第四章磷脂的生物學特性及保健功能

第三章

磷脂和膽堿的生物學特性

及保健功能Alipid(fat)thatcontainsphosphorus.

1844年法國人Gohley從蛋黃中發現卵磷脂（蛋黃素），并以希臘文命名為Lecithos（卵磷脂），英文名為Lecithin，也自此揭開了其神秘的面紗。上世紀70年代以來，歐美等國就把卵磷脂用于保健食品，在美國，卵磷脂及其保健品的總銷量僅次于復合維生素和纖維素而名列第三。主要功效

1、保護肝功能

2、糖尿病患者的營養品

3、保持血管通暢

4、促進胎、嬰兒神經系統發育

5、美容效應

6、預防老年性癡呆

7、防治膽結石作用

8、調節情緒，緩解心理壓力磷脂:含磷酸的單脂衍生物

定義脂類的分類（1）單脂（simplelipid）:脂（fat）、油（oil）、蠟（wax）(2)復合脂（complexlipid）磷脂:含磷酸的單脂衍生物糖脂:含糖的單脂衍生物第一節、磷脂的結構磷脂的結構式

甘油醇磷脂和甘油衍生物的命名1967年IUPAC-IUB（InternationalUnionofPureandAppliedchemistry-InternationalUnionofBiochemistry）國際理論和應用化學協會以及國際生物化學協會建議采用立體專一編號。立體專一編號（stereospecificnumbering,Sn）（一）卵磷脂（phosphatidyl

cholines,簡稱PC）膽堿(choline)+磷脂酸→磷脂酰膽堿(phosphatidylcholine)

純的磷脂酰膽堿是吸水性的白色蠟狀物，在空氣中由于不飽和脂肪酸的氧化而變為黃色或棕色。磷脂酰膽堿不溶于水及丙酮，易溶于乙醚、乙醇及氯仿。

磷脂酰膽堿在腦、神經組織、肝臟、腎上腺及紅細胞中含量較多，蛋黃中含量特多（約占8%-10%），所以叫做卵磷脂。

磷脂酰膽堿根據磷酸與甘油連接位置的不同，有α-及β-兩種異構體，自然界的磷脂酰膽堿是α型的。磷酯酰膽堿中與磷酸相結合的含氮有機堿是膽堿。磷脂酰膽堿分子中，甘油部分的β碳原子是手性碳原子，因而有D型和L型兩種構型。自然界存在的是L型的。自然界的磷脂酰膽堿是幾種磷脂酰膽堿的混合物，主要是組分中的脂肪酸不同，經水解后得到甘油、脂肪酸、磷酸和膽堿。常見于磷脂酰膽堿中的脂肪酸有棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸及花物四烯酸等。某些毒蛇的毒汁中含有一種磷脂酶，能使β位脂肪酰基水解脫落，生成溶血磷脂酰膽堿，從而破壞了細胞膜，引起溶血。卵磷脂按其分子中的磷酸基團處于丙三醇的1-和2-位可分為

和

卵磷脂。自然界中存在的卵磷脂為L--卵磷脂。卵磷脂分子中的不同碳位所連接的脂肪酸也不同。蛋黃卵磷脂

碳位上連接的幾乎是飽和脂肪酸，而

位上連接的通常為油酸、亞油酸、亞麻酸和花生四烯酸等不飽和脂肪酸；而大豆卵磷脂

位和

位是飽和酸和不飽和酸混合配位。卵磷脂被譽為與蛋白質、維生素并列的“第三營養素”。1998年被美國國家科學院食品營養學會列為每日必需營養素。美國、歐洲、日本等已將磷脂在臨床上用于防治腦、心、肝、腫瘤等疾病。卵磷脂作為重要的天然表面活性劑具有乳化、分散、潤濕、速溶、脫膜、分離等作用，被廣泛應用于化工、食品、醫藥、石油、輕工、飼料以及El化等行業中。

(二)腦磷脂（phosphatidyl

ethanolamines,簡稱PE）

乙醇胺(ethanolamine)+磷脂酸→磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamine)

