2 脂质

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O
CH2-O- C
O
CH-O- C
O
CH2-O- C
二、脂肪酸(fatty acids)
脂肪酸是指具有
长碳氢链和一个
羧基末端的有机
化合物的总称。
线形不分支,无
环状结构。
(一)脂肪酸的基本结构及命名
生物化学脂肪酸,一般指含有12个碳以上(至20
个碳)烷酸。不同脂肪酸的区别在于链的长短和
不饱合双键的数目与位置。 脂肪酸的名称过去根据提取的原料命名,现在为 系统命名法,是根据构成它的母体烃类的名称给 脂肪酸命名的。
亚油酸:顺,顺-十八碳-9,12-二稀酸, 18:2△9c,12c
亚麻酸:全顺-十八碳-9,12,15-三稀酸,18:3△9c,12c,15c
花生四稀酸:全顺-二十碳-5,8,11,14四稀酸,
20:4 △5c,8c,11c,14c
二十二碳六稀酸 (DHA) :
全顺-二十二碳-4-7-10-13-16-19六稀酸 ,
四、 甘油的性质
1. 甘油具有甜味,粘稠状,比水重(1.26),与水、乙
醇可以混溶。不溶于一些非极性溶剂。 2. 甘油可以与无机酸或有机酸生成酯,如3-P-甘油,是 脂肪代谢中的中间产物。 3. 甘油在脱水剂(如P2O5)的作用下可以发生脱水作用, 生成丙烯醛(CH2=CH-CHO)。成为有臭味的气体, 由于可鉴定甘油的存在。
O
CH2-O- C
O
CH-O- C
O
CH2-O- C
Triglyceride : Vegetable Oil
e.g. soybean oil
O
CH2-O- C
O
CH-O- C
O
CH2-O- C
O O R2 C O CH2 O C O O C R3 R1
CH
CH2
三酰甘油(甘油三酯): 简单三脂酰甘油 混合三脂酰甘油
第二章 脂
Lipids

第一节 脂质概述
一、 脂质的概念
• 脂质(lipid,脂类或类脂),是一类低溶于水而高溶于 非极性溶剂的生物有机分子。对大多数脂质而言,其 化学本质是脂肪酸和醇所形成的酯类及其衍生物。
• 脂质是生物体的一大类重要的有机化物,脂类包括的
范围很广,这些物质不但化学成份和化学结构有很大
(三)必需脂肪酸(essential fatty acids)
人体及哺乳动物能制造多种脂肪酸,但不能向脂 肪酸引入超过△ 9的双键,因而不能合成亚油酸和 亚麻酸,而这2种FA对人体功能是必需的,但必须 由膳食提供的,称为必需脂肪酸。
18:1△9c 18:2△9c,12c 18:3△9c,12c,15c
亚麻酸是ω-3家族的原初成员,人体能合成ω-3系列中 的20碳和22碳成员:二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯 酸(DHA)。DHA在眼的视网膜和大脑皮层中特别活跃。 人体内ω-6与ω-3PUFA不能互相转变。
花生四烯酸
20:4 △5c,8c,11c,14c
白三烯 前列腺素(PG) 前列腺烷酸: 凝血恶烷 含五碳饱和环, 带羧基的7碳链(环C8相连) 8碳链与环C12相连
相当于硬脂酸
CH
CH2 OH O
O C R2
鲨肝醇
2,3-烷基醚二酰甘油
O C HO O
CH3
O
(CH2)8CH=CH(CH2)7CH3
相当于油酸
R1
CH
CH2 OH O
O C R2
鲨油醇
2,3-烯基醚二酰甘油
蜡(Wax)
蜡是高级脂肪酸与高级脂肪醇的酯,蜡酯的通式 (RCOOR’)。 蜂蜡是许多高级一元醇酯的混合物,但主要成份是三 十烷醇的软脂酸脂。 毛腊的主要成分为 三羟蜡酸的环醇脂(胆固醇)
如:十八碳烷酸(硬脂酸);十八碳单烯酸;十
八碳二烯酸等。
O
Stearic
O
HO-C
Linolenic
HO-C
C18 fatty acids
Oliec
O HO-C O HO-C
Linoleic
脂肪酸系统命名的缩写规定
△编号系统:
• 从羧基端开始计数,
• 先写出碳原子的数目,
• 在冒号后边写出双键数目(没有写0),
• 在右上角标明双键位置(开始的位置)和几何 构型。
• 如油酸为18:1 △9cis ,反式是trans.
