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1、磷脂化学与提取磷脂化学与提取一、磷脂的组成与结构一、磷脂的组成与结构磷脂可分为两类：鞘磷脂（神经磷脂）和甘油醇磷脂鞘磷脂也称神经磷脂，它是神经酰胺与磷酸直接相连，然后再与胆碱或胆胺相连而成的脂。甘油醇磷脂是由甘油与磷酸反应生成的脂。 磷脂典型的化学结构式为：甘油磷脂甘油醇磷脂主要有以下几种：卵磷脂（磷脂酰胆碱，phosphatidylcholines，PC）脑磷脂（磷脂酰乙醇胺，phosphatidylethanolamines，PE）肌醇磷脂(磷脂酰肌醇,phosphatidylinostols，PI)丝氨酸磷脂(磷脂酰丝氨酸，phosphatidylserines,PS)此外还有磷脂酰甘油
2、、二磷脂酰甘油、缩醛磷脂和溶血磷脂等。1 1、卵磷脂、卵磷脂卵磷脂结构式为：卵磷脂的分子结构特点是一个脂酰基被磷酸胆碱基所取代，而磷酸胆碱所连接的碳位置不同又产生 、 两种异构体，其磷酸胆碱基连接在甘油基的第 3 碳位上称 -型，连接在第 2 碳位上则为 -型。自然界存在的卵磷脂为 L-卵磷脂，即 R2-CO 基处在甘油碳链的左边为 L-型。卵磷脂分子中不同碳位上所连接的脂肪酸也不同，碳位上连接的几乎都是饱和脂肪酸，而 碳位上连接的通常为亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸等不饱和脂肪酸。卵磷脂广泛存在于动植物体内，在动物的脑、精液、肾上腺及细胞中含量尤多。禽类卵黄中含量最为丰富，达干物质总量的8%10
3、%。 2 2、脑磷脂、脑磷脂脑磷脂结构式为：脑磷脂又称氨基乙醇磷脂，其分子结构与卵磷脂相似，只是以氨基乙醇代替了胆碱，有 、 两种异构体，与磷相连的羟基为甘油的伯醇基称 型，为甘油的仲醇基则称 型。脑磷脂水解后可得到甘油、脂肪酸、磷酸和乙醇胺。脑磷脂通常与卵磷脂共同存在于动物脑组织和神经组织中，心、肝及其它组织也有分布。脑磷脂在动物脑组织中含量最多，约占脑干物质总量的 4%6%。3 3、肌醇磷脂、肌醇磷脂肌醇磷脂结构式为：肌醇磷脂是磷脂酸与肌醇构成的磷脂，磷脂的极性基团部分有一个六碳环状糖醇（肌醇） ，除一磷酸肌醇磷脂外，还有 1，4-二磷酸肌醇磷脂和 1，4，5-三磷酸肌醇磷脂。肌醇磷脂存在
4、于多种动植物组织中，常与脑磷脂共同存在。4 4、丝氨酸磷脂、丝氨酸磷脂丝氨酸磷脂结构式为：丝氨酸磷脂由磷脂酸与丝氨酸组成，其结构与前三种甘油醇磷脂相似。5 5、神经醇磷脂、神经醇磷脂神经醇磷脂含 N:P 的比例是 2：1，不含甘油基，而是神经氨基醇和脂肪酸、磷酸、胆碱的化合物。其典型代表是鞘磷脂，结构特征是，甘油醇磷脂的醇是甘油醇，而神经醇磷脂的醇是神经氨基醇，此外鞘磷脂中的脂肪酸与神经氨基醇的氨基相连接，且分子中只含有一个脂肪酸。 二、磷脂的来源与分布二、磷脂的来源与分布磷脂在动物和植物体内广泛存在。在动物体内，磷脂主要存在于脑、肾、肝等器官内；在植物界中，磷脂主要存在于种子、坚果及谷物中。
