摘要： 大腦脂肪占大腦干物質(zhì)的60%，是人類思維的基礎(chǔ)物質(zhì)。因此大腦脂肪的脂肪酸組成與體內(nèi)脂肪有很大不同，飽和脂肪酸含量占一半以上，同時(shí)含有多量的ω3，ω6長(zhǎng)鏈多不飽和脂肪酸，而一烯酸(油酸)則大大減少。

脂肪與水的水解、酯化、雙向可逆反應(yīng)，提供了二進(jìn)制計(jì)算工具，是思維過程的主要化學(xué)基礎(chǔ)反應(yīng)。

脂肪酸及其衍生物的多樣性和物理化學(xué)活潑性成為思維過程重要的信息傳遞載體。

飽和脂肪酸的甘油酯與水的反應(yīng)速度更快，有利于思維敏捷。將飽和脂肪酸列為“壞脂肪”是不恰當(dāng)?shù)摹?/span>

為了保持大腦的健康思維和防御大腦疾患，應(yīng)該重視攝入足夠的飽和脂肪酸和必要的ω3，ω6脂肪酸。

關(guān)鍵詞： 脂肪，脂肪酸，思維，水解反應(yīng)，二進(jìn)制語(yǔ)言，

脂肪是人體的能量?jī)?chǔ)存庫(kù)，又是人體潤(rùn)滑系統(tǒng)的潤(rùn)滑劑，對(duì)軟化大腦血管有重要作用[1]。不僅如此，脂肪對(duì)于人體更為重大的價(jià)值在于，脂肪是大腦思維的化學(xué)基礎(chǔ)物質(zhì)。

人腦質(zhì)量大約為1400克，其中含水78%，脂肪12%，蛋白質(zhì)8%，糖2%，以及維生素，礦物質(zhì)等微量元素。在除去水分以外的干物質(zhì)中脂肪的含量高達(dá)60%[3]。大腦儲(chǔ)存如此多的脂肪目的是什么？顯然大腦不是合適的能量倉(cāng)庫(kù)，那么“天生我材必有用”，大腦脂肪必然擔(dān)負(fù)著與思維活動(dòng)直接相關(guān)的重大任務(wù)。

人類的思維活動(dòng)盡管復(fù)雜而神秘，但其物質(zhì)基礎(chǔ)必然是化學(xué)反應(yīng)過程。在上述大腦中的四類物質(zhì)（水、脂肪、蛋白質(zhì)、糖）之間存在著錯(cuò)綜復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，這些反應(yīng)都對(duì)大腦思維活動(dòng)有不可或缺的重大作用。其中脂肪與水的反應(yīng)最為重要，是大腦思維的主化學(xué)反應(yīng)。

以記憶過程為例，大腦的記憶與電子計(jì)算機(jī)很相似，根據(jù)計(jì)算機(jī)“二進(jìn)制”語(yǔ)言系統(tǒng)可以認(rèn)為，作為大腦記憶基礎(chǔ)的主化學(xué)反應(yīng)必須具備以下特點(diǎn):

1,必須是典型的雙向可逆反應(yīng)，才能明確地表達(dá)二進(jìn)制語(yǔ)言“0”或“1”的信號(hào)。

2,反應(yīng)速度必須足夠快，才能適應(yīng)思維速度的需要。

3,反應(yīng)物分子必須擁有多樣性的化學(xué)特征結(jié)構(gòu)才能適應(yīng)傳遞人類思維的復(fù)雜信息。

一，脂肪與水的化學(xué)反應(yīng)是思維活動(dòng)的基礎(chǔ)

在大腦的四大化學(xué)物質(zhì)中，糖類含量太少不能承擔(dān)主思維反應(yīng)的任務(wù)。蛋白質(zhì)與水的反應(yīng)較慢，需經(jīng)過逐級(jí)水解為多肽，最后才分解為氨基酸，反應(yīng)不可逆，不符合以上條件。

唯有脂肪的水解反應(yīng)能夠很好的符合以上條件，成為大腦思維活動(dòng)的化學(xué)基礎(chǔ)反應(yīng)，這也是大腦需要大量脂肪的原因。

脂肪與水的水解反應(yīng)是典型的可逆反應(yīng):

如上圖1，脂肪（三甘油酯）與水在酯解酶的催化下分解成脂肪酸，甘油二酯，單甘油酯和甘油，同時(shí)脂肪酸和甘油在酯化酶的催化作用下又逆向合成為脂肪。[2]

