《臨床營養(yǎng)學(xué)》 3.1　脂類的種類和理化性質(zhì)

3.1.1　脂類的種類

（1）脂肪酸的種類在天然脂肪中，脂肪酸的種類甚多。各種天然脂肪酸分子是由不同碳鏈（4～24C）所組成的直鏈脂肪酸。除個(gè)別例外，碳原子均為雙數(shù)。此類脂肪酸有兩種分類法：一種是根據(jù)碳原子數(shù)將脂肪酸分為短鏈（4-6C）、中鏈（8-12C）及長鏈（12C以上）脂肪酸。另一種是將脂肪酸分為飽和及不飽和脂肪酸。飽和脂肪酸的一般分子式為CnH2nO2，而不飽和脂肪酸帶有1、2、3個(gè)以至更多的雙鍵，其一般分子式為CnH2n-2O2、CnH2n-4O2、CnH2n-6O2。其中有兩個(gè)以上雙鍵的亞油酸、亞麻酸及花生四烯酸稱為多不飽和脂肪酸。

除直接脂肪酸外，還有環(huán)狀脂肪酸，如治療麻風(fēng)病的大楓子油中的大楓子油酸與亞大楓子油酸。

重要的脂肪酸結(jié)構(gòu)如下：

軟脂酸CH3（CH2）14·COOH

硬脂酸CH3（CH2）16·COOH

油酸CH3（CH2）7CH=CH（CH2）7COOH

亞油酸CH3（CH2）4CH=CHCH2CH=CH（CH2）7COOH

亞麻酸CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH（CH2）7C00H

花生四烯酸

CH3（CH2）4CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH（CH2）3COOH

大楓子油酸

（2）脂肪的種類脂肪有兩種分類法，一種是根據(jù)其化學(xué)結(jié)構(gòu)，另一種是根據(jù)其來源。脂肪的化學(xué)組成是甘油與三分子高級(jí)脂肪酸，故又稱為甘油三酯，其結(jié)構(gòu)如下

CH2─O─CO─R1

│

CH─O─CO─R2

│

CH2─O─CO─R3

R1、R2及R3分別代表三分子脂肪酸的羥基，根據(jù)它們是否相同將脂肪分成單純甘油酯和混合甘油酯兩類。如果其中三分子脂肪酸是相同的，構(gòu)成的脂肪稱為單純甘油酯，如三油酸甘油酯。如果是不同的，則稱為混合甘油酯，如α-軟脂酸-β-油酸-α＇-硬脂酸甘油酯。人體的脂肪一般為混合甘油酯，所含的脂肪酸主要是軟脂酸和油酸。

根據(jù)來源將脂肪分成動(dòng)物性脂肪和植物性脂肪。動(dòng)物性脂肪又有兩大類，一類為水產(chǎn)動(dòng)物脂肪，如魚類、蝦、海豹等，其中的脂肪酸大部分是不飽和脂肪酸，所以這一類脂肪的熔點(diǎn)低，并且也很易消化。另一類是陸生動(dòng)物脂肪，其中大部分含飽和脂肪酸和較少量的不飽和脂肪酸。奶類中脂肪除含有一般的飽和與不飽和脂肪酸外，經(jīng)常還有大量短鏈（4～8C）脂肪酸，顯然這些脂肪酸是適于嬰兒發(fā)育所需要的。植物性脂肪如棉子油、花生油、菜子油、豆油等，其脂肪中主要含不飽和脂肪酸，而且多不飽和脂肪酸（亞油酸）含量很高，占脂肪總量的40～50%。但椰子油中的脂肪酸主要是飽和的。

（3）磷脂的種類磷脂是包括各種含磷的脂類。它們?cè)谧匀唤绲姆植己軓V，種類繁多。按其化學(xué)組成大體上可分為兩大類。一類是分子中含甘油的稱為甘油磷脂，另一類是分子中含神經(jīng)氨基醇的稱為神經(jīng)磷脂。甘油磷脂又按性質(zhì)的不同再分為中性甘油磷脂和酸性甘油磷脂兩類。前者如磷脂酰膽堿（卵磷脂）、磷脂酰乙醇胺（腦磷脂、縮醛磷脂）、溶血磷脂酰膽堿等；后者如磷脂酸、磷脂酰絲氨酸、二磷脂酰甘油（心磷脂）等。神經(jīng)磷脂中的神經(jīng)氨基醇是一系列碳鏈長度不同的不飽和氨基醇，其中最常見的是含18個(gè)碳原子，在磷脂中常以酰胺即腦酰胺形式存在，如腦酰胺磷酸膽堿（神經(jīng)磷脂、鞘磷脂）、腦酰胺磷酸甘油等。將其中幾種主要的磷脂結(jié)構(gòu)列述于下：

