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营养学/脂类的种类和理化性质
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{{Hierarchy header}} '''3.1.1 [[脂类]]的种类''' '''(1)脂肪酸的种类''' 在天然脂肪中,脂肪酸的种类甚多。各种天然脂肪酸[[分子]]是由不同碳链(4~24C)所组成的[[直链]]脂肪酸。除个别例外,碳原子均为双数。此类脂肪酸有两种分类法:一种是根据碳原子数将脂肪酸分为短链(4-6C)、中链(8-12C)及长链(12C以上)脂肪酸。另一种是将脂肪酸分为[[饱和]]及[[不饱和脂肪酸]]。[[饱和脂肪酸]]的一般分子式为C<sub>n</sub>H<sub>2n</sub>O<sub>2</sub>,而不饱和脂肪酸带有1、2、3个以至更多的双键,其一般分子式为C<sub>n</sub>H<sub>2n-2</sub>O<sub>2</sub>、C<sub>n</sub>H<sub>2n-4</sub>O<sub>2</sub>、C<sub>n</sub>H<sub>2n-6</sub>O<sub>2</sub>。其中有两个以上双键的[[亚油酸]]、[[亚麻酸]]及[[花生四烯酸]]称为[[多不饱和脂肪酸]]。 除直接脂肪酸外,还有环状脂肪酸,如治疗[[麻风病]]的[[大枫子油]]中的大枫子油酸与亚大枫子油酸。 重要的脂肪酸结构如下: 软脂酸CH3(CH2)14.COOH [[硬脂酸]]CH3(CH2)16.COOH [[油酸]]CH<sub>3</sub>(CH<sub>2</sub>)<sub>7</sub>CH=CH(CH<sub>2</sub>)<sub>7</sub>COOH 亚油酸CH<sub>3</sub>(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH 亚麻酸CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH(CH2)7C00H 花生四烯酸 CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)3COOH 大枫子油酸 {{图片|govdb3vo.jpg| }} '''(2)脂肪的种类''' 脂肪有两种分类法,一种是根据其[[化学]]结构,另一种是根据其来源。脂肪的化学组成是[[甘油]]与三分子高级脂肪酸,故又称为[[甘油三酯]],其结构如下 CH<sub>2</sub>─O─CO─R<sub>1</sub> │ CH─O─CO─R<sub>2</sub> │ CH<sub>2</sub>─O─CO─R<sub>3</sub> R<sub>1</sub>、R<sub>2</sub>及R<sub>3</sub>分别代表三分子脂肪酸的[[羟基]],根据它们是否相同将脂肪分成单纯[[甘油酯]]和混合甘油酯两类。如果其中三分子脂肪酸是相同的,构成的脂肪称为单纯甘油酯,如三油酸甘油酯。如果是不同的,则称为混合甘油酯,如α-软脂酸-β-油酸-α'-[[硬脂酸甘油酯]]。人体的脂肪一般为混合甘油酯,所含的脂肪酸主要是软脂酸和油酸。 {{图片|govdayl8.jpg| }} 根据来源将脂肪分成动物性脂肪和植物性脂肪。动物性脂肪又有两大类,一类为水产动物脂肪,如鱼类、虾、[[海豹]]等,其中的脂肪酸大部分是不饱和脂肪酸,所以这一类脂肪的熔点低,并且也很易[[消化]]。另一类是陆生动物脂肪,其中大部分含饱和脂肪酸和较少量的不饱和脂肪酸。奶类中脂肪除含有一般的饱和与不饱和脂肪酸外,经常还有大量短链(4~8C)脂肪酸,显然这些脂肪酸是适于[[婴儿]]发育所需要的。植物性脂肪如[[棉子油]]、[[花生油]]、菜子油、[[豆油]]等,其脂肪中主要含不饱和脂肪酸,而且多不饱和脂肪酸(亚油酸)含量很高,占脂肪总量的40~50%。但[[椰子油]]中的脂肪酸主要是饱和的。 '''(3)[[磷脂]]的种类''' 磷脂是包括各种含磷的脂类。它们在自然界的分布很广,种类繁多。按其化学组成大体上可分为两大类。一类是分子中含甘油的称为甘油磷脂,另一类是分子中含[[神经]]氨基醇的称为[[神经磷脂]]。甘油磷脂又按性质的不同再分为中性甘油磷脂和酸性甘油磷脂两类。前者如[[磷脂酰胆碱]]([[卵磷脂]])、[[磷脂酰乙醇胺]]([[脑磷脂]]、[[缩醛磷脂]])、[[溶血磷脂酰胆碱]]等;后者如[[磷脂酸]]、[[磷脂酰丝氨酸]]、二[[磷脂酰甘油]]([[心磷脂]])等。神经磷脂中的神经氨基醇是一系列碳链长度不同的不饱和氨基醇,其中最常见的是含18个碳原子,在磷脂中常以酰胺即脑酰胺形式存在,如脑酰胺[[磷酸胆碱]](神经磷脂、[[鞘磷脂]])、脑酰胺[[磷酸甘油]]等。将其中几种主要的磷脂结构列述于下: {{图片|govda6zv.jpg| }} '''(4)[[胆固醇]]的结构''' 胆固醇是人和动物体内重要的固醇类之一,其结构含有一个环戊烷多氢菲环,大部分胆固醇与脂肪酸结合成为胆固醇脂的形式存在。胆固醇在7,8位上脱氢后的[[化合物]]是7-脱氢胆固醇,它存在于[[皮肤]]和[[毛发]],经阳光或[[紫外线]]照射后能转变为[[维生素D]]<sub>3</sub>。 '''(5)[[血浆]][[脂蛋白]]的种类''' 脂蛋白存在于血浆、[[线粒体]]、[[微粒体]]、[[细胞膜]]中,是由脂类和[[蛋白质]]结合而成。 根据血浆脂蛋白的[[比重]]或电泳速度可分为α脂蛋白(亦称[[高密度脂蛋白]],简写HDL)、β-脂蛋白(亦称[[低密度脂蛋白]],简写LDL)、前β-脂蛋白(亦称[[极低密度脂蛋白]],简写VLDL)和[[乳糜微粒]](简写CM)四部分。 这些脂蛋白内的脂类有磷脂、胆固醇、胆固醇酯和甘油三酯。蛋白质有apoA(A-Ⅰ、A-Ⅱ、A-Ⅳ)、apoB、apoC(C-Ⅰ、C-Ⅱ、C-Ⅲ)、apoD(A-Ⅲ)、apoE(E<sub>1</sub>、E<sub>2</sub>、E<sub>3</sub>、E<sub>4</sub>)、apoF等。其化学组成如表3-1。 表3-1 血浆脂蛋白的化学组成 {| class="wikitable" |- | | 脂蛋白种类 | colspan="5" | 化学组成(%) |- | | 蛋白质 | | 甘油三酯 | | 胆固醇 | | 胆固醇脂 | | 磷脂 | | |- | | 高密度脂蛋白 | | 50 | | 4 | | 2 | | 20 | | 24 |- | | 低密度脂蛋白 | | 23 | | 10 | | 10 | | 36 | | 21 |- | | 极低度密度脂蛋白 | | 10 | | 52 | | 5 | | 13 | | 20 |- | | 乳糜微粒 | | 2 | | 87 | | 2 | | 4 | | 5 |} 脱辅基[[蛋白]](apo)中有一部分的结构已搞清楚,如apoA-Ⅰ是一条由243[[氨基酸残基]]组成单[[多肽]]链,N-端为[[门冬氨酸]],C-端为[[谷氨酰胺]]。apoA-Ⅱ含有两条完全相同的由77个氨基酸残基组成的多肽链,两条肽链在第6位[[残基]]上由[[二硫键]]联接成[[二聚体]],它类似A-Ⅰ,C-端是谷氨酰胺。 脂蛋白颗粒的结构常呈球状,在颗粒的表面是极性分子,如蛋白质、磷脂,它们的亲水基团暴露在外,而疏水基团则处于颗粒之内。磷脂的极性部分与apo结合,非极性部分和其它脂类结合,将甘油三酯、胆固醇包裹在颗粒内。三种脂蛋白的结构列于图3-1、3-2、3-3。 {| class="wikitable" |- | | {{图片|govdaigg.jpg|高密度脂蛋白结构模型 }} | | {{图片|govdat1v.jpg| 低密度脂蛋白结构模型}} |- | | 图3-1 高密度脂蛋白结构模型 | | 图3-2 低密度脂蛋白结构模型 |} {{图片|govdacyi.jpg|极低密度脂蛋白结构模型 }} 图3-3 极低密度脂蛋白结构模型 '''3.1.2 脂类的理化性质''' '''(1)脂肪酸和脂肪的性质''' ①水溶性:脂肪酸分子是由极性烃基和非极性烃基所组成。