第十三章-油脂和类脂化合物

宁德职业技术学院第十三章油脂和类脂化合物在人体和动植物组织成分中,含有油脂和类脂,它们总称为脂类.油脂(脂肪和油)是甘油和高级脂肪酸生成的酯.类脂是结构和性质类似油脂的物质，主要包括磷脂、糖脂、蜡和甾族化合物.第一节油脂宁德职业技术学院一.油脂的存在油脂是三大营养物质之一,存在于动植物体内.植物油脂存在于植物的果实、种子和胚胎中;脂肪存在于动物各种组织中.二.油脂的组成和结构油脂是油和脂肪的总称，习惯上把在常温下为液体的叫做油,为固体的叫做脂肪.从化学组成来看,它们都是高级脂肪酸与甘油反应生成的酯,即高级脂肪酸甘油酯．R1,R2,R3可以是饱和的,也可以是不饱和的.若R1=R2=R3,为单甘油酯,否则为混甘油酯.天然油脂都是混甘油酯.多数脂肪酸在人体中内都能合成,只有亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸等多双键的不饱和脂肪酸,不能在人体内合成,必须由食物供给，故称为必需脂肪酸.宁德职业技术学院类别名称构造式饱和脂肪酸月桂酸(十二烷酸)CH3(CH2)10COOH肉豆蔻酸(十四烷酸)CH3(CH2)12COOH棕榈酸(十六烷酸、软脂酸)CH3(CH2)14COOH硬脂酸(十八烷酸)CH3(CH2)16COOH二十四烷酸CH3(CH2)22COOH不饱和脂肪酸棕榈油酸(9-十六碳烯酸)CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COOH油酸（9-十八碳俙酸）CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7COOH蓖麻油酸(12-羟基-9-十八碳烯酸)CH3(CH2)5CHOHCH2CH=CH(CH2)7COOH亚油酸(9,12-十八碳二烯酸)CH3(CH2)3(CH2CH=CH)2(CH2)7COOHγ-亚油酸(6,9,12-十八碳三烯酸)CH3(CH2)3(CH2CH=CH)2(CH2)4COOH亚麻酸(9,12,15-十八碳三烯酸)CH3(CH2CH=CH)3(CH2)7COOH桐油酸(9,11,13-十八碳三烯酸)CH3(CH2)3(CH=CH)3(CH2)7COOH花生四烯酸(5,8,11,14-二十碳四烯酸)CH3(CH2)3(CH2CH=CH)4(CH2)3COOH神经酸(15-二十四碳烯酸)CH3(CH2)7CH=CH(CH2)13COOH组成常见油脂的重要脂肪酸宁德职业技术学院脂肪或油脂肪酸(质量百分数)月桂酸肉豆蔻酸棕榈酸硬脂酸油酸亚油酸亚麻酸猪油1～225～3012～1640～505～101奶油2～58～1425～309～1225～352～5牛油3～525～3020～3040～501～5椰子油45～4816～188～102～45～81～2橄榄油8～162～370～855～15豆油10325～3050～554～8棉子油120～251～220～3045～50红花油6313～1575～78亚麻油20～3515～2540～60一些脂肪和油的脂肪酸组成宁德职业技术学院三.油脂的性质(一)物理性质纯净的油脂是无色、无臭、无味的.油脂比水轻,相对密度在0.9～0.95之间.难溶于水,易溶于乙醇、乙醚、石油醚、氯仿、四氯化碳和苯等有机溶剂.油脂是混合物,所以没有恒定的熔点和沸点.(二)化学性质1.水解反应一切油脂都能在酸、碱或酶(如胰脂酶)的作用下发生水解反应.1mol油脂水解生成1mol甘油和3mol脂肪酸.宁德职业技术学院在碱性溶液中使油脂水解，则生成甘油和高级脂肪酸的盐类(肥皂)，因此油脂在碱性溶液中的水解叫做“皂化作用”.普通肥皂是各种高级脂肪酸钠盐的混合物.油脂用氢氧化钾皂化所得的高级脂肪酸钾盐,质软，叫做软皂,医学上常来洗净皮肤.“来苏儿”就是由煤酚和软皂制成的.宁德职业技术学院1g油脂完全皂化所需氢氧化钾的质量(单位毫克)称为皂化值.根据皂化值的大小,可以判断油脂的平均相对分子质量.平均相对分子质量=(3×56×1000)÷皂化值油脂中甘油酯的平均相对分子质量越大，则1g油脂所含甘油酯物质的量越少,皂化时所需碱的量也越少,即皂化值越小.