饱和脂肪酸:
来源 系统命名
软脂酸(棕榈酸),n-十六碳烷酸,16:0 硬脂酸, 花生酸, n-十八碳烷酸,18:0 n-二十碳烷酸,20:0
•不饱和脂肪酸:
油 酸:顺-十八碳-9-稀酸, 18:1△9c,
差异,而且具有不同的生物学功能。
• 把它们归为一类的依据是它们的溶解性,而不是基于 化学结构上的共同点。
二、脂的共同性质:
1. 不溶或微溶于水而易溶于乙醚、氯仿、苯等非极性有
机溶剂的化合物,一般由醇和脂肪酸组成。(脂质的 这一共同特征主要是由构成它们的长链烃类结构成分 所决定的。) 2. 脂质在生物体内的代谢方式具有类似性。
游离的FA在水中应能解离:
RCOOH
[RCOO-] K
RCOO- + H+
[H+]
[RCOOH]
pK=-logK
大多数FA的pK值约为4.76-5.0,为酸性。
5、FA的分布
• 已分离的FA已有一百多种,高等生物占多数。
• 高等动植物中,FA都是偶数碳原子,常见的 是C16和C18的酸,C12以下的饱合FA主要存 在于哺乳动物的乳脂中。
16c,19c
22:6 △4c,7c,10c, 13c,
不饱和脂肪酸(PUFA)功能:
1、生物膜中多是顺式不饱和脂肪酸: 增加膜流动性, 降低膜相变温度,抗寒冷 2、PUFA能降低血脂
(二)脂肪酸的特性
1、碳原子的数量:绝大多数是偶数碳原子(12-24),最常见 是16和18碳的脂肪酸。
2、饱合性:饱合脂肪酸分子式CnH2n+1COOH。
3. 脂类的范围:
油脂,磷脂,蜡,萜类以及甾体化合物等
三、 脂类的生物学功能
1、生物膜的结构组分,是基本构件,它赋予细胞膜柔
软性,极性,不透过性和高电阻性。
甘油磷脂
植物种子
动物脂肪细胞
四、脂的分类
(1)单纯脂:脂肪酸与醇类形成的酯。 甘油酯、鞘酯、胆固醇酯、蜡
(2)复合脂(compound lipid):
CH2 HO
OH
CH
CH2 OH
1
CH2OH
2
HO CH
3
CH2OH
sn立体专一性编号
1
CH2OH
1
CH2-O-PO3H2
2
HO CH HO
2
CH
3
CH2-O-PO3H2
3
CH2OH
sn-甘油-3-磷酸
sn-甘油-1-磷酸
五、其它酰基甘油类
(一)、醚酰基甘油
O R1 C HOO
CH3
O
(CH2)17CH3
具有旋光性。
5、脂肪酸具有折光性。
不饱和脂肪酸的折光率一般比饱和脂肪酸
高,饱和脂肪分子量高的折光率也高。故可
用测定脂肪的折光率来判断脂肪分子中脂肪 酸的性质。
(二)化学性质:
酯键、甘油、脂肪酸有关
1、由酯键产生的性质——水解及皂化
O CH2 O C R1 O O CH2 O C R3
H+ CH2 OH + 酶 CH2

O R1 C OH R1COOK O
R2COOK R2 C OH R3COOK
R3 O C OH
表示皂化所需的碱量数值
称为皂化价,或皂化值。 (TG)平均Mr=
是指完全皂化一克油或脂 所消耗的KOH的毫克数。
3×56×1000
皂化值
三酰甘油(TG)
2、不饱合脂肪酸产生的性质
氢化与卤化:脂肪分子中的不饱合FA可以与氢 及卤素发生加成反应,即氢化(hydrogenation) 与卤化(halogenation)。 卤化反应中吸收卤素的量反映不饱合键的多少, 通常用碘值(iodine value)来表示油脂的不饱和 程度。碘值是100g油脂卤化时所能吸收碘的克 数。
ω-6 FUPA的衍生物
三、三酰基甘油的性质
(一)物理性质
1. 脂肪一般为无色,无嗅,无味,呈中性, 比重略小于1。
2. 脂肪不溶于水,而易溶于非极性有机溶剂。
在有乳化剂的存在下,油脂可与水混合成
乳状液。
3. 天然脂肪一般无明确的熔点。
4、如甘油1,3位上的羟基上的脂肪酸取代基
不同时,第2位上的碳原子成为手性碳原子,
磷脂:甘油磷脂、鞘磷脂
糖脂:甘油糖脂、鞘糖脂
脂蛋白 (3)衍生脂:脂肪酸及其衍生物 包括:固醇类,萜类,脂溶性维生素
胆固醇
第二节 简单脂类(simple lipid)
一、油脂的结构组成
二、脂肪酸
(一)基本结构及命名
(二)脂肪酸的特性
(三)必需脂肪酸
一、油脂的结构组成
• 油脂(脂肪),也称为三酰基甘油酯。在植物中的
• 在高等植物和低温生物以不饱合FA的含量较 高,动物脂肪含饱合FA较多。
