脂肪酸的氧化分解

脂肪酸的氧化分解（共5篇）

脂肪酸的氧化分解 篇1

摘要：随着信息化技术在教育教学中的逐步应用,“微课”辅助教学的优势逐步显现。《脂肪酸的氧化分解》是医学类专业基础课——《生物化学》的一个知识点,结合“微课”的特点和教学目标,本文对《脂肪酸的氧化分解》微课制作进行了专门的设计。教学设计包括学情分析、知识背景、教学目标与重难点、过程设计几个方面,并制作了相关微课,对教学效果进行了应用评价,以期和同行探讨微课在生物化学教学中的优缺点。

关键词：微课,脂肪酸的氧化分解,教学设计,生物化学

生物化学是西安培华学院医学院药学、临床和护理专业必修的一门重要的专业基础课程。学校旨在培养应用型人才,故多数课程理论课时较短而实践课时较长,这就要求理论课老师不断优化教学方式,教学手段,调动学生的学习积极性,使学生积极参与到教学活动中,立求在有限的课时内让学生充分掌握生物化学课程的相关知识。

“微课”是以视频为载体记录教师围绕某个知识点展开的简短完整教学活动[1],具有精短、易懂、表现形式多样等特点,可通过网络传播,适合学生自主学习[2~3]。将生物化学课程中的相关知识点制作成“微课”,可以让学生在课外随时随地学习,课堂上可为老师留出充足时间答疑解惑。本课题组对《生物化学课程》中“脂肪酸的氧化分解”这一知识点进行了基于“微课”的教学设计,包括学情分析、知识背景、教学目标与重难点、过程设计几个方面,为“微课”的制作提供脚本,使学习者能更好地解读微课所传递的知识,将微课应用于教学,旨在提高学生学习效率,提高教学质量。

一、学情分析

本次微课设计针对的教学对象为学校药学本科和护理本科学生,学生学习态度端正,大部分学生能够根据教师的要求完成自主学习,保证了微课这种教学形式的顺利实施;本节内容是学生已经学习了糖类代谢,而且已经掌握了脂类的结构与功能,这些为本节内容的学习奠定了良好的基础。

二、知识背景

脂类代谢是生物化学三大营养物质代谢之一,是生物化学课程的重点知识之一,其中脂肪酸的氧化分解代谢(β-氧化)是脂类代谢重点,学生学习好脂肪酸的氧化分解知识,可以更好地理解三代物质代谢之间的联系性,同时经过相关内容学习,分析,讨论,有利于培养学生正确健康的减肥观。

三、教学目标和重难点

(一)知识目标。熟悉脂肪酸氧化分解的步骤;掌握脂酰辅酶A转运过程(难点)和脂肪酸β-氧化过程(重点)。

(二)能力目标。通过学习长链脂肪酸的转运,培养学生理解能力;通过图解,建立知识间联系,发展学生的分析、综合等思维能力,使学生进一步明确建立知识结构的方法。能够运用所学的相关知识解释日常生活中的某些问题和社会现象。

(三)情感目标。通过分析、讨论,培养学生良好的饮食卫生习惯,树立正确健康的减肥观。

四、教学方法

本次授课主要采用讲授法进行演示讲解,讲解过程注意各部分内容的逻辑衔接。开始时联系日常生活来激发学生学习兴趣。重难点部分利用图片、flash动画帮助学生理解,并提问引导学生思考。最后联系层出不穷的减肥方法,通过引导学生分析,使学生关注自己的健康、关注社会问题。

五、过程设计

整个教学过程包括:主题引导;脂肪酸氧化分解完整步骤展示;氧化分解步骤分解;联系实际,解读社会上出现的减肥方法的科学性;内容小结;作业布置教学时长总计15分钟,各环节具体设计和时间分配如下。

(一)引入(1min)。展示古代两大美女杨玉环和赵飞燕的图片,迅速抓住学生的注意力,同时提问学生更喜欢哪个美女,抛出当今社会人们以瘦为美的观念,引出本节内容及学习要求及重难点。

设计思路和意图:通过图片展示,吸引学生注意力,联系社会问题引入本次主题,激起学生学习兴趣。

(二)脂肪酸氧化分解完整步骤展示(0.5min)。整个步骤包括:脂肪酸的活化、酯酰辅酶A进入线粒体(强调难点)、酯酰辅酶A的β-氧化(强调重点)、乙酰辅酶A的氧化分解(略讲)。

