第二節　脂類物質

脂類是存在于生物體或食品中，微溶于水而能溶于有機溶劑的一類化合物的總稱。脂類既是人體組織的重要組成成分，也是人體所需要的重要營養物質，在供給人體能量方面起著重要作用。

一、脂肪的分類

脂類是脂肪和類脂的總稱，主要有甘油三酯、磷脂和固醇類。食物中的脂類95%是甘油三酯，5%是其他脂類，而在人體儲存的脂類中，甘油三酯高達99%，因此通常稱脂類為脂肪。

（一）甘油三酯

甘油三酯也稱為脂肪或中性脂肪，由一分子甘油和三分子脂肪酸組成，其結構見圖3-3。室溫下呈液態的酰基甘油稱為油，室溫下呈固態的稱為脂。油和脂在化學上沒有本質區別，只是物理狀態上的差異。植物來源的酰基甘油多為油（可可脂例外），而動物來源的酰基甘油多為脂（魚油例外）。

（二）類脂

1.磷脂

磷脂是指三酰甘油用一個或兩個脂肪酸被含磷酸的其他基團取代而形成的一類物質，分為甘油磷脂與鞘磷脂兩大類，分別由甘油和鞘氨醇構成。甘油磷脂與營養有關，常見的有磷脂酰膽堿、磷脂酰肌醇、磷脂酰絲氨酸、磷脂酰乙醇胺等。磷脂酰膽堿也稱為卵磷脂，由一個含磷酸膽堿的基團取代三酰甘油中的一個脂肪酸而構成，是構成細胞膜的主要成分。

2.糖脂

糖脂（Glycolipid）是一類含有糖基的脂質，由糖的半縮醛羥基通過糖苷鍵與脂質相連而成，其非脂部分為糖基，脂部分為鞘氨醇或甘油。糖脂可根據脂部分的構成而再分為鞘糖脂與甘油糖脂。糖脂是構成細胞膜所必需的類脂。

3.固醇類

固醇（Sterols）又稱為甾醇，是一類由3個己烷環及一個環戊烷稠合而成的環戊烷多氫菲衍生物，廣泛存在于動植物食品中，包括動物固醇和植物固醇。膽固醇（圖3-4）是一種重要的固醇，廣泛存在于動物體的血液、脂肪、腦髓及神經組織中。

膽固醇不僅參與形成細胞膜，經代謝還能轉化為膽汁酸、類固醇激素、7-脫氫膽固醇，并且7-脫氫膽固醇經紫外線照射就會轉變為維生素D3，但機體中膽固醇含量過高是有害的。

（三）脂肪酸

脂肪酸是一類具有長碳氫鏈和一個羧基末端的有機化合物的總稱。自然界中的脂肪酸主要以酯或酰胺形式存在于各種脂類中，以游離形式存在的極少。脂肪酸的種類很多，具體分類見表3-1。不同脂肪酸之間的區別主要在于碳鏈長度、雙鍵數目、位置、構型以及其他取代基團的數目和位置。

1.脂肪酸的分類

（1）按脂肪酸的碳鏈長度分類：根據碳原子數目的不同，可分為長鏈脂肪酸（14～24碳）、中鏈脂肪酸（8～12碳）和短鏈脂肪酸（6碳以下）。

（2）按脂肪酸的飽和度分類：根據不飽和雙鍵數目的不同，可分為飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸與多不飽和脂肪酸。單不飽和脂肪酸的碳鏈中只含有一個不飽和雙鍵，如油酸、芥酸、棕櫚油酸等；多不飽和脂肪酸的碳鏈中含有2個或2個以上不飽和雙鍵，如二十二碳六烯酸（DHA）、花生四烯酸（AA）和二十碳五烯酸（EPA）。

（3）按脂肪酸的空間結構分類：根據空間結構的不同，脂肪酸可分為順式脂肪酸和反式脂肪酸。在以雙鍵結合的不飽和脂肪酸中，若脂肪酸均在雙鍵的一側為順式（Cis），而在雙鍵的不同位置為反式（Trans）。天然油脂中的不飽和脂肪酸大部分為順式，只有牛、羊等的反芻動物的脂肪和乳汁中存在少量的反式脂肪酸。反式脂肪酸主要來自經過部分氫化的植物油，其過量攝入會危害人體健康。