• 细菌所含的FA种比高等动植物少的多,约20 多种,绝大多数是饱和FA和单烯酸的各种特 殊异构体的。
气液柱层析
以气体作为流动相,
以液体作为固定相, 样品首先经过气化。 饱和脂肪酸先出来, 不饱和脂肪酸后出来,
碳链短的先出来。
结构式:
H3C H2 C C H2 H2 C C H2 H2 C C H2 H2 C C H2 H2 C C H2 H2 C C H2 H2 C C H2 COOH
不饱合脂肪酸主要是含双键的烯酸,双键多位于C9。 在自然界中,绝大多数双键是不稳定的顺式(cis)型的,而
不是稳定的反式(trans)型的。
R1
+3H2O CH OH CH O C R2
O C OH O O C OH
OH
R2 C OH R3
• 皂角中含有皂甙
油脂的碱水解作用称为皂化。
产物是脂肪酸的盐类,俗称皂;甘油
O CH2 O C R1 O CH O C R2 O CH2 O C R3
Байду номын сангаас
+3KOH
皂化 CH2 OH
CH OH CH2 OH
KOH的mg数,从乙酰化值的多少,可以推知样品中所含
羟基的多少。 • 注意:乙酰化值是经过两步反应测定的,先乙酰化,再 水解,后中和。
三酰基甘油的性质(总结) 1、皂化值(评估油的质量) 完全皂化1克油脂所需KOH的毫克数。 2、碘值(不饱和键的多少) 100克油脂吸收碘的克数。 3、酸值(酸败程度) 中和1 克油脂中的游离脂肪酸所消耗的KOH毫克数。 4、乙酰值(羟基的多少) 1g乙酰化产物中释放的乙酸所需的KOH毫克数。
亚油酸和亚麻属于两个不同的的多不饱合脂肪酸 (PUFA)家族:omega-6(ω-6)和omega-3(ω-3)系列。 ω-6和ω-3系列是分别指第一个双键离甲基末端6个碳 和3个碳的 PUFA。 亚油酸是ω-6家族的原初成员,在人和哺乳类体内能 将它转变成γ-亚油酸,并继而延长为花生四烯酸,后者是 维持细胞膜的结构和功能所必需的,也是合成一类生理活 性脂质, 类二十烷化合物的前体。
甘油取代物的构型
为了区分油脂的构型,需要对甘油分子作一规定。 1,甘油分子的的投影式上下书写,从上至下,由于三个原子 组成,分别标以1,2,3表示,并且顺序不能颠倒。 2、中间的碳原子(第二位碳原子)上的羟基投影式表示时,
一定在碳链的左侧,在碳2上面的的碳原子称为碳-1,在碳
2下在的碳称为碳3,即立体专一性编号,用sn-表示。
二酰甘油(甘油二酯)
单酰甘油(甘油单酯)
蜡:长链脂肪酸+长链一元醇(或固醇)
三酰甘油
Triglyceride : Animal Fat e.g. butter/lard
O
CH2-O- C
O
CH-O- C
O
CH2-O- C
Triglyceride : Vegetable Oil
e.g. soybean oil
甘油三酯中脂肪酸主要是不饱合脂肪酸,因此呈液
态,称为油(oil),动物的甘油三酯主要含饱合脂肪 酸较多,呈固态,称为脂(fat),合称油脂。
• 三酰基甘油酯的结构通式:
O O R2 C O CH2 O C O O C R3 R1
酰基
CH
CH2
Triglyceride : Animal Fat e.g. butter/lard
3、FA的熔点与沸点
• 随着链的长度的增加而升高,通常C10以下的FA(饱
和)室温下是液体的,长链的饱和FA是固体的。 • 对不饱和FA,由于双键的存在,使得FA的熔点与沸点 下降,双键越多,其熔点也就越低。如硬脂酸熔点为
70º C,而油酸(一个不饱合键)为14º C。
30º
4、FA的解离:
FA是难以溶于水,只能溶于低极性的溶剂中。
酸败与自动氧化:天然油脂长时间暴露在空气中产生难 闻的气味,这种现象称为酸败。这是脂类所含的不 饱合脂肪与分子氧作用后,产生脂酸过氧化物,进
而降解成挥发性的醛、酮、酸等复杂物质。
酸败程度一般用酸值(acid value)来表示,酸值即
中和1g油脂中的游离脂肪酸所需要的KOH毫克数。
3、羟基脂肪酸产生的性质 • 乙酰化:含羟基FA的油脂可与乙酰酐或其他酰化剂作用 形成乙酰化油脂或其他酰化油脂。油脂的羟基化程度一 般用乙酰化值表示。 • 乙酰化值是指中和从1g乙酰化产物中释放的乙酸所需
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