5、在动物性磷脂原料中，以蛋黄含量最为丰富，约含磷脂10%；在植物性磷脂原料中，以大豆含量最高，约含2%3%。卵黄磷脂和大豆磷脂的组成成分如下：。表表 卵黄磷脂和大豆磷脂的组成成分卵黄磷脂和大豆磷脂的组成成分成分卵黄磷酯含量(%)大豆磷脂含量(%)磷脂酰胆碱（PC）73.036磷脂酰乙醇胺（PE）15.521.4磷脂酰肌醇（PI）0.615磷脂酰甘油（PG）0.916.1磷脂酸(PA)-3.6其它磷脂107.5自1920年从大豆油粗品中分离出卵磷脂后，迄今为止，工业级卵磷脂仍多数来自大豆油的下脚料。这主要有以下两个原因：（1）大豆产量丰富，世界年产量在1亿吨以上，大豆油年产量接近2000万吨，这就
6、为磷脂的提取提供了丰富的原料，且价格廉价；相比而言， 蛋黄磷脂在价格成本上比大豆磷脂昂贵的多，故应用上受到限制。（2）大豆磷脂中不饱和脂肪酸与胆碱含量比蛋黄磷脂高，胆固醇含量比蛋黄磷脂低，正好适应现在人们追求健康的需要。三、磷脂的理化性质三、磷脂的理化性质1 1、物理性质、物理性质纯净的磷脂为白色蜡状固体,在低温下可结晶。磷脂易吸水、易氧化,在空气中放置一段时间后, 因氧气其白色逐渐变成褐色,最后至棕黑色。磷脂不耐高温,也没有清晰的熔点，随着温度升高逐渐软化成液滴，100以上开始氧化直至分解,280时生成黑色沉淀。磷脂不溶于水，但易吸水，吸水后膨胀为胶体。磷脂易溶于有机溶剂，如氯仿、乙醚、石油
7、醚、苯、乙醇等。不同磷脂在不同有机溶剂中溶解度不同，这是不同磷脂用溶剂法分离的理论基础。磷脂均不溶或难溶于丙酮，故称为丙酮不溶物。卵磷脂、脑磷脂均溶于乙醚而不溶于丙酮和乙酸乙酯，但卵磷脂溶于乙醇而脑磷脂则不溶，故此可将卵磷脂与脑磷脂分离。鞘磷脂不溶于丙酮和乙醚，但易溶于热乙醇中，磷脂系类脂化合物，亦是非极性化合物，能与油脂完全混溶。2 2、化学性质、化学性质（1 1）水解反应：磷脂在碱性条件下煮沸可发生皂化水解反应，生成脂肪酸钠盐、甘油磷酸盐、磷酸肌醇、有机胺和单甘油磷酸胆碱等复合产物。延长水解时间，可进一步水解成甘油、肌醇、磷酸盐等小分子水解产物。（2）酸性水解：磷脂在酸性条件下加热后，可完
8、全水解，生成游离脂肪酸、甘油、肌醇和磷酸等小分子产物。（3）酶促水解：目前，在动物体内至少已发现四种特殊磷脂酶用于磷脂不同酯键的分解。它们包括磷脂酶 A1、A2、C、D，磷脂酶水解专一性强，能得到不同的酶解产品。如蛇卵磷脂酶，它能专一作用于磷脂不饱和脂肪酸酯键，使其分解，同时采用磷脂酶和脂肪酶对磷脂进行酯交换已成为研究的热点。（4）加成反应：由于磷脂结构中含有不饱和脂肪酸，故其中的不饱和键可以发生各种加成反应。在酸、Ni 或 H2O2等催化剂存在下，磷脂可与氢发生加成反应，生成白色的氢化磷脂固体，氢化磷脂具有较高的氧化稳定性，其产品可以用于化妆品、医药和润滑油等工业。磷脂与羟基化试剂反应，在不
