磷脂化学与提取

磷脂化学与提取

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。

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、二磷脂酰甘油、缩醛磷脂和溶血磷脂等。

1、卵磷脂

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α、β两种异构体，其磷酸胆碱基连接在甘油基的第3碳位上称α-型，连接在第2碳位上则为β-型。自然界存在的卵磷脂为L-α-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，α碳位上连接的几乎都是饱和脂肪酸，而β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%。

2、脑磷脂

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α、β两种异构体，与磷相连的羟基为甘油的伯醇基称α型，为甘油的仲醇基则称β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、肌醇磷脂

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。肌醇磷脂存在于多种动植物组织中，常与脑磷脂共同存在。

4、丝氨酸磷脂

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、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

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。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 卵黄磷脂和大豆磷脂的组成成分

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

1、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、化学性质

（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、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

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、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、