反之,皂化值越大,表示甘油酯的平均相对分子质量越小,即1g油脂所含甘油酯的物质的量越多.人体摄入的油脂主要在小肠内催化水解，此过程叫做消化.水解产物透过肠壁被吸收(少量油脂微粒同时被吸收),进一步合成人体自身的脂肪.吸收后的脂肪除一部分氧化供给能量外,大部分贮存于脂肪组织中.脂肪乳剂一般用精制植物油与磷脂酰胆碱、甘油及水混合,用物理方法制成白色而稳定的脂肪乳剂,供静脉注射,广泛用于晚期癌症和术后康复等.宁德职业技术学院2.加成反应油脂中的不饱和高级脂肪酸甘油酯中含碳碳双键,因而与烯烃相似,可与氢气、卤素等发生加成反应.(1)加氢不饱和高级脂肪酸甘油酯加氢后可转化为饱和程度较高的油脂,这个过程称为油脂的氢化或硬化.这种加氢后的油脂称为氢化油或硬化油.硬化油饱和程度大,且为固态,不易变质,便于贮存和运输.宁德职业技术学院(2)加碘油脂中的碳碳双键与碘的加成反应常用来测定油脂的不饱和程度.100克油脂所能吸收碘的克数叫做碘值.油脂的碘值越大,其成份中脂肪酸的不饱和程度越高.由于碘的加成反应很慢,所以在实际测定中常用氯化碘或溴化碘的冰醋酸溶液作试剂.因为氯原子或溴原子能使碘活化,从而加快反应速度.反应后,将吸收的氯化碘的量换算成碘量,即为油脂的碘值.碘值是油脂性质的重要参数,也是油脂分析的重要指标.宁德职业技术学院3.油脂的酸败油脂在空气中放置过久，会变质产生难闻的气味,这种变化叫做酸败.油脂中不饱酸的双键部分受到空气中氧的作用，氧化成过氧化物，后者分解及进一步氧化，产生有臭味的低级醛及羧酸.油脂的不饱和程度越大,酸败越快.此外,光、热或湿气都可以加速油脂的酸败.(1)空气中氧的作用宁德职业技术学院在微生物或酶的作用下,油酯先水解为脂肪酸,脂肪酸在微生物或酶的作用下发生β氧化,即羧酸中的β碳原子被氧化为羰基,生成β-酮酸,后者进一步分解则生成含碳较少的酮或羧酸.油脂酸败的产物有毒性和刺激性，因此酸败的油脂不能食用.油脂中游离脂肪酸含量常用酸值表示,中和1克油脂中的游离脂肪酸所需氢氧化钾的毫克数,叫做油脂的酸值.油脂酸败后,酸值升高.酸值6的油脂不宜食用.(如何防止油脂酸败?)(2)微生物或酶的作用宁德职业技术学院4.干化作用有些植物油(如桐油、亚麻油等)在空气中可生成一层坚韧且富有弹性的薄膜,这种现象叫做油的干化作用.其原理可能是油脂分子中所含的具有共轭双键的不饱和脂肪酸在氧的催化下发生聚合作用具有干性作用的油叫干性油,没有干性作用的油叫非干性油,介于二者之间的叫半干性油.这三类油可用碘值来区分.干性油：碘值130半干性油：碘值100～130不干性油：碘值100宁德职业技术学院四.肥皂和表面活性剂(一)肥皂的乳化作用1.肥皂的组成普通肥皂含70%高级脂肪酸钠，30%的水分和泡沫剂(如松香酸钠等).高级脂肪酸的钾盐不能凝结成硬块,用作软皂.2.去污作用宁德职业技术学院(二)表面活性剂表面活性剂是能降低液体表面张力的物质.表面活性剂分子中必须含有亲水基团和疏水基团.表面活性剂可用作起泡剂、洗涤剂和分散剂等.表面活性剂可分为离子型和非离子型.离子型表面活性剂又分阳离子型和阴离子型.1.阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂(如肥皂)在水中离解出起表面活性作用的阴离子.它们的疏水基R包含于阴离子R-COO-中.合成洗涤剂,如烷基硫酸钠和烷基苯磺酸钠等也属此类.但它们的钙及镁盐的溶解度都较大,因而可在酸性溶液或硬水中使用.宁德职业技术学院2.阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂在水中生成带有疏水基的阳离子,这类化合物主要有季铵盐及某些含硫或含磷的化合物.除有乳化作用外,还有较强的杀菌能力.因此,也可用作杀菌剂和消毒剂.如杜灭芬用于预防和治疗口腔炎和咽炎等.宁德职业技术学院3.非离子表面活性剂非离子表面活性剂在水中不形成离子,它们的亲水部分含有多个羟基或醚键,使分子具有足够的亲水性.