磷脂酰乙醇胺在腦組織中含量甚多，故又稱腦磷脂。它和磷脂酰膽堿并存于機體各組織及器官中，它的構造和理化性質均與磷脂酰膽堿相似，只是在磷脂酰乙醇胺中，與磷酸結合的是膽胺（HO=CH2-CH2-NH2）。磷脂酰乙醇胺性質與磷脂酰膽堿相似，也不穩定，易吸收水分，在空氣中氧化成棕黑色。磷脂酰乙醇胺能溶于乙醚，但難溶于乙醇，這是與磷脂酰膽堿在溶解性方面的不同點。

(三)絲氨酸磷脂(phosphatidylserine，簡稱PS)

絲氨酸(serine)+磷脂酸→磷脂酰絲氨酸(phosphatidylserine)

卵磷脂與腦磷脂在體內可互變

絲氨酸乙醇胺

膽堿(四)肌醇磷脂(phosphatidylinositol，簡稱PI)肌醇(linositol)+磷脂酸→磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol)

常見磷脂X集團及名稱

Phosphatidylethanolamine(PE)

Phosphatidylserine(PS)

Phosphatidy

linositol(PI)

Phosphatidylglycerol(PG)

Diphosphatidylglycerol(DPG)（五）鞘脂類(sphingolipid)

組成特點是不含甘油而含鞘氨醇(sphingosine)按照取代基團X的不同可分為兩種X為磷酸膽堿稱為鞘磷脂(sphingmyelin)X為糖基稱為鞘糖脂(glycosphingolipid)腦和神經組織中含有大量的鞘磷脂，脾、肝及其它組織中含量較少。鞘磷脂的組成和結構與磷脂酰膽堿、磷脂酰乙醇胺不同，其分子中不含甘油部分，而是含有一個長鏈的不飽醇——鞘氨醇。1mol鞘磷脂完全水解后，可得到鞘氨醇、脂肪酸、磷酸和膽堿各1mol。鞘磷脂分子中的脂肪酸連接在鞘氨醇的氨基上，磷酸以酯的形式與鞘氨醇及膽堿相結合。鞘磷脂是無色晶體，在光的作用下或在空氣中不易氧化，比較穩定，不溶于丙酮及乙醚，而溶于熱乙醇中。鞘氨醇半乳糖苷(六)膽堿（Choline）

膽堿具有堿性、醇性。第二節磷脂的物化性質(一)磷脂的物理性質

1.磷脂的外觀

2.磷脂的溶解度

3.磷脂的膠體性

(二)磷脂的化學性質1.磷脂的分解2.磷脂的水解3.磷脂的酶解4.磷脂的氫化5.磷脂的其它反應(一)磷脂的物理性質1.磷脂的外觀純凈的磷脂是無色無味，在常溫下為一種白色的固體物質。但往往由于制取的方法或精制方法、產品種類、儲存條件等不同，磷脂產品具有淡黃色至棕色。

2.磷脂的溶解度

磷脂可溶于脂肪烴、芳香烴、鹵化烴類有機溶劑，如乙醚、苯、三氯甲烷、石油醚等。它只部分溶于脂肪族的醇類，如乙醇。像其它非極性的表面活性劑一樣，不溶于極性的溶劑，如乙酸甲酯，尤其是丙酮；但在有少量油脂存在時，磷脂于丙酮和乙酸甲酯中的溶解度即增加。卵磷脂可溶解于乙醇中，而腦磷脂則不溶解。利用磷脂在上述溶劑中溶解度的差異，可作為分離，提純及定量磷脂的依據。磷脂能溶于動植物油脂，礦物油及脂肪酸中，實際上不溶于冷的動植物油脂。磷脂中加入脂肪酸，可使塑性磷脂軟化或液化成為流體磷脂。溶解度

