Struktur und Bedeutung von Fetten und Fettsäuren

Fette sind Stoffe, die bei Raumtemperatur fest oder halbfest sind. Wenn sie bei Raumtemperatur bereits flüssig sind, wie zum Beispiel Sonnenblumenöl, dann werden sie fette Öle genannt. Beide Arten von Fetten kommen bei Pflanzen wie auch bei Tieren vor. Fette in der Nahrung bei Tieren erlauben eine genügend grosse Energiezufuhr, wenn zum Beispiel ein Jungtier schnell wachsen muss oder können am Körper als wärmende Schicht von Kälte schützen. 

Struktur von Fetten

Fette sind Ester des dreiwertigen Alkohols Glycerin. Ein Ester ist ein Produkt einer chemischen Reaktion eines Alkohols, also in diesem Fall eben Glycerin, mit einer Säure und dreiwertig ist er, weil dieser Alkohol drei OH-Gruppen enthält. ​

Fette haben meist drei langkettige Carbonsäuren, welche als Fettsäuren bezeichnet werden. Man nennt Fette deshalb auch Triglyceride. In einem Fettmolekül kann dreimal dasselbe Fettsäuremolekül vorkommen, aber auch verschiedene. 

Natürlich vorkommende Fette sind keine Reinstoffe, sondern fast immer Stoffgemische, welche aus verschiedenen Glycerinestern bestehen können. Deshalb kann man auch nicht eine genaue Schmelztemperatur angeben, sondern einen Schmelzbereich, der für jedes Fett typisch ist. Je mehr kurze oder ungesättigte Fettsäuren im Fett enthalten sind, desto tiefer liegt der Schmelzbereich, weil sich die Schmelztemperaturen der Fette analog zu denen der Fettsäuren verhalten.

Fette sind lipophil, sie lösen sich also kaum bis gar nicht in hydrophilen Lösungsmitteln wie Wasser oder Ethanol, dafür aber gut in lipophilen Lösungsmitteln wie Heptan oder Aceton. 

​​Fettsäuren

Die Fettsäuremoleküle sind Ketten in der Länge von vier bis 24 Kohlenstoffatomen mit einer Carboxygruppe an einem Ende. Fettsäuren, die natürlich vorkommen, besitzen normalerweise eine gerade Anzahl von ihnen. Das Zählen der Kohlenstoffatome beginnt bei der Carboxygruppe. In der Natur gibt es zirka 500 verschiedene Fettsäuren. Längerkettige Fettsäuren sind geschmack-, geruch- und farblos sowie nicht wasserlöslich. 

Gesättigte und ungesättigte Fettsäuren

Eine gesättigte Fettsäure besitzt in der Kohlenstoffkette nur Einfachbindungen. Eine ungesättigte Fettsäure hingegen besitzt mindestens eine Doppelbindung. Je nachdem, ob eine oder mehrere Doppelbindungen vorhanden sind, spricht man von ein- oder mehrfach ungesättigten Fettsäuren. 

Je länger die Kohlenstoffkette ist, desto höher ist auch die Schmelztemperatur. Das hat mit den Van-der-Waals-Kräften zu tun, welche mit der längeren Kette immer stärker werden. Bei ungesättigten Fettsäuren herrschen bei den Doppelbindungen schwächere Van-der-Waals-Kräfte, weil sich Fettmoleküle mit gewinkelten Fettsäureresten nicht so dicht aneinanderlegen können als solche mit geraden, gesättigten Fettsäureresten. Deshalb haben ungesättigte Fettsäuren auch niedrigere Schmelztemperaturen. Fette mit gesättigten Fettsäureresten sind bei Raumtemperatur noch fest.

Von den vielen verschiedenen Fettsäuren kann der Mensch gewisse nicht selbst herstellen und muss sie mit der Nahrung aufnehmen. Diese werden dann auch essenzielle Fettsäuren genannt. Alle ungesättigten Fettsäuren, welche mindestens eine Doppelbindung an einer höheren Position als dem neunten Kohlenstoffatom besitzen, gehören zu den essenziellen. 

Bedeutung von Fetten in der Natur

Neben Kohlenhydraten und Proteinen sind auch Fette wichtige Energiespeicher für unseren Organismus. Fett ist dabei der Nährstoff mit dem grössten Brennwert. Dieselbe Masse Fett liefert etwa doppelt so viel Energie wie andere Nährstoffe. 

Ausserdem bietet Fett, welches selbst kein guter Wärmeleiter ist, eine hervorragende Isolationsschicht für Tiere, um den Stoffwechsel und die dafür nötige Körpertemperatur bei tiefer Umgebungstemperatur aufrechterhalten zu können. 

Wenn Fette lange Zeit Licht, Luft und Feuchtigkeit ausgesetzt sind, dann altern sie. Man sagt auch, sie werden ranzig. Es kann zu einer Spaltung der Ester in Glycerin kommen und damit zu freien Fettsäuren, weil die Bindung zwischen Glycerin und den Fettsäuren unter Anlagerung von Wasser gespalten wird. Der Sauerstoff in der Luft greift zudem die ungesättigten Fettsäuren an ihren Doppelbindungen an. Dabei tritt eine Oxidation des Fetts auf und als Folge eine Verkürzung der Kohlenstoffketten der Fettsäurereste auf. Diese kurzkettigen Reste besitzen einen charakteristischen ranzigen Geruch.