第四章 脂类2011.11.07

第四章脂类长春工业大学化学与生命科学学院本章主要内容第一节食用油脂的分类及其组成第二节食用油脂的结构和物理性质第三节食用油脂在储藏加工过程中的化学变化第四节油脂的特征值及质量评价第五节油脂加工中的化学第一节食用油脂的分类及其组成一、脂类的一般性质一类含有醇酸酯化结构的有机化合物；不溶于水而溶于乙醚、石油醚、丙酮等有机溶剂；按存在状态叫做脂或油；二、脂类的功能贮存与释放能量提供必需脂肪酸脂溶性维生素的载体作为机体结构成分改善质地、口感、风味和造型三、脂类的分类主类亚类组成简单脂质(simplelipids)酰基甘油甘油+脂肪酸腊长链脂肪醇+长链脂肪酸复合脂质（complexlipids）磷酸酰基甘油甘油+脂肪酸+磷酸盐+含氮基团神经鞘磷脂类鞘氨醇+脂肪酸+磷酸盐+胆碱脑苷脂类鞘氨醇+脂肪酸+糖神经节苷脂类鞘氨醇+脂肪酸+碳水化合物衍生脂类（derivativelipids）类胡萝卜素，类固醇，脂溶性维生素等（一）元素组成脂类：脂肪、蜡、磷脂、糖脂等元素：C、H、O三种，有时还含N、P、S等（二）分子组成脂肪是甘油和脂肪酸所组成的酯动、植物脂肪和油的主要组成是三酰基甘油酯（95%）其它成分为一酰基甘油酯、二酰基甘油酯、游离脂肪酸、磷酯、甾醇、脂肪醇等。四、脂类的组成与命名（三）脂类的主要组成成分1、甘油①CH2-OH②HO-C-H③CH2-OH2、脂肪酸脂肪酸的基本结构是R-COOH天然脂肪酸的R基多为直线烃基脂肪酸的碳数绝大多数为双数结构特点不饱和脂肪酸的顺反异构体天然脂肪酸中的双键构型多为顺式脂肪酸的分类系统命名法数字缩写命名法俗名或普通名英文缩写脂肪酸的命名系统命名法CH3(CH2)4CH＝CHCH2CH＝CH(CH2)7COOH9,12—十八碳二烯酸双键位置碳链长双键个数选择主链→编号→定双键→命名数字命名法碳原子数﹕双键数（双键位）从羧基端开始记数18﹕2（9，12）从甲基端开始编号，记作n-数字或ω数字18:2（n-6）或18:2（ω6）俗名和英文缩写命名法月桂酸12﹕0La肉豆蔻酸14﹕0M棕榈酸16﹕0P数字缩写系统名称俗名或普通名英文缩写4:06:08:010:012:014:016:016:118:018:1(n-9)18:2(n-6)18:3(n-3)18:3(n-6)20:020:3(n-6)20:4(n-6)20:5(n-3)22:1(n-9)22:5(n-3)22:6(n-6)丁酸己酸辛酸癸酸十二酸十四酸十六酸9-十六烯酸十八酸9-十八烯酸9，12-十八烯酸9，12，15-十八烯酸6，9，12-十八烯酸二十酸8，11，14-二十碳三烯酸5、8，11，14-二十碳四烯酸5、8，11，14，17-二十碳五烯酸13-二十二烯酸7，10，13，16，19-二十二碳五烯酸4，7，10，13，16，19-二十二碳六烯酸酪酸(butyricacid)己酸(caproicacid)辛酸(caprylicacid)癸酸(capricacid)月桂酸(lauricacid)肉豆蔻酸(myristicacid)棕榈酸(palmticacid)棕榈油酸(palmitoleicacid)硬脂酸(stearicacid)油酸(oleicacid)亚油酸(linoleicacid)α-亚麻酸(linolenicacid)γ-亚麻酸(linolenicacid)花生酸(arachidicacid)DH-γ-亚麻酸花生四烯酸EPA(eciosapentanoicacid)芥酸(erucicacid)—DHA(docosahexanoicacid)BHOcDLaMPPoStOLα-Lnγ-LnAdDGLAAnEPAE—DHA天然油脂：是各种酰基甘油的混合物，含量最高的是18碳和16碳脂肪酸（油酸和亚油酸）。饱和脂肪酸含量：动物脂肪＞植物脂肪。