磷脂丙硐乙醇乙醚磷脂酰膽堿不溶溶溶磷脂酰乙醇胺不溶不溶溶鞘氨醇磷脂不溶溶（在熱乙醇中）不溶3.磷脂的膠體性在磷脂的分子中，有磷酸根與氨基醇親水基團和碳氫鍵疏水基團，能使水油兩個不相溶的相形成穩定的膠體，這是因為磷脂在水與油兩相之間形成一個界面層，由于這個界面層的存在而降低了油與水之間的界面張力。磷脂存在于油脂中具有明顯的親水膠體性，當與適量的水相混時，磷脂即從油脂中分離出，特別是在pH>8時呈微堿性的熱水中更易吸水膨脹，直至生成膠體溶液。磷脂的這種吸水膨脹產生乳化膠體的特性，是它從毛油中制取和廣泛應用的基礎。

與甘油醇磷脂的不同點①對光及空氣皆穩定，可經久不變。

②溶解度：不溶于丙酮、乙醚，而溶于熱乙醇

與甘油醇磷脂的相同點①可解離成兩性離子型或帶電荷的分子

②兩親化合物鞘氨醇磷脂的性質(二)磷脂的化學性質

1.磷脂的分解

磷脂接觸空氣或在陽光照射下極不穩定，易氧化酸敗而色澤變深。但在無水分的油脂中比較穩定。所以濃縮磷脂中的油脂可以防止磷脂氧化酸敗，有利于磷脂的貯存。磷脂在高溫中不穩定，在制油及制取磷脂過程中，溫度在150℃時，油脂色澤加深，制取的磷脂氣味不佳，超過150℃時磷脂逐漸分解。

2.磷脂的水解

磷脂在堿性乙醇溶液或水溶液中加溫易皂化，或者在強酸性的水溶液下高溫使其水解。皂化后生成肥皂、磷酸甘油的鹽類、肌醇磷酸鹽類各種氨基化合物及碳水化合物，進一步加熱生成甘油、肌醇及磷酸；酸化水解（或加壓水解）后生成游離脂肪酸及上述化合物的游離物質。

水解

甘油醇磷脂可被酸、堿或酶水解

甘油醇磷脂脂酸＋甘油磷酸＋X基團H+或OH-磷酸單酯酶甘油＋磷酸

3.磷脂的酶解

磷脂可以被酶分解，至少有四種以上的磷脂酶可用于分解羧酸及磷酸所形成的酯鍵。其中有的酶只可分解磷脂上的不飽和脂肪酸而對飽和脂肪酸不起作用。這種作用可生成一種具有強烈的溶血作用因而稱為“溶血磷脂”的磷脂。

磷脂酶的作用位點磷脂的酶解4.磷脂的氫化

磷脂可以用鎳作催化劑在適當條件下進行氫化，氫化后生成白色固體的氫化磷脂。為了便于操作，氫化可在乙酸乙酯等溶劑中進行。氫化后的磷脂可作為潤滑油的添加劑。

5.磷脂的其它反應磷脂中的不飽和酸可以溴化而形成各種鹵化磷脂質。這些物質的理化性質與磷脂相同。

磷脂用普通的方法只能勉強地加以磺酸化，因為一般所用的磺酸化劑都是強烈的脫水劑，如硫酸及氯磺酸等都會將其碳化。如在醛類、酮類、酚類等存在下，磷脂用二氧化硫來處理而很容易成為磺酸化衍生物，而醛、酮或酚都變成磷脂分子中的一部分。此種磺酸化產品可用于紡織工業及制革用鞣革原料。

第三節磷脂和膽堿的生理功能

在機體內磷脂和膽堿的作用相互交叉相互滲透，磷脂的某些生理功能是通過膽堿實現的，而膽堿的部分生理功能又依賴于磷脂完成。（一）構成生物膜的重要組成成分

生物膜具有極其重要的生理功能，能起保護層的作用，是細胞表面的屏障，也是細胞內外環境進行物質交換的通道。生物膜極易受到自由基攻擊而受傷，磷脂可重新修復被損傷的生物膜，故顯示出延緩機體衰老的作用pH7時，幾種常見的甘油醇磷脂的凈電荷

磷脂磷酸基團X基團凈電荷磷脂酰膽堿-+0磷脂酰乙醇胺-+0磷脂酰絲氨酸-+，--1磷脂酰肌醇-0-1Thepictureaboveisanelectronmicrographofacellmembraneatapprox.240,000xmagnificationThispictureshowsthecellmembraneatamuchlowermagnification.Thelighterareatotherightrepresentstheextracellularspace（二）促進神經傳導，提高大腦活力