“水解”和“酯化”的雙向可逆反應(yīng)，類似于電子計(jì)算機(jī)中的晶體二級(jí)管的“開”或“關(guān)”，為大腦提供了“二進(jìn)制語(yǔ)言”的計(jì)算、記憶、思維的工具。

在計(jì)算機(jī)中二極管關(guān)斷代表數(shù)字“0”，連通則代表“1”，用一連串操作晶體管或開或關(guān)的信號(hào)，就能表達(dá)和記住相應(yīng)的信息。

例如，從“二進(jìn)制字母表”中可以查到：

英語(yǔ)字母“O”的二進(jìn)制數(shù)碼為8位01001111。[4]

英語(yǔ)字母“K”的二進(jìn)制數(shù)碼為8位01001011。[4]

將上述二列數(shù)碼集合，即二極管進(jìn)行16次相應(yīng)的開-關(guān)操作（猶如發(fā)電報(bào)）就可以表達(dá)“OK！(好)”這個(gè)概念。以此類推復(fù)雜的文章，圖像信息都可以轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)碼予以儲(chǔ)存處理。

與其類似，脂肪處于“水解”狀態(tài)時(shí)，甘油上的羥基（-OH）與脂肪酸分子脫離(斷開)，代表數(shù)碼“0”。

而脂肪處于“酯化”狀態(tài)時(shí)，也就是甘油上的羥基與脂肪酸分子相結(jié)合(連通)（RC(=O)-OR1），則代表數(shù)碼“1”。

通過脂肪16步反復(fù)“水解-酯化”反應(yīng)，同樣可以表達(dá)上述“OK”的概念，進(jìn)而記憶、處理相應(yīng)的信息。

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的芯片已經(jīng)達(dá)到幾納米的水平，在一個(gè)指甲蓋大小的芯片上可以集成多達(dá)上百億只晶體管，所以現(xiàn)代計(jì)算機(jī)功能十分強(qiáng)大。

然而，人腦的計(jì)算能力更加強(qiáng)大，因?yàn)槿四X是以脂肪分子反應(yīng)為基礎(chǔ)的，確切地說甘油分子上的一個(gè)羥基就相當(dāng)于一個(gè)晶體管。

以棕櫚酸三甘酯為例，棕櫚酸三甘酯的分子量為803。根據(jù)阿伏伽德羅常數(shù)，1克棕櫚酸三甘油酯的分子數(shù)量為:

1÷803×6.022×1023=7.4×102?

人腦脂肪含量12%，大約為168克脂肪，每個(gè)脂肪分子又擁有3個(gè)羥基(類似晶體管)。

因此人腦的脂肪分子計(jì)算系統(tǒng)容量相當(dāng)于

7.4×168×3×102?=3.7296×1023個(gè)晶體管，是極其龐大的數(shù)字。人造電子計(jì)算機(jī)的容量是難以與大腦相比擬的。

二，影響大腦脂肪思維反應(yīng)的條件

2.1，溫度，

溫度是脂肪水解反應(yīng)的重要條件，對(duì)思維活動(dòng)有著重要的影響。

英國(guó)劍橋分子生物實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn),[3] 健康人大腦內(nèi)部的溫度全天平均為38.5℃，最高達(dá)40.9℃。該發(fā)現(xiàn)大大出人意料，健康人大腦內(nèi)部的溫度竟然比體溫要高出2~4℃。

根據(jù)阿累尼烏斯方程k=Ae???/?? ，

溫度與反應(yīng)速度常數(shù)呈指數(shù)關(guān)系，溫度微小的變化，反應(yīng)速度將明顯加快。腦內(nèi)較高的溫度促使脂肪與水的反應(yīng)速度加快，從而適應(yīng)快速思維反應(yīng)的需要，大概這也是人在溫暖季節(jié)思維比較活躍的原因之一。

2.2，催化劑，

催化劑是脂肪與水反應(yīng)的必要條件，人體中有充分的脂解酶，酯化酶，膽鹽，輔酶等等。這些酶可以由蛋白質(zhì)在膽囊或小腸內(nèi)生成 再通過血液輸送到大腦，也可以在大腦中直接產(chǎn)生。大腦內(nèi)部的溫度38.5~40℃正是催化劑酶活性最佳的溫度。

2.3，反應(yīng)物質(zhì)的接觸面，

常溫下水和脂肪的互溶性很小，脂肪水解反應(yīng)是在油/水界面上進(jìn)行，因而反應(yīng)非常緩慢。

為了加快反應(yīng)速度就必須擴(kuò)大油/水的接觸面。在現(xiàn)代工業(yè)上是采取高溫高壓的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。在壓力60bar，溫度250℃的條件下，提高了水油之間的溶解度，極大增加了水/油接觸面，從而在不需要催化劑的情況下，實(shí)現(xiàn)了快速連續(xù)反應(yīng)，即“高壓無(wú)觸媒油脂水解”技術(shù)。[5]

