油脂植物

第七章油脂植物能贮藏植物油脂的植物统称油脂植物。植物油脂多集中于植物的种子中,以种仁含量最多。植物油脂是高级脂肪酸甘油脂的复杂化合物,不溶于水,很难溶于醇(除蓖麻油外),而溶于脂、乙醚、石油醚、苯等溶剂。植物油脂是人们生活中不可少的油料及工业原料,除食用外,广泛用于制肥皂、油漆、润滑油等方面,有的在国防工业上还有特殊用途,也是化学、医药、轻纺等工业的重要原料。油料作物种质资源分布图油料作物种质资源密度分布图一、油料种类及形态结构油料——油脂工业通常将含油高于10％的植物性原料称为油料。1.油料种类A.根据植物油料的植物学属性，可将植物油料分成4类：草本油料：常见的有大豆、油菜子、棉子、花生、芝麻、葵花子等。木本油料：常见的有棕榈、椰子、油茶子等。农产品加工副产品油料：常见的有米糠、玉米胚、小麦胚芽。野生油料：常见的有野茶子、松子等。B.根据植物油料的含油率高低，可将植物油料分成2类：高含油率油料：菜子、棉子、花生、芝麻等含油率大于30％的油料。低含油率油料：大豆、米糠等含油率在20％左右的油料。2.油料种子的形态结构种皮包在油料子粒外层，起保护胚和胚乳的作用。种皮含有大量的纤维物质，其颜色及厚薄随油料的品种而异，据此可鉴别油料的种类及其质量。胚是种子最重要的部分，大部分油脂储存在胚中。胚乳是胚发育时营养的主要来源，内存有脂肪、糖类、蛋白质、维生素及微量元素等。油料籽粒由壳及种皮、胚、胚乳或子叶等部分组成。二、油料种子的主要化学成分油料种子的种类很多，不同油子的化学成分及其含量不尽相同，但各种油料种子中一般都含有油脂、蛋白质、糖类、脂肪酸、磷脂、色素、蜡质、烃类、醛类、酮类、醇类、油溶性维生素、水分及灰分等物质。表6-1列出了几种常见油料种子的主要化学成分。名称水分脂肪蛋白质磷脂碳水化合物粗纤维灰分大豆9-1416-2030-451.5-3.025-3564-6花生仁7-1140-5025-350.55-151.52绵子7-1135-4524-300.5-0.6-----64-5油菜子6-1214-2516-261.2-1.825-3015-203-4芝麻5-850-5815-25-----15-306-94-6葵花子5-745-5430.40.5-1.012.634-6米糠10-1513-2212-17------35-5023-308-12玉米胚------35-5617-28------5.5-8.62.4-5.27-16小麦胚1414-1628-38------14-154.0-4.35-7表6-1几种常见油料种子的主要化学成分1.油脂油脂是油料种子在成熟过程中由糖转化而形成的一种复杂的混合物，是油料种子中主要的化学成分，油脂是由1分子甘油和3分子高级脂肪酸形成的中性酯，又称为甘油三酸酯。在甘油三酸酯中脂肪酸的相对分子质量占90％以上，甘油仅占10％，构成油脂的脂肪酸性质及脂肪酸与甘油的结合形式，决定了油脂的物理状态和性质。构成油脂的脂肪酸主要有饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸两大类。●最常见的饱和脂肪酸有软脂酸、硬脂酸、花生酸等；甘油三酸酯中饱和脂肪酸含量较高时，在常温下呈固态而称之为脂。●不饱和脂肪酸有油酸、亚油酸、亚麻酸、芥酸等。甘油三酸酯中不饱和脂肪酸含量较高时，在常温下呈液态而称之为油；油脂中脂肪酸的饱和程度常用碘价反映：碘价用每100g油脂吸收碘的克数表示。碘价越高，油脂中脂肪酸不饱和程度越高。按碘价不同油脂分成3类：碘价80为不干性油；碘价80～130为半干性油；碘价130为干性油。植物油脂大部分为半干性油。纯净的油脂中不含游离脂肪酸，但油料未完全成熟及加工、储存不当时，能引起油脂的分解而产生游离脂肪酸，游离脂肪酸使油脂的酸度增加从而降低油脂的品质。常用酸价反映油脂中游离脂肪酸的含量。酸价用中和1g油脂中的游离脂肪酸所使用的氢氧化钾的毫克数。酸价越高，油脂中游离脂肪酸含量越高。