设计思路和意图:整个步骤的展示及重难点的强调,使学生对整个内容有个认识。

(三)脂肪酸氧化分解步骤分解(11min)。脂肪酸的活化(1min):通过反应方程展示,重点强调反应的产物和消耗能量———2分子ATP。酯酰辅酶A进入线粒体(4min):通过flsah动画的展示,重点讲述为什么长链酯酰辅酶A要进入线粒体,肉碱作为载体的作用过程。酯酰辅酶A的β-氧化(9min):β-氧化过程包括:脱氢、加水、再脱氢、硫解,通过动画演示反应过程。乙酰辅酶A彻底氧化(略):此部分内容在糖代谢这章重点讲述过。思考:16碳软脂酸彻底氧化分解产生多少分子ATP?

设计思路和意图:长链酯酰辅酶A进入线粒体为本节内容的难点,过程微观,难懂,通过动画演示,可以让学生直观掌握;酯酰辅酶A的β-氧化是本节的重点内容,动画演示反应过程,便于学生理解掌握。

(四)减肥方法列举(1.5min)。列举社会上出现的减肥方法,让学生思考其科学性。

设计思路和意图:培养学生分析、综合等思维能力,能够运用所学的相关知识解释日常生活中的某些问题和社会现象,并树立正确的减肥观。

(五)教学小结。设计思路和意图:通过课堂小结,使学生再次明确本节内容的重难点,并再次强化和构建出清晰的知识结构。

(六)效果检验。根据教学设计,我们制作了微课视频,并在本校医学院2014级药学本科班生物化学理论课教学中进行了应用。在讲授本部分内容之前,将其传到各班QQ群中,要求学生自主学习后,完成相关调查问卷,本次参与学生共有66人,问卷100%回收,调查结果显示90.9%认为微课视频设计合理,能够激发学生学习兴趣,提高自主学习能力和学习效率。

(七)讨论。生物化学是一门抽象的学科,它的研究对象包括糖、蛋白质、脂质、核酸等生物大分子,以及这些大分子体系间的相互作用[4]。这些概念和现象存在于微观世界,无法对其进行直接观察,因而使学生觉得抽象、枯燥无味。将体内的所有反应都呈动态形式,制作动画视频将这些复杂反应过程直观清晰、形象生动地呈现在学生眼前,能够促进学生对晦涩难懂的知识的理解,获得良好的学习效果。同时高校大学生学业任务繁重,要求我们教师不断探索新的教学方法,勇于创新,并注重教学理论和实际应用的结合。将晦涩难懂的知识点制作成简短的动画,结合老师的讲解,以微课的形式传递给学生,学生可以利用“碎片时段”随时随地学习,反复揣摩,延长有效学习时间,提高学习效率。

参考文献

[1]刘桂花.微课在高校课堂教学中的应用[J].中国成人教育,2014,6:122~124

[2]桂耀荣.微课及微课的制作和意义[J].化学教与学,2013,5:41~42

脂肪酸的氧化分解 篇2

关键词：最大脂肪氧化；强度训练；减肥方法

中图分类号：G80 文献标识码：A 文章编号：1671-864X（2015）06-0135-01

一、前言

随着人们物质生活水平提高，膳食结构、行为方式的改变，使得更多人的体重超标。现阶段常用的减肥运动方式有快走、跑步、游泳、骑车、健身操等。有氧运动减肥可通过改变体脂含量对胰岛素作用及对内分泌的影响达到减肥的目的。

本研究主要通过测定受试者最大脂肪氧化强度来选定运动方式，根据评价指标的数据分析减肥效果，主要以最大脂肪氧化强度进行运动干预，考量对青年肥胖学生身体形态、身体成分的影响。首先测得最大脂肪氧化强度，负荷以0W起，每3分钟递增30W，至120W结束运动，功率车转速为60转/分。在该过程中，监测VO2及VCO2.，结合现在国际上有关能量消耗研究的计算方法，脂肪的氧化（g/min）=1.695VO2（L/min）-1.701VCO2（L/min），计算出适合青年肥胖人群的最大脂肪氧化强度。通过实验，了解最大脂肪氧化强度下运动对青年肥胖学生身体形态及身体成份的影响。探究在最大脂肪氧化强度下对肥胖青年减肥效果的影响，从而提高减肥效果。

