
談談寵物營養(2)- 貓犬六大必需營養素:脂肪與脂肪酸
貓犬所需的六大必需營養素分別為:
- 蛋白質與胺基酸
- 脂肪與脂肪酸
- 碳水化合物
- 維生素
- 礦物質
- 水
本文探討「脂肪與脂肪酸」對貓犬健康的重要性。
認識脂肪
脂質或脂類(Lipids)、脂肪(Fats)和脂肪酸(Fatty Acids),為相關但實際不同的重要名詞。
脂質,常被視為脂肪的同義詞,但事實上,脂質,為一廣泛的化學術語,用以描述多種不同類型分子,包括脂肪、脂肪酸、磷脂和其他相關化合物,而脂肪酸,為脂質的最基本單元。
脂質,可分為「簡單脂質」和「複合脂質」。
- 簡單脂質:由脂肪酸分子和醇類分子(通常具有羥基,即 -OH)組成,包括脂肪酸酯(如三酸甘油酯)和蠟。
- 複合脂質:則為含有磷酯官能基或醣類殘基等其他官能基的脂肪酸酯,額外的官能基賦予了複合脂質更多的細胞功能。磷脂和醣脂為貓犬體內常見的複合脂質。
脂肪,則為一特定類型的脂質,通常被歸類為簡單脂質,主要由三酸甘油酯組成,室溫下通常以固態存在。
脂肪,為貓犬體內主要的能量儲存形式,甚至可說是能量密度最高的物質之一。每克脂肪所能提供的能量(9 kcal)為碳水化合物或蛋白質(4 kcal)所能提供的兩倍多。
脂肪由高能量密度的氫化碳鏈組成,碳鏈中大量的碳-碳單鍵和碳-氫單鍵在代謝過程中被氧化後會釋放大量化學能,並被用於各種細胞活動和功能運作中,如生物合成、做功或產生熱能等。
不僅如此,就生存角度而言,脂質對貓犬也是至關重要。例如,特定類型的脂質為大腦正常功能、神經組織和細胞功能所需;此外,體內脂肪會積聚於皮膚下(即形成皮下脂肪)、重要器官周圍和腸道周圍膜中(即腸繫膜脂肪)等,起絕緣作用減少身體的熱量損失,從而維持體溫,同時,也作為一緩衝層減輕外部衝擊或壓力,保護體內器官不受傷害。
脂質,除了提供能量、作為能量儲存形式、維持體溫和保護體內器官等上述功能外,還提供貓犬體內無法自行合成的必需脂肪酸,並能豐富食物的風味和質地,此外,還具有多種重要的代謝和結構功能:
- 作為重要脂溶性維生素(如維生素A、D、E 和 K)的載體,促進其吸收。
- 調節炎症。
- 為貓犬體內多種組織或細胞組成和功能的重要原料,提供絕緣、保護、結構支持和細胞信號傳遞等功能。
- 促進生長和發育。
- 維持皮膚和毛髮健康。
例如,磷脂和醣脂為細胞膜的主要組成成分,有助於維持細胞的穩定性並促進細胞識別,還參與營養物質和代謝產物的跨膜運輸;脂蛋白,為脂質和蛋白質組成的複合物,其主要功能為通過血液運輸脂溶性(或疏水性)物質,如膽固醇和三酸甘油酯等脂質;其中,膽固醇為合成膽汁酸(Bile Acid,又稱膽鹽)和固醇類激素的重要前體分子。膽汁酸對於脂質的消化和吸收至關重要。此外,膽固醇會和其他脂質構成皮脂膜,形成皮膚表面的保護層,防止水分流失和外部異物侵入;另外,脂肪還能構成髓鞘,即包覆在神經元軸突周圍的髓磷脂,並起絕緣作用,防止神經脈衝散失至周圍組織中,而髓鞘軸突會形成一節一節的結構(即蘭氏結),使神經脈衝能沿髓鞘軸突,由一個結點迅速傳遞至下一個結點,從而提升傳遞速度。
此外,相較於碳水化合物或蛋白質,脂肪的代謝途徑較複雜——脂肪無法直接被水解、吸收,須通過延長(Elongation)和去飽和(Desaturation)等生物化學反應,轉化為符合身體所需的形式,以提供各種不同的代謝或結構功能。但也因此,脂肪的消化、吸收率較高,具有較高的生物利用度——即其中脂肪酸被身體吸收且有效利用的程度較高。通過增加飲食中脂肪含量,能夠同時增加飲食的能量密度(或所含能量)和生物利用度。
然而,由於媒體過度渲染攝入過量脂肪(如膽固醇)的潛在負面影響,導致多數人對於脂肪在營養學中的角色存在嚴重的混亂和誤解,甚至帶有負面觀感。
