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  • 脂肪酸

    脂肪酸(Fatty acid)是一类羧酸化合物,由碳氢组成的烃类基团连结羧基所构成。三个长链脂肪酸与甘油形成三酸甘油酯(Triacylglycerols),为脂肪的主要成分。低级的脂肪酸是无色液体,有刺激性气味,高级的脂肪酸是蜡状固体,无可明显嗅到的气味。脂肪酸是最简单的一种脂,它是许多更复杂的脂的组成成分。脂肪酸在有充足氧供给的情况下,可氧化分解为CO2(二氧化碳)和H2O(水),释放大量能量,因此脂肪酸是机体主要能量来源之一。脂肪酸可用于丁苯橡胶生产中的乳化剂和其它表面活性剂、润滑剂、光泽剂;还可用于生产高级香皂、透明皂、硬脂酸及各种表面活性剂的中间体。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    中文名: 脂肪酸 外文名: fatty acids
    CAS号: 67254-79-9 构成元素: 碳、氢、氧构成的化合物

    目录

    组成与分类/脂肪酸 编辑

    组成

    饱和脂肪酸(saturatedfattyacid):不含有—C=C—双键的脂肪酸。
    不饱和脂肪酸(unsaturatedfattyacid):至少含有—C=C—双键的脂肪酸。
    必需脂肪酸(occentialfattyacid):维持哺乳动物正常生长所必需的,而动物又不能合成的脂肪酸,如亚油酸,亚麻酸。
    三脂酰苷油(triacylglycerol):又称为甘油三酯。一种含有与甘油脂化的三个脂酰基的酯。脂肪和油是三脂酰甘油的混合物。
    磷脂(phospholipid):含有磷酸成分的脂。如卵磷脂,脑磷脂。
    鞘脂(sphingolipid):一类含有鞘氨醇骨架的两性脂,一端连接着一个长连的脂肪酸,另一端为一个极性和醇。鞘脂包括鞘磷脂,脑磷脂以及神经节苷脂,一般存在于植物和动物细胞膜内,尤其是在中枢神经系统的组织内含量丰富。
    鞘磷脂(sphingomyelin):一种由神经酰胺的C-1羟基上连接了磷酸毛里求胆碱(或磷酸乙酰胺)构成的鞘脂。鞘磷脂存在于在多数哺乳动物动物细胞的质膜内,是髓鞘的主要成分。
    卵磷脂(lecithin):即磷脂酰胆碱(PC),是磷脂酰与胆碱形成的复合物。
    脑磷脂(cephalin):即磷脂酰乙醇胺(PE),是磷脂酰与乙醇胺形成的复合物。
    脂质体(liposome):是由包围水相空间的磷脂双层形成的囊泡(小泡)。[1]

    分类

    自然界约有40多种不同的脂肪酸,它们是脂类的关键成分。许多脂类的物理特性取决于脂肪酸的饱和程度和碳链的长度,其中能为人体吸收、利用的只有偶数碳原子的脂肪酸。脂肪酸可按其结构不同进行分类,也可从营养学角度,按其对人体营养价值进行分类。按碳链长度不同分类。它可被分成短链(含2~4个碳原子)脂肪酸;中链(含6~12个碳原子)脂肪酸和长链(含14个以上碳原子)脂肪酸肪酸三类。人体内主要含有长链脂肪酸组成的脂类。

    饱和度
    脂肪酸分离设备脂肪酸分离设备

    它可分为饱和与不饱和脂肪酸两大类。其中不饱和脂肪酸再按不饱和程度分为单不饱和脂肪酸与多不饱和脂肪酸。单不饱和脂肪酸,在分子结构中仅有一个双键;多不饱和脂肪酸,在分子结构中含两个或两个以上双键。随着营养科学的发展,发现双键所在的位置影响脂肪酸的营养价值,因此又常按其双键位置进行分类。双键的位置可从脂肪酸分子结构的两端第一个碳原子开始编号。常从脂肪酸,并以其第一个双键出现的位置的不同分别称为ω-3族、ω-6族、ω-9族等不饱和脂肪酸,这一种分类方法在营养学上更有实用意义。

