水产动物脂类物质的种类、结构和性质

一、脂类物质种类

脂类（lipid，也称脂质）是一类不溶于水而易溶于醚、氯仿和苯等有机溶剂的生物有机分子。这类物质的种类很多，主要有甘油三酯和类脂两大类。特别是类脂，其结构多种多样，有的具有酯键，有的不具有酯键，常见的类脂质有蜡、磷脂、糖脂和固醇类等。通常按化学结构可将脂类分为简单脂质、复合脂质和衍生脂质，见表4-1。

表4-1　常见脂类的分类

根据脂类物质的生物作用，可将其分为结构脂质、储存脂质和活性脂质三类。结构脂质是指构成机体组织细胞膜、核膜和各种细胞器的膜的脂类物质，主要是磷脂（卵磷脂、磷脂酰胆碱、脑磷脂、磷脂酰乙醇胺）、固醇类和糖脂，其脂质组成和含量比较稳定，几乎不受饲料脂类组成的影响，但在水生动物不同生长发育阶段具有差异。储备脂质是指储存于肝肠系膜、肝脏、皮下等组织中的脂类，主要是甘油三酯（如硬脂酸、软脂酸和油酸等）和蜡，甘油三酯大多以微小的油滴形式存在于含水的胞质溶胶中，其含量和组成易受饲料脂类组成的影响。活性脂质是少量的细胞成分，但具有专一的重要生物活性，如类固醇类激素、脂溶性维生素等。

根据其极性又可将脂类分为中性脂肪和极性脂肪。

二、常见脂类及结构

（一）常见脂肪酸种类

脂类的主要组成部分是脂肪酸。脂肪酸每个碳原子结合的氢的数量（饱和度）及碳链的长度决定了脂类的理化与营养特征。脂肪酸链中的碳原子之间全以单键连接，则这些脂肪酸称为饱和脂肪酸；含有碳碳双键，为不饱和脂肪酸。含1个双键的脂肪酸称为单烯酸或单不饱和脂肪酸（简称MUFA）；含2个双键的脂肪酸称为二烯酸（简称DUFA）；含3个双键以上的脂肪酸称为多烯酸或多不饱和脂肪酸（简称PUFA）；大于或等于20碳的PUFA，称为长链多不饱和脂肪酸（简称LC-PUFA）。对于不饱和脂肪酸，大多数脂肪酸是双键之间含有一个亚甲基的非共轭双键形式，如亚油酸；少数是单、双键交替排列的共轭形式，如α-桐油酸。根据最接近末端甲基的双键位置分为四种类型，即n-3型（亚麻酸型）、n-6型（亚油酸型）、n-7型（棕榈酸型）和n-9型（油酸型）。一些常见脂肪酸的名称和结构如表4-2。

表4-2　一些常见脂肪酸的名称和结构

注：“n”后的数字表示从末端甲基开始计数，第一个双键开始的位置。也有用“ω”代替“n”。

（二）常见脂类及结构

1.甘油三酯

甘油三酯是甘油与三分子脂肪酸形成的酯类化合物，俗称油脂，即油和脂。脂是在室温下为固体的甘油和脂肪酸的酯化物（一般为碳原子在10以上的饱和脂肪酸组成的甘油酯），如一些动物油；油是在室温下为液体的甘油酯（一般为不饱和脂肪酸组成的脂类），如大多数植物油。其结构通式见图4-1。

图4-1　甘油三酯的结构

上图中的甘油骨架两端的碳原子称为α位，中间的标为β位。与甘油结合的三个长碳链的脂肪酸，可能是相同的（如三油酸甘油酯），但更多的情况是不同的，既可能是饱和脂肪酸，也可能是不饱和脂肪酸。碳链分子结构决定了脂肪的性质。在天然脂肪成分中，与甘油结合的脂肪酸绝大多数是含有偶数个碳原子的直链脂肪酸。