當(dāng)然，大腦不可能在高溫高壓下生存，但大腦大約有150億個(gè)腦細(xì)胞，脂肪和水是被分散在150億個(gè)納米級(jí)的腦細(xì)胞之中，細(xì)胞之間由細(xì)胞膜隔開，每個(gè)細(xì)胞中的脂肪與水幾乎以分子狀態(tài)相接觸，同樣極大地增大了脂肪與水的接觸面，使得水解或酯化反應(yīng)幾乎能夠瞬間完成。

因此大腦猶如由腦細(xì)胞，脂肪細(xì)胞形成的150億臺(tái)反應(yīng)器組成的龐大反應(yīng)系統(tǒng)。脂肪（包括中間產(chǎn)物單甘酯、二甘酯）脂肪酸，甘油與水，酶在反應(yīng)器中，按照思維活動(dòng)的需要，一刻不停進(jìn)行著正向的油脂水解反應(yīng)和逆向酯化反應(yīng)，從而維持著大腦思維活動(dòng)的遠(yuǎn)轉(zhuǎn)。

2.4腦電波的產(chǎn)生也是基于脂肪的化學(xué)反應(yīng)。

因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)的本質(zhì)就是物質(zhì)分子電子云的轉(zhuǎn)移，過程如圖2所示:

在脂肪與水的反應(yīng)中，首先水離解為氫氧負(fù)離子(OH?)和帶正電的質(zhì)子(H?)。然后氫氧負(fù)離子(OH?)進(jìn)攻電子云密度低的羰基碳原子[R(C=O)-]，隨即質(zhì)子(H?)進(jìn)攻烴氧基的氧原子(-OR1)，使得羰基碳原子與氧原子之間的鍵變得很弱，電子對(duì)移向氧原子從而導(dǎo)致鍵的斷裂，生成脂肪酸與甘油。[2] 由于思維活動(dòng)十分迅速，脂肪與水的雙向反應(yīng)導(dǎo)致電子的反復(fù)快速轉(zhuǎn)移，從而伴隨著腦電波的產(chǎn)生。

三，脂肪酸，最佳的思維信息傳遞載體

3.1脂肪酸的多樣性

與蛋白質(zhì)和碳水化合物相比，脂肪酸具有獨(dú)特的多樣性和化學(xué)活潑性,使得脂肪酸成為大腦思維最好的信息傳遞者。

迄今發(fā)現(xiàn)的天然單糖只有20種,[6] 構(gòu)成蛋白質(zhì)的天然氨基酸也只有22種。而迄今已發(fā)現(xiàn)的天然脂肪酸有104種，包括飽和酸14種，一烯酸29種，二烯酸10種，三烯酸10種，多烯酸13種，炔酸5種，含氧基團(tuán)酸23種。[2]

按照排列組合公式，104種脂肪酸分布在三個(gè)甘油羥基上，可以形成一百多萬(wàn)種不同的的甘油三酯，

n3???=104×103×102=1092624

再加上不飽和脂肪酸雙鍵的順反異構(gòu)，甘油一酯，二酯，以及甘油β碳原子的旋光異構(gòu)，脂肪酸甘油酯的種類將更為龐大，賦予脂肪酸強(qiáng)大的傳遞信息的能力。

3.2脂肪酸的化學(xué)活潑性

脂肪酸化學(xué)性質(zhì)活潑，能與糖、磷酸、甾醇、蛋白質(zhì)等結(jié)合形成復(fù)合脂質(zhì)。脂肪酸還能與人體內(nèi)具有重大作用的微量元素如鐵、鋅、銅、錳、鉻、硒、鉬、鈷、氟等形成化合物或絡(luò)合物。這些都進(jìn)一步增加了脂肪酸傳遞信息的能力。

3.3大腦脂肪酸組成與體內(nèi)脂肪酸組成的區(qū)別

大腦脂肪不僅質(zhì)量大，而且脂肪酸組成與體內(nèi)脂肪的脂肪酸組成有著很大的不同。根據(jù)資料[7][8]制作的對(duì)比表如下:

根據(jù)上表，大腦脂肪與體內(nèi)脂肪主要有以下兩大差別:

3.3.1 ，大腦脂肪含有大量的飽和脂肪酸，比體內(nèi)脂肪多出70%以上，即飽和度比體內(nèi)脂肪要高許多。飽和脂肪酸與甘油的酯化反應(yīng)速度，比不飽和脂肪酸快，雙鍵越靠近羧基的不飽和脂肪酸的酯化反應(yīng)速度越慢[2]。所以飽和脂肪酸對(duì)于大腦的思維敏捷性(或聰敏)有利。因此，將飽和脂肪酸視為對(duì)人體不利的“壞脂肪”的論點(diǎn)是不恰當(dāng)?shù)摹?

