食品化学-第五章-脂质

第五章脂质本章内容概述脂肪的结构与组成油脂的物理性质油脂在加工和储藏中的化学变化油脂的质量评价油脂加工的化学食品中的油脂一、脂质概念：这是一类不溶于水而易溶于有机溶剂(醇、醚、氯仿、苯)的疏水性化合物。脂质(Lipids)又称脂类,是脂肪及类脂的总称。种类繁多、结构各异95%的植物和动物脂类是脂肪酸甘油酯，即脂肪（fat）脂：室温下为固体油：室温下为液体第一节概述脂质通常具有下列共同特征：•不溶于水•溶于乙醚，石油醚、氯仿、丙酮等有机溶剂。•大多数具有酯的结构•并以脂肪酸形成的酯最多•都由生物体产生，并能由生物体所利用（不同于矿物油）除：卵磷脂、鞘磷脂和脑苷脂类按化学结构分：简单脂质酰基甘油甘油+脂肪酸（占天然脂质的95%）（simplelipids）蜡长链脂肪醇+长链脂肪酸复合脂质磷酸酰基甘油甘油+脂肪酸+磷酸盐+含氮基团（complexlipids）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+碳水化合物衍生脂质类胡萝卜素，类固醇，脂溶性维生素等（derivativelipids）真脂类脂二、分类按不饱和程度分：干性油：碘值大于130，如桐油、亚麻油、红花油等；半干性油：碘值介于100-130，如棉籽油、大豆油等；不干性油：碘值小于100，如花生油、菜子油等。三、脂质的功能——脂肪在食品中的功能第二节脂肪的结构和组成一、脂肪的结构fat是甘油与脂肪酸生成的一酯,二酯和三酯二、脂肪酸的分类和命名饱和脂肪酸（SFA）定义：碳链中不含双键的脂肪酸1、分类不饱和脂肪酸（UFA）共轭非共轭（天然脂肪酸）顺、反式必需脂肪酸通常将具有两个或两个以上双键的脂肪酸称为高度不饱和或多不饱和脂肪酸（PUFA）。人体内不可缺少的，具有特殊的生理作用，但人体不能合成，必须由食品供给的脂肪酸称为必需脂肪酸（EFA）。必需脂肪酸包括两种：一种是亚油酸，另一种是亚麻酸，两者是缺一不可的。①系统命名选择含羧基的最长碳链为主链，主链包含不饱和双键，编号从羧基端开始，并标出双键位置。双键位置+碳原子数+双键数+烯酸2、命名H3CCH2CH2CH2CH2COOH123456己酸CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH9,12-十八碳二烯酸912②数字命名法——n:m（n-碳链数,m-双键数）例：18:0，18:1，18:2，18:3从此端编号：表示为9,12-十八碳二烯酸（18：2）从这端编号，记作：ω数字或n-数字表示为：18:2ω6或18:2(n-6)；该方法仅适用于顺式双健结构和五炭双稀结构，即具有非共轭双健结构。CH3(CH2)4CHCHCH2CHCH(CH2)7COOH14118516天然多烯酸（一般会有2-6个双键）的双键都是被亚甲基隔开的。5,8,11,14-二十碳四烯酸，或20:4ω6（或n－6）4,7,10,13,16,19-二十二碳六烯酸或22:6ω3（或n－3）c-顺式t-反式几何构型表5-2一些常见脂肪酸的命名数字命名系统命名俗名或普通名英文缩写R1=R2=R3，单纯甘油酯；Ri不完全相同时，混合甘油酯；R1≠R3，C2原子有手性，天然油脂多为L型。脂肪酸碳原子数多为偶数，且多为直链脂肪酸三、三酰基甘油酯的命名和分类1、立体有择位次编排命名法——Sn命名法：碳原子编号自上而下为1-3Fisher平面投影中间的羟基位于中心碳的左边CH3(CH2)7CHCH(CH2)7COOCHCH2OOC(CH2)16CH3CH2OOC(CH2)12CH31614①数字命名:Sn-16:0-18:1-18:0②英文缩写命名:Sn-POSt③中文命名:Sn-1-棕榈酸-2-油酸-3-硬脂酸甘油酯三酰基甘油的分类动物脂肪类为家畜的贮存脂肪，含有大量的C16和C18脂肪酸，中等含量的不饱和脂肪酸。