第三節　類脂

人們習慣于把脂肪以外的脂類化合物統稱為類脂，如磷脂、固醇、蠟、脂溶性色素等。它們的共同特點是能溶解于脂肪和脂溶劑，因此制油時常與油脂伴隨在一起而稱脂肪伴隨物。它們的化學組成和結構各異，在油脂中含量雖不高，但在生理上和應用上有著重要的意義。

一、磷脂

磷脂結構比較復雜，由醇類、脂肪酸、磷酸和一個含氮化合物（含氮堿）所組成。按其組成中醇基部分的種類又可分為甘油磷脂和非甘油磷脂兩類。

（一）甘油磷脂

甘油磷脂和脂肪都是甘油酯，它們的區別在于構成脂肪的甘油三個羥基均被脂肪酸酯化，而構成磷脂的甘油兩個羥基被脂肪酸酯化，第三個羥基與磷酸結合。因此，甘油磷脂可視為磷脂酸的衍生物。磷脂酸的結構式如下。

主要的甘油磷脂有卵磷脂（磷脂酰膽堿）、腦磷脂（磷脂酰膽胺和磷脂酰絲氨酸）、肌醇磷脂（磷脂酰肌醇）和縮醛磷脂。

1.卵磷脂

卵磷脂是由磷脂酸與膽堿結合而成。由于磷酸及膽堿在卵磷脂分子中的位置不同，形成α-及β-兩種結構。其結構式如下。

天然卵磷脂是α-型的，β-卵磷脂可能是在提取過程中發生變位現象的結果。

卵磷脂分子中的R1為硬脂酸或軟脂酸，R2為油酸、亞油酸、亞麻酸及花生四烯酸等不飽和脂肪酸。

卵磷脂可溶于乙醚、乙醇，但不溶于丙酮。分子中的磷酸根及膽堿基可與酸、堿成鹽。純凈卵磷脂為吸水性很強的蠟狀物，遇空氣即迅速變成黃褐色，一般認為這種變化是由于卵磷脂分子中的不飽和脂肪酸氧化所致。

大部分卵磷脂與蛋白質成不穩定的結合物狀態存在，也可與細胞內其他物質結合。卵磷脂的膽堿殘基端具有親水性，脂肪酸殘基端具有憎水性，因此，能以一定方式排列在兩相界面上，在細胞膜的功能上起重要的作用。

在相應的酶（如毒蛇中的磷脂酶）作用下產生的只剩一個脂肪酸殘基的卵磷脂，有溶解紅細胞的特性，稱為溶血卵磷脂。

卵磷脂在食品工業中廣泛用作乳化劑、抗氧化劑和營養添加劑，在植物油精煉工業中作為副產品，可大量廉價制取供應。

2.腦磷脂

腦磷脂與卵磷脂結合的堿基不同，但性質非常相似。腦磷脂有兩類，一類的堿基是乙醇胺（膽胺），另一類的堿基是絲氨酸。腦磷脂的結構式如下。

3.肌醇磷脂

肌醇磷脂是從組織所含的腦磷脂粗制品中分離出來的，分子中肌醇與磷酸成酯，R1為軟脂酸，R2為花生四烯酸。肌醇磷脂結構式如下。

4.縮醛磷脂

肌肉和腦組織中有10％是縮醛磷脂。縮醛磷脂結構式如下。

式中的R是與軟脂酸或硬脂酸的碳鏈相當的脂肪族醛類的烴基。

（二）非甘油磷脂

非甘油酯只有一類，即神經鞘磷脂，由神經鞘氨基醇、脂肪酸、磷酸及膽堿組成，主要存在于腦及神經組織中。神經鞘氨基醇和神經鞘磷脂結構式如下。

（三）磷脂的性質

1.溶解性質

磷脂不同于其他脂類化合物，它在丙酮中不溶解，根據這個特點，可以用丙酮將磷脂中的其他脂類溶解除去。不同的磷脂在有機溶劑中的溶解度也有差別（表4-5），因而可將不同的磷脂分離開來。

2.乳化作用

磷脂的分子中同時含有親水基團和疏水基團，當它存在于油水混合液中時，能以一定方式排列在油相和水相的界面上，使此混合液形成穩定的乳化液，磷脂的這種作用叫乳化作用，磷脂本身稱為乳化劑，可促進生物對脂肪的消化作用。在食品工業中磷脂廣泛用作乳化劑、抗氧化劑的增效劑和營養添加劑。

3.氧化性質

純凈的磷脂含有不飽和脂肪酸，性質活潑容易發生氧化。純凈的磷脂是白色蠟狀固體，暴露于空氣中，則逐漸氧化成棕黑色物質。高溫可促使其氧化，在200℃以上氧化分解加快，至280℃有大量黑色物質析出。常用此法檢驗油脂中的磷脂含量。

