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脂类(lipid)也称脂质,是指饲料干物质中的***浸出物,包括脂肪(真脂肪)和类脂
质。脂肪是甘油和脂肪酸组成的三酰甘油,亦称甘油三酯或中性脂肪。类脂质包括有游离脂
肪酸、磷脂、糖脂、脂蛋白、固醇类、类胡萝卜素和脂溶性维生素等。
一、脂类的分类
脂类的分类方法较多。如按可否皂化分类,按是否含有甘油分类等。下面按其化学结构
特点将脂类分为以下4类:
(一)单纯脂类(simplelipide)包括甘油三酯和蜡质。蜡由脂肪酸和一个长链的一元
醇组成。
(二)复合脂(compoundlipide)其分子中除了脂肪酸和甘油外,尚含有其它化学基团。
如磷脂(为含磷、氮的脂类,如磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇***、磷脂酰丝氨酸等)、糖脂(如
半乳糖甘油酯)和脂蛋白
(三)萜类(terpene)、类固醇(steroid)及其衍生物此类一般不含脂肪酸。
(四)衍生脂(derivedlipide)系上述脂类的水解产物,如甘油、脂肪酸及其氧化产物、
前列腺素等
二、脂肪
真脂肪(truefat)有时也称油脂。一般在常温下为液态者称油,固态者称脂。天然油脂
主要由3分子高级脂肪酸与1分子甘油组成,故又称甘油三酯。
脂肪的种类不同,油脂性状不同。如玉米油含90%不饱和脂肪酸,室温下呈液态。牛
油含饱和脂肪酸高,室温下呈固态。奶油含较多的低级挥发性脂肪酸,故熔点低于牛油。大
量研究表明,饲料油脂性质和营养价值主要决定于构成它的脂肪酸。为此,有必要首先讨论
一下脂肪酸的有关问题。脂肪类型不同,脂肪酸的组成也不同。
(一)脂肪酸的分类与组成据研究,当前从油脂分离出的近百种脂肪酸(fattyacid)中,
除微生物界可见有碳原子为奇数呈分枝结构的脂肪酸外,其它多呈偶数碳原子结构的直链脂
肪酸。
直链脂肪酸又可根据其是否溶解、挥发和饱和程度分成如下3种类型(表2-3)。
表2-3饲料中常见脂肪酸的分类
类别名称分子式简式1简式2熔点(℃)
丁酸(酪酸)CHCOOHC-
水溶性挥发性374:0
己酸(羊油酸)CHCOOHC-
脂肪酸5116:0
辛酸(羊脂酸)
7158:0
癸酸(羊醋酸)CHCOOHC31
91910:0
非水溶性挥发44
月桂酸CHCOOHC
性脂肪酸112312:0
豆蔻酸CHCOOHC56
非水溶性不挥132714:0
棕榈酸(软脂酸)CHCOOHC63
发性饱和脂肪153116:0
硬脂酸CHCOOHC70
酸173518:0
花生酸CHCOOHC76
193920:0
棕桐油酸CHCOOH△
152916:116:1ω-7
油酸CHCOOH△
173318:118:1ω-9
芥子酸CHCOOH△13CC33~34
214122:122:1ω-9
亚油酸CHCOOH△9,12CC-5
非水溶性不挥173118:218:2ω-6
亚麻酸CHCOOH△9,12,15CC-
发性不饱和脂172918:318:3ω-3
花生四烯酸CHCOOH△5,8,11,14CC-
肪酸193120:420:4ω-6
二十碳五烯酸CHCOOH△5,8,11,14,17CC
192920:520:5ω-3
(EPA)CHCOOH△4,7,10,13,16,19CC
213122:622:6ω-3
二十二碳六烯酸
(DHA)
≤10的脂肪酸,常温下呈液态。如丁酸、
己酸、辛酸和癸酸等常见于奶油、椰子油中。
。
:
(1)饱和脂肪酸脂肪酸分子的碳链上的每个碳原子有4个化学键,除2个键用来互相
