฮโดรไลซิส ในสารละลายเบส ให้สบู่ (เกลือของกรดไขมัน) กับกลีเซอรอล

(เรียกปฏิกิริยานี้ว่า สะปอนนิฟิเคชัน)

สบู่และผงซักฟอก ผงซักฟอก เป็นเกลือโซเดียมซัลโฟเนตของกรดไขมัน

โปรตีน

โปรตีน(อังกฤษ:protein) เป็นสารอินทรีย์ซึ่งพบได้ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด มีโครงสร้างซับซ้อนและมีมวลโมเลกุลมาก โปรตีนมีหน่วยย่อยคือกรดอะมิโนเรียงต่อกันด้วยพันธะเปปไทด์โปรตีนมีหน้าที่สำคัญต่อโครงสร้างและกิจกรรมภายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด รวมทั้งไวรัสด้วย โปรตีนในอาหารนั้นเป็นแหล่งของกรดอะมิโน ให้แก่สิ่งมีชีวิตแต่ไม่สามารถสังเคราะห์กรดอะมิโนเหล่านั้นได้เอง

โปรตีนเป็นหนึ่งในมหโมเลกุล(macromolecules) เช่นเดียวกันกับโพลีแซคาไรด์(คาร์โบไฮเดรต) และกรดนิวคลีอิก(สารพันธุกรรม) ซึ่งเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต โปรตีนถูกค้นพบครั้งแรกโดยJöns Jacob Berzeliusในปีพ.ศ. 2381(ค.ศ. 1838)

หน้าที่

• โปรตีนหลายชนิดทำหน้าที่เป็นเอนไซม์หรือหน่วยย่อยของเอนไซม์
• โปรตีนทำหน้าที่ทางด้านโครงสร้าง เช่นระบบเส้นใยของเซลล์(cytoskeleton)ผมเส้นไหม
• โปรตีนที่ควบคุมการเคลื่อนไหว เช่นแอกตินไมโอซิน
• เป็นภูมิคุ้มกันคอยปกป้องร่างกายจากสิ่งแวดล้อม เช่นแอนติบอดี
• ขนส่งสารภายในระบบร่างกาย เช่นฮีโมโกลบิน
• เป็นแหล่งสำรองพลังงานยามขาดแคลน เช่นโปรตีนในเมล็ดข้าวและน้ำนม
• โปรตีนที่เป็นฮอร์โมน
• โปรตีนให้ความหวานในพืช
• โปรตีนป้องกันการแข็งตัวของเลือดในปลาที่อยู่ในแถบขั้วโลก
• โปรตีนช่วยสร้างเซลล์เนื้อเยื่อใหม่

โครงสร้างของโปรตีน

ลำดับของกรดอะมิโนจะเป็นตัวกำหนดโครงสร้างและการทำงานของโปรตีนนั้นๆ โดยทั่วไป โปรตีนมีโครงสร้างสามมิติสี่ระดับด้วยกันคือ

• โครงสร้างปฐมภูมิ เป็นโครงสร้างที่แสดงพันธะระหว่างกรดอะมิโนแต่ละตัว
• โครงสร้างทุติยภูมิ เป็นโครงสร้างที่แสดงการจัดตัวของกรดอะมิโนที่อยู่ใกล้กัน โปรตีนทุกชนิดจะมีโครงสร้างระดับนี้ โดยทั่วไปมีสองแบบคือ แบบ อัลฟาเฮลิก สายเปบไทด์ขดเป็นเกลียว กับแบบเบตา สายเปบไทด์อยู่ในรูปซิกแซก
• โครงสร้างตติยภูมิ แสดงการจัดตัวของกรดอะมิโนตลอดทั้งสาย พบในโปรตีนที่เป็นก้อน การจับตัวเป็นกลุ่มก้อนของสายโพลีเปบไทด์นั้นขึ้นกับลำดับกรดอะมิโนและสาร อื่นๆที่เข้ามาจับ
• โครงสร้างจตุยภูมิ แสดงการจับตัวระหว่างสายโพลีเปบไทด์ พบในโปรตีนที่ประกอบด้วยหน่วยย่อย (subunit) โดยแต่ละหน่วยย่อยคือสายโพลีเปบไทด์หนึ่งเส้น การจัดตัวขึ้นกับลำดับกรดอะมิโนและสารอื่นๆที่เข้ามาจับเช่นเดียวกัน

โปรตีนคอนจูเกต

โปรตีนบางชนิดจะมีหมู่อื่นๆนอกจากกรดอะมิโนเข้ามาจับ โปรตีนนี้เรียกว่าโปรตีนคอนจูเกต(conjugated protein) ส่วนหมู่ที่มาจับเรียกว่าหมู่พรอสทีติก(prosthetic group) ตัวอย่างโปรตีนเหล่านี้ได้แก่

• ไลโปโปรตีนโปรตีนจับกับไขมัน
• ไกลโคโปรตีนโปรตีนจับกับคาร์โบไฮเดรต
• ฟอสโฟโปรตีนโปรตีนจับกับหมู่ฟอสเฟต
• ฮีโมโปรตีนโปรตีนจับกับฮีม(heme)
• ฟลาโวโปรตีนโปรตีนจับกับฟลาวิน นิวคลีโอไทด์ (Flavin nucleotide) เช่นซักซิเนต ดีไฮโดรจีเนส(succinate dehydrogenase)
• เมทัลโลโปรตีนโปรตีนจับกับโลหะเช่นเฟอร์ริทิน(จับกับ Fe)อัลกอฮอล์ ดีไฮโดรจีเนส(จับกับ Zn) เป็นต้น

โปรตีนคือ สารชีวโมเลกุลประเภทสารอินทรีย์ที่ประกอบด้วยธาตุ C, H, O, N เป็นองค์ประกอบสำคันอกจากนั้นยังมีธาตุอื่น ๆ เช่น S, P, Fe, Zn ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับชนิดของโปรตีน โปรตีน เป็นสารพวกพอลิเมอร์ ประกอบด้วยกรดอะมิโนจำนวนมากมาย

สมบัติของโปรตีน

1. การละลายน้ำไม่ละลายน้ำ บางชนิดละลายน้ำได้เล็กน้อย

2. ขนาดโมเลกุลและมวลโมเลกุล ขนาดใหญ่มีมวลโมเลกุลมาก

3. สถานะของแข็ง

4. การเผาไหม้เผาไหม้มีกลิ่นไหม้

5. ไฮโดรลิซิส

6. การทำลายธรรมชาติโปรตีนบางชนิดเมื่อได้รับความร้อน หรือเปลี่ยนค่า pH หรือเติมตัวทำลายอินทรีย์บางชนิด จะทำให้เปลี่ยนโครงสร้างจับเป็นก้อนตกตะกอน