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第3章 脂类

脂类(Lipids)分为脂肪和类脂两大类。脂类的物理特征是不溶于水。

一、脂肪

1.脂肪的组成脂肪俗称油脂,由一分子甘油和三分子脂肪酸组成,又称甘油三酯。人类食物脂肪中的脂肪酸,绝大部分是14-22碳的双数长链脂肪酸。

2.脂肪的分类根据其碳链上有无双键而分为饱和脂肪酸(saturated fatty acid,SFA)和不饱和脂肪酸(unsaturted fatty acid,UFA)。不饱和脂肪酸根据双键的个数又分为单不饱和脂肪酸(monounsaturated fatty acid,MUFA)与多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid,PUFA)。

人体内饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸含量之比约为2:3,最多的饱和脂肪酸为软脂酸,其次是硬脂酸(stearic acid);最多的不饱和脂肪酸为油酸(oleic acid),其次是亚油酸。有几种不饱和脂肪酸是维持生命活动所必需的,在人体内不能合成,只能由食物提供,称为必需脂肪酸(essential fatty acid,EFA),其中亚油酸(linoleic acid)和α-亚麻酸(α-linolenic acid)最为重要,其他几种对人体生命活动有重要作用的不饱和脂肪酸都可由其转化合成。如γ-亚麻酸和花生四烯酸(arachidonic acid,AA)可由亚油酸合成;α-亚麻酸可转化为廿碳五烯酸(eicosapentaenoic acid,EPA)和廿二碳六烯酸(docosahexaenoic acid,DHA),但其转化合成的量有限,不能完全满足机体需要,仍需食物供给。

脂肪的物理状态是由脂肪酸的成分所决定,即含不饱和脂肪酸较多者,熔点较低,室温下呈液状,俗称油;含饱和脂肪酸较多者,熔点较高,室温下呈固态,俗称脂。

二、类脂

类脂主要包括磷脂和固醇类。

1.磷脂磷脂按其组成结构可以分为两类:

(1)磷酸甘油脂:以甘油为基础,包括磷脂酸(phosphatidic acid)、卵磷脂(lecithin)、脑磷脂(cephalin)等。

(2)神经鞘脂:机体主要的神经鞘脂是神经鞘磷脂(sphingomyelin),其分子结构中含有脂肪酰基、磷酸胆碱和神经鞘氨醇,以神经鞘氨醇为基础,不含甘油。磷脂是生物膜的重要组成物质,如红细胞膜的脂类约40%为磷脂,线粒体膜的脂类约95%为磷脂。

磷脂对脂肪的吸收和运转以及储存脂肪酸,特别是不饱和脂肪酸起着重要作用。大豆磷脂在保护细胞膜、延缓衰老、降低血脂和防治脂肪肝等方面具有良好效果。

人体除自身能合成磷脂外,每天从食物中也可以得到一定量的磷脂。含磷脂丰富的食物有蛋黄、瘦肉、脑、肝、肾等动物内脏,尤其是蛋黄含卵磷脂最多,可达9.4%,植物性食物以大豆含量最丰富,磷脂含量可达1.5%~3%。

2.固醇类固醇类为一些类固醇激素的前体,如7-脱氢胆固醇即为维生素D3的前体。胆固醇(cholesterol)是人体内最重要的固醇类化合物。

人体各组织中皆含有胆固醇,在细胞内除线粒体膜及内质网膜中含量较少外,其余组织中的胆固醇都比较多。人体每千克体重含胆固醇2g。胆固醇是细胞膜的重要组成部分,又是类固醇激素、维生素D及胆汁酸的前体。

胆固醇主要来自食物,每天可从膳食中摄入300~500mg的外源性胆固醇。主要的食物有肉类、动物内脏和脑、蛋黄、奶油等。除此之外,人体组织可以合成胆固醇,其合成部位主要在肝脏和小肠,产生类固醇激素的内分泌腺体,如肾上腺皮质、睾丸、卵巢,也能合成胆固醇。

肝脏是胆固醇代谢的中心,合成胆固醇的能力很强,还有使胆固醇转化为胆汁酸的特殊作用,人体每天合成胆固醇1~1.2g,而肝脏占合成量的80%。

三、脂类的生理功能

脂类物质在人体内有着重要的生理功能,是维持生命不可缺少的物质之一,其生理功能主要有以下几个方面。

(1)供给能量:脂肪在体内的主要功用是氧化供能,1g脂肪可释能38千焦(9.3kcal),远较糖类为多,这和脂肪分子中炭、氢比例有关。脂肪不仅富含热量,贮存在体内的体积也较小,是人体理想的贮能物质。

(2)防御机能:脂肪还能协同皮肤、骨骼和肌肉保护内脏,作为人体对外界环境的屏障,防止机体热能的耗散;也是体内一些脏器组织的保护和稳固层,使这些脏器组织免受震动和打击,如双侧肾脏周围都被脂肪组织包裹,起到固定保护肾脏的作用,如果脂肪减少到一定程度,肾脏可下垂。