这类油脂熔点较高。乳脂类含有大量的棕榈酸、油酸和硬脂酸。该类脂具有较重的气味。海生动物油脂类含有大量的长链多不饱和脂肪酸，双键数目可多大6，含有丰富的维生素A和D。由于它们的高度不饱和性，所以比其他动、植物油更易氧化。→链越短，风味越强。脂肪酸摄入的健康比例饱和脂肪酸单不饱和脂肪酸多不饱和脂肪酸1：1：15~10:1(1)WHO,FAO,中国营养协会推荐多不饱和脂肪酸n-3脂肪酸n-6脂肪酸第三节脂肪的物理性质一、气味和色泽1、纯脂肪无味、无色为什么无味？味是哪里来的？2、多数脂肪无挥发性，气味多由非脂成分引起例如：芝麻油—乙酰吡嗪椰子油—壬基甲酮1、脂肪没有敏锐的熔、沸点纯度的问题2、熔点（mp）顺序：游离脂肪酸一酯二酯三酯熔点最高在40—55℃范围碳链越长，饱和度越高，则mp越高。mp37℃,消化率96%3、沸点（bp）：180—200℃之间，随链长而增高二、熔点和沸点脂肪熔点(℃)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表5-4几种常用食用油脂的溶点与消化率的关系三、烟点、闪点和着火点烟点：指在不通风的情况下观察到试样发烟时的温度。闪点：指试样挥发的物质能被点燃但不能维持燃烧的温度。着火点：指试样挥发的物质能被点燃并能维持燃烧不少于5秒的温度。脂肪固化时，分子高度有序排列，形成三维晶体结构晶体是由晶胞在空间重复排列而成的晶胞一般是由两个短间隔(a,b)和一个长间隔(c)组成的长方体或斜方体。四、结晶特性1、同质多晶体同质多晶：是化学组成相同而晶体结构不同的一类化合物，但融化时可生成相同的液相。同质多晶体：不同形态的固体晶体★在大多数情况下多种晶型可以同时存在，各种晶型之间会发生转化。脂肪酸烃链中的最小重复单位（亚晶胞）是亚乙基(-CH2CH2-)，可用来描述脂肪中脂肪酸烃链的晶体结构的堆积或排列方式未熔化亚稳态稳定态稳定态稳定态脂肪酸烃链中的最小重复单位是-CH2CH2-自发地取决于温度2、脂肪的亚晶胞最常见的堆积方式:（1）三斜β（2）正交β’（3）六方αStability：´三斜(T)：烃链平面是平行的正交(O):烃链平面相互垂直六方形（H）三酰基甘油的3种晶型最稳定最不稳定´型—正交α型熔点上→冷却→βˊ型熔点高，密度大，稳定这三种晶型的有序程度、熔点、密度、稳定性不同，所以扩大了油脂的应用范围和利用性。ββ’α型—六方晶型熔化状态逐步冷却密度和熔点最低熔点低，密度小，不稳定型—三斜晶型α型→降温、慢慢→晶型中分子链排更紧密→β型α型→加热到α-晶型的熔点再冷却表5-5同酸甘油酯同质多晶体的特性特性´堆积方式正六方正交三斜熔点´密度´有序程度´易结晶为β型的脂肪有：大豆油、花生油、椰子油、橄榄油、玉米油、可可脂和猪油。易结晶为β/型的脂肪有：棉子油、棕榈油、菜子油、乳脂、牛脂及改性猪油。β/型的油脂适合于制造人造起酥油和人造奶油。油脂的晶体特性调温（控制结晶的温度、时间、速度）利用结晶方式改变油脂的性质，使得到理想的同质多晶型和物理状态，以增加油脂的利用性和应用范围。可可脂：POSt（40%）、StOSt（30％）以及POP（15％），具有6种同质多晶型物（Ⅰ-Ⅵ）ββ’迅速加热至熔点αPolymorphismofCocoaFats-223.3C´-227.5C-3V33.8C-3VI36.2CthebestⅠ最不稳定，熔点最低Ⅴ型比较稳定，介稳态，是所期望的结构，使巧克力涂层具有光泽的外观VI型比V型的熔点高,最稳定,贮藏中V→VI型，导致巧克力的表面形成一层非常薄的“白霜”，是不期望的五、熔融特性1、熔化概念：从熔化开始的T℃到完全熔化的T℃过程叫熔化温度。脂肪在相变整个过程中温度始终在变化!热焓或膨胀熔化曲线固体分数ab/ac液体分数bc/ac固体脂肪指数(SFI)SolidFatIndex:在一定温度下固液比ab/bcSFI同食品中脂肪的功能性质密切相关．