表3-1　常見的脂肪酸

2.必需脂肪酸

人體除從食物中攝取脂肪酸以外，還能夠自身合成多種脂肪酸。必需脂肪酸（Essential fatty acid, EFA）是指人體不可缺少而自身又不能合成，必須通過食物供給的脂肪酸。目前，被確認是人體必需脂肪酸的是n-6系列中的亞油酸和n-3系列中的α-亞麻酸，人體可利用亞油酸和α-亞麻酸合成花生四烯酸（AA）、二十二碳六烯酸（DHA）等其他不飽和脂肪酸。

二、脂肪的性質

（一）脂肪的物理性質

1.水溶性

脂肪一般不溶于水，易溶于有機溶劑如乙醚、石油醚、氯仿、二硫化碳、四氯化碳、苯等。脂肪的比重小于1，故浮于水面上。脂肪雖不溶于水，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。

2.熔點和凝固點

天然油脂是甘油三酯等的混合物，不是純物質，由于各種甘油三酯的熔點高低不同，沒有確定的熔點和凝固點，一般在40～55℃之間。熔點和凝固點與組成油脂的脂肪酸有關，含飽和脂肪酸較多的油脂其熔點范圍較高，含不飽和脂肪酸較多的油脂則其熔點范圍較低。除棕櫚果、椰子和可可豆等熱帶植物油在室溫下是固體以外，所有的植物油在室溫下是液體。動物性脂肪在室溫下是固體，并且熔點較高。

3.氣味

天然油脂都有一定的特有氣味。油脂氣味可以反映油脂的品質變化，長期存儲的油脂因酸敗而帶有“哈喇味”，可常用物理法或化學法進行脫臭處理。

4.密度和相對密度

油脂在單位體積內的質量稱為油脂的密度。油脂在20℃時密度與水在4℃時的密度之比稱為油脂的相對密度。油脂的相對密度小于1，一般在0.9～0.95之間。油脂的密度和相對密度均與溫度成反比，油脂密度隨溫度的變化為每增加1℃其密度降低0.00064。

5.折射率

折射率是油脂及脂肪酸的一個重要物理常數，不同的油脂所含脂肪酸不同，其折射率也不相同。折射率是鑒定油脂的類型及質量最簡便的方法。油脂的折射率隨分子量增大而增大，隨雙鍵的增加而升高；共軛不飽和脂肪酸比同類非共軛不飽和脂肪酸有更高的折射率。

6.介電常數

介電常數是反映油脂分子極大小的數據。未加熱的新鮮油脂的介電常量都在2.9～3.0之間；被加熱或是煎炸食品后，油脂介電常量增加，說明其中極性成分總含量升高。

7.黏度

黏度是分子間內摩擦力的一個量度。油脂具有較高的黏度，油脂的黏度隨溫度增高而降低。在制油過程中，對料坯進行加熱蒸炒，其目的就是降低油脂黏度和增加油脂流動性，從而提高出油率。

8.沸點和蒸氣壓

沸點和蒸氣壓是油脂最重要的物理常數之一。脂肪酸及其酯類的沸點由高到低的順序為：甘油三酯＞甘油二酯＞甘油一酯＞脂肪酸＞脂肪酸的低級一元醇酯。甘油酯的蒸氣壓總是低于脂肪酸的蒸氣壓。油脂的沸點在300℃以上，而油脂在溫度達到沸點前就會分解。

（二）脂肪的化學性質

1.水解作用

脂肪能在酸、堿或脂肪酶的作用下水解為脂肪酸及甘油。

2.皂化作用

脂肪中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脂肪酸鹽。工業上利用這種水解反應制造肥皂，因此稱為皂化反應。1g油脂完全皂化所需氫氧化鉀的毫克（mg）數稱為皂化值，通過化皂值，可以求出脂肪的分子量。皂化值可以說明脂肪中脂肪酸碳鏈的長短。脂肪酸碳鏈越短，皂化值越高。