二、研究对象及研究方法

（一）研究对象：北京联合大学部分自愿参加减肥研究的在校生，共8名（男3名，女5名）。

（二）研究方法。

1.文献资料法。通过查阅近几年大量相关的论文和学术文章与有关资料，借鉴前人有效成熟的研究科研成果，作为本论文的研究文献，并对查阅的相关文献书籍资料进行分析研究。

2.实验法。（1）研究方法。每周进行一次最大脂肪氧化强度测量。最大脂肪氧化强度测量采用心肺功能测试仪。测得最大脂肪氧化强度，负荷以0瓦起，每3分钟递增30瓦，至120瓦结束运动，功率车转速为60转/分。在该过程中，监测VO2及VCO2.，结合现在国际上有关能量消耗研究的计算方法，脂肪的氧化（g/min）=1.695VO2（L/min）-1.701VCO2（L/min），计算出青少年肥胖人群的最大脂肪氧化强度，测定出每个人的最大脂肪氧化强度。依据受试者最大脂肪氧化强度时所达到的心率对训练进行严格监控。

在运动减肥过程中，通过POLAR表监测将运动心率基本控制在最大脂肪氧化强度所对应的心率范围内。具体心率范围根据研究对象的年龄和运动负荷试验结果进行个性化调整。运动项目选择强度易于控制、简单易学且可长时间进行的运动，包括健步走、软踏操、瑞士球、实心球操、弹力带操、体育游戏、爬山、游泳等。每天运动时间总量为8小时，每次运动时间为20～30分钟。运动前做好充分的准备活动，运动后进行充分的拉伸练习。运动频率为每周6 天，运动过程中鼓励肥胖青少年少量多次饮水。（2）营养监控。制订饮食计划，原则为满足肥胖青年学生生长发育的生理需要量并均衡供给三大营养物质、维生素和矿物质。适当增加蛋白质、低糖和适量脂肪，保证每天各类食物进食多样化、均衡、适量。

3.测量法。运动减肥前后由同一测试人员进行身体形态指标的测定。

4.数据分析法。采用SPSS13.0软件进行结果分析。数据以“平均数±标准差”表示，采用单因素方差分析，时候比较采用post hoc显著水平取0.05。

三、结果与分析

肥胖包括单纯性肥胖与继发性肥胖。其中单纯性肥胖约占肥胖的95%，但无论是单纯性肥胖还是继发性肥胖，最终都可以发生明显的代谢紊乱。本文研究对象属于中度肥胖青年，平均BMI指数超过26.2。通过四周运动减肥，身体成份和身体形态各项指标发生了明显变化，但身体不同部位形态指标的变化存在差异。研究显示，长时间、中等强度的有氧运动对脂肪的动员较好，是适合减肥的运动强度。高体脂成分是机体运动能力的限制因素，肥胖程度越高的个体运动强度应越小，以保证在无氧阈强度下充分依靠脂肪的有氧氧化供能。因此，相对于大强度运动，采用慢跑、快走、游泳、自行车等中小强度、长时间、大肌肉群參与的有氧运动强度更小、更安全，减肥效果也更明显。

四周减肥前后平均体重下降了6%、平均肌肉量增加了3%，而受试者脂肪总量下降达到了19%。调查发现受试者体重和脂肪体重的下降趋势都是减肥前期较快，后期较慢；而瘦体重的上升趋势比较平缓。

体重和脂肪总量都有明显的下降，这是由于运动使骨骼肌为主要成分的瘦体重增加抵消了一部分脂肪体重的下降，使体重的下降不及脂肪体重的下降幅度。运动减肥主要的目的是在于减少肥胖青年学生的脂肪体重，所以采用的大多数是有利于减去体脂的小强度、长时间有氧运动，这种小强度的有氧运动，对增加瘦体重的作用有一定的限度。

可以看出，中度肥胖学生经过四周的运动减肥，瘦体重增加了5%，身体脂肪比率下降了7%，身体水分含量也下降了10%。这是因为缺乏体力活动的肥胖学生在开始运动减肥时，骨骼肌对运动产生与运动强度所匹配的适应性肥大的变化，使瘦体重增加。这也是运动减肥区别于其他减肥方法的特点之一。因为运动减肥可以使瘦体重增加，因此评价肥胖程度和减肥效果并不能以体重变化程度作为唯一依据。运动减肥对体脂百分比变化的影响由于肥胖实际是人体体脂含量过高，因此应以人体的体脂水平作为肥胖的判定基础。

四、结论

通过四周的运动减肥后， 在身体成份中脂肪总量下降最明显，瘦体重有所上升。做好营养监控的前提下，合理运用最大脂肪氧化训练的方法，可以有效减脂，提高身体各项素质。可以作为减肥的有效方法进行借鉴。

参考文献：

[1]中国学生体质与健康研究组.2005年中国学生体质与健康调研报告.高等教育.2007.

