食品化学(谢明勇)4-第4章-脂质

第4章脂质知识点了解食品中脂质的分类和食用油脂中的脂肪酸种类及命名掌握油脂的同质多晶现象及固体脂肪指数掌握油脂中常见乳化剂的乳化原理掌握油脂自动氧化的自由基反应历程掌握油脂加工的化学原理和方法了解油脂的特征值及其测定重点油脂的同质多晶现象油脂中常见乳化剂的乳化原理油脂自动氧化的自由基反应历程油脂加工的化学原理和方法脂肪过氧化值、酸价等的测定难点油脂自动氧化的自由基反应历程主要内容4.1概述4.2食用油脂的物理性质4.3加工和储存过程中的化学变化4.4油脂的特征值及质量评价4.5油脂加工及产品4.6脂肪代用品4.7本章小结与思考题4.1概述4.1.1食品中脂质的分类4.1.2食用油脂中的脂肪酸种类4.1.3脂肪酸的命名4.1.4食用油脂的组成回目录4.1.1食品中脂质的分类脂质（lipids）是生物体内一大类不溶于水，而溶于大部分有机溶剂的物质。回本节脂质的共同特征不溶于水而溶于乙醚、石油醚、氯仿、丙酮等有机溶剂。大多具有酯的结构，并以脂肪酸形成的酯最多。都是由生物体产生，并能由生物体所利用（与矿物油不同）。例外：卵磷脂、鞘磷脂和脑苷脂类。卵磷脂微溶于水而不溶于丙酮，鞘磷脂和脑苷脂类的复合物不溶于乙醚。4.1.1食品中脂质的分类回本节4.1.1食品中脂质的分类按物理状态：脂肪（常温下为固态）和油（常温下为液态）按来源：乳脂类、植物脂、动物脂、海产品动物油、微生物油脂按不饱和程度：干性油：碘值大于130，如桐油、亚麻籽油、红花油半干性油：碘值介于100-130，如棉籽油、大豆油不干性油：碘值小于100，如花生油、菜籽油、蓖麻油按构成的脂肪酸：单纯酰基油、混合酰基油回本节按化学结构表4-1脂质的分类主类亚类组成简单脂质酰基甘油蜡甘油+脂肪酸长链脂肪醇+长链脂肪酸复合脂质磷酸酰基甘油鞘磷脂类脑苷脂类神经节苷脂类甘油+脂肪酸+磷酸盐+含氮基团鞘氨醇+脂肪酸+磷酸盐+胆碱鞘氨醇+脂肪酸+糖鞘氨醇+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4.1.1食品中脂质的分类回本节4.1.2食用油脂中的脂肪酸种类食用油脂中脂肪酸结构的共同特点是饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸的碳链绝大多数为偶数碳原子的直链。植物油脂中的脂肪酸主要是16和18个碳原子的直链高级脂肪酸（含量大于10%为主要脂肪酸）。动物油脂中的不同碳链脂肪酸则分布较广（4~22个碳原子），但仍以16和18个碳原子的脂肪酸为主。回本节4.1.3脂肪酸的命名①系统命名法以母体饱和烃或不饱和烃来命名选择含羧基和双键最长的碳链为主链末端羧基C定为C1明确双键位置回本节例：H3C-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH己酸CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH9-十八碳一烯酸4.1.3脂肪酸的命名回本节②数字命名法n:m（n为碳原子数，m为双键数），例：18:118:218:3CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH亚油酸从此端编号，表示为9，12-十八碳二烯酸从这端编号，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键结构和五碳双烯结构，即具有非共轭双键结构4.1.3脂肪酸的命名回本节③俗名或普通命名法月桂酸（C12:0）棕榈酸（C16:0）花生酸（C20:0）4.1.3脂肪酸的命名回本节④英文缩写4.1.3脂肪酸的命名回本节表4-2一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4:0丁酸酪酸(butyricacid)B6:0己酸己酸(caproicacid)H8:0辛酸辛酸(caprylicacid)Oc10:0癸酸癸酸(capricacid)D12:0十二酸月桂酸(lauricacid)La14:0十四酸肉豆蔻酸(myristicacid)M16:0十六酸棕榈酸(palmticacid)P16:19-十六碳一烯酸棕榈油酸(palmitoleicacid)Po18:0十八酸硬脂酸(stearicacid)St18:1ω99-十八碳一烯酸油酸(oleicacid)O18:2ω69,12-十八碳二烯酸亚油酸(linoleicacid)L18:3ω39,12,15-十八碳三烯酸α-亚麻酸(linolenicacid)α-Ln18:3ω66,9,12-十八碳三烯酸γ-亚麻酸(linolenicacid)γ-Ln20:0二十酸花生酸(arachidicacid)Ad20:4ω65,8,11,14-二十碳四烯酸花生四烯酸(arachidonic)An20:5ω35,8,11,14,17-二十碳五烯酸EPA(eicosapentaenoicacid)EPA22:1ω913-二十二碳一烯酸芥酸(erucicacid)E22:6ω34,7,10,13,16,19-二十二碳六烯酸DHA(docosahexanoicacid)DHA4.1.4食用油脂的组成R1=R2=R3，则称为单纯甘油酯；Ri不完全相同时，则称为混合甘油酯；R1≠R3,R2原子具有手性，天然油脂多为L型。脂肪是甘油和脂肪酸生成的一酯、二酯和三酯回本节CHOCH2OHHCH2OH+3RiCOOHR2OCOCHCH2OCOR1CH2OCOR34.2食用油脂的物理性质4.2.1食用油脂的气味和色泽4.2.2食用油脂的熔点和沸点4.2.3食用油脂的烟点、闪点和着火点4.2.4食用油脂的结晶特性及同质多晶现象4.2.5食用油脂的塑性4.2.6食用油脂的液晶态4.2.7食用油脂的乳化回目录4.2.1食用油脂的气味和色泽纯净的食用油脂无色无味多数食用油脂无挥发性，气味多由非脂成分引起芝麻油椰子油菜油回本节COCH3乙酰吡嗪C9H19CCH3OCH2=CH-CH2-C-S-葡萄糖基NOSO2OK壬基甲酮黑芥子苷NN4.2.2食用油脂的熔点和沸点没有固定的熔点和沸点熔点:游离脂肪酸＞一酰基甘油＞二酰基甘油＞三酰基甘油油脂的熔点最高在40～55℃之间。碳链越长，饱和度越高，熔点越高。熔点＜37℃时，消化率＞96%。沸点在180～220℃之间，且随脂肪酸碳链增长而增高。回本节脂肪熔点（℃）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4-3几种常用食用油脂的熔点与消化率的关系回本节4.2.3食用油脂的烟点、闪点和着火点烟点：在不通风的情况下加热观察到试样出现稀薄蓝烟时的温度。闪点：试样挥发的物质能被点燃但不能维持燃烧的温度。着火点：试样挥发的物质能被点燃并能维持燃烧不少于5s的温度。回本节4.2.4食用油脂的结晶特性及同质多晶现象同质多晶：化学组成相同的物质可以有不同的晶体结构，但熔化后变成相同的液相。同一种物质具有不同的固体形态叫做同质多晶现象，不同形态的固体晶体称为同质多晶体。回本节图4-1天然油脂最常见的三种晶型α型β型β′型(a)三斜晶系堆积(b)普通正交堆积(c)正六方堆积4.2.4食用油脂的结晶特性及同质多晶现象回本节几种晶体的基本特点：α型：有点阵结构但脂肪酸侧链呈现不规则排列β型：有点阵结构且脂肪酸侧链全部朝着一个方向倾斜。βˊ型：位于中心的亚晶胞取向与位于4个顶点的亚晶胞取向不同。稳定性差别：α型βˊ型β型熔点：α型βˊ型β型4.2.4食用油脂的结晶特性及同质多晶现象回本节各种晶型之间的转化：未熔化的固态可以从一种同质多晶转变成另外一种，这取决于它们各自的稳定性。在整个存在期间，无论温度变化与否，两种晶型如果一种是稳定的而另一种是亚稳定的，则称这两种晶型是单向转变的，即只能向更稳定的形式转变。两种晶型，当它们都有一定的稳定范围时，称为双向转变的。