    营养角度

    非必需脂肪酸是机体可以自行合成,不必依靠食物供应的脂肪酸,它包括饱和脂肪酸和一些单不饱和脂肪酸。而必需脂肪酸为人体健康和生命所必需,但机体自己不能合成,必须依赖食物供应,它们都是不饱和脂肪酸,均属于ω-3族和ω-6族多不饱和脂肪酸。过去只重视ω-6族的亚油酸等,认为它们是必需脂肪酸,比较肯定的必需脂肪酸只有亚油酸。它们可由亚油酸转变而成,在亚油酸供给充裕时这两种脂肪酸即不至缺乏。自发现ω-3族脂肪酸以来,其生理功能及营养上的重要性越来越被人们重视。ω-3族脂肪酸包括麻酸及一些多不饱和脂肪酸,它们不少存在于深海鱼的鱼油中,其生理功能及营养作用有待开发与进一步研究。必需脂肪酸不仅为营养所必需,而且与儿童生长发育和成长健康有关,更有降血脂、防治冠心病等治疗作用,且与智力发育、记忆等生理功能有一定关系。

    人体组织脂肪酸含量
    人体各组织脂肪中脂肪酸的含量
    脂肪酸
    心肌
    脂肪组织
    主动脉
    心肌
    心肌
    线粒体
    微粒体
    12:0





    0.8
    1
    14:0
    1.1
    4.6
    4.6
    3.1
    4.1
    4.9
    4.7
    14:1

    0.6
    0.7


    0.4
    1.1
    15:0
    0.2
    0.3
    0.5




    16:0
    28.2
    26.4
    23.9
    26.6
    29.9
    30.3
    28.1
    16:1
    2.5
    8.6
    7.2
    5.4
    5.7
    10.5
    12.7
    17:0
    0.6
    0.4
    0.5




    17:1

    0.3
    0.5




    18:0
    7.4
    6.1
    7.5
    6.3
    8.4
    5.8
    5.3
    18:1
    50.5
    45.6
    46.2
    44.5
    45.5
    42.5
    40.8
    18:2
    7.1
    5.5
    6.3
    9.7
    5.3
    5.2
    5
    18:3(20:0)
    0.4
    0.7
    1
    0.9



    20:1
    0.5
    0.9
    1.1
    1



    20:2



    1.3



    20:3
    0.2


    0.6



    20:4
    1.3


    1.2



    20:5



    0.4



    常用食用油脂中主要脂肪酸的组成

    常用食用油脂中主要脂肪酸的组成(食物中脂肪总量的质量分数)
    食用油脂
    饱和脂肪酸
    不饱和脂肪酸
    其他脂肪酸
    油酸(C18:1)
    亚油酸(C18:2)
    亚麻酸(C18:3)
    可可油
    93
    6
    1


    椰子油
    92
    0
    6
    2

    橄榄油
    10
    83
    7


    菜籽油
    13
    20
    16
    9
    42*
    花生油
    19
    41
    38
    0.4
    1
    茶油
    10
    79
    10
    1
    1
    葵花籽油
    14
    19
    63
    5

    豆油
    16
    22
    52
    7
    3
    棉籽油
    24
    25
    44
    0.4
    3
    大麻油
    15
    39
    45
    0.5
    1
    芝麻油
    15
    38
    46
    0.3
    1
    玉米油
    15
    27
    56
    0.6
    1
    棕榈油
    42
    44
    12


    米糠油
    20
    43
    33
    3

    文冠果油
    8
    31
    48

    14
    猪油
    43
    44
    9

    3
    牛油
    62
    29
    2
    1
    7
    羊油
    57
    33
    3
    2
    3
    黄油
    56
    32
    4
    1.3
    4