[2]卫东，于华.我国肥胖病人运动处方的特点及制定方法.湖北体育科技.2002.

[3]张坤，王玉，张永珍，石峰，王静.有氧运动减肥处方的研究进展.广东技术师范学院.2009.

[4]王晶晶，陈文鹤.运动减肥对肥胖青少年身体形态、血液生化指标和心率的影响.上海体育学院学报.2009.

[5]徐玉娥.脂肪代谢与运动减肥.陕西理工学院体育系.2003.

[6]许欣烈.有氧运动的减肥研究论述.广东技术师范学院.2009.

脂肪酸的氧化分解 篇3

1 注意区分两个不同的脂酰CoA

脂肪酸分解代谢中脂酰CoA的β氧化过程在教材中介绍篇幅不多[1], 但由于其实际反应过程漫长, 再加上其反应起始物为脂酰CoA, 反应产物中又有脂酰CoA, 这使得很多学生看来看去, 犹如雾里看花, 很不容易看明白。针对这一点, 笔者设定反应起始物名称为“含n个碳的脂酰CoA”, 经过“脱氢、加水、再脱氢、硫解”等4步反应后, 其产物则为一分子“乙酰CoA”和一分子 “含 (n-2) 个碳的脂酰CoA”。这样就不会混淆起始物和产物中的两个“脂酰CoA”, 并且n个碳 (反应起始物中的脂酰基) =2个碳 (乙酰CoA中的乙酰基) + (n-2) 个碳 (产物中的脂酰基) , 反应前后碳原子数目平衡, 很容易理解。

2 脂酰

CoA β氧化前三步反应过程与三羧酸循环最后三步反应过程极为相似

脂酰CoA进入线粒体基质后, 从脂酰基的β碳原子开始, 进行脱氢、加水、再脱氢和硫解等4步连续反应[1], 脂酰CoA β氧化是脂肪酸分解代谢的主要内容, 也是一个重点和难点内容, 要求学生必须掌握。由于参加反应的物质和生成的物质化学结构式很长, 并且又不是完全确定的物质, 只是一个泛指, 这给学生理解造成了一定的困难。笔者在教学实践中发现, 脂酰CoA β氧化前三步反应过程与三羧酸循环最后三步反应过程[2]极为相似, 二者比较见下图。

这两个反应阶段简直一模一样, 都是由脱氢、加水、再脱氢三步反应组成;原子或原子团的转移、化学键的断裂与重组也是一样;连两次脱氢的受体都一模一样, 分别是FAD和NAD+;并且都是在线粒体内进行的化学反应。这也体现了生命现象中的一些基本规律。

由于三羧酸循环历来作为一个极其重要的反应途径, 一直以来都要求所有学生必须掌握, 并且教师讲解得也很详细, 再加上其在脂类代谢前就已经学过, 这样一对比, 对于学生掌握脂肪酸β氧化过程无疑有极大的帮助。

3 脂肪酸氧化能量生成计算

关于脂肪酸氧化能量生成的计算, 大多数教材一般只举一个例子来说明。但由于实际上的脂肪酸种类较多, 其能量生成数量又多, 对于大多数学生来说, 很难在有限时间内完全理解掌握。鉴于此, 笔者在教学实践中给学生总结出几个公式, 有利于其计算。假定某个脂肪酸中共含有n个碳, 则其经过数次β氧化后, 最终生成的产物——乙酰CoA的个数=n÷2个 (因为每个乙酰基中含有2个碳) 。β氧化的次数= (n÷2) -1, 也就是乙酰CoA的个数减去1。因为最后一次β氧化的起始物为含4个碳的丁酰基, 经过β氧化后的产物为2分子乙酰CoA, 不再需要β氧化。由于脂肪酸氧化的能量生成仅与乙酰CoA的个数及β氧化的次数有关, 并且前面已经学过一分子乙酰CoA可产生12分子ATP;一次β氧化有两次脱氢, 产物分别为FADH2和NADH+H+, 分别可生成2分子和3分子ATP, 即一次β氧化共可以产生5分子ATP。那么据此可得出:含n个碳的脂肪酸氧化后可产生ATP数量 = (n÷2) ×12 + [ (n÷2) -1] ×5。净生成ATP数量= 可产生ATP数量-2 (脂肪酸活化成脂酰CoA时消耗的2分子ATP) 。四个公式总结如下:

公式①:含n个碳的脂肪酸β氧化后生成的产物——乙酰CoA的个数= n÷2

公式②:β氧化的次数= (n÷2) -1

公式③:含n个碳的脂肪酸彻底氧化后可 产生ATP数量= (n÷2) ×12 + [ (n÷2) -1] ×5

公式④:净生成ATP数量= (n÷2) ×12+[ (n÷2) -1]×5-2有了这四个公式, 学生很好记忆, 亦有助于其理解, 对实际解题有很大帮助。如:问人体内含量较多的18碳硬脂酸经过彻底氧化分解后共可生成多少分子ATP?即可将n =18套入公式3, 得出总共生成148分子ATP, 以此类推。

摘要：脂肪酸分解代谢反应过程长, 产生能量多, 较难掌握。若在教学中注意以下3点:区分两个脂酰CoA;β氧化与三羧酸循环部分反应相似;能量计算的几个公式, 可获得良好的教学效果。

关键词：脂肪酸,脂酰CoA,β氧化,教学

参考文献

[1]程牛亮, 潘文干.生物化学—脂类代谢 (第5版) [M].北京:人民卫生出版社, 2006:111-113.

脂肪酸的氧化分解 篇4

皮革加脂剂生产中常用的天然油脂含有多种不饱和酸[3]。菜油含57.2%的芥酸;蓖麻油含85.9%蓖麻油酸;海洋动物油中含60%～70%棕榈油酸,其中鱼油含多种三烯以上的多烯酸;橄榄油、罂栗子油中含大量的亚油酸;亚麻油含大量亚麻油酸。不饱和脂肪酸化学性质活泼,对油脂及加脂剂的性质影响很大,不饱和脂肪酸发生自动氧化将导致油脂和加脂剂性质发生改变,而自动氧化的难易取决于分子结构。

本文选用棕榈油酸 (9Z-,16∶1), 油酸(9Z-,18∶1), 蓖麻油酸(9Z-,18∶1), 芥酸 (13Z-,22∶1), 亚油酸(9Z,12Z-,18∶2), 亚麻油酸(9Z,12Z,15Z-,18∶3),α-桐油酸 (9Z,11E,13E-, 18∶3)和二十二碳六烯酸DHA(4Z,7Z,10Z,13Z,156,19Z -,22∶6)为不饱和脂肪酸模型(Z表顺式双键,E表反式双键,前面的数值表示双键在碳链的位置,n∶m表示碳链长度为n,双键个数为m),研究不饱和脂肪酸分子结构与自动氧化之间的关系。即考察不饱和脂肪酸碳链上最容易发生抽氢反应的位置,以及碳链长度、双键个数及相对位置、酯化反应、取代基对不饱和脂肪酸自动氧化的影响。这些常见不饱和脂肪酸分子结构见图1。

1 理论参数的选取和计算方法

目前普遍认同的油脂氧化机理为自由基历程,经历了诱发、发展和终止3个阶段[4]。油脂自动氧化由诱导期到氧化期之间时间的长短,表明油脂抵抗自动氧化能力的大小,也就是油脂的氧化稳定性。关于油脂氧化稳定性有很多实验报道[5,6],由于体系的复杂性,在不同评价方法下,相同的油脂常常表现出不同的氧化稳定性[7,8]。事实上,不饱和脂肪酸氧化的诱导反应是一个抽氢反应RH→R·+ H·,而对于直接抽氢过程,抽氢反应能力与CH键强度成反比,CH键强度越低,则越容易被抽氢,氧化稳定性越低[9]。评价抽氢反应难易程度的指标包括:CH键长、键级、CH键解离能(BDE)等,BDE是采用最多的评价指标[10]。BDE值越低说明产生的自由基越稳定,CH键也越弱,因此容易被氧化。