2.磷脂

磷脂与甘油三酯不同的是，在甘油的三个羟基中只有两个与脂肪酸结合，而另一个羟基通过酯键与磷酸结合，这个磷酸又通过酯键与含氮碱相结合，形成不同的磷脂分子。如果含氮碱为胆碱，则形成卵磷脂；如果含氮碱为胆胺，则形成脑磷脂等。如果磷酸结合在甘油中的伯醇基位置上，就成为α-磷脂；如果磷酸结合在甘油中的仲醇基位置上，就成为β-磷脂。自然界中所存在较多的磷脂是α-卵磷脂和α-脑磷脂。

脑磷脂在动物的脑中含量最多。磷脂在生物体的生命活动中起重要作用，它们是细胞膜的重要组成成分，能促进油脂的乳化，从而有利于脂类物质的消化、吸收以及在体内的运输。磷脂在动植物体中分布极为广泛，是动植物细胞不可缺少的成分，在动物的脑、心、肝、肾、卵、脊髓等许多组织中都含有较多的磷脂，在一些植物如大豆籽实和油料籽实中也含有较多量的磷脂。

3.糖脂(www.xing528.com)

糖脂是植物叶片中的主要脂类，其结构与磷脂类似，只不过在甘油的一个羟基上结合的是糖分子（一般是1～2个半乳糖或甘露糖），而不是磷酸和含氮碱。此外，甘油上另两个脂肪酸多为高度不饱和脂肪酸。

4.固醇类

固醇类脂质是甾体的羟基衍生物，因为这类物质含有羟基，且多为固体状态，故称为固醇。在动物体内比较重要的固醇主要有胆固醇和7-脱氢胆固醇。胆固醇在动物的各种组织中都有，7-脱氢胆固醇主要存在于动物的皮肤中，经紫外线照射后，可转变为维生素D3。存在于植物叶片中的麦角胆固醇在紫外线的照射下可转变为维生素D2，因此对动物具有较好的营养作用，但有一些植物固醇类几乎都不能被动物吸收利用。胆固醇能在大多数动物体内合成，但某些鱼类特别是甲壳类（如中华绒螯蟹）在日粮中需要胆固醇。

5.蜡

蜡是由高级脂肪醇或固醇与高级脂肪酸形成的酯。简单蜡脂的通式为RCOOR'。完全不溶于水。广泛分布于动、植物组织内，在生理上，蜡有保护机体的作用。蜡在动植物油脂的加工过程中会溶入油脂中，如米糠毛油中含蜡量达到2%～4%，对油脂的外观产生不良影响。由于不同动植物中脂肪醇与脂肪酸的分子大小的差异，不同来源的蜡其理化特性有明显差别，如蜂蜡的熔点为60℃～70℃，大豆蜡为78℃～79℃，葵花子蜡为79℃～81℃，中国虫蜡为82℃～86℃。

6.脂蛋白

脂蛋白是由脂质和蛋白质以非共价键结合而成的复合物，是血液中脂类的主要运输工具，有4种主要类型：乳糜微粒、极低密度脂蛋白（VLDL）、低密度脂蛋白（LDL）、中密度脂蛋白（IDL）及高密度脂蛋白（HDL）。乳糜微粒在小肠上皮细胞内合成，主要是三酰甘油，占乳糜微粒重量的85%～89%，是密度最小的脂蛋白。乳糜微粒的主要功能是将甘油三酯、胆固醇及其他脂质从小肠转运到血浆和其他组织。乳糜微粒的甘油三酯被肌肉和脂肪组织中的毛细血管内壁上的脂蛋白脂肪酶水解，释放能量或作为合成脂肪的前体等。但在水生动物中乳糜微粒较少，甚至缺乏。极低密度脂蛋白在肝细胞的内质网中合成，它的载脂蛋白主要是apoB-100。极低密度脂蛋白的主要功能是从肝内运载内源性（肝脏所需之外的部分）甘油三酯和胆固醇至各靶组织。极低密度脂蛋白也和乳糜微粒一样被那里的毛细血管内壁上的酯酶所水解。低密度脂蛋白和中密度脂蛋白是血液中胆固醇的主要载体。其核心约由1500个胆固醇酯分子组成，外面包围着磷脂和未酯化的胆固醇。它的功能是转运胆固醇到外围组织，并调节这些部位的胆固醇从头合成。高密度脂蛋白在肝和小肠中合成，含磷脂、胆固醇和载脂蛋白（apoE），其分泌前为扁圆形，分泌过程中吸收从死细胞、进行更新的膜等降解的乳糜微粒和极低密度脂蛋白释放到血浆中的胆固醇、磷脂、甘油三酯和载脂蛋白后变为球状。高密度脂蛋白中脂酰基转移酶使胆固醇酯化，酯化的胆固醇通过血浆脂质转移蛋白的作用快速转移到极低密度脂蛋白或低密度脂蛋白。