连结外,另外2个如果全部与氢结合,则脂肪酸分子中不含双键,这样的脂肪酸就是饱和脂
肪酸(saturatedfattyacid)。饱和脂肪酸在常温下多呈固态(常见饱和脂肪酸的熔点见表2-3),
主要有十四碳的豆蔻酸(奶油与花生油中)、十六碳的棕榈酸(软脂酸)和二十碳的花生酸。
(2)不饱和脂肪酸脂肪酸分子中的碳键未全部被氢占据,即分子中含有双键(即不饱
和键),这样的脂肪酸称为不饱和脂肪酸(unsaturatedfattyacid)。不饱和脂肪酸分子中一般
含有1~6个双键。通常将分子中含有两个或两个上双键的十以八或十八碳上的脂肪酸称以
为高度不饱和脂肪酸或多不饱和脂肪酸。
脂肪酸的系统命名法是根据构成它的母体碳氢化合物的名称来命名的。并且一般用简
式来表示代表碳链中碳原子数,代表不饱和双键数。但是为了表示碳链上双键的
Cx:y(xy)
位置,需要给碳原子编号,目前表示不饱和脂肪酸的双键位置的方法有2种:①△编号系
统(如表2-3“中简式1”项),自羧基(-COOH)端碳原子开始计数,在“△”右上角用
数字标明双键所在的位置。例如“△9,12C”指“十八碳二烯酸”,双键位于自羧基端开始
18:2
起第9、10碳原子间与12、13碳原子间,即亚油酸。②ω编号系统,“ω”后的数字表示
自末端***开始计数,至第一个双键开始的位置数(如表2-3“中简式2”项)。近年来****br/>惯于用“n”来代替希腊字母“ω”。例如“C”指“十八碳三烯酸”,第一个双键位于
18:3ω-3
自***端开始起第3、4碳原子间,即亚麻酸。
从表2-3可见,碳原子数量少的脂肪酸具挥发性,故称挥发性脂肪酸(VFA)。碳原子数
愈多,熔点愈高;饱和度愈低,熔点也愈低。一般来说:陆生动植物脂肪多为和的
C16C18
脂肪酸以脂肪酸居多,主要有软油酸、油酸和硬脂酸;海洋水产动物多为和
(C18)C20C22
的不饱和脂肪酸;淡水鱼以不饱和脂肪酸比例较高;果仁脂肪中主要是软脂酸、油酸、
C18
亚油酸;种子中主要是的软油酸和的油酸、亚油酸和亚麻酸,以不饱和脂肪酸
C16C18C18
较多;哺乳动物乳中,除软脂酸、油酸外,尚含%~的%~低级脂肪酸。
530C4C10
此外,在不饱和脂肪酸中,尚有几种脂肪酸在动物体无法合成或合成量较小,满足不
了动物需要,必须由饲料中供给,这些不饱和脂肪酸称为必需脂肪酸(EFA)。
(二)脂肪的主要性质脂肪由于其所含脂肪酸种类的不同而使之具有不同的特性。脂
肪饱和程度不同,脂肪酸和脂类的熔点、硬度和碘价不同;脂肪酸分子量不同,决定了不同
脂肪的皂化价不同。(几种常见脂肪主要特性见表2-4)
表2-4几种常见脂肪的脂肪酸成分与理化常数
动物脂肪植物脂肪
名称分子简式
奶油猪油羊油豆油棉子油玉米油
脂肪的脂肪酸组成(%)
饱和脂肪酸:
丁酸
C4:03
己酸
C6:01
辛酸
C8:02
癸酸
C10:02
月桂酸
C12:07
豆蔻酸
C14:023131
软脂酸
C16:01925257197
硬脂酸
C18:0111328423
不饱和脂肪酸:
油酸C275437333343
18:1ω-9
亚油酸C-73513939
18:2ω-6
亚麻酸C---2--
18:3ω-3
理化常数
熔点(℃)12-3635-4544-50室温下为液态
碘价26-3840-7031-45130-137100-115105-125
皂化价220-241193-220-190-194190-20087-93
—
—甘油和脂肪酸。脂类分解成基本结构单位的过程,也可以在微生物产生的脂肪酶催化下水
解。这类水解对脂类营养价值没有影响,但水解产生的某些脂肪酸有特殊的异味或酸败味,
