第二章脂类（ lipids ）

第二章脂类（lipids）

脂也称为脂类或类脂，是生物体内一类高溶于非极性溶剂而不（低）溶于水的有机分子，它们包括的范围很广，其化学结构迥异，生理功能各不相同，但是，它们都具有一个共同的物理性质即一般不溶于水而溶于有机溶剂。许多脂类分子，这样的性质对于形成生物膜的结构至关重要。脂也称为脂类或类脂，是生物体内一类高溶于非极性溶剂而不（低）溶于水的有机分子，它们包括的范围很广，其化学结构迥异，生理功能各不相同，但是，它们都具有一个共同的物理性质即一般不溶于水而溶于有机溶剂。许多脂类分子，这样的性质对于形成生物膜的结构至关重要。 • 对大多数脂类而言，其化学本质是脂肪酸和醇所形成的酯类及其衍生物。参与脂类组成的脂肪酸多是4碳以上的长链一元羧酸，醇成分包括甘油（丙三醇）、鞘氨醇、高级一元醇和固醇。脂类的元素组成主要是C、H、O，有些尚含N、P、及S。

一、脂类的生物学功能 • 能源 • 脂肪 • 疏水屏障 • 膜脂（磷脂和糖脂） • 其他功能 • protective coverings (waxes) • Buoyancy in aquatic organisms • regulatory properties e.g. coenzymes • hormones (steroids, prostaglandins, vitamins) • signalling e.g. odours

储能和供能的主要物质 脂肪组织储存脂肪, 约占体重10～20% . 1g 脂肪在体内彻底氧化供能约38KJ，而1g 糖彻底氧化仅供销能 16.7KJ 合理饮食脂肪氧化供能占 15～25% 空腹脂肪氧化供能占 50% 以上禁食1～3天脂肪氧化供能占 85% 饱食、少动脂肪堆积，发胖

二、脂类的分类 （一）按化学组成不同分为 • 简单脂是由脂肪酸和醇形成的酯，包括脂肪和蜡。其中脂肪就是甘油三酯。 • 复合脂即复脂，除含有脂酰基和醇基团以外，还含有一些非脂成分，如磷酸基团、糖基和胆碱等。根据非脂成分的不同，复合脂可以分成磷脂和糖脂两大类。 • 异戊二烯类脂衍生于异戊二烯，在结构上可被剖析成若干个异戊二烯单位，它们主要包括萜、脂溶性维生素和胆固醇及其衍生物。

fatty acids *Fat soluble vitamins eicosanoids * steroids triacylglycerols glycolipids waxes phospholipids Classes of Lipids * fatty acids absent

（二）根据脂类在水中和水界面上的行为不同，分为（二）根据脂类在水中和水界面上的行为不同，分为 1.非极性（nonpolar）脂类在水中溶解度极低，也不能在空气-水界面或油-水界面分散成单分子层。属于这一类的有长链脂肪烃如烷、胡萝卜素、鲨烯，固醇醚，甘油的长链三醚等。 2.极性（polar）脂类

极性（polar）脂类又可分为： （1）Ⅰ类极性脂类它具有界面可溶性，但不具有容积可溶性；能掺入膜，但自身不能形成膜。如三酰甘油、视黄醇、神经酰胺等。（2） Ⅱ类极性脂类（磷脂和鞘糖脂）它是成膜分子，能形成双分子层和微囊。如磷脂酰胆碱等。（3） Ⅲ类极性脂类（去污剂）它是可溶性脂类，虽具有界面可溶性，但形成的单分子层不稳定。常见的有阴（阳）离子去污剂、皂苷、青霉素等。

（三）按照脂类的生物学功能可把脂类分为三大类（三）按照脂类的生物学功能可把脂类分为三大类 1. 贮存脂类（storage lipid）属于这一类的有三酰甘油和蜡。 2. 结构脂类（structural lipid）如磷脂类、固醇和糖脂构成脂双层。 3. 活性脂类（active lipid）如类固醇和萜（类异戊二烯）。

Fat cells of guinea pig（豚鼠、荷兰猪）

A cotyledon（子叶） cell from a seed of the plant arabidopsis

抹香鲸头部所含的蜡状物质

Fatty acid composition of three food fats Melting point as affected by the proportion of saturated fat

第一节脂酰甘油类 脂酰甘油（acyl glycerols），又称脂酰甘油酯（acyl glycerides），即脂肪酸和甘油所形成的酯。分为单脂酰、二脂酰、三脂酰甘油。三脂酰甘油（triacylglycerols）又称甘油三酯（triglycerides)，是甘油和脂肪酸形成的三酯。

一、脂肪酸（fatty acid，FA） （一）脂肪酸的种类脂肪酸是由一条长的烃链（“尾”）和一个末端羧基（“头”）组成的羧酸。烃链多数是线形的，分支或含环的为数很少。烃链不含双键（和三键）的为饱和脂肪酸（saturated FA），含一个或多个双键的为不饱和脂肪酸（unsaturated FA）。只含一个双键的脂肪酸为单不饱和脂肪酸；含有两个或两个以上双键的称多不饱和脂肪酸。不同脂肪酸之间的主要区别在于烃链的长度（碳原子数目）、双键数目和位置。