天然脂肪多为单向转变。4.2.4食用油脂的结晶特性及同质多晶现象回本节一般来说，同一脂肪酸组成的三酰甘油易形成稳定的β结晶，而不同脂肪酸组成的三酰甘油，由于碳链长度不同，空间阻碍增大，则比较容易停留在稳定的β′结晶。易形成β型晶体的油脂：大豆油、花生油、玉米油、橄榄油、椰子油、红花油、可可脂和猪油易形成β′型晶体的油脂：棉籽油、棕榈油、菜籽油、乳脂和牛脂4.2.4食用油脂的结晶特性及同质多晶现象回本节4.2.5食用油脂的塑性固体脂肪在一定外力作用下，当外力超过分子间的作用力时，开始流动，但是当外力停止后，脂肪恢复原有的稠度。（在一定外力下，固体脂肪具有抗变形的能力）影响因素①油脂的晶型②熔化温度范围③固体脂肪指数回本节固体的比例是ab/ac液体的比例是bc/ac固体脂肪指数ab/bc在某一温度时，塑性脂肪（软化脂肪）的固体和液体比例称为固体脂肪指数（SFI）图4-2热焓或膨胀熔化曲线4.2.5食用油脂的塑性回本节4.2.6食用油脂的液晶态一种物理特性介于固态和液态之间的相态，被称为液晶态。图4-3脂类的液晶结构回本节4.2.7食用油脂的乳化油脂和水在一定条件下可以形成一种均匀分散的介稳状态体系——乳浊液。乳浊液形成的基本条件：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。回本节乳浊液的分类水包油型（O/W），水为连续相。如：牛乳油包水型（W/O），油为连续相。如：奶油4.2.7食用油脂的乳化回本节乳浊液的失稳机制分层：重力作用可导致密度不同的相分层。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。4.2.7食用油脂的乳化回本节乳化剂是分子中同时具有亲水基和亲油基的一类两亲性物质。4.2.7食用油脂的乳化回本节乳化剂的乳化作用减小界面张力增大电荷排斥力细微固体粉末稳定作用大分子物质稳定作用液晶的稳定作用连续相黏度增加对稳定性的影响4.2.7食用油脂的乳化回本节食品中常见的乳化剂脂肪酸甘油单酯及其衍生物蔗糖脂肪酸酯山梨糖醇酐脂肪酸酯及其衍生物丙二醇脂肪酸酯硬脂酰乳酸钠大豆磷脂4.2.7食用油脂的乳化回本节4.3加工和储存过程中的化学变化4.3.1油脂水解4.3.2油脂的氧化及抗氧化4.3.3油脂在高温下的化学反应4.3.4辐照时油脂的化学反应回目录酸价（AcidValue;AV）中和1克油脂中游离脂肪酸所需的KOH毫克数。AV5Fats+H2OFats+H2OFreeFattyAcidSaponification加热、酸、碱及脂解酶加碱4.3.1油脂水解回本节4.3.1油脂水解回本节表4-4油脂中游离脂肪酸含量与发烟点的关系游离脂肪酸/%发烟点/℃游离脂肪酸/%发烟点/℃0.05226.60.50176.60.10218.60.60148.8～160.44.3.2油脂的氧化及抗氧化油脂及含油食品品质劣化的主要原因之一；产生挥发性化合物，不良风味（哈喇味）；受多种因素影响；氧与不饱和脂类反应。回本节1.自动氧化自动氧化是活化的不饱和脂肪与基态氧发生的自由基链式反应。链引发(诱导期):RHR·+H·链传递:R·+O2ROO·ROO·+RHROOH+R·链终止:R·+R·R-RR·+ROO·ROORROO·+ROO·ROOR+O2(1)R·烷基自由基(2)ROO·过氧化自由基(3)ROOR非自由基产物4.3.2油脂的氧化及抗氧化回本节自动氧化的特征干扰自由基反应的物质会抑制油脂的自动氧化速度光和产生自由基的物质能催化油脂的自动氧化反应产生大量氢过氧化物纯油脂的氧化需要一个相当长的诱导期4.3.2油脂的氧化及抗氧化回本节2.光敏氧化1O2进攻双键上的任一C原子，双键位移形成反式构型的ROOH。生成ROOH的种类数为双键数的2倍Sens1O23O2光敏化剂（Sens）4.3.2油脂的氧化及抗氧化回本节以亚油酸为例4.3.2油脂的氧化及抗氧化回本节图4-4亚油