三、脂类的性质

脂类物质的性质体现在很多方面，但与水生动物营养学有关的性质主要有以下几个方面。

（一）水不溶性

脂类物质一般不溶于水（磷脂类具有亲水性除外），易溶于醚等有机溶剂中。这是脂类与其他营养素显著不同的特性。通常在测定分析这类物质的含量时，利用脂类物质的这一特性，将其分离出来。

（二）脂类熔点

脂类熔点的高低与脂肪酸的饱和度和碳原子数密切相关。碳链越短，熔点越低；在碳原子数相同的情况下，含双键数目越多，其熔点越低。由10个或10个以上碳原子的饱和脂肪酸组成的甘油三酯常温下为固态，如动物体脂。以不饱和脂肪酸为主要成分的脂类，熔点低，常温下多为液态的油，如大多数植物油。脂类物质的熔点影响水生动物对其消化吸收，一般熔点越低，越容易被消化吸收。以不饱和脂肪酸为主要组分的膜磷脂，其脂肪酸不饱和度的增加和减少会影响细胞膜的流动性，从而影响与膜有关的一些酶活性，使其生理活性增减或改变其原有生理活性。

（三）脂类的水解特性

脂类物质在稀酸或强碱溶液中和微生物产生的脂酶的催化下可水解成基本结构单位，即甘油和脂肪酸。这种水解过程对脂类营养价值没有影响，但若水解所产生某些脂肪酸有特殊异味或酸败味，则可能影响其适口性。脂肪酸碳链越短（特别是4～6个碳原子的脂肪酸），异味越浓。另外，游离脂肪酸比甘油脂肪酸酯更易氧化。各类油中，如果含水量偏高，就有利于微生物的生长繁殖，微生物所产生的脂酶可加快脂解反应，其反应过程如下：三酰甘油在脂解酶的作用和湿热环境下生成二酯酰甘油酯和游离脂肪酸，二酯酰甘油酯进一步分解为单酰甘油，单酰甘油则可彻底水解为甘油及游离脂肪酸。

油脂脂解反应的程度一般用“酸价”来表示，油脂的酸价越大，说明脂解程度越大。如某油酸价为4时，其游离脂肪酸（以油酸计）为2%；油的酸价为6时，其游离脂肪酸为3%。油脂脂解严重时可产生不正常的臭味，这种臭味主要来自于游离的短链脂肪酸，如丁酸、己酸、辛酸具有特殊的汗臭气味和苦涩味。脂解反应游离出的长链脂肪酸虽无气味，但易造成油脂加工中不必要的乳化现象。

油脂在碱性条件下水解称为皂化反应，水解生成的脂肪酸盐称为肥皂，工业上用此反应生产肥皂。

（四）脂肪的氧化酸败

脂肪因含有脂肪酸，特别是含有不饱和脂肪酸的脂类，受到一定的湿、热、光和空气中的氧气作用，尤其是有霉菌等微生物存在时，很容易发生氧化作用，产生一种油脂酸败的特殊气味，使脂肪变质，降低脂类的营养价值（见后文），对水生动物生长发育不利。

（五）脂肪酸氢化

在催化剂如镍或酶作用下，不饱和脂肪酸的双键可以得到氢而变成饱和脂肪酸，使脂肪硬度增加，不易氧化酸败，有利于储存，但也损失必需脂肪酸。