讲稿(PP)-脂类B

第十五章脂类 脂类化合物是生物体维持正常生命活动不可缺少的物质 主要有油脂和类脂 油脂是油和脂肪的总称 是甘油和脂肪酸所组成的中性酯 又称真脂 习惯上把在室温下为液态的称为油 固态的称为脂肪 类脂在物态及物理性质方面与油脂类似 因此称为类脂 如磷脂 糖脂 蜡 甾体化合物等 脂类化合物的共同特征是 难溶于水而易溶于有机溶剂 如丙酮 乙醚 氯仿等 具有酯的结构或成酯的可能 是维持生物体正常活动不可缺少的物质 脂类化合物在生理上具有非常重要的意义 类脂是组成原生质的重要物质 它在各种器官中含量恒定 不因饥饿或病理状态发生较大的变化 人体内油脂一般储存于皮下 肠系膜等组织 含量变化较大 不仅在体内氧化时放出大量热能 而且又是维生素A D E K等许多生物活性物质的良好溶剂 第一节油脂 一 油脂的存在和用途 油脂广泛存在于自然界 是动植物体内的重要贮藏物质之一 在动物体内 油脂主要存在于内脏的脂肪组织 皮下组织和骨髓中 在植物体中 油脂多分布于果实种子内 而花 叶 茎 根等部位含量较少 油脂在生物体内有着重要的生理功能 它们是动植物体生命活动所需能量的主要来源之一 1克油脂在人体内完全氧化 放出约39千焦的热量 比1克糖 约17千焦 或1克蛋白质 约17千焦 氧化所放出的热量高一倍多 油脂还能提供人体和动植物体正常机能所需的不饱和脂肪酸 也能帮助脂溶性维生素在体内的吸收和运输 动物的皮下脂肪既可防止体温散失 又可保护内脏免受机械损伤 植物种子中贮存的油脂是供种子发芽时所需要的养料 油脂也是重要的化工原料 非食用油大量用于制造肥皂 油漆和润滑剂等 二 油脂的组成 结构和命名 由动物和植物中得到的油脂是多种物质的混合物 其主要成分是高级脂肪酸的甘油酯 组成甘油脂的脂肪酸绝大多数是含偶数碳原子的饱和及不饱和直链脂肪酸 在高等动植物体内主要存在12碳以上的高级脂肪酸 例如 人体脂肪中的脂肪酸主要为C14 C22的偶数直链脂肪酸 饱和与不饱和脂肪酸含量比约为2 3 其中油酸 亚油酸分别占45 9 和9 6 油脂 高级脂肪酸与甘油所形成的高级脂肪酸甘油三酯 油脂的命名 甘油 某酸 某酸 某酸酯 组成油脂的三个脂肪酸可以是相同的 也可以不同 如果三个脂肪酸是相同的 则称为简单甘油酯 甘油三硬脂酸酯 三个脂肪酸不完全相同 则称为混合甘油酯 甘油 硬脂酸 软脂酸 油酸酯 天然油脂中的甘油酯绝大多数是混合甘油酯 常见的脂肪酸 多数脂肪酸在人体内能合成 只有亚油酸 亚麻酸 花生四烯酸等是人体内不能合成的 必须由食物供给 故称为 营养必须脂肪酸 饱和脂肪酸的熔点随着碳原子数的增加而升高 不饱和脂肪酸的熔点随着不饱和度的增加而降低 硬脂酸三甘酯 mp 72 油酸三甘酯 mp 4 三 油脂的性质 纯净的油脂是无色 无味 无臭的 但常因含有某些色素和杂质而呈现颜色和气味 油脂是弱极性化合物 不溶于水 易溶于乙醚 石油醚 氯仿 丙酮 乙醇等有机溶剂 油脂的相对密度一般在0 86 0 95之间 油脂大多是混合物 混合甘油酯的混合物 所以没有固定的熔点 但各自有一定的熔点范围 如牛油为42 49 猪油为36 46 花生油为28 32 各种油脂还有一定的折光率范围 如菜油为1 4649 1 4659 40 猪油为1 4609 1 4620 40 