考虑了电子相关效应的密度泛函理论DFT被用于BDE计算,选择6-31G(d,p)基组优化母体和自由基分子的结构。BDE计算公式为:自由基能量-母体分子能量-氢原子能量。所有计算使用GAUSS98软件[11],在PC机上完成。

2 结果与讨论

2.1 不饱和脂肪酸容易发生抽氢反应的位置

为验证理论参数BDE的计算方法选取的正确性,我们计算了棕榈油酸的每一个C位置上BDE,以确认容易发生被抽氢诱导反应的位置。计算结果见表1。

从表中可见,位于双键邻位的C8和C11的BDE比其它位置的BDE最少低大约47 kJ/mol。这是由于在双键邻位的C中心自由基可以通过双键的共振效应得以稳定(图2)。其中C11位BDE为359.36 kJ/mol,与兰氏化学手册上所查烯丙基键解离能357 kJ/mol相近[12],表明我们的计算方法是可行的。这些计算与实验发现的双键旁的氢容易发生氧化反应相一致[4]。因此,在随后的不饱和脂肪酸键解离能计算中,我们仅计算了α-BDE,并以最低BDE讨论不饱和脂肪酸的氧化稳定性。而双键上的BDE在棕榈油酸所有BDE中最高,分别为471.84和469.73 kJ/mol。计算表明自动氧化最容易发生的位置是α-亚甲基而不是双键上,与实验研究一致[4,13]。

2.2 不饱和度与自动氧化之间的关系

考察的八种不饱和脂肪酸最低BDE计算结果见表2。油酸、亚油酸、亚麻油酸和DHA是具有不同的不饱和度的脂肪酸,从表2可以看出,双烯丙基位的BDE比单烯丙基位的BDE低。例如,亚油酸的双键在Δ9 和 Δ12,有一个双烯丙基位C11,亚麻油酸的双键在Δ9 、 Δ12和 Δ15,有两个双烯丙基位C11和C14,它们的BDE与油酸的单烯丙基位C11的BDE相比,低大约24.5 kJ/mol。同时,对于同一不饱和脂肪酸亚油酸,其单烯丙基位C8的BDE(368.69 kJ/mol)也比双烯丙基位C11的BDE(335.71 kJ/mol)高约33 kJ/mol。这是由于双烯丙基位抽氢后形成的碳中心自由基,有更大的共轭体系,使体系的能量进一步降低,相应自由基的稳定性增加,从而降低了BDE。这些计算表明,不饱和脂肪酸双烯丙基位自由基可以通过共振效应,获得比单烯丙基自由基更高的稳定性。

另一方面,含多个双键的不饱和油脂,其碳链上双键相对位置对氧化稳定性有重要的影响。从表2可见,亚麻油酸和α-桐油酸都含有3个双键,亚麻油酸有两个双烯丙基C位,而α-桐油酸只有单烯丙基位,但α-桐油酸C15(单烯丙基位)的BDE比亚麻油酸C11(双烯丙基位)的BDE 只低大约5 kJ/mol。这是由于当α-桐油酸的C15抽氢后,α-桐油酸的3个双键是共轭的,从而使C中心的自由基通过强烈的离域效应而进一步稳定(图3)。而含有6个双键的DHA,其最低BDE为335.57 kJ/mol, 与含3个双键的亚麻油酸的最低BDE 335.71 kJ/mol几乎相同,因此双键的相对位置比双键个数对不饱和脂肪酸的氧化稳定性影响更大,那些抽氢后能形成共轭结构的不饱和脂肪酸容易发生自动氧化。

计算结果表明,不饱和脂肪酸的自动氧化不但与双键个数有关,而且在含多个双键的脂肪酸体系,与双键的相对位置有关。抽氢后具有共轭结构的不饱和脂肪酸更容易氧化。这与从实验上归纳的油脂的自动氧化不但与碘值有关,而且与双键的共轭性有关的结论一致[13]。

2.3 酯化与自动氧化之间的关系

不饱和脂肪酸发生酯化反应后,其氧化稳定性将发生改变。但采用不同的实验方法如等温DSC和非等温DSC测试的结果并不一致[7,8]。因此,我们计算了典型不饱和脂肪酸甲酯中的BDE,将每种不饱和脂肪酸甲酯最低的BDE列于表3。