固体脂肪指数的意义1.显著影响脂肪的塑性，与脂肪在食品中的功能性有重要关系。2.脂肪加工不同产品（奶油、可可脂、起酥油等）对脂肪中固体含量有不同要求。固体含量的多少影响脂肪的熔化温度和塑性。3.固体脂含量高，脂肪变脆。2、油脂的塑性指在一定外力下，表观固体脂肪具有的抗变形的能力。油脂塑性的决定因素：固体脂肪指数（SFI）：固液比适当脂肪的晶型：β/晶型可塑性最强熔化温度范围：温差越大，塑性越大作用面团体积增加起酥作用涂抹性可塑性取决于油脂的塑性大小人造奶油起酥油取决于SFI塑性脂肪的不同用途起酥油（Shortening）：是指用在饼干、糕点、面包中专用的塑性油脂。特性：在40oC不变软，在低温下不太硬，不易氧化。六、液晶态•同时具有固态和液态两方面物理特性的相称为液晶相。•液晶产生的原因•分子的两亲性：含有极性和非极性两部分•加热脂类晶体，真正熔点到达前，烃区域首先熔化，转变成类似液态的无序状态。烃链间仅存在相当弱的范德华作用力，极性基团之间存在较强的氢键液晶的结构主要有三种层状立方六方①层状结构这种结构相当于生物膜的双层膜，是由被水隔开的双层脂类分子构成。②六方型六方型Ⅰ：在这种结构中，脂类按正六方形排列成圆柱体，圆柱体内充满液态烃链，圆柱体之间的空隙被水所占据。六方型Ⅱ：圆柱体内部充满水并且被兼亲物质的极性基团所包围，烃链向外伸延构成圆柱体之间的连续相。③立方型七、油脂的乳化剂乳浊液：两种互不相溶的液相组成的分散体系。其中其中一相以液滴形式分散在另一相中，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。乳化剂一般是表面活性物，吸附在界面上，降低表面张力，为聚结提供物理阻力。乳浊液的失稳机制分层：重力作用可导致密度不同的相分层或沉降。絮凝：分散相液滴表面静电核不足导致液滴之间斥力不足，液滴之间相互接近而导致絮凝，但液滴的界面膜尚未破裂。聚结：液滴的界面膜破裂，液滴与液滴结合，小液滴变成大液滴，严重时会完全分相。（牛奶的脂肪上浮现象）乳化剂的乳化作用增大分散相之间的静电斥力增大连续相的粘度或生成有弹性的厚膜减小两相间的界面张力微小的固体粉末的稳定作用形成液晶相乳化剂的选择亲水--亲脂平衡(Hydrophilic-LipophilicBalance;HLB)HLB值具有代数加和性通常混合乳化剂比具有相同HLB值的单一乳化剂的乳化效果好。表4-6HLB值与适用性HLB值适用性1.5~3消泡剂3.5~6W/O型乳化剂7~9湿润剂8~18O/W型乳化剂13~15洗涤剂15~18溶化剂一、氧化反应(oxidationReaction)二、水解反应(LipolysisReaction)三、脂肪在高温下的化学反应四、辐解(Radiolysis)第四节油脂在加工和储藏中的化学变化油脂在食品加工和贮藏期间，因空气中的氧气、光照、微生物、酶等的作用，产生令人不愉快的气味，苦涩味和一些有毒性的化合物的现象，这些统称为油脂的酸败。氧化导致含脂食品产生的不良风味，称为哈喇味有些氧化产物是潜在的毒物有时为产生油炸食品的香味，希望脂类发生轻度氧化一、氧化反应(oxidationReaction)油脂氢过氧化物(ROOH)氧化自动氧化光敏氧化酶促氧化聚合物小分子物质分解聚合ROOH形成途径氧化的初产物是氢过氧化物(ROOH)Mechanism：活化的不饱和脂肪酸与基态氧发生的自由基反应。三个阶段：链引发链传递链终止自动氧化(Autoxidation)不饱和脂肪酸链引发链传递链终止（诱导期）光、热、金属慢快基态氧自动氧化(Autoxidation)3O21O2（三线态氧）（单线态氧）TripletSinglet基态激发态能量低能量高稳定不稳定1O2可参与光敏氧化，生成ROOH并引发