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人体营养学基础/脂类定义

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6.1 脂类定义

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根据韦氏词典 - 名词,简洁百科全书

一大类不同的有机化合物,它们被归类在一起是因为它们与水没有明显的相互作用。 脂类是食物和活细胞中三大类物质之一,其单位重量的能量(卡路里)是另外两类物质(蛋白质和碳水化合物)的两倍多。 它们包括脂肪和食用油(例如黄油、橄榄油、玉米油),这些主要是甘油三酯;磷脂(例如卵磷脂),它们在细胞结构和代谢中很重要;动物或植物来源的蜡;以及鞘脂,存在于脑部和神经系统各个组织中的复杂物质。 由于不溶性是其决定性特征,胆固醇和相关类固醇、类胡萝卜素(参见胡萝卜素)、前列腺素以及其他各种化合物也可以归类为脂类。

脂类定义。 2013. 在 Merriam-Webster.com. 检索于 2013 年 1 月 27 日,来自 www.merriam-webster.com/dictionary/lipid

脂类是由碳、氢和氧组成的分子,通常是疏水的(Christie,2013)。 这些三种元素键合在一起形成脂肪酸,这是最简单的脂类。 固醇、磷脂和甘油三酯也被归类为脂类。 每种类型的脂类的结构都不同。 脂肪酸的结构是一条长碳链,一端带有羧基 (COOH),而磷脂则由三个脂肪酸和一个磷酸基团 (PO42-) 结合在一起。 结构上的这些差异导致了每种脂类的不同功能。 这些脂类不仅存在于人体内,也存在于植物和动物体内。 甘油三酯是自然界中最主要的脂类(Whitney,2013)。 它们含有三个与一个甘油分子键合的脂肪酸分子,是构成脂肪和油的物质(Christie,2013)。 脂肪可以是饱和的或不饱和的,两者之间的区别在于碳-碳键。 饱和脂肪在碳原子之间只包含单键,而不饱和脂肪包含一个或多个双键。 键类型的变化导致饱和脂肪和不饱和脂肪之间的差异,例如熔点和氧化速率。

脂类在整个身体中执行着许多功能,包括细胞的结构和功能。 在细胞中,磷脂负责形成脂双层,作为细胞膜,不仅有助于包含细胞内容物,还有助于调节物质进出细胞的运动(Aponte-Santamaria 2012)。 脂类的另一个主要功能是产生能量。 由于碳和氢与氧的比例很高,脂类产生的能量(每克)是碳水化合物的两倍多(Whitney,2013)。 当脂类没有被使用时,它们被储存在脂肪细胞中。 这些细胞用于隔绝波动温度并保护身体器官。 然而,由于这些细胞会不断扩张和繁殖,因此人体中可以储存的脂肪量几乎没有限制。 这变得很危险,这也是脂类对人体健康如此有害的原因。

脂肪储存会导致体重增加,进而导致肥胖。 这种超重进一步增加了患病的风险。 例如,有证据表明,高身体脂肪含量可能有助于某些类型的癌症的发生。 另一种受体内脂类水平高影响的疾病是心脏病,它是美国成年人死亡的主要原因(Whitney,2013)。 LDL(低密度脂蛋白)水平越高,患心脏病的风险就越高。 为了避免这些健康问题,保持每日饮食中脂肪含量低于 35% 的水平,并尽量减少反式脂肪、饱和脂肪和胆固醇的摄入至关重要。

Aponte-Santamaria, C., Briones, R., Schenk, A. D., Walz, T., & de Groot, B. L. (2012). 确定水通道蛋白-0 周围脂类位置的分子驱动力。 美国国家科学院院刊,109(25),9887–9892。 doi:10.1073/pnas.1121054109

Christie, W. W. (2013). 什么是脂类? 从 http://lipidlibrary.aocs.org/Primer/content.cfm?ItemNumber=39371&navItemNumber=19200 检索

Whitney, E., & Rolfes, S. (2013). 理解营养(第 14 版)。 康涅狄格州斯坦福德:Cengage 学习。

6.1.1 脂肪酸

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饱和度 脂肪酸 (FA) 作为脂类的一种类别,在它们是饱和/不饱和 FA 的方式上还有更细的分类。 这源于所有脂肪酸在结构中都有碳和氢原子链。 这些碳和氢链的长度会有所不同,但饱和脂肪酸 (SFA) 本质上在该链中具有最大数量的氢原子,并且在其碳原子之间只包含单键。 在现实生活中,我们看到这些 SFA 在室温下是固体(如黄油),并且大量存在于动物脂肪、棕榈油和椰子油中。 相反,不饱和脂肪酸 (UFA) 将具有带双键的碳原子,只要有双键出现,就会出现不饱和点。 双键的出现是因为缺少两个氢原子,因此迫使链中的碳原子通过与附近碳原子双键来满足其对四个键的需求。 你可以明显地看到 UFA 在室温下是液体。 还有不同类型的 UFA,一种是单不饱和脂肪酸 (MUFA),它只缺少两个氢原子,因此在碳原子之间只有一个双键。 通常 MUFA 存在于橄榄油、花生油和菜籽油中。 另一种类型的 UFA 是多不饱和脂肪酸 (PUFA),它缺少四个或更多个氢原子,因此迫使 UFA 具有两个或更多个碳双键。 通常 PUFA 存在于玉米油、菜籽油、葵花籽油、鱼油以及坚果/种子中。