非离子表面活性剂的乳化性能和洗涤效果都较好,不受酸性溶液和硬水中钙、镁离子的影响,是目前普遍使用的洗涤剂.宁德职业技术学院第二节类脂化合物一.磷脂(一)磷脂的存在、分类磷脂广泛存在于动物的脑、肝、蛋黄、植物的种子及微生物中.根据磷脂的组成和结构可分为磷酸甘油酯和神经鞘磷脂两大类.(二)磷脂的结构1.磷酸甘油酯磷酸甘油酯的种类很多,最重要的是卵磷脂和脑磷脂.宁德职业技术学院磷酸与甘油α碳上的羟基生成的酯叫做α-磷脂,磷酸与甘油β碳上的羟基生成的酯叫做β-磷脂.此外,在磷脂中,甘油部分的β碳原子是手性碳原子,手性碳上的酯基在左侧的是L-构型,相反的是D-构型.天然磷脂主要是L-构型.卵磷脂水解得到甘油、脂肪酸、磷酸和胆碱;脑磷脂水解则得到甘油、脂肪酸、磷酸和胆胺.宁德职业技术学院2.神经鞘磷脂神经鞘磷脂简称鞘磷脂,由磷酸、胆碱、脂肪酸及鞘氨醇组成.鞘磷脂主要存在于动物脑和神经组织中,它与蛋白质、多糖构成神经纤维或轴索的保护层.宁德职业技术学院(三)磷脂的性质磷脂分子中存在疏水基和亲水基,它们是良好的乳化剂,在细胞中起重要的生理作用.磷脂可溶于水及某些有机溶剂,但不溶于丙酮,可把它和其他脂类分开.磷脂分子中都含有酯键,因此,它们都能水解.若磷脂分子中含有不饱和脂肪酸时,也能发生加成反应和氧化反应.二.蜡(一)蜡的存在和组成及分类蜡广泛存在于动、物体内,起保护作用.蜡是16个C原子以上的偶数C原子的羧酸和高级一元醇形成的酯,最常见的羧酸和醇是软脂酸、二十六酸、十六醇、二十六醇及三十醇等.(二)蜡的性质和用途蜡有较大稳定性，不易变质，难于皂化.主要用于制作蜡纸、防水剂、光泽剂及香脂等.宁德职业技术学院三.甾族化合物(一)甾族化合物的母体结构甾族化合物也叫类固醇化合物,广泛存在于动、植物组织中,具有重要的生理作用.它们的结构特点是分子中都含有一个环戊烷骈多氢菲的骨架,称为甾环.甾族化合物在C10及C13处都有一个甲基，称角甲基，在上连有一些不同取代基,C17上连接的是氢或烃基.“甾”字中的“田”表示四个环,“巛”表示C10、C13及C17上的三个取代基.四个环和环上的编号是固定的.甾族化合物结构上的差异:一是甾环上的饱和程度不同,二是C17上所连R的不同.宁德职业技术学院(二)重要的甾族化合物甾族化合物中,甾醇和甾体激素最重要,甾醇类按其来源分为植物甾醇和动物甾醇.甾体激素包括肾上腺皮质激素、性激素和昆虫蜕皮激素等.1.胆固醇(胆甾醇)胆甾醇(胆固醇)存在于人及动物的血液、脂肪、脑髓及神经组织中.人体内的胆结石几乎全是由胆甾醇所组成的,人体中胆固醇含量过高可引起胆结石及动脉硬化等症.宁德职业技术学院2.7-脱氢胆甾醇胆甾醇在酶催化下氧化成7-脱氢胆甾醇.7-脱氢胆甾醇存在于皮肤组织中,在日光照射下发生化学反应,转变为维生素D3.维生素D3是从小肠中吸收Ca2+离子过程中的关键化合物.体内维生素D3的浓度太低，会引起Ca2+离子缺乏，不足以维持骨骼的正常生成而产生软骨病.宁德职业技术学院3.麦角甾醇麦角甾醇是一种植物甾醇,最初是从麦角中得到的,但在酵母中更易得到.麦角甾醇经日光照射后,B环开环而成前钙化醇，前钙化醇加热后形成维生素D2(即钙化醇).维生素D2同维生素D3一样,也能抗软骨病,因此,可以将麦角甾醇用紫外光照射后加入牛奶和其他食品中,以保证儿童能得到足够的维生素D.宁德职业技术学院4.肾上腺皮质激素肾上腺皮质激素是哺乳动物肾上腺皮质分泌的激素,皮质激素的重要功能是维持体液的电解质平衡和控制碳水化合物的代谢.动物缺乏它会引起机能失常以至死亡.皮质醇、可的松及皮质甾酮等皆此类中重要的激素.宁德职业技术学院5.性激素性激素是高等动物性腺的分泌物,起控制性生理、促进动物发育、维持第二性征(如声音、体形等)的作用.它们的生理作用很强，很少量就能产生极大的影响.性激素分为雄性激素和雌性激素两大类,两类性激素都有很多种，在生理上各有特定的生理功能.睾丸酮素是睾丸分泌的一种雄性激素，有促进肌肉生长，声音变低沉等第二性征的作用，它是由胆甾醇生成的，并且是雌二醇生物合成的前体.宁德职业技术学院雌二醇为卵巢的分泌物,对雌性的第二性征的发育起主要作用.动物体