多不饱和脂肪酸：ω6—陆生食品；ω3—水产食品ω6系列：亚油酸、γ-亚麻酸、花生四烯酸ω3系列：α-亚麻酸、DHA、EPA食品油脂的脂肪酸构成必需脂肪酸γ-亚麻酸花生四烯酸DHAEPAn-6系列亚油酸n-3系列α-亚麻酸ω6和ω3脂肪酸功能体内有重要代谢功能的类二十烷酸(如前列腺素)的前体是人体器官和组织生物膜的必需成分可明显降低血清胆固醇水平具有保健作用的脂肪酸EPA和DHA：抗血栓降胆固醇防治糖尿病促进脑细胞生长发育提高记忆力和学习能力具有保健作用的脂肪酸中性的酰基甘油是由1分子甘油与3分子脂肪酸结合而成天然油脂多为混合甘油酯C2原子有手性，天然油脂多为L型3、酰基甘油R1=R2=R3——单纯甘油酯；Rn不完全相同——混合甘油酯Hirschman立体有择位次编排命名法(Sn)中，碳原子自上而下编号:Sn-1Sn-2Sn-3酰基甘油的命名中文命名法：Sn-甘油-1-硬脂酸-2-油酸-3-肉豆蔻酸酯英文缩写法：Sn-StOM数字命名法：Sn-18:0-18:1-14:0321酰基甘油的命名磷脂甘油醇磷脂：卵磷脂、脑磷脂、丝氨酸磷脂和肌醇磷脂等神经氨基醇磷脂：神经鞘磷脂胆碱甾醇蜡五、其它的脂类CH2OOC(CH2)16CH3CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOCHO-OCH2O-P-O-(CH2)2NCH3+NCH3CH2CH2OHCH3OHCH31234561079811131214171615HOPC胆碱环戊烷多氢菲胆固醇第二节食用油脂的结构和物理性质随机分布理论%Sn-xyz=[总脂中x的摩尔分数(%)]×[总脂中y的摩尔分数(%)]×[总脂中z的摩尔分数(%)]×10-4举例：某种脂肪含有8%（摩尔分数）棕榈酸、2%（摩尔分数）硬脂酸、30%（摩尔分数）油酸、60%（摩尔分数）亚油酸，可能有64个三酰基甘油品种（n=4，n3=64）每一品种的计算举例如下：%Sn-OOO=30×30×30×10-4=2.7%Sn-PLSt=8×60×2×10-4=0.096%Sn-LOL=60×30×60×10-4=10.8一、三酰基甘油分布模式理论二、结晶性脂肪的晶体结构：当脂肪固化时，三酰基甘油分子趋向于占据固定位置，形成一个重复的、高度有序的三维晶体结构晶体的形成：晶体是由晶胞在空间重复排列而成的图4-16碳氢化合物的晶胞示意图1、晶体结构晶胞的排列方式：三斜(β型)、正交(β’型)、六方(α型)1、晶体结构图4-18硬脂酸的晶胞图4-19三月桂酸酰基甘油的分子排列图4-20油酸的晶体结构一些脂肪酸的晶体结构油脂可以形成结晶，且具有同质多晶现象。同质多晶：指的是具有相同的化学组成，但具有不同的结晶晶型，在熔化时得到相同的液相的物质2、同质多晶各晶型具有不同稳定性，不稳定晶型会自发向给定条件下的最稳定状态转变。同酸三酰甘油容易形成稳定β型结晶；不同酸三酰甘油由于碳链长度和形状不同，常呈现β’型状态。β’型油脂往往是人造奶油、起酥油最理想的结晶状态。3、晶型转化巧克力表面“白霜”的出现：V型转变成Ⅵ型3、晶型转化气味：来自挥发性脂肪酸和其中的风味成分，或脂肪氧化产物。色泽：来自脂溶性色素三、物理性质1、气味和色泽烟点：在不通风情况下，加热油脂到发烟时温度闪点：油脂加热时，挥发物能被点燃但不能维持燃烧的温度着火点：油脂的挥发物能被点燃且能持续燃烧的时间不少于5s的温度2、热性质3、溶化性熔点：无确定的熔点，只有一个温度范围。不饱和脂肪酸﹤饱和脂肪酸顺式﹤反式游离脂肪酸甘油-酯二酯三酯长链短链偶数碳原子链脂肪酸﹥相邻的奇数碳原子链脂肪酸脂肪熔点(℃)消化率(%)大豆油-8～-1897.5花生油0～398.3向日葵油-16～1996.5棉籽油3～498奶油28～3698猪油36～5094牛脂42～5089羊脂44～5581人造黄油－87几种常用食用油脂的熔点与消化率的关系熔化性熔化终点熔化开始固体液体混合甘油酯的热焓或膨胀熔化曲线定义：指固体脂肪在外力作用下，当外力超过分子间作用力时，开始流动，当外力停止后，脂肪重新恢复原有稠度，即表示半固态油脂保持一定外形和柔性的能力。