利用折光率可鉴定油脂的纯度 1 水解反应 皂化 工业上把1克油脂皂化所需氢氧化钾的毫克数叫做皂化值 从皂化值可以粗略地计算平均相对分子质量 3 56 1000 皂化值 平均相对分子质量 2 加成反应 1 氢化 含较多不饱和脂肪酸甘油酯的液态油 通过催化加氢可以转化为饱和程度较高的固态脂肪 这个过程叫做油脂的氢化或硬化 氢化后所得的脂肪常称为硬化油 油脂氢化后不易变质 易于贮存 也便于运输 不能食用的动植物油通过氢化后可用于制造肥皂 人造黄油也是由植物油氢化来制造的 含油酸 亚油酸的油脂加氢后生成什么酸的油脂 熔点有什么变化 问题 2 加卤素 油脂中的碳碳双键可与卤素发生加成反应 在分析中常用碘值来衡量油脂的不饱和程度 碘值是指每100克油脂所吸收碘的克数 碘值越大 表明油脂的不饱和程度越高 由于碘的加成反应很慢 在实际测定中 通常用过量的氯化碘 ICl 的冰醋酸溶液作试剂 油脂在长期贮存的过程中 受湿 热 光和空气的作用 味道变涩 并产生特殊臭味的现象称为油脂的酸败 油脂酸败的化学变化比较复杂 主要是空气中的氧和微生物的作用引起的 油脂中不饱和脂肪酸甘油酯的碳碳双键被空气氧化形成过氧化物 过氧化物再经水解生成低级的醛和酸 光 热 潮湿或某些金属能促进这一过程 3 油脂的酸败 在微生物的作用下 油脂被水解为甘油和脂肪酸 脂肪酸进一步受微生物的作用 发生氧化生成 酮酸 酮酸脱羧后形成低级的酮 这种变化在含较低级脂肪酸的油脂中更易发生 气温高 湿度大 通风不良等环境条件 有利于微生物的酸败过程 酸败的油脂具有不同程度的毒性 食用后对人的健康不利 为了防止酸败 须将油脂保存在密闭的容器中 置于阴凉 干燥和避光处 或者在油脂中加入少量抗氧剂来抑制酸败 新鲜的油脂中含有微量的游离脂肪酸 游离脂肪酸可用标准氢氧化钾酒精溶液滴定 中和1克油脂中的游离脂肪酸所需氢氧化钾的毫克数 称为该油脂的酸值 未酸败的油脂酸值都很低 而酸败后 酸值便明显升高 一般酸值大于6的油脂不宜食用 某些油脂 如桐油 暴露在空气中 能逐渐形成一层坚韧 有弹性 不透水的薄膜 这种现象称为油脂的干化作用 容易干化的油 称为干性油 干性油可用作油漆 涂料的原料 干化作用的化学本质至今还不十分清楚 一般认为与油脂的不饱和程度以及碳碳双键的共轭有关 例如桐油分子中的桐油酸含有三个共轭双键 不但干化快 而且薄膜坚韧 是很好的干性油 4 干化作用 按碘值大小可将油脂分为三类 碘值在130以上的为干性油 如桐油 亚麻油 碘值在100 130之间的为半干性油 如棉籽油 豆油 碘值在100以下的为非干性油 如花生油 第二节类脂 磷脂是含磷的类脂 在动植物体内所有组织中都含有磷脂 是细胞原生质的组成成分 主要存在于植物的种子 动物的神经和脑组织 骨髓 心 肝 肾等器官以及蛋黄中 重要的磷脂有卵磷脂 脑磷脂及神经磷脂等 一 磷脂 1 卵磷脂 卵磷脂 卵磷脂 天然卵磷脂是L 卵磷脂 L 卵磷脂内盐 卵磷脂是吸水性很强的白色蜡状固体 在空气中易被氧化逐渐变成黄色 长时间则变成棕褐色 卵磷脂能溶于乙醇和乙醚 但不溶于丙酮 卵磷脂是甘油酯 因此在酸 碱或酶的催化下都能水解 彻底水解的产物是甘油 脂肪酸 磷酸及胆碱 磷脂双分子层半透膜生物细胞膜 磷脂与蛋白 2 脑磷脂 L 脑磷脂 L 脑磷脂内盐 脑磷脂也是吸水性很强的白色蜡状固体 