(3)帮助脂溶性维生素的吸收:维生素A、维生素D、维生素E、维生素K等可溶解于脂肪,而不溶于水,所以脂肪可帮助食物中脂溶性维生素的溶解和吸收。

(4)构成细胞成分:细胞膜是双层脂质膜,磷脂、糖脂、固醇脂等均是人体细胞膜的重要组成部分。

(5)调节代谢:以固醇衍生物为主的性激素、肾上腺皮质激素对维持人体正常的性功能和调节体内的代谢发挥着重要作用。

(6)提供必需脂肪酸:人体必需脂肪酸由食物脂肪供给。必需脂肪酸是人体不可缺少的重要物质,一旦缺乏,将对机体产生不良影响。如胆固醇代谢缺乏必需脂肪酸,胆固醇就与一些饱和脂肪酸结合,不能在体内正常运输,并可能在血管壁内沉积。

必需脂肪酸在体内还有降血脂、改善血液循环、抑制血小板凝集、阻抑动脉粥样硬化和血栓形成等功能,对心脑血管疾病有很好的防治效果。DHA还可提高智力、增加记忆、提升学习机能。DHA是视网膜感光受体中最丰富的多不饱和脂肪酸,是维持视紫红质正常功能所必需的营养物质,缺乏后可引起光感觉器细胞死亡和影响视力。所以亚麻酸对增强视力有良好作用。花生四烯酸也曾被称为必需氨基酸,是合成前列腺素的主要成分,前列腺D2是其在脑中的主要代谢产物,在脑内涉及睡眠、热调节和疼痛反应等功能。动物的精子形成也与必需脂肪酸有着密切关系。必需脂肪酸是合成磷脂的必要成分,缺乏时会引起肝细胞的脂肪浸润。

必需脂肪酸中的多不饱和脂肪酸对人体健康虽然有很多益处,但容易产生脂质过氧化反应,因而产生自由基和活性氧等物质,对人体细胞和组织器官造成一定程度的损伤,此外,多不饱和脂肪酸还有抑制免疫功能的作用。因此,在考虑机体脂肪需要时,必须同时注意饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸三者间的合适比例。

四、人体对脂类的需求量

人类由于饮食习惯的不同,加上季节和气候的变化等因素,不同地区的人对脂类的需求量有很大的差异,再则体内的糖类可替代脂肪供能。因此,膳食中脂类的需求量变动范围很大,难以确定统一的量。一般情况下,每日膳食中有50g脂肪即可满足人体需要。脂类的供给量约占热能需要量的20%~25%即可。

脂肪的供给不仅要考虑量,还要考虑质,质量与脂肪的组成成分密切相关。植物油中的不饱和脂肪酸包含多种人体必需脂肪酸,所以植物油的营养价值要优于动物脂肪,因此,膳食中的脂肪,植物油应占2/3以上。

五、脂肪的来源

人类脂肪均来源于食物,脂肪普遍存在于各类动物性和植物性食物中。

随着人民生活水平的不断提高,膳食中的动物性食品迅速增多,因此,脂肪(尤其是动物性脂肪)的摄入量也随之而增。人体脂肪不但来源于食物,也可在肝脏或脂肪组织中由糖转化合成。

六、脂肪的消化、吸收与储存

脂肪的消化和吸收主要在小肠中进行。其消化过程则依靠胆盐的乳化作用和胰脂肪酶的水解作用。

1.脂肪的消化

(1)乳化作用:胆汁中的胆盐可使不溶于水的脂肪乳化,使脂肪分散成细小的微粒,增加胰脂肪酶与脂肪的接触面积,促进消化。

(2)水解作用:由胰腺分泌,经胰管流入小肠内的胰液含有胰脂肪酶,是促进脂肪水解的催化剂,能使食物中的大部分脂肪水解成β-甘油一酯而被吸收。

脂肪的消化率与其脂肪酸的组成有很大关系,含不饱和脂肪酸越多,熔点越低者越容易被吸收,因此植物油消化率比动物脂肪要高,常见食用油的消化率。

2.脂肪的吸收食物脂肪经消化水解成甘油和游离脂肪酸,甘油大都以甘油一酯的形式直接进入肠黏膜细胞内而被吸收。脂肪酸不溶于水,不能被直接吸收,需和胆盐(胆酸钠)结合成水溶性的复合物才能在十二指肠和空肠内被吸收。