3.加氫作用和加碘作用

油脂不飽和脂肪酸含有的不飽和鍵可發生加成反應，包括加氫作用和加碘作用。含有不飽和脂肪酸的油脂，在鎳、鈀等金屬催化劑作用下可以加氫，其所含的雙鍵可因加氫而變為飽和脂肪酸，叫做油脂的氫化。人造黃油就是一種加氫的植物油。不飽和雙鍵上還可以和鹵素發生加成反應。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價。根據碘價可判斷脂肪中脂肪酸的不飽和程度。脂肪所含的不飽和脂肪酸越多或不飽和脂肪酸所含的雙鍵越多，碘價越高。

4.氧化反應

油脂暴露于空氣中會自發地進行氧化作用，生成的過氧化物、低級醛、酮、羧酸等物質具有令人不快的酸臭味，從而使油脂發生酸敗。發生酸敗的油脂喪失了營養價值，甚至變得有毒。飽和脂肪酸及其酯，不易發生氧化反應，但在光照、加熱等條件下也能緩慢氧化成氫過氧化物，進一步轉變成醛類或羥基酸等。另外，不飽和油脂的碳碳雙鍵可以氧化成環氧化物，如環氧豆油、環氧棉籽油等。油脂環氧化物可以用作塑料的穩定劑。

三、脂類的生理功能

脂類是人體必需營養素之一，它與蛋白質、碳水化合物是產能的三大營養素，在供給人體能量方面起著重要作用；脂類也是構成人體細胞的重要成分，如細胞膜、神經髓鞘膜都必須有脂類參與構成。其主要生理功能如下：

（一）脂類是人體組織的重要組成成分

脂肪在人體內占體重的10%～14%，類脂中的磷脂、膽固醇與蛋白質結合成脂蛋白，構成了細胞的各種膜，如細胞膜、核膜、內質網、線粒體、葉綠體等，也是構成腦組織和神經組織的主要成分。膽固醇在體內可轉化為膽汁酸鹽、維生素D3、腎上腺皮質激素及性激素等多種有重要生理功能的類固醇化合物。

（二）供給和貯存熱能

脂肪是人體熱能的主要來源，一般合理膳食的總能量有20%～30%由脂肪提供。每克脂肪在體內可釋放37.62kJ能量，比碳水化合物和蛋白質高1倍以上。脂肪也是儲存熱能的重要組織，脂肪所占空間較小，可在腹腔空隙、皮下等處大量儲存。當人在饑餓時首先動用脂肪補充熱能，以避免體內蛋白質的消耗。

（三）供給必需脂肪酸

必需脂肪酸是細胞的重要構成物質，在體內具有多種生理功能。必需脂肪酸參與構成細胞和線粒體膜、參與膽固醇代謝并合成前列腺素等激素，具有促進發育、防止心血管疾病、改善心肺功能、維持皮膚及毛細血管的健康、促進膽固醇代謝、防治冠心病、調節生殖機能等主要生理功能。

（四）促進脂溶性維生素的吸收

脂肪是脂溶性維生素的溶媒。維生素A、維生素D、維生素E、維生素K等脂溶性維生素均不溶于水，只有溶解于脂肪時才能被人體吸收。

（五）對人體的保護功能

脂肪是器官、關節和神經組織的隔離層，并可作為填充襯墊，避免各組織相互間機械磨擦，從而支持和保護體內各種重要器官，如腹腔脂肪、皮下脂肪等。脂肪在皮下適量儲存，可滋潤皮膚，增加皮膚的彈性，充盈營養物質，延緩皮膚衰老。脂肪導熱性差，可以防止體內熱量散發，從而維持體溫。

（六）增加飽腹感和改善食品感官性狀

脂類在胃中停留時間較長，一次進食50g脂肪需經4～6小時才能從胃中排空，脂肪進入十二指腸可刺激產生腸抑胃素而抑制腸道蠕動，因而可增加飽腹感。烹調食物時加入脂肪，可以改善食品的色澤和風味，給人以良好的感觀性狀，增進食欲。