4.膨脹與膠體性質

磷脂具有親水膠體的特征。磷脂與水接觸時，親水基團能吸水而使磷脂膨脹成膠體物質。它與一般的親水膠體一樣，受酸或中性鹽的作用而破壞。吸水膨脹后的磷脂在油脂中的溶解度大為降低，這是油脂精煉時用水化法脫磷（脂）的理論依據。

（四）磷脂的功能

1.磷脂是生物膜的重要成分

細胞質膜、核膜和各種細胞器的膜的總稱為生物膜。生物膜的骨架是由磷脂類構成的雙層分子或稱脂雙層。參與脂雙層的膜質還有固醇和糖脂。這些膜質在結構上共同的特點是具有極性（親水）的“頭部”和非極性（疏水）的“尾部”，在水介質中，膜質裝配成脂雙層。雙層的表面是親水部分，內部是疏水烴鏈（圖4-2）。脂雙層具有屏障作用，使膜兩層的親水物質不能自由通過，這對維持細胞正常的結構和功能是很重要的。

2.參與代謝

磷脂作為乳化劑協助膽固醇的代謝，防止內臟脂肪過多堆積。另外卵磷脂在體內水解時可產生磷脂酸和膽堿，膽堿可與乙酰基結合生成重要的神經遞質——乙酰膽堿，它對動物體內信息的傳遞和儲存有著重要的意義。磷脂制劑還是重要的藥物，可治療某些疾病。

3.磷脂具有抗氧化增效作用

磷脂由于自身的氧化，對其他成分有一定的保護功用，在食品與飼料工業上也可作輔助抗氧化物質。

二、固醇

固醇是一類高分子不飽和環狀一元醇。由于它們在常溫下是固體，所以叫固醇。在有機化學中屬于甾族，故又稱甾醇。這類化合物都是以環戊烷多氫菲為骨架的物質，其結構通式如下。

固醇不溶于水，易溶于有機溶劑，如乙醚、氯仿、苯及熱酒精都是它的良好溶劑。大豆榨油時，固醇一同榨出。皂化時，固醇成為不皂化物。植物油精煉后，大部分固醇沉淀在油腳中。

固醇分布于動植物體中，其中動物固醇以膽固醇為代表，植物固醇以麥角固醇為代表。

（一）膽固醇

膽固醇又稱膽甾醇，廣泛分布于動物的組織中，在腦和神經組織中含量較高。在食品中以卵黃含量最多，肥肉、乳類中含量也較多。

膽固醇在生物體內具有重要的生理作用。它不僅是生物細胞膜的組成成分，而且也是合成固醇類激素等許多具有重要生理功能的物質，它還參與脂肪的消化吸收過程。膽固醇作為膽汁的組成成分，經膽道排入腸腔，可幫助脂類的消化和吸收。

膽固醇與油脂、磷脂的區別在于它極易結晶，所以人體中膽固醇含量過高時，會沉積在血管壁上引起動脈硬化，易釀成心血管疾病。存在于動物表皮組織中的7-脫氫膽固醇與膽固醇結構相似，由于它經紫外線照射后可以轉化為維生素D3，故稱7-脫氫膽固醇為維生素D3原。

（二）麥角固醇

麥角固醇存在于酵母和麥角菌中，最初由麥角（麥及谷類患麥角菌病而產生）中分離出而得名。酵母菌、長了麥角的黑麥和小麥中都含有麥角固醇。麥角固醇經紫外線照射后可轉化為維生素D2。

工業上常用酵母菌提取麥角固醇，再由麥角固醇制取維生素D2。干酵母中含甾類化合物和固醇為1.7％，糧食種子中含量不多，小麥中含量為0.03％～0.07％，具有較大的胚且富含脂肪的玉米亦只有1％～3％。

除麥角固醇外，還有豆固醇和谷固醇，它們分別存在于豆類和谷類的油脂中。油腳中提煉出的固醇主要有豆固醇、β-谷固醇，是制藥工業制造性激素的原料。

三、蠟

蠟是高級脂肪酸和高級一元醇所形成的酯，其結構式如下。

式中R1、R2分別是脂肪酸和一元醇的烴基。由于蠟分子兩端的R1和R2都是非極性的長鏈烴基，故不溶于水，而溶于油脂或脂溶劑（如乙醚、丙酮、苯和氯仿等），但溶解度比油脂小。蠟在常溫下為固體，溫度稍高時，呈柔軟固體，溫度低時變硬，其熔點在60～80℃之間。蠟在空氣中性質穩定，不易被氧化，也難于皂化，皂化速度遠低于油脂和磷脂。蠟所含的脂肪酸與堿化合成肥皂，其所含的高級醇則因分子甚大，不溶于水而成不皂化物的一部分。