在空气中易被氧化而变成棕褐色 它能溶于乙醚 但不溶于乙醇和丙酮 3 神经磷脂 4 糖脂 脂肪酸 神经氨基醇 半乳糖 蜡的组成相当复杂 主要成分是高级脂肪酸和高级饱和一元醇所形成的酯 RCOOR 的混合物 天然蜡中还含有少量的游离高级脂肪酸 高级醇 高级烷烃等 其中醇为C16 C36的偶数碳醇 最常见的有十六醇 二十醇及三十醇 脂肪酸为C24 C36的偶数碳酸 最常见的有软脂酸和二十六酸 二 蜡 注意 蜡和石蜡的区别 石蜡是从石油中分离得到的含有26 30个碳原子的烷烃混合物 动物蜡 虫蜡 又名白蜡 主要成分是二十六酸二十六酯 C25COOC26H51 鲸蜡主要成分是十六酸十六酯 C15COOC16H31 植物蜡 棕榈蜡二十六酸二十六酯 C25COOC26H51 和二十六酸三十酯 C25COOC30H61 蜡可分为植物蜡和动物蜡两种 蜡在常温下是固体 难溶于水而溶于乙醚 苯 氯仿 四氯化碳等有机溶剂 化学性质稳定 在空气中不易氧化变质 也难以皂化 在生物体内不能被消化吸收 因而无营养价值 植物蜡 如覆盖在棕榈科植物叶面的棕榈蜡 主要成分是二十六酸二十六酯和二十六酸三十酯 覆盖在植物体表的蜡既可防止体外水分渗入 又可防止体内水分蒸发散失 还可防止微生物的侵扰 因此 它对植物体起着保护层的作用 许多昆虫体表也覆盖着一层蜡 例如介壳虫蜡 主要成分是二十六酸二十六酯 它对昆虫也起着保护作用 因此 在施用农药时 应选用脂溶性药剂 它容易破坏蜡质层 以达到良好的防治效果 此外 有一些动物蜡是某些动物的分泌物 例如从蜂巢中提取的蜂蜡 主要成分是二十六酸三十酯 我国四川特产虫蜡 又称白蜡 是寄生在女贞树上的白蜡虫的分泌物 主要成分是二十六酸二十六酯 乳化作用和表面活性剂 例如 肥皂 高级脂肪酸钠盐 就是表面活性剂 具有乳化作用 胶束示意图 高级脂肪酸钠盐一部分是羧酸盐离子 具有极性 是亲水基 另一部分是链状的烃基 非极性的 是疏水基 1 阴离子型表面活性剂 烷基苯磺酸钠 2 阳离子型表面活性剂 溴化二甲基苯氧乙基十二烷基铵 杜灭芬 3 非离子型表面活性剂 聚氧乙烯烷基酚 n 6 12 R C8 C10 第三节萜类化合物 1 异戊二烯规律萜类化合物是广泛分布于植物 昆虫及微生物等生物体中的一大类天然有机化合物 它们的碳原子数都是5的整数倍 可以看作是由若干个异戊二烯单位以不同的方式相连而成 这种结构特点叫做萜类化合物的异戊二烯规律 尾 头 C C H C H 2 C H 2 C H 3 C C C C C 异戊二烯 异戊二烯单位 萜的分类 单萜2C10倍半萜3C15二萜4C20三萜6C30四萜8C40 2 单萜 开链单萜 橙花醇香叶醇香叶醛橙花醛 存在于柠檬油中 存在于玫瑰油 香茅油中 薄荷醇新薄荷醇 单环单萜 D L 樟脑 双环单萜 冰片 异冰片 法尼醇保幼激素 杜鹃酮止咳祛痰 愈创木奥消炎 促进烫伤或烧伤愈合的效能 是国内烫伤膏的主要成分 山道年使蛔虫麻痹 不能吸附肠壁 用作驱蛔虫药 3 倍半萜 4 二萜 维生素A VitaminA 角鲨烯 squalene 在自然界分布很广 如酵母 麦芽 橄榄油 鲨鱼的肝中都含有 Squaleneisaprecursorofsteroidmoleculars 5 三萜 6 四萜 胡萝卜素 胡萝卜素