（4）膽固醇的結(jié)構(gòu)膽固醇是人和動(dòng)物體內(nèi)重要的固醇類之一，其結(jié)構(gòu)含有一個(gè)環(huán)戊烷多氫菲環(huán)，大部分膽固醇與脂肪酸結(jié)合成為膽固醇脂的形式存在。膽固醇在7，8位上脫氫后的化合物是7-脫氫膽固醇，它存在于皮膚和毛發(fā)，經(jīng)陽光或紫外線照射后能轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素D3。

（5）血漿脂蛋白的種類脂蛋白存在于血漿、線粒體、微粒體、細(xì)胞膜中，是由脂類和蛋白質(zhì)結(jié)合而成。

根據(jù)血漿脂蛋白的比重或電泳速度可分為α脂蛋白（亦稱高密度脂蛋白，簡寫HDL）、β-脂蛋白（亦稱低密度脂蛋白，簡寫LDL）、前β-脂蛋白（亦稱極低密度脂蛋白，簡寫VLDL）和乳糜微粒（簡寫CM）四部分。

這些脂蛋白內(nèi)的脂類有磷脂、膽固醇、膽固醇酯和甘油三酯。蛋白質(zhì)有apoA(A-Ⅰ、A-Ⅱ、A-Ⅳ)、apoB、apoC(C-Ⅰ、C-Ⅱ、C-Ⅲ)、apoD(A-Ⅲ)、apoE(E1、E2、E3、E4)、apoF等。其化學(xué)組成如表3-1。

表3-1 血漿脂蛋白的化學(xué)組成

脂蛋白種類化學(xué)組成（%）蛋白質(zhì)甘油三酯膽固醇膽固醇脂磷脂高密度脂蛋白50422024低密度脂蛋白2310103621極低度密度脂蛋白105251320乳糜微粒287245

脫輔基蛋白（apo）中有一部分的結(jié)構(gòu)已搞清楚，如apoA-Ⅰ是一條由243氨基酸殘基組成單多肽鏈，N-端為門冬氨酸，C-端為谷氨酰胺。apoA-Ⅱ含有兩條完全相同的由77個(gè)氨基酸殘基組成的多肽鏈，兩條肽鏈在第6位殘基上由二硫鍵聯(lián)接成二聚體，它類似A-Ⅰ，C-端是谷氨酰胺。

脂蛋白顆粒的結(jié)構(gòu)常呈球狀，在顆粒的表面是極性分子，如蛋白質(zhì)、磷脂，它們的親水基團(tuán)暴露在外，而疏水基團(tuán)則處于顆粒之內(nèi)。磷脂的極性部分與apo結(jié)合，非極性部分和其它脂類結(jié)合，將甘油三酯、膽固醇包裹在顆粒內(nèi)。三種脂蛋白的結(jié)構(gòu)列于圖3-1、3-2、3-3。

圖3-1 高密度脂蛋白結(jié)構(gòu)模型圖3-2 低密度脂蛋白結(jié)構(gòu)模型

圖3-3 極低密度脂蛋白結(jié)構(gòu)模型

3.1.2　脂類的理化性質(zhì)

（1）脂肪酸和脂肪的性質(zhì)

①水溶性：脂肪酸分子是由極性烴基和非極性烴基所組成。因此，它具有親水性和疏水性兩種不同的性質(zhì)。所以，有的脂肪酸能溶于水，有的不能溶于水。烴鏈的長度不同對(duì)溶解度有影響，低級(jí)脂肪酸如丁酸易溶于水。碳鏈增加則溶解度減小。碳鏈相同，有無不飽和鍵對(duì)溶解度無影響。

脂肪一般不溶于水，易溶于有機(jī)溶劑如乙醚、石油醚、氯仿、二硫化碳、四氯化碳、苯等。由低級(jí)脂肪酸構(gòu)成的脂肪則能在水中溶解。脂肪的比重小于1，故浮于水面上。脂肪雖不溶于水，但經(jīng)膽酸鹽的作用而變成微粒，就可以和水混勻，形成乳狀液，此一過程稱為乳化作用。