自然界中，動植物大都利用蠟以防止體內水分的蒸發和體外水分的侵入。在皮膚、毛皮、羽毛、樹葉、果實、糧粒的表面和許多昆蟲的體表都有蠟的薄層存在，起保護作用。糧食、油料子粒的果皮、種皮的細胞壁含有相當數量的蠟，其作用是增加皮層的不透水性和穩定性，防止子粒受到傷害。糙米表面的光澤就是糠蠟存在所致。米糠油含蠟高達0.4％。米糠榨油時，蠟進入米糠油中，組成油腳的一部分，故可以從米糠油、油腳及油餅中提取糠蠟。

蠟在人體及動物消化道中不能被消化，故無營養價值。在造紙、皮革、紡織、絕緣材料、文化用品、潤滑油等方面，蠟都有廣泛的用途。

四、脂溶性色素

（一）類胡蘿卜素

此類色素廣泛存在于自然界中，大多呈現紅、黃、橙、紫等顏色。它們的結構特點是分子中含有四個異戊二烯單位，屬共軛烯烴化合物。

類胡蘿卜素分為胡蘿卜素和葉黃素兩大類。葉黃素是胡蘿卜素的含氧衍生物。類胡蘿卜素主要存在于植物體內，以黃色和紅色的蔬菜中較多。動物的蛋黃、羽毛、甲殼內也含有類胡蘿卜素。在胡蘿卜素類色素中，以β-胡蘿卜素最重要，其結構式如下。

類胡蘿卜素分子結構中共同的特點是含有較多的共軛雙鍵，構成了一個較大的共軛體系。因共軛雙鍵是一種發色基團，可吸收可見光而產生顏色，在食品工業上廣泛用于食品的著色，如人造奶油、鮮奶油、飲料等食品的著色。由于分子中有許多不飽和雙鍵，在機體組織被加工處理后（如小麥和玉米加工成面粉），就容易被空氣中的氧所氧化而被破壞，顏色變淺，經過一段時間的儲藏會出現自動漂白的現象。植物油中的金黃色是由于類胡蘿卜素的存在。玉米也含有類胡蘿卜素，黃玉米中的含量比白玉米多，用黃玉米作飼料，對于雞生成黃色卵黃、腿趾、喙、皮膚等色素沉著是有益的。

類胡蘿卜素難溶于水，易溶于有機溶劑和油脂。所有類胡蘿卜素都能在濃硫酸和氯仿溶液中與三氯化銻反應產生深藍色或藍紫色，利用這一化學特性可對類胡蘿卜素做定性檢測和比色定量分析。

類胡蘿卜素在人和動物體內可分解轉化成維生素A。其中β-胡蘿卜素的轉化率最高，故稱維生素A原。

（二）葉綠素

葉綠素存在于植物體內，它使蔬菜和未成熟的水果呈綠色。葉綠素在植物體內的作用是在光合作用過程中吸收太陽能，固定二氧化碳，使其與水作用轉變為有機化合物。

葉綠素是由葉綠酸、葉綠醇和甲醇縮合而成的二醇酯。高等植物中含有葉綠素a和葉綠素b兩種，一般按3:1的比例混合。葉綠素的化學結構與血紅素相似，它是由四個吡咯環與一個鎂離子所形成的卟啉化合物。葉綠素在弱堿性溶液中比較穩定；在酸性溶液中，其結構內的鎂原子易被兩個氫原子取代，生成褐色的脫鎂葉綠素，綠色隨之消失，而與之共存的類胡蘿卜素呈現出來。腌漬后的酸菜呈現黃色或黃褐色與此反應有關。植物細胞中含有葉綠素分解酶，當葉綠素受破壞或植物衰敗時，葉綠素被分解為葉綠素醇和甲基葉綠酸。葉綠素a分子式為C55H72O5N4Mg，其結構式如下。

葉綠素不溶于水而溶于乙醇、乙醚、丙酮等有機溶劑，但難溶于石油醚。葉綠素因溶于油脂而使青豆油、橄欖油、米糠油、亞麻籽油或其他不太成熟的油料種子中制取的油脂呈現青豆色，一般采用酸性白土將其除去。

葉綠素在人體生理上有加強細胞增殖和醫治創傷、促進肝臟解毒、使血管末梢擴張增進血液循環等作用。在食品工業上也廣泛用作食用色素及防腐脫臭劑。