但實際上,脂肪在營養學和細胞功能中扮演著重要的角色,對於代謝、免疫功能和健康等方面有許多正面影響。
超過貓犬身體能量或蛋白質合成需求的多餘葡萄糖或胺基酸,會被轉化為脂肪或肝糖並被儲存於貓犬體內,並於將來需要時被分解為脂肪酸或葡萄糖以供細胞使用,但無法再被轉化回初始的碳水化合物或胺基酸,略為不同的是,多餘的膳食脂肪,由於已經為脂肪形式,將直接被儲存於脂肪組織中,並於將來被釋放或動員,並根據需要供給其他組織和器官使用,如肌肉和心臟等。
貓犬代謝脂肪的方式、能力和人類不同,因此,實際上,較不容易受某些類型脂質的負面影響。此外,儘管貓犬以肝糖儲存多餘碳水化合物的能力有限,然而,卻可以幾乎無限制地以脂肪儲存多餘能量,因此,主要的問題仍為貓犬攝入過多能量,導致肥胖和相關健康問題。
三酸甘油酯
三酸甘油酯,為最常見且最重要的脂質類型之一,也是貓犬體內儲存的主要脂質類型。
所有的三酸甘油酯,均由三個脂肪酸分子和一個甘油分子組成,但因其中脂肪酸分子類型不同(如不同的碳鏈長度或飽和度),或脂肪酸分子在甘油分子上排列方式不同而存在多種類型。
一般而言,相較於植物性脂肪,動物性脂肪中的三酸甘油酯含有較高比例的飽和脂肪酸。
不同類型的三酸甘油酯在貓犬體內扮演著不同的角色。更詳細地說,脂肪細胞通過脂肪分解(Lipolysis)將三酸甘油酯分解為脂肪酸分子和甘油分子,並根據需要供給其他組織和器官使用,如產生熱能或合成特定脂質等。
例如,母體體內或攝入的脂肪,其中特定組成或結構的脂肪酸,通過一系列代謝反應,會被乳腺細胞轉化為乳汁中的脂肪酸,以確保幼兒獲取足夠的能量和營養。
認識脂肪酸
脂肪酸,為脂質的最基本單元,為由氫化碳鏈和羧基(-COOH)組成的單一分子結構脂質,因具有羧基(又稱羧「酸」官能團),故得名脂肪「酸」。其中,碳鏈長度至少為兩個碳,部分天然脂肪酸的碳鏈長度可長達六十個碳。
碳鏈為非極性分子,和極性的水分子會相互排斥,並和其他非極性分子(如脂質)相互吸引,因此,脂肪酸分子通常為脂溶性,然而,羧基能釋放氫離子,形成羧酸離子(-COO-),進而增加脂肪酸分子的極性,使其能夠和水分子形成氫鍵或離子鍵,因此,在一定程度上,脂肪酸也具有水溶性。
脂肪酸和相關化合物,不僅在動、植物的細胞功能和能量代謝中扮演著重要的角色,對生態系統中的能量流也起著關鍵作用——所有生物均依賴攝入食物以獲取能量和營養。其中,脂肪,不僅為主要的能量儲存形式,且動物性脂肪和植物性脂肪(如種子、果實或動物脂肪等)具有不同的脂肪酸組成。不同物種通過攝入特定食物滿足自身需求,同時,實現了重要的能量傳遞。
不同類型的脂肪酸在貓犬體內有不同的生理功能,其生理功能取決於其化學結構,且受碳鏈長度、飽和度、雙鍵位置和雙鍵類型等四個主要因素影響。
碳鏈長度:為脂肪酸分子中的總碳數。一般而言,碳鏈長度越長,脂肪酸的水溶性和揮發性越低,同時,由於分子量增加,其熔點也越高,因此,室溫下也越容易呈固態。
例如,碳鏈長度小於六個碳的脂肪酸,稱為短鏈脂肪酸,且因具有較高的揮發性,也被稱為揮發性脂肪酸,其中,最簡單的三種脂肪酸——乙酸(即俗稱的醋酸)、丙酸、丁酸,其碳鏈長度分別為二、三、四個碳。
中鏈脂肪酸,為碳鏈長度約為六至十二個碳的脂肪酸,體溫下通常呈液態,因此,通常不單獨存在,而會和碳鏈較長的脂肪酸結合成複合物,以維持較穩定的固態並存在於自然界中,如動、植物細胞內;並且,在生物體內通常會被進一步合成或轉化為碳鏈更長的脂肪酸,因此,常被視為脂肪酸合成過程中的中間產物。
碳鏈長度大於十二個碳的脂肪酸,則為長鏈脂肪酸,室溫下通常呈固態。例如,在自然界中廣泛分布的棕櫚酸(Palmitic Acid),其碳鏈長度為十六個碳,為動、植物在脂肪生成(Lipogenesis)中會大量產生的脂肪酸之一。