因此,它具有亲水性和疏水性两种不同的性质。所以,有的脂肪酸能溶于水,有的不能溶于水。烃链的长度不同对溶解度有影响,低级脂肪酸如[[丁酸]]易溶于水。碳链增加则溶解度减小。碳链相同,有无不饱和键对溶解度无影响。 脂肪一般不溶于水,易溶于有机溶剂如[[乙醚]]、[[石油]]醚、[[氯仿]]、二硫化碳、[[四氯化碳]]、苯等。由低级脂肪酸构成的脂肪则能在水中溶解。脂肪的比重小于1,故浮于水面上。脂肪虽不溶于水,但经[[胆酸盐]]的作用而变成微粒,就可以和水混匀,形成乳状液,此一过程称为[[乳化]]作用。 ②熔点:饱和脂肪酸的熔点依其[[分子量]]而变动,分子量愈大,其熔点就愈高。不饱和脂肪酸的双键愈多,熔点愈低。纯脂肪酸和由单一脂肪酸组成的甘油酯,其凝固点和熔点是一致的。而由混合脂肪酸组成的油酯的凝固点和熔点则不同。 脂肪的熔点各不相同,所有的[[植物油]]在室温下是液体,但几种热带植物油例外。例如[[棕榈]]果、[[椰子]]和可可豆的脂肪在室温下是固体。动物性脂肪在室温下是固体,并且熔点较高。脂肪的溶点决定于脂肪酸链的长短及其双键数的多寡。脂肪酸的碳链愈长,则脂肪的熔点愈高。带双键的脂肪酸存在于脂肪中能显著地降低脂肪的熔点。 ③吸收光谱:脂肪酸在紫外和红外区显示出特有的吸收光谱,可用来对脂肪酸的定性、定量或结构研究。饱和酸和非[[共轭]]酸在220nm以下的波长区域有吸收峰。共轭酸中的[[二烯酸]]在230nm附近、[[三烯酸]]在260~270nm附近、[[四烯酸]]在290~315nm附近各显示出吸收峰。测定此种吸光度,就能算出其含量。 [[红外线]]吸收光谱可有效地应用于决定脂肪酸的结构。它可以区别有无不饱和键、是反式还是顺式、脂肪酸[[侧链]]的情况以及检出[[过氧化物]]等特殊原子团。 ④[[皂化]]作用:脂肪内脂肪酸和甘油结合的酯键容易被[[氢氧化钾]]或[[氢氧化钠]]水解,生成甘油和水溶性的肥皂。这种水解称为皂化作用。通过皂化作用得到的皂化价(皂化1g脂肪所需氢氧化钾mg数),可以求出脂肪的分子量。 脂肪的分子量=3.氢氧化钾分子量.1000/皂化价 ⑤加氢作用:脂肪分子中如果含有不饱和脂肪酸,其所含的双键可因加氢而变为饱和脂肪酸。含双键数目愈多,则吸收氢量也愈多。 植物脂肪所含的不饱和脂肪酸比动物脂肪多,在常温下是液体。植物脂肪加氢后变为比较饱和的固体,它的性质也和动物脂肪相似,人造黄油就是一种加氢的植物油。 ⑥加碘作用:脂肪分子中的不饱和双键可以加碘,每100g脂肪所吸收碘的克数称为碘化价。脂肪所含的不饱和脂肪酸愈多,或不饱和脂肪酸所含的双键愈多,碘价愈高。根据碘价高低可以知道脂肪中脂肪酸的不饱和程度。 ⑦氧化和[[酸败]]作用:脂肪分子中的不饱和脂肪酸可受空气中的氧或各种[[细菌]]、[[霉菌]]所产生的[[脂肪酶]]和[[过氧化物酶]]所氧化,形成一种过氧化物,最终生成短链酸、醛和酮类化合物,这些物质能使油脂散发刺激性的臭味,这种现象称为酸败作用。 酸败过程能使油脂的[[营养价值]]遭到破坏,脂肪的大部分或全部已变成有毒的过氧化物,蛋白质在其影响下发生变性,[[维生素]]亦同时遭到破坏。酸败产物在烹调中不会被破坏。长期食用变质的油脂,机体会出现[[中毒]]现象,轻则会引起[[恶心]]、[[呕吐]]、[[腹痛]]、[[腹泻]],重则使机体内几种酶系统受到损害,或罹患肝疾。有的研究报告还指出,油脂的高度氧化产物能引起[[癌变]]。因此,酸败过的油脂或含油食品不宜食用。 脂类的多不饱和脂肪酸在体内亦容易氧化而生成[[过氧化脂]]质,它不仅能破坏[[生物]]膜的[[生理]]功能,导致机体的[[衰老]],还会伴随某些[[溶血]]现象的发生,促使[[贫血]]、[[血栓形成]]、[[动脉硬化]]、[[糖尿病]]、肝肺损害等的发生。也是[[蛛网膜下出血]]引起[[脑血管]]挛缩,使[[大脑]]供血不足而导致死亡的重要原因之一。[[动物试验]]还证实,过氧化脂质具有致突变性,诱发癌瘤。 '''(2)磷脂的性质''' 磷脂中因含有甘油和[[磷酸]],故可溶于水。