可能影响动物适口性,脂肪酸碳链越短,这种异味越浓。
脂肪在强碱溶液中水解生成的高级脂肪酸盐****惯上称为“肥皂”,因此,把脂肪在碱性
溶液发生的水解反应称为“皂化反应”。
()+()+
皂化1g脂肪所需KOH的mg数称为该脂肪的皂化价。某油脂如皂化价高,说明组成
该油脂的脂肪酸碳链较短;反之油脂如皂化价低,表明该油脂的脂肪酸碳链较长。
,与试剂的两个原子或基团
结合,这样的反应叫做加成反应。
(1)氢化作用在镍、铂等催化剂或酶的作用下,不饱和脂肪酸可与氢进行加成,
即脂肪酸分子中的双键碳原子可以得到氢而转变成饱和脂肪酸的过程称为氢化作用。氢化作
用可使脂肪的熔点提高,硬度增加,故氢化作用也称为“硬化”。
食品工业上也广泛利用植物油经氢化成固态生产“人造黄油”。
(2)脂肪饱和程度的表示不饱和脂肪酸在一定条件下可与碘发生加成反应,能化合
碘的数量可反映脂肪中不饱和键的多少。因此,通常用100g脂肪或脂肪酸所能化合碘的克
数——即碘价来表示脂肪或脂肪酸的不饱和程度。
(3)饲草中脂肪在反刍动物瘤胃内的氢化青草中不饱和脂肪酸含量占脂肪酸总量的
80%以上,饱和脂肪酸仅占20%,而反刍动物体脂肪,含30%~40%不饱和脂肪酸和60%~
70%不饱和脂肪酸并且十分稳定,其原因是氢化作用。由于牧草中的真脂和类脂在瘤胃中受
微生物的作用发生水解,产生甘油和各种脂肪酸,其中包括饱和与不饱和脂肪酸,不饱和
脂肪酸在瘤胃中经氢化作用,变成饱和脂肪酸,故参与牛体脂肪代谢的脂肪酸多为饱和脂肪
酸。所以牛体饱和脂肪酸较多,且较稳定。
:即水解型和氧化型。
(1)水解型酸败通常是微生物(如霉菌繁殖产生解脂酶)作用于脂肪,引起简单的水解
反应,使之水解为脂肪酸、甘油二酯、甘油一酯和甘油的结果。这类水解对脂类营养价值并
无妨碍,但水解产生的某些脂肪酸有特殊的异味或酸败味,可能影响动物适口性。脂肪酸碳
链越短,这种异味越浓。
(2)氧化酸败脂肪在贮藏过程中,受到有氧气的条件下自发地发生氧化,或微生物、
酶等的作用下氧化,生成过氧化物,并进一步氧化成低级的醛、***、酸等化合物同时出现异
味的现象称为脂肪氧化酸败。按照引起脂肪氧化酸败的原因和机制,通常分为2种类型。
①***型酸败又称β—型氧化酸败,是指多脂饲料发生霉变时,脂肪水解产生的游离
饱和脂肪酸在一系列酶的促进下氧化,最后产生有怪味的***酸和******,而使饲料脂肪发生
的质变。由于该氧化引起的降解多发生在与β-碳位之间的键上,因而又称其为β-型氧化酸
败。
②氧化型酸败又称脂肪自动氧化,主要发生在含多不饱和脂肪酸的饲料中,酸败的
结果产生不良气味。如玉米粉、米糠等多脂饲料贮藏时,既使没有发生霉变,也会发生脂肪
的自动氧化酸败,从而降低饲料的营养价值。氧化型酸败一般可分为如下3期:
、温度、金属离子等作用,脂肪酸中与双键相邻的亚***碳
原子上的碳键发生氢均裂,生成游离基和原子。氢
RH→R·+H·
,就迅速吸收空气中的氧,生成过氧化游离基。
·+→ROO·
RO2
由于过氧化游离基极不稳定,可夺走另一个不饱和脂肪酸分子中与双键相邻的亚***上
的一个氢原子,生成氢过氧化物。同时,被夺走氢原子后的不饱和脂肪酸,又形成新的游离
基(R)。
RH+ROO→ROOH+R
新生成的游离基又不断与结合,形成新的过氧化游离基。而此又和
RO2(ROO)ROO1
个脂肪酸发生反应生成氢过氧化物(ROOH)和又1个新的游离基(R·)。该反应不断进行下去,
结果使ROOH不断增加,新的R·不断产生。
、多聚体,使反应终止。
R·+R·→RR
R·十ROO→ROOR
→
ROO+ROOROOR+O2