*脂肪酸的写法： 1. 软脂酸 16：0 表示软脂酸含有16个碳原子，无双键； 2.油酸 18：1或18：1Δ9c，表示油酸含有18个碳原子，在第910位之间又一个不饱和键的脂肪酸； 3.花生四烯酸 20：4（5、8、11、14）或20：4Δ5，8，11，14

Fatty acids = carboxyl group +a long hydrocarbon chain

（二）天然脂肪酸的结构特点 目前，从动、植物及微生物中分离处数百种脂肪酸。它们都有一定的共性： 1. 脂肪酸链长1224个碳原子占多数；饱和脂肪酸最普遍为：软脂酸和硬脂酸（16和18个碳原子）；不饱和脂肪酸为油酸和亚油酸。 2. 天然脂肪酸骨架的碳原子数目几乎都是偶数。 3. 高等植物和低等动物中，不饱和脂肪酸含量大于饱和脂肪酸；植物脂肪酸除含烯键外，可含炔键、羟基、酮基、环氧基等。

Oleic acid or Oileate Stearic acid

4. 不饱和脂肪酸的熔点比同等碳链的饱和脂肪酸的熔点低，且构象十分不同。 5. 高等动植物的单不饱和脂肪酸的双键位置一般在第9 10个碳原子之间，多不饱和脂肪酸的第一个双键也位于第 910个碳原子之间，而且两个双键之间往往隔着一个亚甲基。 6. 不饱和脂肪酸几乎都具有几何异构型，而且都是顺式（cis）。 7. 细菌中脂肪酸种类比高等动植物多，大多数是饱和的，少数为单烯酸。

*必需脂肪酸（essential FA）：是指维持哺乳动物正常生长所需的，而体内又不能合成的脂肪酸，必须由膳食提供的脂肪酸；以亚油酸居多。

常见脂肪酸的俗称和结构缩写

（三）脂肪酸的物理和化学性质 1. 脂肪酸和含脂肪酸化合物的物理性质很大程度上决定于脂肪酸烃链的长度与不饱和程度。（1）非极性烃链是造成脂肪酸在水中溶解度降低的原因；烃链越长，溶解度越低。（2）脂肪酸和含脂肪酸化合物的熔点也受烃链长度和不饱和程度的影响。对于相同长度的不饱和脂肪酸，双键越多熔点越低。

2. 脂肪酸可以发生氧化和过氧化，不饱和脂肪酸在双键处可以发生加成反应（如卤化和氢化）。 3. 脂肪酸盐属Ⅲ类极性脂类，具有亲水基和疏水基，是典型的两亲化合物，是一种离子型去污剂。

二、甘油 甘油味甜，和水以任意比例互溶，但不溶于乙醚、氯仿及苯。

三、三酰基甘油 （一）甘油三酯的类型在三酰甘油的通式中R1，R2和R3相当于各种脂肪酸的烃链。当三者相同时，该化合物称为简单三酰甘油（simple TG）；当三者中任何两个不相同或三个各不相同时，称为混合三酰甘油（mixed TG）。大多数天然的油脂都是简单甘油三酯和混合甘油三酯的复杂混合物。

甘油三酯的结构

（二）甘油三酯的物理和化学性质 1. 物理性质（1）溶解度和密度甘油三酯不溶于水，由于它们具有羟基，因而有形成高度分散的倾向；其密度都小于1。（2）熔点甘油三酯的熔点由其脂肪酸决定的，一般随饱和脂肪酸数目和链长的增加而升高。猪的脂肪固化点为30.5℃。（3）颜色和气味纯的三脂酰甘油是无色、无味、无嗅的稠状液体或蜡状固体。

2. 化学性质 （1）水解和皂化将脂酰甘油与酸或碱共煮或经脂酶作用时，都可以发生水解。酸水解可逆，碱水解不可逆。当用碱水解脂酰甘油时，由于产物之一为脂肪酸的盐类，即肥皂，此反应称为皂化作用（saponification）。皂化值：完全皂化一克油或脂所消耗的KOH毫克数。

皂化反应如下： 根据此性质可将脂类分为可皂化脂类和不可皂化脂类。

（2）酸败和自动氧化 油脂在空气中暴露过久即产生难闻的臭味，这种现象称为“酸败”（rancidity）。酸败的原因主要是油脂的不饱和成分发生自动氧化，产生过氧化物并进而降解成挥发性醛、酮、酸的复杂混合物。酸值（acid number）：中和1克油脂中的游离脂肪酸所消耗的 KOH的毫克数。（3）氢化（hydrogenation）油脂中的不饱和键可以在金属镍催化下发生氢化反应。氢化可防止酸败作用。

（4）卤化和碘值 油脂中不饱和键可与卤素发生加成作用，生成卤代脂肪酸，这一作用称为卤化作用（halogenation）。碘值（iodine number）指100克油脂所能吸受的碘的克数。（5）乙酰化值（acetylation number）油脂中含羟基的脂肪酸可与乙酸酐或其他酰化剂作用形成相应的酯。乙酰化值指1g乙酰化的油脂所分解出的乙酸用 KOH中和时，所需KOH的毫克数。

四、其他脂酰甘油 1.烷基醚脂酰甘油（alkyl ether acylglycerols）含有两个脂肪酸分子和一个长的烷基或烯基链，分别与甘油分子以酯键和醚键相连。

鲨肝醇 鲛肝醇

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