細胞能通過一系列代謝反應,如合成和修飾,延長碳鏈或增加脂肪酸的不飽和度。例如,通過添加乙酸單元延長碳鏈所形成的硬脂酸(Stearic Acid),其碳鏈長度為十八個碳,則大量存在於動物性脂肪中。
飽和度:為碳鏈中碳原子和氫原子的鍵結程度,取決於碳鏈中碳-碳原子間的雙鍵數量。
若碳鏈中不存在雙鍵,則每個碳原子均和兩個氫原子鍵結,即為飽和脂肪酸;然而,當碳鏈中碳-碳原子間存在雙鍵時,部分碳原子因其中一個鍵結位置被雙鍵佔據,僅會和一個氫原子鍵結,即為不飽和脂肪酸。
一般而言,雙鍵數量越多,脂肪酸的飽和度越低,也越容易呈液態。
雙鍵位置:為碳鏈中碳-碳原子間雙鍵的具體位置。不同的雙鍵位置會影響脂肪酸的功能。
為了有效溝通和辨別不同的脂肪酸,通常會通過希臘字母和數字描述不同的雙鍵位置,且從碳鏈末端的甲基開始計數,其中,最後一個希臘字母為 ω(Omega),因此,Omega 被用以表示碳鏈末端。最為人熟知的 Omega-3 家族,其第一個雙鍵位於離碳鏈末端第三和第四個碳原子間的位置上,故得名 Omega-3。
雙鍵類型:為碳-碳原子間雙鍵的性質,包括順式(Cis-)和反式(Trans-)。不同的雙鍵類型會影響脂肪酸的營養價值和生理功能。
順式雙鍵,即雙鍵上兩碳原子位於同一側。順式雙鍵會使脂肪酸分子在雙鍵處彎曲,進而影響碳鏈的立體結構和脂肪酸的形狀,同時,因電子分布不均,將增加脂肪酸分子的極性,從而使順式脂肪酸更容易和水分子或其他極性分子相互吸引,因此,更容易參與體內各種生物化學反應。許多對心臟健康和調節炎症等方面有正面影響的脂肪酸多為此類。
反式雙鍵,即雙鍵上兩碳原子位於對立的兩側。反式雙鍵會使脂肪酸分子呈直鏈結構,並降低脂肪酸分子的極性。反式脂肪酸常見於加工食品中,且部分反式脂肪酸已被證實和心臟疾病風險增加相關。
根據飽和度,脂肪酸可分為「飽和脂肪酸」和「不飽和脂肪酸」。其中,不飽和脂肪酸,包括單元不飽和脂肪酸(只有一個雙鍵)、多元不飽和脂肪酸(具有兩個或以上雙鍵)和反式脂肪酸(具有至少一個反式雙鍵)。
而根據貓犬體內能否自行合成,脂肪酸可分為「必需脂肪酸」和「非必需脂肪酸」。
貓犬須通過飲食攝入膳食脂肪獲取體內無法自行合成的必需脂肪酸,其中貓犬所有所需的必需脂肪酸均為多元不飽和脂肪酸,且來自於 Omega-3 和 Omega-6 兩大家族,而其他貓犬體內可自行合成的脂肪酸,如 Omega-9 家族的脂肪酸和飽和脂肪酸等,則為非必需脂肪酸。
更詳細地說,不同類型的脂肪酸有不同的分解和合成途徑,因此,實際上,不同家族的不飽和脂肪酸無法有效地互相轉化,如 Omega-3 家族的脂肪酸無法被有效地轉化為 Omega-6 家族或其他家族的脂肪酸。此外,單元不飽和脂肪酸、飽和脂肪酸也無法被有效地轉化為多元不飽和脂肪酸,因此,必需脂肪酸(即多元不飽和脂肪酸)須通過飲食攝入。
貓犬所需的必需脂肪酸:
Omega-3:
- α-次亞麻油酸(Alpha-Linolenic Acid,簡稱 ALA)
- 二十碳五烯酸(Eicosapentaenoic Acid,簡稱 EPA)
- 二十二碳六烯酸(Docosahexaenoic Acid,簡稱 DHA)
Omega-6:
- 亞麻油酸(Linoleic Acid,簡稱 LA)
- 花生四烯酸(Arachidonic Acid,簡稱 AA)※僅貓
隨貓犬生命階段的變化,對必需脂肪酸的需求也會發生改變。例如,生長期和生殖週期(包括發情、交配、妊娠和哺乳期)需要來自於 Omega-3 家族的脂肪酸,成年期則不需要。
大多數動物,包括犬,能通過亞麻油酸合成花生四烯酸,因此,若飲食中含有足夠的亞麻油酸,通常無需額外補充花生四烯酸。然而,貓為一例外,貓無法自行合成花生四烯酸,因此,不論飲食中含有多少亞麻油酸,貓仍須通過飲食攝入花生四烯酸,同時,由於花生四烯酸的唯一來源為動物性脂肪,因此,也可以說,素食飲食並不適合貓。