人體大腦中磷脂類物質所占比重高達40%左右，它們在人類智力活動中承擔著信息傳遞的重要功能。磷脂又是人體所需膽堿的主要來源。膽堿可以隨血液送入大腦，在人體內乙酰化酶的作用下生成乙酰膽堿，可促使細胞活化，從而提高人體的反映能力及記憶和智力水平。卵磷脂可提高大腦中乙酰膽堿濃度，乙酰膽堿起著興奮大腦神經細胞的作用。所以大腦內乙酰膽堿的數量越多，記憶、思維的形成也越快，從而可使人保持充沛的精力和良好的記憶力。

當神經沖動到達膽堿能神經末梢時，突觸小泡內的Ach外排至突觸間隙，作用于突觸后膜的膽堿能受體，引起下一級神經元或效應器的激發。在正常生理條件下，Ach完成傳遞沖動作用后，隨即被突觸后膜上的AchE在數毫秒內水解，生成乙酸和膽堿。此一水解過程分兩步進行：即與Ach形成乙酰酶，然后乙酰酶脫乙酰基，酶恢復原有活性。

乙酰膽堿對中樞神經系統的作用，主要是破壞興奮和抑制的平衡，引起中樞神經調節功能紊亂，大量積聚主要表現為中樞神經系統抑制，可引起昏迷等癥狀。(IP3)(DG)IP3，DG是第二信使，與細胞內信號傳遞有關

磷脂酰肌醇（phosphatidyl

inositol）（三）促進脂肪代謝，防止出現脂肪肝

卵磷脂在體內可生成脂肪降解因子，將人體內多余的脂肪溶解、分解排出體外，避免剩余脂肪堆積于皮下，以此來調節體重。磷脂中的膽堿對人體的脂肪代謝有著重要的作用，若人體內膽堿不足，就會影響脂肪代謝，造成脂肪在肝臟內積聚，逐漸形成脂肪肝。（四）促進體內轉甲基代謝的順利進行

生物體內的甲基供體。

（五）降低血清膽固醇、改善血液循環、預防心血管疾病卵磷脂的分子結構中含有親水的磷酸脂集團和親油的脂肪酸集團，因此，它可以使脂類物質與水結合在一起，起到乳化作用。卵磷脂的這種優良的油水親和性能，能溶解血液中和管壁上的脂溶性物質甘油三酯及膽固醇硬塊，使之變成細小微粒，增加血液的流動性和滲透性，降低血液黏度，使其順利通過細胞的新陳代謝排除體外，從而減少脂肪沉積在血管壁上造成動脈粥樣硬化。卵磷脂富含的多不飽和脂肪酸可以阻斷小腸對膽固醇的吸收，促進膽固醇排泄，同時卵磷脂也是高密度脂蛋白(HDL)的主要成分，在膽固醇的運送、分解、排泄過程中起著“清道夫”的作用。第四節、機體對磷脂和膽堿的需要量正常人每天攝入6~8g的磷脂比較合適，可以一次或多次攝取。若為特殊保健需要，可適當增加至15~25g。

人們對膽堿的需要情況目前了解得還很不徹底，尚未提出明確的日推薦量標準。分析表明，每升母乳約含膽堿145mg。第五節、磷脂在功能性食品中的應用大豆卵磷脂大豆卵磷脂是以大豆磷脂為原料，經分離提純等工藝精制而成，以膽堿磷脂為主的高純度磷脂產品。磷脂酰膽堿含量>60%卵磷質的親水性能以及pH值適用范圍大于其他類型的大豆磷脂，易形成水包油O/W型穩定的乳化體，是優良天然乳化劑。由于含膽堿、膽胺、生物素等活性成分，常作為制備含有各種醫藥制劑的乳化劑、調理劑和營養劑的應用。卵磷脂對于動脈粥狀硬化、脂肪肝、神經衰弱及營養不良、降低血清膽固醇、改善血液循環、預防心腦血管疾病、防止細胞衰老、健腦益智、生殖胎孕等均有療效和保健作用，還可以在高級營養保健食品和高