脂肪酸命名法 脂肪酸的命名遵循一定的格式,即 ∆x,其模板类似于图 1(Jakubowski,2013)

图 1

单不饱和脂肪酸命名

图 2

单不饱和脂肪遵循标准的化学命名系统,其中数字从羧基 (COO-) 末端开始,一直到甲基 (CH3) 末端。 在此示例中,有一个十八碳链,在碳原子编号为九的位置有一个不饱和键,处于顺式构型。 因此,它的命名为,18:1(∆9) 顺式-9-十八碳烯酸。(附录,1976)见图 2。

多不饱和脂肪酸命名 多不饱和脂肪可以遵循相同的系统命名法,或者也可以使用另一种方法来命名我们两种必需的脂肪酸,即 omega-3 和 omega-6 脂肪酸。

图 3

见图 3。 该脂肪酸的命名可以遵循之前教过的原则,将该脂肪酸命名为 18:3(∆9,12,15) α-亚麻酸。 或者,它可以被另一种方式命名,将甲基 (CH3) 端命名为“ω”(omega),并向羧基端编号,第一个不饱和键接收数字三。 这就给了我们一种 omega-3 脂肪酸。 omega-3 和 omega-6 脂肪酸都是必需脂肪酸。(IUPAC,2001)

参考文献 附录 A-C。(1976)。 检索于 2015 年 11 月 15 日,来自 http://www.chem.qmul.ac.uk/iupac/lipid/appABC.html Jakubowski, D. (2013, 11 月 20 日)。 BioWiki:动态生物超文本。 检索于 2015 年 11 月 15 日,来自 http://biowiki.ucdavis.edu/Biochemistry/Lipids/LIPID_Structure 纯粹与应用化学(第 4 版,第 73 卷,第 702 页)。 (2001). IUPAC.

脂肪酸 - 由碳和氢链、一端的甲基 (CH2) 和另一端的酸基 (COOH) 组成 单不饱和脂肪酸 - 一种只缺少两个氢原子的脂肪酸,因此在碳原子之间只有一个双键 多不饱和脂肪酸 - 一种缺少两个以上氢原子的脂肪酸,因此在碳原子之间至少有两个或更多个双键。 饱和脂肪酸 - 一种在其碳和氢链结构中具有最大可能数量的氢原子的脂肪酸 不饱和脂肪酸 - 一种在其碳原子之间至少有一个双键的脂肪酸,这是因为其结构中至少缺少两个氢原子

参考文献 1)White M.D., B (2009, 8 月 15 日)。 膳食脂肪酸。 检索于 2015 年 12 月 1 日,来自 http://www.aafp.org/afp/2009/0815/p345.html 2)Whitney, E., & Rolfes, S. (2015) 第 5 章:脂类:甘油三酯、磷脂和固醇。 在理解营养(第 14 版)。 康涅狄格州斯坦福德:Cengage 学习 3)人类营养中脂肪和脂肪酸的报告 专家协商报告。(2008 年 11 月 14 日)。 检索于 2015 年 12 月 1 日,来自 http://www.fao.org/3/a-i1953e.pdf

6.1.2 甘油三酯

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甘油三酯是一种脂肪,不仅存在于食物中,也存在于人体中。它们存在于所有类型的脂肪中,无论被认为是健康还是不健康,例如饱和脂肪、多不饱和脂肪和单不饱和脂肪,以及反式脂肪(“管理你的甘油三酯和保护你的心脏的路线图”,n.d)。甘油三酯有许多健康益处,包括为你的身体提供能量,它们有助于吸收维生素和营养素,并且它们含有必需脂肪酸(“管理你的甘油三酯和保护你的心脏的路线图”,n.d);这些脂肪酸不能由人体合成,必须通过饮食摄取。甘油三酯也被身体用来构建组织,它们通过脂蛋白(转运蛋白)在血液中运输,包括乳糜微粒、HDL、LDL和VLDL(“管理你的甘油三酯和保护你的心脏的路线图”,n.d)。甘油三酯的结构是由一个甘油分子和三个脂肪酸尾部结合形成的(可汗学院,2014),这使得它不溶于血液和水,因此脂蛋白帮助它们在血液中运输。尽管它们有许多益处,但甘油三酯在不适当地摄取时也会带来一些后果。甘油三酯应该像大多数其他食物一样适量摄取,如果过度摄取,会引起体重和心脏健康问题(“甘油三酯:为什么重要?”,2015)。为了避免摄取过多的不健康甘油三酯,避免食用含有反式脂肪的食物,例如氢化油、可乐、奶油脂肪和饼干,同时限制含有饱和脂肪的食物,例如猪油、可可脂、肉类和家禽(“管理你的甘油三酯和保护你的心脏的路线图”,n.d)。如果血液中甘油三酯水平过高,会导致一种称为高甘油三酯血症的疾病。这种疾病可能没有任何症状,唯一确定人体血液甘油三酯水平的方法是定期进行血液检查(“管理你的甘油三酯和保护你的心脏的路线图”,n.d)。高甘油三酯水平的另一个后果是冠心病,这是一种心脏血管因脂肪沉积而变窄,无法供应足够的血液和氧气(“管理你的甘油三酯和保护你的心脏的路线图”,n.d)。这些脂肪沉积物会硬化(称为斑块),降低血管和动脉的弹性,导致高血压。大量的斑块沉积物和狭窄的血管会导致胸闷,称为心绞痛,这会导致心肌梗塞或心脏病发作(“甘油三酯:为什么重要?”,2015)。血液中高水平的甘油三酯可能是由除了饮食之外的其他因素引起的,这些因素是不可控制的,例如遗传易感性、某些疾病和药物(“管理你的甘油三酯和保护你的心脏的路线图”,n.d)。除了避免某些富含脂肪的食物之外,还有一些方法可以降低体内的甘油三酯水平。建议每天增加体育活动和锻炼时间超过30分钟,减少卡路里摄入,减少酒精摄入。调整饮食中甘油三酯摄入量的简单方法包括用菜籽油代替黄油,用鱼代替红肉(“管理你的甘油三酯和保护你的心脏的路线图”,n.d)。总的来说,甘油三酯是我们饮食中必需的一种脂肪,我们需要它来获得必需的氨基酸并保持健康,但如果摄入过多,会对身体造成非常不利的影响,例如肥胖、心脏病,甚至动脉斑块积累。参考