②熔點(diǎn)：飽和脂肪酸的熔點(diǎn)依其分子量而變動(dòng)，分子量愈大，其熔點(diǎn)就愈高。不飽和脂肪酸的雙鍵愈多，熔點(diǎn)愈低。純脂肪酸和由單一脂肪酸組成的甘油酯，其凝固點(diǎn)和熔點(diǎn)是一致的。而由混合脂肪酸組成的油酯的凝固點(diǎn)和熔點(diǎn)則不同。

脂肪的熔點(diǎn)各不相同，所有的植物油在室溫下是液體，但幾種熱帶植物油例外。例如棕櫚果、椰子和可可豆的脂肪在室溫下是固體。動(dòng)物性脂肪在室溫下是固體，并且熔點(diǎn)較高。脂肪的溶點(diǎn)決定于脂肪酸鏈的長短及其雙鍵數(shù)的多寡。脂肪酸的碳鏈愈長，則脂肪的熔點(diǎn)愈高。帶雙鍵的脂肪酸存在于脂肪中能顯著地降低脂肪的熔點(diǎn)。

③吸收光譜：脂肪酸在紫外和紅外區(qū)顯示出特有的吸收光譜，可用來對(duì)脂肪酸的定性、定量或結(jié)構(gòu)研究。飽和酸和非共軛酸在220nm以下的波長區(qū)域有吸收峰。共軛酸中的二烯酸在230nm附近、三烯酸在260～270nm附近、四烯酸在290～315nm附近各顯示出吸收峰。測定此種吸光度，就能算出其含量。

紅外線吸收光譜可有效地應(yīng)用于決定脂肪酸的結(jié)構(gòu)。它可以區(qū)別有無不飽和鍵、是反式還是順式、脂肪酸側(cè)鏈的情況以及檢出過氧化物等特殊原子團(tuán)。

④皂化作用：脂肪內(nèi)脂肪酸和甘油結(jié)合的酯鍵容易被氫氧化鉀或氫氧化鈉水解，生成甘油和水溶性的肥皂。這種水解稱為皂化作用。通過皂化作用得到的皂化價(jià)（皂化1g脂肪所需氫氧化鉀mg數(shù)），可以求出脂肪的分子量。

脂肪的分子量=3·氫氧化鉀分子量·1000/皂化價(jià)

⑤加氫作用：脂肪分子中如果含有不飽和脂肪酸，其所含的雙鍵可因加氫而變?yōu)轱柡椭舅?。含雙鍵數(shù)目愈多，則吸收氫量也愈多。

植物脂肪所含的不飽和脂肪酸比動(dòng)物脂肪多，在常溫下是液體。植物脂肪加氫后變?yōu)楸容^飽和的固體，它的性質(zhì)也和動(dòng)物脂肪相似，人造黃油就是一種加氫的植物油。

⑥加碘作用：脂肪分子中的不飽和雙鍵可以加碘，每100g脂肪所吸收碘的克數(shù)稱為碘化價(jià)。脂肪所含的不飽和脂肪酸愈多，或不飽和脂肪酸所含的雙鍵愈多，碘價(jià)愈高。根據(jù)碘價(jià)高低可以知道脂肪中脂肪酸的不飽和程度。

⑦氧化和酸敗作用：脂肪分子中的不飽和脂肪酸可受空氣中的氧或各種細(xì)菌、霉菌所產(chǎn)生的脂肪酶和過氧化物酶所氧化，形成一種過氧化物，最終生成短鏈酸、醛和酮類化合物，這些物質(zhì)能使油脂散發(fā)刺激性的臭味，這種現(xiàn)象稱為酸敗作用。

酸敗過程能使油脂的營養(yǎng)價(jià)值遭到破壞，脂肪的大部分或全部已變成有毒的過氧化物，蛋白質(zhì)在其影響下發(fā)生變性，維生素亦同時(shí)遭到破壞。酸敗產(chǎn)物在烹調(diào)中不會(huì)被破壞。長期食用變質(zhì)的油脂，機(jī)體會(huì)出現(xiàn)中毒現(xiàn)象，輕則會(huì)引起惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉，重則使機(jī)體內(nèi)幾種酶系統(tǒng)受到損害，或罹患肝疾。有的研究報(bào)告還指出，油脂的高度氧化產(chǎn)物能引起癌變。因此，酸敗過的油脂或含油食品不宜食用。

