營養學/脂類的種類和理化性質

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臨床營養學

脂類
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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。除個別例外，碳原子均為雙數。此類脂肪酸有兩種分類法：一種是根據碳原子數將脂肪酸分為短鏈（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C_nH_2nO₂，而不飽和脂肪酸帶有1、2、3個以至更多的雙鍵，其一般分子式為C_nH_2n-2O₂、C_nH_2n-4O₂、C_nH_2n-6O₂。其中有兩個以上雙鍵的亞油酸、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，還有環狀脂肪酸，如治療麻風病的大楓子油中的大楓子油酸與亞大楓子油酸。

重要的脂肪酸結構如下：

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，一種是根據其化學結構，另一種是根據其來源。脂肪的化學組成是甘油與三分子高級脂肪酸，故又稱為甘油三酯，其結構如下

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。

根據來源將脂肪分成動物性脂肪和植物性脂肪。動物性脂肪又有兩大類，一類為水產動物脂肪，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低，並且也很易消化。另一類是陸生動物脂肪，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，經常還有大量短鏈（4～8C）脂肪酸，顯然這些脂肪酸是適於嬰兒發育所需要的。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。它們在自然界的分布很廣，種類繁多。按其化學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氨基醇的稱為神經磷脂。甘油磷脂又按性質的不同再分為中性甘油磷脂和酸性甘油磷脂兩類。前者如磷脂醯膽鹼（卵磷脂）、磷脂醯乙醇胺（腦磷脂、縮醛磷脂）、溶血磷脂醯膽鹼等；後者如磷脂酸、磷脂醯絲氨酸、二磷脂醯甘油（心磷脂）等。神經磷脂中的神經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個碳原子，在磷脂中常以醯胺即腦醯胺形式存在，如腦醯胺磷酸膽鹼（神經磷脂、鞘磷脂）、腦醯胺磷酸甘油等。將其中幾種主要的磷脂結構列述於下：

（4）膽固醇的結構　膽固醇是人和動物體內重要的固醇類之一，其結構含有一個環戊烷多氫菲環，大部分膽固醇與脂肪酸結合成為膽固醇脂的形式存在。膽固醇在7，8位上脫氫後的化合物是7-脫氫膽固醇，它存在於皮膚和毛髮，經陽光或紫外線照射後能轉變為維生素D₃。

（5）血漿脂蛋白的種類　脂蛋白存在於血漿、粒線體、微粒體、細胞膜中，是由脂類和蛋白質結合而成。

根據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。

這些脂蛋白內的脂類有磷脂、膽固醇、膽固醇酯和甘油三酯。蛋白質有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。其化學組成如表3-1。

表3-1 血漿脂蛋白的化學組成

脂蛋白種類	化學組成（%）
蛋白質	甘油三酯	膽固醇	膽固醇脂	磷脂
高密度脂蛋白	50	4	2	20	24
低密度脂蛋白	23	10	10	36	21
極低度密度脂蛋白	10	52	5	13	20
乳糜微粒	2	87	2	4	5

脫輔基蛋白（apo）中有一部分的結構已搞清楚，如apoA-Ⅰ是一條由243胺基酸殘基組成單多肽鏈，N-端為門冬氨酸，C-端為谷氨醯胺。apoA-Ⅱ含有兩條完全相同的由77個胺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接成二聚體，它類似A-Ⅰ，C-端是谷氨醯胺。

脂蛋白顆粒的結構常呈球狀，在顆粒的表面是極性分子，如蛋白質、磷脂，它們的親水基團暴露在外，而疏水基團則處於顆粒之內。磷脂的極性部分與apo結合，非極性部分和其它脂類結合，將甘油三酯、膽固醇包裹在顆粒內。三種脂蛋白的結構列於圖3-1、3-2、3-3。


圖3-1 高密度脂蛋白結構模型	圖3-2 低密度脂蛋白結構模型

極低密度脂蛋白結構模型

圖3-3 極低密度脂蛋白結構模型

3.1.2　脂類的理化性質

（1）脂肪酸和脂肪的性質

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。所以，有的脂肪酸能溶於水，有的不能溶於水。烴鏈的長度不同對溶解度有影響，低級脂肪酸如丁酸易溶於水。碳鏈增加則溶解度減小。碳鏈相同，有無不飽和鍵對溶解度無影響。