固体脂肪指数：一定温度下的固液混合物中，固体脂肪和液体脂肪所占比例的比值，称为SFI。固体脂肪含量为10%-30%，塑性达到最佳状态。4、塑性β’晶型可引入较多气泡，塑性较佳。熔化温度范围大则塑性较好。塑性脂肪具有良好的涂抹性（人造黄油）可塑性（人造奶油用于蛋糕的裱花）和起酥性（焙烤食品）4、塑性稠度：指塑性脂肪的软硬度影响脂肪稠度的因素：固液脂肪比晶体的数目、大小和种类温度机械作用5、稠度定义：是由两种不互溶的液相组成的分散体系，其中一相是以直径0.1~50μm的液滴分散在另一相中，以液滴或液晶的形式存在的液相称为“内”相或分散相，使液滴或液晶分散的相称为“外”相或连续相。1、乳状液四、乳状液和乳化剂O/W型：牛奶、乳制品、稀奶油、冰淇淋、汤料和汤W/O型：黄油、人造黄油和人造奶油乳状液的类型为了得到分散度高的乳状液，必须减少液滴的大小，这样大大地增加了界面积。表面活性剂或乳化剂的主要作用之一就是降低界面张力。乳状液的形成乳状液的稳定性两相界面具有的自由能抵制界面积增加，导致液滴聚结，两相分层（破乳）重力作用导致分层分散相液滴表面静电荷不足导致聚集两相间界面膜破裂导致聚结定义：乳化剂是由亲水基和亲油基组成的双亲分子。常用乳化剂：甘油酯SSL卵磷脂水溶性树胶2、乳化剂减小两相间的界面张力增大分散相之间的静电斥力形成液晶相增大连续相的黏度或生成弹性的厚膜乳化作用原理控制脂肪球滴聚集，增加乳状液的稳定性在焙烤食品中减少焙烤食品的老化，以增加软度与面筋蛋白相互作用强化面团控制脂肪结晶，改善以脂类为基质产品的稠度乳化剂的功能根据分子的亲水－亲脂平衡值（HLB）性质选择乳化剂：HLB=20（1-S/A）HLB=（E+P）/5HLB=E/5式中：S—酯的皂化值；A—脂肪酸的酸值；E—氧化乙烯的质量分数；P—多元醇的质量分数；乳化剂的选择表：HLB值及其适用性HLB值适用性HLB值适用性1.5-3消泡剂8-18O/W型乳化剂3-6W/O型乳化剂13-15洗涤剂7-9湿润剂15-18溶化剂疏水链越长，HLB值越低，表面活性剂在油中的溶解性越好；亲水基团极性越大，HLB值越高，在水中的溶解性越高。表：一些常见食品乳化剂的HLB和ADI乳化剂HLB值ADI（mg/kg体重）一硬脂酸甘油酯3.8不限制一硬脂酸-缩二甘油酯5.50~25一硬脂酸三水缩四甘油酯9.10~25琥珀酸一甘油酯5.3二乙酰酒石酸-甘油酯9.20~50硬脂酰乳酸钠21.00~20三硬脂酸山梨糖醇酐酯（司班15）2.10~25一硬脂酸山梨糖醇酐酯（司班60）4.70~25一油酸山梨糖醇酐酯（司班80)4.3聚氧乙烯山梨糖醇酐-硬脂酸酯（吐温60）14.90~25丙二醇-硬脂酸酯3.40~25聚氧乙烯山梨糖醇酐-油酸酯（吐温80）15.00~25第三节脂类的化学性质一、脂类水解定义：油脂在有水分存在时，在加热、酸、碱及酯酶的作用下，发生水解反应，生成游离脂肪酸和甘油，使油脂酸化。特点：游离脂肪酸比甘油酯更易导致油脂氧化酸败机理：游离脂肪酸甘油三酰基甘油不利影响：动物油脂——使酯酶失活，防止水解植物油料种子——制油前由于酯酶存在，发生水解牛乳——脂酶使乳脂水解成短链脂肪酸油炸食品——水解使品质下降有利影响：皂化反应——肥皂生产酸牛奶和面包——控制和选择脂解产生干酪风味一、脂类水解油脂酸败：在食品加工和储藏期间，由于外界环境的变化（如温度、氧气、光照、微生物和酶的作用），使食用油脂及含脂肪食品产生各种异味和臭味，这些变化统称为酸败。二、脂类氧化及抗氧化自动氧化酸败油脂水解油脂氧化光敏氧化酶促氧化（一）自动氧化1、反应机理链引发链传递链终止光、热、金属离子氢过氧化