9、饱和脂肪酸的碳链上加上羟基而得到羟化磷脂，经羟化后的磷脂在分子中引入了极性集团，故明显改善磷脂的亲水性，增加磷脂在冷水中的分散性。在一定条件下，磷脂还可与卤素、卤氢酸等进行加成反应，生成相应的卤代磷脂产品。（5）乙酰化反应：磷脂中的磷脂酰乙醇胺（脑磷脂） ，在其结构中具有自由氨基，可与乙酸酐、乙酸乙酯等酰化剂反应，生成乙酰化产物，从而使 HLB 值发生改变，明显提高其亲水性。（6）其他反应：磷脂以 H2SO4或 HOSO2Cl（氯磺酸）作硫化剂，在醛或酮存在下，可反应生成硫化磷脂，在水中能形成透明溶液，具有抗酸碱的沉淀作用。此外，磷脂还可与某些重金属盐类，如 Cd、Pt、Hg 的氯化物及 Ca
10、、Mg 等金属离子发生反应，生成络合产物，此类反应可用于分离鉴定磷脂中的成分。四、磷脂生理功能四、磷脂生理功能磷脂是一种生命基础物质，它广泛存在于人体的组织和体液中，不仅是构成人体生物膜的重要组成成分，而且是胆碱和必需脂肪酸的原料来源，对维持生物膜的生理活性和机体的正常代谢起关键作用。1 1、具有调节血脂，预防和改善心脑血管疾病的作用、具有调节血脂，预防和改善心脑血管疾病的作用磷脂具有亲脂性和亲水性双重性质，可将血管中的甘油三酯、胆固醇等溶解到血液中,利于脂肪吸收,减少在血管内的存留和降低血液中脂肪含量。磷脂中富含的多不饱和脂肪酸,可以阻断小肠对胆固醇的吸收,促进胆固醇的排泄。另外,磷脂也是高
11、密度脂蛋白的主要成分,高密度脂蛋白在胆固醇的运送、分解、排泄过程中起着“清洁工”的作用,它的升高可以预防动脉粥样硬化。2 2、促进神经传导，健脑益智作用、促进神经传导，健脑益智作用卵磷脂中的胆碱在体内可生成一种重要的神经传导递质乙酰胆碱，该物质与记忆、运动、感觉功能有关。医学研究证明，乙酰胆碱的减少正是造成老年痴呆症的主要原因，补充卵磷脂可大大增强大脑细胞吸收释放化学物质及传递信息的能力，还能激活脑细胞，提高记忆，防治老年性脑力衰退，舒缓压力和疲倦等功能，对脑机能的活化和神经系统的健康极为重要。3 3、促进脂肪代谢，防止脂肪肝作用、促进脂肪代谢，防止脂肪肝作用卵磷脂中的胆碱可促进肝脏内脂肪通过
12、血液循环输送出去，或改善脂肪酸本身在肝中的利用，防止脂肪在肝脏里的异常积聚，并可逆转脂肪肝的发展。此外，卵磷脂对肝脏具有保护作用，可防御烟酒、药物、病毒及有害物质的伤害，维持正常肝功能。4 4、体内润滑作用、体内润滑作用磷脂能构成膜的脂质双层，且游离状态的磷脂具有很强的表面活性，当吸附于固体界面时，可以降低界面能。它所形成的强吸附力和内聚力可提供良好固-固接触面的界面润滑作用并能形成屏障，抵御腐蚀和微生物的入侵。磷脂，特别是卵磷脂的运动摩擦系数非常小，只有 0.002 左右，在 13kg/cm2的压力下，甚至可以获得更低的摩擦系数，这说明磷脂在高负荷状态下仍具有良好的润滑作用。5 5、防止老化