脂肪一般不溶於水，易溶於有機溶劑如乙醚、石油醚、氯仿、二硫化碳、四氯化碳、苯等。由低級脂肪酸構成的脂肪則能在水中溶解。脂肪的比重小於1，故浮於水面上。脂肪雖不溶於水，但經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：飽和脂肪酸的熔點依其分子量而變動，分子量愈大，其熔點就愈高。不飽和脂肪酸的雙鍵愈多，熔點愈低。純脂肪酸和由單一脂肪酸組成的甘油酯，其凝固點和熔點是一致的。而由混合脂肪酸組成的油酯的凝固點和熔點則不同。

脂肪的熔點各不相同，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。動物性脂肪在室溫下是固體，並且熔點較高。脂肪的溶點決定於脂肪酸鏈的長短及其雙鍵數的多寡。脂肪酸的碳鏈愈長，則脂肪的熔點愈高。帶雙鍵的脂肪酸存在於脂肪中能顯著地降低脂肪的熔點。

③吸收光譜：脂肪酸在紫外和紅外區顯示出特有的吸收光譜，可用來對脂肪酸的定性、定量或結構研究。飽和酸和非共軛酸在220nm以下的波長區域有吸收峰。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用於決定脂肪酸的結構。它可以區別有無不飽和鍵、是反式還是順式、脂肪酸側鏈的情況以及檢出過氧化物等特殊原子團。

④皂化作用：脂肪內脂肪酸和甘油結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（皂化1g脂肪所需氫氧化鉀mg數），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

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為飽和脂肪酸。含雙鍵數目愈多，則吸收氫量也愈多。

植物脂肪所含的不飽和脂肪酸比動物脂肪多，在常溫下是液體。植物脂肪加氫後變為比較飽和的固體，它的性質也和動物脂肪相似，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稱為碘化價。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，碘價愈高。根據碘價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菌、黴菌所產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，這些物質能使油脂散發刺激性的臭味，這種現象稱為酸敗作用。

酸敗過程能使油脂的營養價值遭到破壞，脂肪的大部分或全部已變成有毒的過氧化物，蛋白質在其影響下發生變性，維生素亦同時遭到破壞。酸敗產物在烹調中不會被破壞。長期食用變質的油脂，機體會出現中毒現象，輕則會引起噁心、嘔吐、腹痛、腹瀉，重則使機體內幾種酶系統受到損害，或罹患肝疾。有的研究報告還指出，油脂的高度氧化產物能引起癌變。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亦容易氧化而生成過氧化脂質，它不僅能破壞生物膜的生理功能，導致機體的衰老，還會伴隨某些溶血現象的發生，促使貧血、血栓形成、動脈硬化、糖尿病、肝肺損害等的發生。也是蛛網膜下出血引起腦血管攣縮，使大腦供血不足而導致死亡的重要原因之一。動物試驗還證實，過氧化脂質具有致突變性，誘發癌瘤。

（2）磷脂的性質　磷脂中因含有甘油和磷酸，故可溶於水。它還含有脂肪酸，故又可溶於脂肪溶劑。但磷脂不同於其它脂類，在丙酮中不溶解。根據此特點，可將磷脂和其它脂類分開。卵磷脂、腦磷脂及神經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。茲將其溶解性列於表3-2。

神經鞘磷脂很穩定，不溶於醚及冷乙醇，但可溶於苯、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，可能由於磷脂分子中不飽和脂肪酸氧化所致。神經鞘磷脂對氧較為穩定，這一點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
神經鞘磷脂	不溶	溶於熱乙醇	不溶

卵磷脂有降低表面張力的能力，若與蛋白質或碳水化和物結合則作用更大，是一種極有效的脂肪乳化劑。它與其它脂類結合後，在體內水系統中均勻擴散。因此，能使不溶於水的脂類處於乳化狀態。

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，它具有強烈的溶血作用。此種酶對腦磷脂亦有相似作用，但其產物的溶血能力較差。

（3）膽固醇的性質　膽固醇為白蠟狀結晶片，不溶於水而溶於脂肪溶劑，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，用以製成油膏能混入水溶性藥物。

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

膽固醇溶於氯仿，加醋酸酐與濃硫酸少許即成藍綠色，膽固醇定性的檢驗方法即根據此原理。洋地黃皂甙可使游離的膽固醇沉澱，如此可與膽固醇分開，分別進行定量分析。

膽汁中有不少膽固醇，由於膽鹽的乳化作用，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沉澱形成膽石。膽固醇若沉澱於血管壁則易形成動脈粥樣硬化。

（4）脂蛋白的性質　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）。它們的性質列於表3-3^［4］。

表3-3 血漿脂蛋白的性質

種類	分子大小	上浮率	密度	電泳位置
（A）	（Sf值）^*	（gcm^-3）		電泳位置
HDL^**	50×300	0	1．063～1.210	α₁
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	原點