3.3.2， 大腦脂肪含有較多ω6，ω3長(zhǎng)鏈多烯脂肪酸，比體內(nèi)脂肪高出近一倍。如二十碳五烯酸ω3（EPA），二十二碳六烯酸ω3（DHA），花生四烯酸ω6（ARA），順?15二十四烯酸（神經(jīng)酸Nervonic acid）等，

這些多烯脂肪酸往往與甘油，磷酸，糖等結(jié)合為復(fù)雜脂質(zhì)，是大腦皮層和視覺系統(tǒng)的重要成分，能增加細(xì)胞膜，腦膜的堅(jiān)韌性，對(duì)大腦的健康有重要的作用。

但是，如前所述，多烯脂肪酸的酯化反應(yīng)和水解反應(yīng)速度緩慢，如果大腦中含量過高將可能導(dǎo)致思維遲慢而影響智力，反而對(duì)大腦健康不利。所以應(yīng)該適當(dāng)增加長(zhǎng)鏈（20C以上）多烯酸的攝入量，而不是越多越好。將二十二碳六烯酸（DHA）譽(yù)為“腦黃金”是言過其實(shí)的。

綜上所述，大腦脂肪不僅量大而且組成結(jié)構(gòu)與體內(nèi)脂肪截然不同，是人體特制合成用于思維的工具。

四，結(jié)論

脂肪是大腦思維活動(dòng)的基礎(chǔ)物質(zhì)。

脂肪與水的可逆化學(xué)反應(yīng)是大腦思維的主要形式。

脂肪酸的結(jié)構(gòu)變化，鏈長(zhǎng)、雙鍵數(shù)目、與其他官能團(tuán)的結(jié)合是大腦傳遞信息的重要載體。

由于脂肪與水的化學(xué)反應(yīng)需要消耗相當(dāng)大的能量，所以思維活動(dòng)將導(dǎo)致部分脂肪的損耗，因此需要及時(shí)向大腦補(bǔ)充脂肪。

保持足夠的脂肪攝入量對(duì)于大腦的健康和靈敏性具有重要的意義。

應(yīng)該均衡攝入包括飽和脂肪酸的各類脂肪酸，尤其是ω3，ω6多不飽和脂肪酸。

缺少脂肪將可能導(dǎo)致腦萎縮、記憶力減退、思維遲鈍、智力下降、老年癡呆以及其他腦部病患，是過早衰老的重要原因。

參考資料

1，黃學(xué)章《油脂潤(rùn)滑系統(tǒng)與健康長(zhǎng)壽的關(guān)系》2022/6/24“油脂工程師之家”

2，湯逢《油脂化學(xué)》1985“江西科學(xué)技術(shù)出版社”

3，英國(guó)劍橋醫(yī)學(xué)研究委員會(huì)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì)《A daily temperature rhythm in the human brain predicts survival after brain injury》 2022 /6 /13 “Brain”

4，科普中國(guó)《二進(jìn)制字母表》“百度百科”

5，黃學(xué)章《油脂無(wú)觸媒高壓水解原理及工藝分析》1992年5期“日用化學(xué)工業(yè)”

6，Carbohydrates|Monosaccharides|Poly

sac charides》2016/2/9 “PMF IAS”

7，Maria Makrides,《Fatty acid composition of brain, retina,and erythrocytes in breast- and formula-fed (tabl2)》Am J C/in Nuir l994;60: 189-94.

8，Jimin Ren, Ivan Dimitrov《Composition of adipose tissue and marrow fat in humans by 1H NMR at 7 Tesla*》JLR(Journal of Lipid Research)

作者 ：黃學(xué)章，教授級(jí)高級(jí)工程師，原重慶油脂化學(xué)廠廠長(zhǎng)，重慶日化公司副總經(jīng)理兼總工程師，無(wú)錫輕工業(yè)學(xué)院（現(xiàn)江南大學(xué)）食品工程系油脂專業(yè)1961屆，手機(jī)15618311856， 電郵 

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