氢过氧化物极不稳定。当增至一定程度时就开始分解,可分解成1个烷氧游离基和1
个羟基游离基。烷氧游离基(RO·)则进一步反应生成醛类、***类、酸类、醇类、环氧化物、
碳化氢物、内酯等。
ROOH→RO·+·OH
(3)脂肪氧化酸败对动物的影响及脂肪氧化的测定氧化酸败的结果既降低了脂肪
的营养价值,也产生不适宜的气味,恶臭引起动物采食量下降,同时增加饲料中抗氧化物
质的需要量。并且肠道受到刺激,引起胃肠道微生物区系发生变化,使动物胃肠道发炎或
引起消化紊乱,氧化的油脂也是致鱼的瘦背病的重要原因。
油脂氧化酸败的程度可用酸价来表示。所谓酸价就是指用以中和1油脂中游离脂肪酸
所需KOH的毫克数。一般酸价大于6的油脂不能饲喂动物。
高脂肪饲料在贮藏时,贮期不宜过长,粉碎后宜加入抗氧化剂或控制每次粉碎量等。如
就玉米而言,生产中严格控制每次粉碎量更显重要(粉碎量一般以10d的使用量为限)。
三、类脂
(一)磷脂与糖脂磷脂(phosphatide)是动植物细胞的重要组成成分,在动植物体中广
泛存在。以动物体而言,磷脂在脂肪转运中起重要作用。因此若肝脏中磷脂不足,就会使肝
中脂肪运转发生障碍,使动物产生脂肪肝症。正常动物体组织可自行合成磷脂,不必由饲料
供给,但若所供饲料缺乏合成磷脂的原料如胆碱、甲硫氨酸,除易导致脂肪肝症发生外,还
可引发其它缺乏磷脂的代谢病变。
磷脂类化合物的组成特点是,均含有1个甘油醇残基,其中第1、2碳位与长链脂肪酸
酯化,第3碳位与磷酸酯化,依次磷酸又与1个含氮碱基结合。若含氮碱基是胆碱,此磷脂
为卵磷脂;若为胆***,则为脑磷脂。卵磷脂的胆碱残基呈亲水性,脂肪残基呈疏水性,因此
常以一定方向排列在两相界面上,这对维持细胞膜功能和在配合饲料中作为乳化剂、稳定剂
具有重要意义。其水解产物胆碱尚具重要生理功能。脑磷脂性质与组成和卵磷脂相似,水解
产物为磷酸、脂肪酸、甘油、胆碱和丝氨酸。此外,磷脂类尚包括肌醇磷脂、神经磷脂等。
响尾蛇和眼镜蛇毒液中的卵磷脂酶A(磷脂酶A)只能水解移去卵磷脂1-位碳原子上的脂肪
酸,产生一种溶血卵磷脂。这种溶血卵磷脂在2-位上含有饱和脂肪酸,在3-位上含有磷脂
胆碱,这种化合物具有强大的溶血作用,可破坏动物的红细胞。
糖脂(glycolipid)类化合物分子与卵磷脂相似,其特点是不与含氮碱基的磷酸化合物
结合,而是代之以与1~2个半乳糖分子结合,且结合位是在第1个碳原子上;所含脂肪酸
多为不饱和脂肪酸。糖脂是禾本科、豆科青草中粗脂肪的主要成分,动物外周的中枢神经等
组织中也有分布。糖脂可通过消化酶和肠道微生物分解,被动物吸收利用。
(二)萜类(terpene)萜类属异戊二烯的衍生物。通常多根据其分子中异戊二烯的数目
将其分为单萜、二萜……等。如叶绿素中的叶绿萜为二萜,胡萝卜素为四萜。脂溶维生素A、
E、K亦属萜类。
饲料中的萜类统归粗脂肪,因此含叶绿素多的青绿饲料其粗脂肪的营养价值就相对较
低。
(三)固醇(steroid)固醇是一类以环戊烷多氢菲核为骨架的物质,广泛存在于生物
体组织内。可游离存在,也可与脂肪酸结合以酯的形式存在,虽含量少,但有重要生理功能。
固醇按来源可分为3种。
(zoosterol)在动物体内多以酯形式存在,胆固醇为其代表,是固醇类激
素的合成原料。如皮肤中的去氢胆固醇在紫外光照射下,可转变成维生素,供动物利
7-D3
用。
(phylosterol)为植物细胞的主要组分,无法被动物有效利用,其中以存
在豆类中的豆固醇,存在于谷物胚、油中的谷固醇为代表。
(ergosterol)以麦角固醇为代表,存在酵母、霉菌及某些植物中,经紫
外光照射可转化成维生素供动物利用。
D2