对比表2和3可以发现,油酸甲酯的BDE比相应的油酸的BDE高7 kJ/mol, 而其余七种不饱和脂肪酸甲酯与其脂肪酸相比,BDE的差值很小,特别是具有双烯丙基位的BDE,几乎相等。例如,对于棕榈油酸和芥酸,脂肪酸甲酯BDE高大约5 kJ/mol;蓖麻油酸和α-桐油酸,其甲酯BDE比相应的脂肪酸高大约2.3 kJ/mol;而对于亚油酸、亚麻油酸和DHA,甲酯BDE 仅高大约1 kJ/mol。但对于考查的八种不饱和脂肪酸及其甲酯,总体的趋势是脂肪酸甲酯的BDE略高于相应的脂肪酸,表明酯化反应增加了不饱和脂肪酸的氧化稳定性。事实上,最近的实验研究显示食用油的氧化变质的速率随其中游离脂肪酸含量增加而增加[14,15]。

2.4 不饱和脂肪酸碳链长度与自动氧化之间的关系

为比较碳链长度对不饱和脂肪酸自动氧化的影响,我们构建了7个仅含有一个双键、双键位置均在C9,而碳链长度不同的不饱和顺式脂肪酸模型,即碳链长度从C12到C24。它们的最低BDE值相差很小(表4),其中含有22个碳和含有14个碳的不饱和酸BDE最低(～353 kJ/mol),含有24个碳和含有12个碳的不饱和酸BDE最高(～368 kJ/mol)。键解离能并没有随着碳链长度变化呈现出规律性的变化,这是由于烯丙基的诱导效应随碳链增长变化并不明显。这意味着碳链的长度对不饱和脂肪酸自动氧化稳定性影响很小,与实验研究相一致[16]。

1)n∶m中n表示碳链长度,m表示双键个数

2.5 取代基与自动氧化之间的关系

比较蓖麻油酸和油酸的分子结构,蓖麻油酸在C12处有—OH取代,其最低BDE比油酸的最低BDE 高6.5 kJ/mol(表2)。这表明—OH不利于C中心自由基的稳定,从而使BDE增大。这一点与羟基有利于稳定氧中心自由基的情况不同。这是由于C原子和O原子具有不同的电负性,对于C中心自由基而言,—OH的O的电负性较大,是吸电子基团,不利于自由基稳定,使BDE较高。

皮革生产中经常使用氧化亚硫酸化或磺化后的加脂剂,即在加脂剂的油脂碳链上引入了—SO3Na基团。因此我们考查了亚麻油酸氧化亚硫酸化[17]后BDE变化情况。由于体系较大,我们只采用半经验方法AM1优化分子结构,用B3LYP/6-311G(2d,2p)计算单点能,再计算亚麻油酸磺化前后BDE(表5)。AM1结合DFT方法计算的BDE值与实验值没有可比性, 但我们可据此定性比较不饱和脂肪酸碳链上引入磺酸基前后BDE变化趋势。

从半经验计算结果可以看出,在碳链上引入磺酸基的油脂再发生抽氢反应需要更高的能量,因此氧化亚硫酸化后的油脂的氧化稳定性更高一些。实际上,磺酸基是比—OH更强的吸电子基,因此更不利于磺化后的C中心自由基稳定,使其BDE升高更多。Manich[18]等测试了一系列加脂剂加脂后的皮革氧化参数,研究表明,在紫外光照老化处理前、后,磺化鱼油加脂的革都比鱼油加脂的革的氧化起点温度高4～29 ℃,这与本研究的结果一致。

3 结论

不饱和脂肪酸的自动氧化是链反应,氧化从脂肪酸的抽氢反应开始,因此自动氧化反应的难易取决于不饱和脂肪酸的C-H键强弱,可以用BDE大小表示。计算表明,紧邻不饱和脂肪酸双键(-C=C-)的α-CH2尤其是具有双烯丙基结构的α-CH,是油脂氧化抽氢的位点,而双键上的-CH=CH-最难发生抽氢。双键数目影响不饱和脂肪酸的氧化稳定性,同时双键的相对位置也有影响,在抽氢后能形成共轭结构的不饱和脂肪酸容易发生自动氧化。碳链上的吸电子基团有利于提高脂肪酸的氧化稳定性,但碳链的长短对氧化稳定性影响并没有规律。