    注:*主要为芥酸

    β-氧化/脂肪酸 编辑

    肝和肌肉是进行脂肪酸氧化最活跃的组织,其最主要的氧化形式是β-氧化。此过程可分为活化,转移,β-氧化共三个阶段。

    脂肪酸的活化

    甘油三酯甘油三酯

    和葡萄糖一样,脂肪酸参加代谢前也先要活化。其活化形式是硫酯——脂肪酰CoA,催化脂肪酸活化的酶是脂酰CoA合成酶(acyl CoA synthetase)。

    活化后生成的脂酰CoA极性增强,易溶于水;分子中有高能键、性质活泼;是的特异底物,与酶的亲和力大,因此更容易参加反应。

    脂酰CoA合成酶又称硫激酶,分布在胞浆、线粒体膜和内质网膜上。胞浆中的硫激酶催化中短链脂肪酸活化;内质网膜上的酶活化长链脂肪酸,生成脂酰CoA,然后进入内质网用于甘油三酯合成;而线粒体膜上的酶活化的长链脂酰CoA,进入线粒体进入β-氧化。

    脂酰CoA进入线粒体

    催化脂肪酸β-氧化的酶系在线粒体基质中,但长链脂酰CoA不能自由通过线粒体内膜,要进入线粒体基质就需要载体转运,这一载体就是肉毒碱(carnitine),即3-羟-4-三甲氨基丁酸。

    长链脂肪酰CoA和肉毒碱反应,生成辅酶A和脂酰肉毒碱,脂肪酰基与肉毒碱的3-羟基通过酯键相连接。催化此反应的酶为肉毒碱脂酰转移酶(carnitine acyl transferase)。线粒体内膜的内外两侧均有此酶,系同工酶,分别称为肉毒碱脂酰转移酶I和肉毒碱脂酰转移酶Ⅱ。酶Ⅰ使胞浆的脂酰CoA转化为辅酶A和脂肪酰肉毒碱,后者进入线粒体内膜。位于线粒体内膜内侧的酶Ⅱ又使脂肪酰肉毒碱转化成肉毒碱和脂酰CoA,肉毒碱重新发挥其载体功能,脂酰CoA则进入线粒体基质,成为脂肪酸β-氧化酶系的底物。

    长链脂酰CoA进入线粒体的速度受到肉毒碱脂酰转移酶Ⅰ和酶Ⅱ的调节,酶Ⅰ受丙二酰CoA抑制,酶Ⅱ受胰岛素抑制。丙二酰CoA是合成脂肪酸的原料,胰岛素通过诱导乙酰CoA羧化酶的合成使丙二酰CoA浓度增加,进而抑制酶Ⅰ。可以看出胰岛素对肉毒碱脂酰转移酶Ⅰ和酶Ⅱ有间接或直接抑制作用。饥饿或禁食时胰岛素分泌减少,肉毒碱脂酰转移酶Ⅰ和酶Ⅱ活性增高,转移的长链脂肪酸进入线粒体氧化供能。

    氧化反应过程

    脂酰CoA在线粒体基质中进入β氧化要经过四步反应,即脱氢、加水、再脱氢和硫解,生成一分子乙酰CoA和一个少两个碳的新的脂酰CoA。

    第一步:脱氢(dehydrogenation)反应由脂酰CoA脱氢酶活化,辅基为FAD,脂酰CoA在α和β碳原子上各脱去一个氢原子生成具有反式双键的α,β-烯脂肪酰辅酶A。

    第二步:加水(hydration)反应由烯酰CoA水合酶催化,生成具有L-构型的β-羟脂酰CoA。

    第三步:脱氢反应是在β-羟脂肪酰CoA脱饴酶(辅酶为NAD+)催化下,β-羟脂肪酰CoA脱氢生成β酮脂酰CoA。

    第四步:硫解(thiolysis)反应由β-酮硫解酶催化,β-酮酯酰CoA在α和β碳原子之间断链,加上一分子辅酶A生成乙酰CoA和一个少两个碳原子的脂酰CoA。

    上述四步反应与TCA循环中由琥珀酸经延胡索酸、苹果酸生成草酰乙酸的过程相似,只是β-氧化的第四步反应是硫解,而草酰乙酸的下一步反应是与乙酰CoA缩合生成柠檬酸。长链脂酰CoA经上面一次循环,碳链减少两个碳原子,生成一分子乙酰CoA,多次重复上面的循环,就会逐步生成乙酰CoA。