2.蛋白质蛋白质是由氨基酸组成的高分子复杂化合物，根据蛋白质的分子形状可以将其分为线蛋白和球蛋白两种。油子中的蛋白质基本上都是球蛋白。在油子中，蛋白质主要存在于子仁的凝胶部分。因此，蛋白质的性质对油料的加工影响很大。蛋白质除醇溶朊外都不溶于有机溶剂；蛋白质在加热、干燥、压力以及有机溶剂等作用下会发生变性；蛋白质可以和糖类发生作用，生成颜色很深的不溶于水的化合物。3.磷脂磷脂即磷酸甘油酯，简称磷脂。两种最主要的磷脂是磷脂酰胆碱俗称卵磷脂和磷脂酰乙醇氨俗称脑磷脂。油料中的磷脂是一种营养价值很高的物质，其含量在不同的油料种子中各不相同。以大豆和棉子中的磷脂含量最多。磷脂不溶于水，可溶于油脂和一些有机溶剂中；磷脂不溶于丙酮。磷脂有很强的吸水性，吸水膨胀形成胶体物质，从而在油脂中的溶解度大大降低。磷脂容易被氧化，在空气中或阳光下会变成褐色至黑色物质。另外，磷脂还具有乳化性和吸附作用。4.色素纯净的甘油三酸酯是无色的液体。但植物油脂带有色泽，有的毛油甚至颜色很深，这主要是各种脂溶性色素引起的。油子的色素一般有叶绿素、类胡萝卜素、黄酮色素及花色苷等。个别油子中还含有一些特有的色素，如棉子中的棉酚等。油脂中的色素能够被活性白土或活性炭吸附除去，也可以在碱炼过程中被皂脚吸附除去。5.蜡蜡是高分子的一元脂肪酸和一元醇结合而成的酯，主要存在于油子的皮壳内，且含量很少。但米糠油中含蜡较多。蜡的主要性质是熔点较甘油三酸酯高，常温下是一种固态黏稠的物质。蜡能溶于油脂中，溶解度随温度升高而增大，在低温会从油脂中析出影响其外观，另外，蜡会使油脂的口感变劣，降低油脂的食用品质。6.糖类糖类是含有醛基和酮基的多羟基的有机化合物，按照糖类的复杂程度可以将其分为单糖和多糖2类。糖类主要存在于油料种子的皮壳中，仁中含量很少。糖在高温下能与蛋白质等物质发生作用，生成颜色很深且不溶于水的化合物(美拉德反应)。在高温下糖的焦化作用会使其变黑并分解。7.维生素植物油料含有多种维生素，但制取的油脂中主要有脂溶性的维生素E，维生素E能防止油脂氧化酸败，增加植物油的储藏稳定性。8.其他物质油子中除含有上述化学成分外，还含有甾醇、灰分以及烃类、醛类、酮类、醇类等物质，这些物质的含量很小且对油脂生产的影响很小。个别油料中含有一些特殊成分，如大豆中含脲素酶、胰蛋白酶抑制素、凝血素，棉子中有棉酚，芝麻中有芝麻酚、芝麻素和芝麻酚林，花生中有黄曲霉毒素，菜子中有含硫化合物等。三、油料种子的物理性质1.质量热容和热导率使1kg油料的温度升高1℃所需要的热量，称为油料的质量热容，以kJ／(kg·℃)表示。油料质量热容的大小与油料的化学成分及其比例有关，与油料的含水量有关。热导率为面积热流量除以温度梯度。热导率越大，导热性越好。油料是热的不良导体，其热导率很小，一般为0．12～0．23w／(m·℃)。由于油料的导热性差，因此在储存、加热等过程中应注意散热及加热的均匀性。2.吸附性和解吸性油料是一种多细胞的有机体，从油料表面到内部分布着无数直径很小的毛细管，这些毛细管的内壁具有从周围环境尤其是从空气中吸附各种蒸汽和气体的能力。当被吸附的气体分子达到一定的饱和程度时，气体分子也能从油料表面或毛细管内部释放出来而散发到周围的空气中，油料的这种性能称为吸附性和解吸性。工业用油脂1.油漆和涂料：如桐油、乌桕油等2.表面活性剂：阴/阳/非离子表面活性剂3.增塑剂：环氧十八酸丁酯等4.润滑剂：棕榈油、蓖麻油、棉籽油等。5.其他应用：医药、皮革、油墨、蜡烛、润发油等油脂植物的采收1.用竹竿敲2.用镰刀割3.棍子打4.摘长期以来，我国的食用油生产主要存在压榨与浸出两种制油工艺。其中，80%以上的食用油厂家采用浸出法；只有不到20%的厂家采用了压榨工艺。浸出油以其出油率高、价格低廉的优势占据了我国食用油市场的主要份额。压榨法和浸出法是两种不同的油脂制取工艺。浸出法是采用溶剂油（六号轻汽油）将油脂原料经过充分浸泡后进行高温提取，最大的特点是出油率高、生产成本低，这也是大豆色拉油的价格一般要低于压榨油的原因之一。