脂類的多不飽和脂肪酸在體內(nèi)亦容易氧化而生成過氧化脂質(zhì)，它不僅能破壞生物膜的生理功能，導(dǎo)致機(jī)體的衰老，還會(huì)伴隨某些溶血現(xiàn)象的發(fā)生，促使貧血、血栓形成、動(dòng)脈硬化、糖尿病、肝肺損害等的發(fā)生。也是蛛網(wǎng)膜下出血引起腦血管攣縮，使大腦供血不足而導(dǎo)致死亡的重要原因之一。動(dòng)物試驗(yàn)還證實(shí)，過氧化脂質(zhì)具有致突變性，誘發(fā)癌瘤。

（2）磷脂的性質(zhì)磷脂中因含有甘油和磷酸，故可溶于水。它還含有脂肪酸，故又可溶于脂肪溶劑。但磷脂不同于其它脂類，在丙酮中不溶解。根據(jù)此特點(diǎn)，可將磷脂和其它脂類分開。卵磷脂、腦磷脂及神經(jīng)鞘磷脂的溶解度在不同的脂肪溶劑中具有顯著的差別，可利用來分離此三種磷脂。茲將其溶解性列于表3-2。

神經(jīng)鞘磷脂很穩(wěn)定，不溶于醚及冷乙醇，但可溶于苯、氯仿及熱乙醇。

卵磷脂為白色蠟狀物，在空氣中極易氧化，迅速變成暗褐色，可能由于磷脂分子中不飽和脂肪酸氧化所致。神經(jīng)鞘磷脂對(duì)氧較為穩(wěn)定，這一點(diǎn)與卵磷脂和腦磷脂不同。

表3-2 各種磷脂的溶解性

磷脂乙醚乙醇丙酮卵磷脂溶溶不溶腦磷脂溶不溶不溶神經(jīng)鞘磷脂不溶溶于熱乙醇不溶

卵磷脂有降低表面張力的能力，若與蛋白質(zhì)或碳水化和物結(jié)合則作用更大，是一種極有效的脂肪乳化劑。它與其它脂類結(jié)合后，在體內(nèi)水系統(tǒng)中均勻擴(kuò)散。因此，能使不溶于水的脂類處于乳化狀態(tài)。

卵磷脂和腦磷脂均可由酶水解。眼鏡蛇與響尾蛇等的毒液中含有卵磷脂酶，它使卵磷脂水解，失去一分子脂肪酸變成溶血卵磷脂，它具有強(qiáng)烈的溶血作用。此種酶對(duì)腦磷脂亦有相似作用，但其產(chǎn)物的溶血能力較差。

（3）膽固醇的性質(zhì)膽固醇為白蠟狀結(jié)晶片，不溶于水而溶于脂肪溶劑，可與卵磷脂或膽鹽在水中形成乳狀物。膽固醇與脂肪混和時(shí)能吸收大量水分，如羊毛脂中含有大量的膽固醇，能吸收水分，用以制成油膏能混入水溶性藥物。

膽固醇不能皂化，能與脂肪酸結(jié)合成膽固醇酯，為血液中運(yùn)輸脂肪酸的方式之一。腦中含膽固醇很多，約占濕重的2%，幾乎完全以游離的形式存在。

膽固醇溶于氯仿，加醋酸酐與濃硫酸少許即成藍(lán)綠色，膽固醇定性的檢驗(yàn)方法即根據(jù)此原理。洋地黃皂甙可使游離的膽固醇沉淀，如此可與膽固醇分開，分別進(jìn)行定量分析。

膽汁中有不少膽固醇，由于膽鹽的乳化作用，可形成乳狀液。若膽汁中膽固醇過多或膽鹽過少，膽固醇即可在膽道內(nèi)沉淀形成膽石。膽固醇若沉淀于血管壁則易形成動(dòng)脈粥樣硬化。

（4）脂蛋白的性質(zhì)血漿脂蛋白分為高密度脂蛋白（HDL）、低密度脂蛋白（LDL）、極低密度脂蛋白（VLDL）及乳糜微粒（CM）。它們的性質(zhì)列于表3-3[4]。

表3-3 血漿脂蛋白的性質(zhì)

種類分子大小上浮率密度電泳位置（A）（Sf值）*（gcm-3）HDL**50×3001．063～1.210α1LDL200～2500 ～201.006 ～1.063βVLDL250～80020 ～ 4000．960～1.006前-βCM800～5,000＞400＜0.960原點(diǎn)

*　1單位Sf（漂浮系數(shù)）是指溶質(zhì)分子在密度為1.063g·ml-1的食鹽溶液中（26℃），每秒每達(dá)因（dyne）克離心力的力場下上浮10-13cm。

**　HDL是長橢球形，故其分子直徑以50×300A表示。