它还含有脂肪酸,故又可溶于[[脂肪溶剂]]。但磷脂不同于其它脂类,在[[丙酮]]中不溶解。根据此特点,可将磷脂和其它脂类分开。卵磷脂、脑磷脂及[[神经鞘]]磷脂的溶解度在不同的脂肪溶剂中具有显著的差别,可利用来分离此三种磷脂。兹将其[[溶解性]]列于表3-2。 神经鞘磷脂很稳定,不溶于醚及冷[[乙醇]],但可溶于苯、氯仿及热乙醇。 卵磷脂为白色蜡状物,在空气中极易氧化,迅速变成暗褐色,可能由于磷脂分子中不饱和脂肪酸氧化所致。神经鞘磷脂对氧较为稳定,这一点与卵磷脂和脑磷脂不同。 表3-2 各种磷脂的溶解性 {| class="wikitable" |- | | 磷脂 | | 乙醚 | | 乙醇 | | 丙酮 |- | | 卵磷脂 | | 溶 | | 溶 | | 不溶 |- | | 脑磷脂 | | 溶 | | 不溶 | | 不溶 |- | | 神经鞘磷脂 | | 不溶 | | 溶于热乙醇 | | 不溶 |} 卵磷脂有降低[[表面张力]]的能力,若与蛋白质或[[碳水化]]和物结合则作用更大,是一种极有效的[[脂肪乳]]化剂。它与其它脂类结合后,在体内水系统中均匀扩散。因此,能使不溶于水的脂类处于乳化状态。 卵磷脂和脑磷脂均可由[[酶水解]]。[[眼镜蛇]]与响尾蛇等的[[毒液]]中含有卵磷脂酶,它使卵磷脂水解,失去一分子脂肪酸变成溶血卵磷脂,它具有强烈的[[溶血作用]]。此种酶对脑磷脂亦有相似作用,但其产物的溶血能力较差。 {{图片|govdans5.jpg| }} '''(3)胆固醇的性质''' 胆固醇为[[白蜡]]状结晶片,不溶于水而溶于脂肪溶剂,可与卵磷脂或[[胆盐]]在水中形成乳状物。胆固醇与脂肪混和时能吸收大量水分,如[[羊毛脂]]中含有大量的胆固醇,能吸收水分,用以制成油膏能混入[[水溶性药物]]。 胆固醇不能皂化,能与脂肪酸结合成胆固醇酯,为[[血液]]中运输脂肪酸的方式之一。脑中含胆固醇很多,约占湿重的2%,几乎完全以游离的形式存在。 胆固醇溶于氯仿,加醋酸酐与浓[[硫酸]]少许即成蓝绿色,胆固醇定性的检验方法即根据此原理。[[洋地黄]]皂甙可使游离的胆固醇沉淀,如此可与胆固醇分开,分别进行定量分析。 [[胆汁]]中有不少胆固醇,由于胆盐的乳化作用,可形成乳状液。若胆汁中胆固醇过多或胆盐过少,胆固醇即可在胆道内沉淀形成[[胆石]]。胆固醇若沉淀于[[血管]]壁则易形成[[动脉粥样硬化]]。 '''(4)脂蛋白的性质''' 血浆脂蛋白分为高密度脂蛋白(HDL)、低密度脂蛋白(LDL)、极低密度脂蛋白(VLDL)及乳糜微粒(CM)。它们的性质列于表3-3<sup>[4]</sup>。 表3-3 血浆脂蛋白的性质 {| class="wikitable" |- | | 种类 | | 分子大小 | | 上浮率 | | 密度 | rowspan="2" | 电泳位置 |- | | (A) | | (Sf值)<sup>*</sup> | | (gcm<sup>-3</sup>) | | |- | | HDL<sup>**</sup> | | 50×300 | | 0 | | 1.063~1.210 | | α<sub>1</sub> |- | | LDL | | 200~250 | | 0 ~20 | | 1.006 ~1.063 | | β |- | | VLDL | | 250~800 | | 20 ~ 400 | | 0.960~1.006 | | 前-β |- | | CM | | 800~5,000 | | >400 | | <0.960 | | 原点 |} * 1单位Sf(漂浮系数)是指[[溶质]]分子在密度为1.063g.ml<sup>-1</sup>的[[食盐]]溶液中(26℃),每秒达因(dyne)克离心力的力场下上浮10<sup>-13</sup>cm。 ** HDL是长椭球形,故其分子直径以50×300A表示。 {{Hierarchy footer}} {{临床营养学图书专题}}
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