13、，美化肌肤作用、防止老化，美化肌肤作用磷脂作为构成生物膜的基质，它对细胞具有活化再生，加强呼吸，促进代谢、解毒、抗氧化等作用，支持各细胞、组织和器官的完整功能，显示出延缓机体衰老的作用。同时，磷脂还具有促进皮肤代谢，促进脂溶性维生素吸收，消除青春痘和皮肤色素沉淀，提高皮肤持水性及光泽度的作用。6 6、调节免疫功能、调节免疫功能磷脂可作为肺表面的活性物质，使肺细胞易于收缩和扩张。五、磷脂的应用五、磷脂的应用 磷脂具有较好的乳化、润湿、分散、速溶、粘着等特性及生理活性，被广泛应用于食品、医药、饲料、化工等行业。1 1、在食品工业中的应用、在食品工业中的应用在食品加工中，磷脂除具有乳化作用、抗氧化作
14、用、脱模作用，降低粘度作用及分散作用外，还能与淀粉、蛋白质结合，改良食品的物理性质，提高产品的质量及营养价值，是一种理想的食品添加剂。磷脂在几种食品上的应用如下：。表表 磷脂在几种食品上的应用磷脂在几种食品上的应用食品名称用量效果巧克力、糖果0.3-0.5%节约可可脂，降低粘度，便于操作，光泽好，成型好，防起霜，防干燥，保持香味。面包、饼干、糕点0.1-0.5（对小麦粉）减少粘性，表皮柔软化，缩短烤制时间，成型好，易保存，防粘膜，防干燥面条类0.5%（对小麦粉）缩短磨面时间，改善光泽及触感，增加韧性，提高原料吸水率，防止老化和硬度不均奶粉和奶制品0.5-1.0%改善奶粉的润湿能力，促进表面脂肪
15、的分散，有助于蛋白质成分的分散和稳定化火腿肠0.3-0.5%有效防止油脂渗析，改善口感、风味乳饮料0.2-0.5%防止分层、起乳化增稠、稳定剂及营养剂作用2 2、在医药中的应用、在医药中的应用磷脂在医药工业中用途广泛，被誉为“细胞的保护神” 、 “血管的清道夫” ，可作为治疗多种疾病的活性成分，又可作为制备含有各种药物制剂的调理剂和乳化剂，还可利用磷脂形成脂质体的性质，运用在药剂的传递或输送系统中。3 3、在饲料工业中的应用、在饲料工业中的应用磷脂可作为饲料添加剂使用，促进畜禽的肠胃吸收和代谢，补充畜禽对磷元素的吸收。同时，卵磷脂添加还可提高饲料能量及氨基酸、脂溶性维生素的含量。4 4、在涂料
16、工业中的应用、在涂料工业中的应用利用卵磷脂的表面活性作用,在涂料和油漆中,添加卵磷脂后可缩短加热时间,防止颜料沉淀,增加光亮度,避免分层,增大覆盖率和流平性、分散性、湿润性。5 5、在化妆品中的应用、在化妆品中的应用在化妆品中，添加卵磷脂可提高化妆品的分散性，起到活化皮肤呼吸，减轻皮肤刺激，保持皮肤湿润的作用，同时还可用作头发润滑剂,有益于湿头发梳理,抗静电,避免头发“翅曲”,使头发光亮、湿润、柔软。6 6、在农业中的应用、在农业中的应用卵磷脂能被果皮吸收,增强果实的抗病能力。卵磷脂的亲水基可保持果皮湿润,防止病菌侵害,从而抑制其生长繁殖,起到灭菌作用,延长水果保鲜期。同时也具有防治蔬菜、水稻等农作物病虫害作用。六、磷脂的贮藏六、磷脂的贮藏由于磷脂含有多不饱和的脂肪酸链和亲水基，在空气、阳光下易吸湿和氧化，因此适宜保存于低温、干燥、无氧的环境下。研究证实磷脂的自动氧化反应属于游离基反应，添加百里香芳香油、特丁基对苯二酚(TBHQ)、天然蒜油和维生素E对磷脂有抗氧化作用。商品精细磷脂或浓缩磷脂贮存在油脂中，磷脂可很好地稳定存