    从上述可以看出脂肪酸的β-氧化过程具有以下特点:首先要将脂肪酸活化生成脂酰CoA,这是一个耗能过程。中、短链脂肪酸不需载体可直接进入线粒体,而长链脂酰CoA需要肉毒碱转运。β-氧化反应在线粒体内进行,因此没有线粒体的红细胞不能氧化脂肪酸供能。β-氧化过程中有FADH2和NADH+H+生成,这些氢要经呼吸链传递给氧生成水,需要氧参加,乙酰CoA的氧化也需要氧。因此,β-氧化是绝对需氧的过程。

    生理意义

    脂肪酸β-氧化是体内脂肪酸分解的主要途径,脂肪酸氧化可以供应机体所需要的大量能量,以十六个碳原子的饱和脂肪酸软脂酸为例,其β-氧化的总反应为:

    CH3(CH2)14COSCoA+7NAD++7FAD+HSCoA+7H2O——→8CH3COSCoA+7FADH2+7NADH+7H

    7分子FADH2提供7×2=14分子ATP,7分子NADH+H+提供7×3=21分子ATP,8分子乙酰CoA完全氧化提供8×12=96个分子ATP,因此一克分子软脂酸完全氧化生成CO2和H2O,共提供131克分子ATP。软脂酸的活化过程消耗2克分子ATP,所以一克分子软脂酸完全氧化可净生成129克分子ATP。脂肪酸氧化时释放出来的能量约有40%为机体利用合成高能化合物,其余60%以热的形式释出,热效率为40%,说明机体能很有效地利用脂肪酸氧化所提供的能量。

    脂肪酸β-氧化也是脂肪酸的改造过程,机体所需要的脂肪酸链的长短不同,通过β-氧化可将长链脂肪酸改造成长度适宜的脂肪酸,供机体代谢所需。脂肪酸β-氧化过程中生成的乙酰CoA是一种十分重要的中间化合物,乙酰CoA除能进入三羧酸循环氧化供能外,还是许多重要化合物合成的原料,如酮体胆固醇类固醇化合物。 

    产品用途/脂肪酸 编辑

    丁苯橡胶丁苯橡胶

    主要用于生产丁苯橡胶乳化剂、ABS树脂、非离子表面活性剂、高级香皂、日用化妆品、洗涤剂、工业脂肪酸盐、涂料、油漆等。[1]

    发展前景/脂肪酸 编辑

    从行业发展周期的角度,我国脂肪酸及其衍生物行业已经进入行业的成熟期。这一时期的脂肪酸及其衍生物市场增长率不高,技术上渐渐成熟,竞争状况基本稳定,买方市场形成,行业盈利能力下降,新产品和产品的新用途开困难,行业进入壁垒很高。

    根据我国脂肪酸及其衍生物工业的发展现状及相关工业的发展要求,并借鉴世界脂肪酸及其衍生物工业的技术进展和发展趋势,21世纪,我国脂肪酸及其衍生物工业发展的指导思想应当是:大力发展高性能、低污染的脂肪酸及其衍生物品种,并促进脂肪酸及其衍生物生产向专业化方向发展。

    安全信息/脂肪酸 编辑

    危险品标志:C,T

    危险类别码:34-37-23/24-22

    安全说明:26-36/37/39-45

    危险品运输编号:UN 3316 9/PG 3[2]

    显示方式:分类详情 | 分类树

    诺贝尔奖

    我要提建议

    诺贝尔奖创立于1901年,是根据瑞典化学家诺贝尔的遗嘱及其部分遗产作为基金创立的。金质奖章、证书和奖金支票授予世界各国在经济、文学等领域对人类做出重大贡献的人士。

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    参考资料
    [1]^引用日期:2017-08-16
    [2]^引用日期:2017-08-16
    扩展阅读
    1化化网—脂肪酸化学性质

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