亞麻油酸的最佳食物來源為植物油、種子和堅果,如紅花油、玉米油和大豆油等,另外,在豬和禽類脂肪中也存在相當含量,但牛油和乳脂中含量較少。
花生四烯酸則僅存在於動物性脂肪中,其最豐富的食物來源為魚油,另外,豬和禽類脂肪中也含少量。
脂肪與脂肪酸對貓犬健康的影響
脂肪酸攝入不足,可能導致貓犬皮毛異常(毛髮乾燥粗糙或暗沉、皮屑脫落、掉毛、皮膚上凸起腫塊,以及皮膚因皮脂膜受損而容易受到感染等)、神經系統異常(視力問題和學習能力受損等)、傷口癒合不良、肌肉無力、發育不良和生殖障礙等多種健康問題。
不僅如此,脂肪攝入不足還可能造成脂溶性維生素吸收異常,導致維生素缺乏,並引發其他健康問題。
攝入適量脂肪有助於皮脂膜形成,減少皮膚水分流失,進而改善貓犬的皮膚狀況,使貓犬的皮毛更健康、柔順和有光澤。
此外,不同類型的脂肪酸在貓犬體內各具獨特功能。通過調整飲食中不同類型脂肪酸的比例,能實現各種不同的生理效應,有助於維持或促進貓犬健康。
例如,Omega-3 和 Omega-6 家族的脂肪酸對於調節發炎反應至關重要。Omega-3 和 Omega-6 家族的脂肪酸在代謝過程中會產生類花生酸(Eicosanoid)——為由碳鏈長度為二十個碳的多元不飽和脂肪酸衍生的脂質家族,因其化合物均含有二十個碳,也被稱為類二十烷酸。該家族具有多種生物活性分子,包括前列腺素和白三烯等和發炎反應相關的重要物質。
其中,相較於 Omega-6 或 Omega-9 家族,Omega-3 家族產生的類花生酸對免疫系統的刺激較輕微,即引發身體發炎反應的可能性較小,因此,對於需要減輕發炎反應的情況,如手術前後、燒傷、某些類型的癌症、重大創傷復原期間,以及皮膚炎、關節炎、發炎性腸道疾病或結腸炎等需要抑制發炎反應(如控制或治療慢性炎症)的情況非常重要。通過調整飲食中 Omega-3(抑制發炎)和 Omega-6(促進發炎)脂肪酸的比例,有助於降低和調節發炎反應。
此外,脂肪能豐富食物的風味和質地,對提升貓犬飲食的適口性和飲食接受性起著關鍵作用——不論寵物食品的配方如何完善,若貓犬不吃,則無法提供任何營養。一項研究發現,相較於低脂飲食,貓更偏好含有 25 ~ 40% 脂肪的飲食,然而,若再增加脂肪含量,則會降低飲食接受性。
須留意,隨飲食中脂肪含量增加,不僅提升了飲食的適口性,飲食的能量密度(或所含能量)和生物利用度也隨之增加。換句話說,較少量的高能量密度食物即可滿足貓犬的能量需求,然而,高脂飲食適口性的增加可能造成貓犬暴食並攝入過多能量,導致肥胖和相關健康問題。一般而言,這時,定量餵食會是最適當的餵養方式。
結語
膳食脂肪和必需脂肪酸在貓犬的日常飲食中必不可少!
脂質,除了提供能量、作為能量儲存形式、維持體溫和保護體內器官外,還提供貓犬體內無法自行合成的必需脂肪酸,且具有多種重要的代謝和結構功能。在營養學和細胞功能中亦扮演著重要的角色,對於代謝、免疫功能和健康等方面有許多正面影響。
不僅如此,脂肪還能豐富食物的風味和質地,進而提升貓犬飲食的適口性和飲食接受性,然而,隨飲食中脂肪含量增加,飲食的能量密度(或所含能量)和生物利用度也隨之增加。換句話說,較少量的高能量密度食物即可滿足貓犬的能量需求,然而,高脂飲食適口性的增加可能造成貓犬暴食並攝入過多能量,導致肥胖和相關健康問題。
因此,當餵食含有中高脂肪含量(即高能量密度)、完整均衡營養的寵物食品時,為了避免造成貓犬肥胖等相關健康問題,定量餵食會是最適當的餵養方式。
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