浸出过程中，食用油中的溶剂残留不可避免，国家标准规定，即使合格的浸出大豆油每公斤也允许含有十毫克的溶剂残留。压榨法就是采用纯物理压榨制油工艺，经过选料、焙炒、物理压榨，最后经天然植物纤维过滤技术过滤而制成植物油品。这种方法不涉及添加化学物质，保留了油料内的丰富营养，无化学溶剂污染，不含任何化学防腐抗氧化剂，保证了产品的安全、纯正、营养和美味，符合人体健康需求，适宜长期放心食用，但缺点是出油率低。“压榨油工艺”目前在国内基本用于花生油、橄榄油、坚果油、芝麻油等风味油品。水代法从油料中以水代油而得脂肪的方法。不用压力榨出，不用溶剂提出。依靠在一定条件下，水与蛋白质的亲和力比油与蛋白质的亲和力为大，因而水分浸入油料而代出油脂。用于制备芝麻油（小磨麻油），也可用于花生、茶子、菜子、向日葵子等含油率较高的油料预计21世纪植物油脂加工将更多地依赖高新技术及开发多种专用油脂产品。1.油料膨化浸出技术这是90年代国外采用的制油新技术，美国首先将膨化浸出技术应用于从米糠中制取米糠油，后又用于大豆油及棉籽油的制取。油料经过膨化后，颗粒膨松，粉末度降低，利于溶剂渗透，从而使浸出能力提高1倍，混合油的浓度提高20-30％，溶剂损耗减少20％左右，并能减轻浸出粕脱溶时的机械负荷，降低动力消耗。2.油脂物理精炼技术不用化学剂，不产生化学反应，而是在高温及真空下用水蒸馏出游离脂肪酸，故此得名。目前仅用于含胶质少，含酸较高的油脂，例如椰子油和棕榈油等精炼，不产生碱性废水，有利于环境保护，且精炼度高。中国已开始用于米糠油的物理精炼。3.专用油脂产品开发应积极开发各种食用油脂系统，例如软的和硬的人造奶油、粉末油脂、微胶囊油脂、色拉油、调合油、流态起酥油、饼干、面包、膨化与焙烤食品等专用油脂以及多维花生酱等等。4.副产品的深加工及综合利用从大豆、菜籽、棉籽等油料饼粕、油脚及油料外壳中可以制取以下高科技高附加值产品：(1)生化类产品：1)维酶素（原名粗制核黄素，有医疗及营养保健功能）；2)天然维生素Ｅ（有一种高生理活性及抗氧化功能）；3)植物甾醇（主要有谷甾醇、豆甾醇及菜油甾醇等，是一类具有生理活性的物质，有降低胆固醇、降血脂、抗肿瘤、防治心脏病等生理活性功能，是甾体药物和维生素Ｄ3的重要生产原料，植物甾醇的经济价值因含量不同而有差异，植物甾醇含量在98％以上的药物级产品售价每千克为2000元，市场前景良好）；4)脂肪酸甲酯；5)糠醋；6)植酸钙；7)肌醇；8)糠醛等等。(2)磷酯类产品：例如磷酯酰胆碱、醇不溶性磷酯、粉末磷酯、酶改性磷酯等。(3)蛋白类产品：例如分离蛋白、浓缩蛋白、组织蛋白、蛋白粉、低聚糖、异黄酮、多肽、超氧化物岐化酶、膳食纤维、以及饮料油料饼粕等。水代法芝麻油制取工艺流程：麻渣↑芝麻→筛选→漂洗→炒籽→扬烟→吹净→磨酱→对浆搅油→振荡分油→小磨香油主要工艺参数：（1）筛选：清除芝麻中杂质。（2）漂洗：漂洗浸泡时间1—2h，浸泡后芝麻含水量为25—30%。（3）炒籽：先大火炒20min，鼓起改文火，炒熟后泼炒籽量3%的冷水，再炒1min，炒制温度不大于200℃。（4）扬烟吹净：芝麻出锅立即扬去烟尘、焦末及碎皮。（5）磨酱：用石磨、砂轮磨将芝麻磨成酱，磨速以30rpm/min为宜，尽可能多地破坏细胞。（6）对浆搅油：麻酱入搅油锅，温度不低于40℃，分4次加入相当于麻酱重量的80—100%的沸水。第一次加用水总量的60%，搅拌40—50min，转速30rpm/min，搅拌温度不低于70℃。第二次加总用水量的20%，搅拌40—50min，温度约为60℃。第三次加总用水量的15%，搅拌15min，温度约为50℃，转速10rpm/min。搅拌1h有大量的油浮出。加水量的公式为：加水量=（1-麻酱含油率）x麻酱量x2（7）振荡分油、撇油：利用振荡法将油尽量分离提取出去，锅体转速10rpm/min，墩油50min后第二次撇油，再墩油50min后第三次撇油。麻渣温度为40℃。食用油也称为“食油