脂肪酸的氧化分解 篇5

1 材料与方法

1.1 样品

多不饱和脂肪酸软胶囊由浙江华立生命科技有限公司提供,商品名巴玛益百胶囊。以多不饱和脂肪酸为主要原料,复配维生素E、破壁灵芝孢子粉制成的黄色油状物,规格1.0 g/粒;人体推荐服用量为每日2次,每次2粒,按成人体重60 kg计算,折合推荐剂量0.067 g/kg。

1.2 实验动物及检测环境

长沙市开福区东创实验动物技术服务部提供的清洁级昆明种雄性小鼠40只,12月龄,体重48～53 g。实验动物使用许可证号SYXK(湘)2005-0001。实验动物饲料由同一单位提供,符合GB 14925-2001的要求。实验动物检测环境温度范围20～25 ℃,湿度范围40%～70%,实验动物设施合格证号SYXK(浙)2005-0074。

1.3 剂量与分组

据人体口服推荐量的5、10、30倍设0.34、0.67、2.00 g/kg 体重3个剂量组和空白对照组,每组动物10只。

1.4 实验方法

试验前小鼠尾尖采血20 μl,加入0.48 ml蒸馏水制成4%溶血液,测定MDA水平。根据MDA水平将动物分成4组,按0.1 ml/10 g 灌胃容量每天给予相应剂量1次,对照组等体积食用植物油,连续喂饲30 d,每周记录动物体重。实验结束时如上述方法测定MDA,并摘眼球采血,测定血清中SOD、GSH-Px活力。

1.5 统计学处理

用SPSS 11.0软件进行统计分析。数据分析时,在满足方差齐性分析前提下采用单因素方差分析进行总体比较,发现差异再用Dunnett法进行组间两两比较。若变量转换后仍未达到方差齐性目的,改用秩和检验统计分析,发现总体比较有差异则采用Tamhane’s t检验进行两两比较。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 对小鼠体重的影响

连续喂饲多不饱和脂肪酸30 d,未观察到小鼠有异常表现,也无死亡。各组体重变化见表1。各剂量组小鼠实验初始、实验中期、实验末体重与对照组比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。

2.2 对小鼠MDA、SOD和GSH-Px的影响

喂饲前后的MDA及喂饲后的SOD、GSH-Px水平见表2。喂饲前各组动物溶血液MDA水平无明显差异,经过30 d连续喂饲,剂量组MDA水平较对照组有下降趋势,2.00 g/kg组MDA水平与对照组比较,差异有统计学意义(P<0.05)。SOD、GSH-Px活力随着样品给予剂量的升高而逐渐增加,2.00 g/kg组SOD水平与对照组比较,差异有统计学意义(P<0.05)。

注:与对照组比较,aP<0.05。

3 讨论

在实验动物的研究中多不饱和脂肪酸能显著降低大鼠血清中为MDA含量[3],使42 d龄时肉鸡的脾脏中SOD活力已显著高于对照组[4]。庄波等[5]将ω-3多不饱和脂肪酸用于胃癌病人术后辅助治疗,发现手术后服用ω-3多不饱和脂肪酸的病人血清中SOD水平下降明显低于对照。

我们的实验结果显示,老龄小鼠喂饲多不饱和脂肪酸30 d后,随着多不饱和脂肪酸给予剂量的增高,MDA含量逐组下降,而SOD、GSH-Px活力逐组升高,具有明显的剂量依赖性。2.00 g/kg 组的MDA和SOD较对照组变化显著(P<0.05)。依据《保健食品检验与评价技术规范》的判断标准,多不饱和脂肪酸对老龄小鼠具有明确的抗氧化功能。

参考文献

[1]Chalupka S.Omega-3 polyunsaturated fatty acid in primary and seconda-ry cardiovascular disease prevention[J].AAOHN J,2009,57:480.

[2]Zamaria N.Alteration of polyunsaturated fatty acid status and metabolismin health and disease[J].Reprod Nutr Dev,2004,44:273-282.

[3]丁力,吴葆杰,张岫美,等.鱼油对心率失常大鼠肝脏和血清丙二醛的影响[J].中国生化药物杂志,1998,19(4):184-186.

[4]杨小军,贺喜,何丽霞,等.日粮添加多不饱和脂肪酸对肉仔鸡抗氧化指标的影响[J].动物营养学报,2008,20(3):299-304.