甘油三酯(脂肪)的分子结构。 (2014年7月14日). 在可汗学院. 检索于 https://www.khanacademy.org/science/biology/macromolecules/lipids/v/molecular-structure-of-triglycerides-fats

管理你的甘油三酯和保护你的心脏的路线图。 (n.d.). 在美国护士执业者协会. 检索于 https://www.aanp.org/images/documents/education/ManagingYourTriglycerides.pdf

甘油三酯:为什么重要?. (2015年8月15日). 在梅奥诊所. 检索于2015年12月2日,来自 http://www.mayoclinic.org/diseases-conditions/high-blood-cholesterol/in-depth/triglycerides/art-20048186

6.1.3 磷脂和固醇

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磷脂在许多方面与甘油三酯相似,但它们不像甘油三酯那样拥有 3 条脂肪酸链,而是拥有 2 条脂肪酸链和一条由磷酸基团和含有氮的化合物组成的链。例如,在卵磷脂中,有两个脂肪酸,然后在第三个位置是磷酸基团和胆碱分子。胆碱是人体由氨基酸蛋氨酸制造的分子,但胆碱也可以从食物中获得,例如牛奶、鸡蛋、花生、大豆、小麦胚芽和肝脏。磷脂中的磷酸基团是亲水的,因此可以溶于水,而磷脂中的脂肪酸可以溶于脂肪。这使得磷脂成为很好的乳化剂(乳化剂可以混合水和脂肪)。

固醇是具有侧链的 4 环碳化合物。固醇是人体中的重要物质。影响性别的激素(雌激素、睾酮等)和肾上腺(如醛固酮)、维生素 D、胆固醇和胆汁酸都是固醇。植物性食品和动物性食品都含有固醇,但植物性食品不含胆固醇。胆固醇具有固醇典型的 4 环结构,但具有碳侧链。它可以帮助构建细胞膜,因为身体的大部分胆固醇都位于细胞和细胞膜中。胆固醇非常适合形成细胞膜,因为它具有疏水性和亲水性,这使得细胞膜具有更流畅的结构。此外,胆固醇可以帮助形成激素和胆汁酸。肝脏会产生胆固醇,因此不需要通过饮食摄取太多。鸡蛋、海鲜、肉类和乳制品都含有胆固醇。为了防止胆固醇在体内被吸收,可以将干扰吸收的植物固醇添加到饮食中。如果胆固醇过度积累,斑块会在动脉中生长,身体可能会面临动脉粥样硬化的威胁,这是一种动脉疾病,会导致中风和心脏病,以及其他健康问题。胆固醇的每日摄入量为 300 毫克,因为肝脏每天会产生大约 800 到 1500 毫克的胆固醇。额外摄入胆固醇会导致不必要的斑块积累。我们把从饮食中摄取的胆固醇称为外源性胆固醇,而肝脏制造的胆固醇称为内源性胆固醇。

虽然磷脂和固醇对人体至关重要,但它们只占我们饮食中脂肪的一小部分,约为 5%。

参考 Berg, J., Tymoczko, J., & Stryer, L. (2002). 第 12.4 节,磷脂和糖脂在水性介质中容易形成双分子层。 在生物化学(第 5 版)。 纽约:W H Freeman. 美国人膳食指南. (2010年12月1日). 检索于2015年11月20日,来自 http://www.cnpp.usda.gov/DGAs2010-DGACReport.htm Whitney, E., & Rolfes, S. (2015). 第 5 章:脂类:甘油三酯、磷脂和固醇。 在理解营养(第 14 版)。 斯坦福德,康涅狄格州:Cengage 学习。

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