吸收后的甘油和脂肪酸在酶的作用下又可重新合成脂肪,并与蛋白质结合成乳糜微粒,经淋巴和血液两条途径进入血液循环,分布于机体各组织中,供组织利用。

3.脂肪的储存人体脂肪组织是体内脂肪储存的主要场所,在皮下、肾周、肠系膜和大网膜等处储存最多,称为脂库。

七、脂肪的分解利用

人体除成熟的红细胞和脑细胞外,体内各组织都能氧化利用脂肪。通常脂肪首先水解成甘油和脂肪酸,再分别氧化分解。一般细胞虽能利用本身的脂肪,但主要还是利用脂库中动员出来的脂肪酸。肝脏和肾脏因含有较多的甘油激酶,所以能利用甘油作为能源。脂肪酸的氧化分解主要是脱氢和碳链的降解,由一系列的酶催化,在氧化分解过程中释发能量,供机体应用,这也是脂肪氧化的主要生理意义。

八、脂肪营养价值评价

食物脂类营养价值的评价主要在以下四个方面进行:

(1)脂肪的消化率:食物脂肪的消化率与其熔点密切相关。熔点低于体脂的脂肪(如植物油)消化率可高达98%;熔点高于体脂的脂肪(多数动物脂肪)消化率约90%。中链脂肪酸容易水解、消化、吸收和运输,所以,临床上常用于某些肠道吸收障碍的疾病。

(2)必需脂肪酸含量:必需脂肪酸如亚油酸和α-亚麻酸是维持人体生理功能必不可少的重要物质,必须通过每天的食物获得,因此,必需脂肪酸含量越高的食物,其营养价值也就越高,如植物油中的豆油、花生油等含必需脂肪酸的量可达动物油的10倍以上,所以,植物油的营养价值比一般动物油要高得多。

(3)脂溶性维生素含量:脂溶性维生素存在于多种食物脂肪中,如维生素A和维生素D主要存在于动物的肝脏中,以鲨鱼肝油的含量最高;维生素E在植物油中含量较高,每克麦胚油中含量高达1194μg,花生油为189μg,菜子油为236μg。

(4)脂肪的稳定性:不饱和脂肪酸含有不稳定的双键,在有氧条件下,会发生氧化反应,生成过氧化物,氧化后的油脂不仅营养价值降低,还可能存在安全性问题,如自动氧化生成的一些致突变物,对健康极为不利。而油脂中的维生素E有很强的抗氧化作用,是天然的抗氧化剂,可防止脂类酸败变质。所以,脂类稳定性的大小与维生素E的含量有重要关系,稳定性好的油脂营养价值高,反之,则营养价值就低。

综上所述,可见植物油的消化率高,所含脂肪酸完全,亚油酸含量高,不含胆固醇,含丰富的维生素E而稳定性好,不易酸败变质,所以是营养价值高的食用油脂。奶油不仅含有较多的维生素A和维生素D,而且脂肪酸种类亦比较完全,其中大多为低级脂肪酸,消化率高,所以奶油的营养价值也高;猪油的消化率虽与奶油相当,但其不含维生素,所含脂肪酸主要是油酸,故猪油的营养价值比奶油差得多。

九、血脂

血脂是血浆中脂类物质,主要由胆固醇和类脂组成。

1.正常浓度和生理变异血浆中的甘油三酯绝大部分以乳糜微粒和极低密度脂蛋白的形式存在。事实上,乳糜微粒可认为是食物中外源性脂肪的运输形式,而极低密度脂蛋白为自身合成的内源性脂肪的运输形式。游离脂肪酸则几乎全部和白蛋白结合。

正常人血清甘油三酯的浓度变异很大,很多生理因素可影响血清甘油三酯的浓度,例如在60岁以前有随年龄而升高的趋势;20~50岁的成年男子高于同龄女子,但女子在绝经期后,血清甘油三酯的浓度反高于男子或与男子相仿。显然,这些改变都和激素的调节有关,但其确切机理尚不十分清楚。

饮食固然可增高血清甘油三酯的浓度,但全身运动、情绪改变、应激状态等也能影响血清甘油三酯和游离脂肪酸的浓度。

2.脂肪增高对人体的影响长期高脂、高糖、高热量饮食,可分别因外源性脂肪吸收增加或内源性脂肪合成过多而导致血清甘油三酯增高,若机体对甘油三酯的清除发生障碍,血清甘油三酯的持久增高则对机体产生不良影响,导致许多疾病的发生或加重。很多疾病可见血清甘油三酯浓度的增高,如各型原发性高脂血症和继发性高脂血症。在现实生活中,继发性高脂血症最为多见,如动脉粥样硬化、高血压、冠心病、肥胖症、糖尿病、酒精中毒、脂肪肝、胰腺炎、梗阻性黄疸等均与血脂增高相关。

特别是冠心病患者,可因情绪激动,使血清脂肪酸迅速上升,饱和脂肪酸有促进血小板聚集的作用,可诱发冠状动脉急性阻塞而导致心肌梗死,危及生命安全。故此,有心血管疾病者,更应减少动物性脂肪的摄取。

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