大学课件 食品化学 第四章脂类1

1脂类2345一、概述•脂类是一大类天然有机化合物，包括占99%左右的脂肪酸甘油酯和含量较少而成分复杂的非甘油酯成分。•它具有以下共同特征：不溶于水，溶于有机试剂大多具有酯的结构，多数为脂肪酸形成的酯都由生物体产生，且能被生物体利用。生物体内脂是与糖、蛋白结合的，不孤立存在。6脂质的分类主类亚类组成简单脂质酰基甘油甘油+脂肪酸蜡长链脂肪醇+长链脂肪酸复合脂质磷酸酰基甘油甘油+脂肪酸+磷酸盐+含氮基团鞘磷脂类鞘氨酸+脂肪酸+磷酸盐+胆碱脑苷脂类鞘氨酸+脂肪酸+糖神经节苷脂类鞘氨酸+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7•脂类的功能：1、供能：每克油脂产生39.58KJ的能量。2、供给必需脂肪酸及多不饱和脂肪酸：如亚油酸（18：2），α-亚麻酸（18：3），DHA（22：6），EPA（20：5）3、是脂溶性维生素的载体4、起到润滑、保护、保温的作用5、特殊的风味功能，增加食品风味。8二、脂肪的结构和组成•脂肪的结构如下，分为单纯酯和混合酯。天然油脂多为L型，脂肪酸的碳原子一般为偶数，且为直链，双键多为顺式。HOCHCH2OHCH2OHOCHH2CH2CCOR2OOCCR1R3OO+3RCOOH+3H2O酯化水解91、酰基甘油(甘油酯)R1=R2=R3，单纯甘油酯；Ri不完全相同时，混合甘油酯；R1=R3时C2有手性，天然油脂多为L型；碳原子数多为偶数，且多为直链脂肪酸。脂类的命名10对于三酰基甘油常采用Sn系统命名法，即立体有择位次编排(Stereos-pecificallyNumbering,SN)，根据甘油的Fisher投影式，碳原子编号自上而下依次为1-3，C2上的羟基写在左边。11Sn-甘油-1-硬脂酸酯-2-油酸酯-3-肉豆蔻酸酯1-硬脂酰-2-油酰-3-肉豆蔻酰-Sn-甘油Sn-18:0-18:1-14:0英文缩写命名：Sn-StOMCH3(CH2)7CHCH(CH2)7COOCHCH2OOC(CH2)16CH3CH2OOC(CH2)12CH3硬脂酸油酸肉豆蔻酸122、磷脂任何含磷酸一酯或磷酸二酯的脂称为磷脂Sn-甘油-1-硬脂酰-2-亚油酰-3-磷脂酰胆碱（卵磷脂）13以母体饱和烃或不饱和烃来命名末端羧基C定为C1明确双键位置例如：亚油酸CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH9,12-十八碳二烯酸3、脂肪酸129114ω-命名系统：分子末端甲基ω碳原子开始确定第一个双键的位置，如亚油酸CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH亚油酸18：2ω6或18：2（n－6）ω615植物油中常见的脂肪酸名称代号丁酸(butyricacid)己酸(caproicacid)辛酸(caprylicacid)癸酸(capricacid)月桂酸(1auricacid)肉豆蔻酸(myristicacid)棕榈酸(palmiticacid)棕榈油酸(palmitoleicacid)硬脂酸(stearicacid)油酸(oleicacid)反油酸(elaidicacid)亚油酸(1inoleicacid)α-亚麻酸(α-1inolenicacid)γ-亚麻酸(γ-1inolenicacid)花生酸(arachidicacid)花生四烯酸(arachidonicacid)二十碳五烯酸(timnodonicacid，EPA)芥子酸(erucicacid)二十二碳五烯酸(鰶鱼酸)(clupanodonicacid)二十二碳六烯酸(docosahexenoicacid，DHA)二十四碳单烯酸(神经酸)(nervonicacid)C4：0C6：0C8：0C10：0C12：0C14：0C16：0C16：1，n-7cisC18：0C18：1，n-9cisC18：1，n-9transC18：2，n-6,9,allcisC18：3，n-3，6，9，allcisC18：3，n-6，9，12allcisC20：0C20：4，n-6,9,12,15allcisC20：5，n-3，6，9,12，15allcisC22：1，n-9cisC22：5，n-3，6，9，12，15allcisC22：6，n-3，6，9，12，15，18allcisC24：1，n-9cis16几个具有特殊功能的多不饱和脂肪酸花生四烯酸（二十碳四烯酸）EPA（二十碳五烯酸）DHA（二十二碳六烯酸）人体合成前列腺素的前体物质。抗血栓、降胆固醇、治疗糖尿病。促进脑细胞生长发育，提高记忆力。17脂肪酸摄入的健康比例WHO，FAO，中国营养协会推荐：饱和脂肪酸单不饱和脂肪酸多不饱和脂肪酸1：1：1181、植物三酰基甘油•一般种子油优先把不饱和脂肪酸排列在Sn-2位，尤其是亚油酸集中在这个位置上。饱和酸几乎只出现在1,3位上。在大多数情况下，各个饱和酸或不饱和酸是近似等量地分布在Sn-1和Sn-3位。•含有芥酸（22:1）的植物油（如菜籽油），在脂肪酸的位置排列上具有极大的选择性，芥酸优选在1,3位上，但是在Sn-3位的量超过Sn-1位上的量。三、天然油脂中脂肪酸的分布192、动物三酰基甘油•在不同的动物之间与同一动物不同部位之间三酰基甘油分布模式是各不相同的。•一般来说，在动物脂肪中，Sn-2位的饱和酸含量高于植物脂肪，并且Sn-1与Sn-2位的组成也有较大的差别。在大多数的动物脂肪中，棕榈酸（16:0）优先在Sn-1位进行酯化，而肉豆蔻酸（14:0）则在Sn-2位进行酯化。•海生动物油的长链不饱和脂肪酸优先定位于Sn-2位。201、气味和色泽•本身无色无味，但是由于含有一些脂溶性色素而呈黄绿色。•因含有短链脂肪酸而产生异味。油脂的香气大多由非脂成分引起的。四、油脂的物理性质212、熔点和沸点•天然油脂没有确定的熔点和沸点，只有一定的熔点和沸点范围。•游离脂肪酸、一酰基甘油、二酰基甘油、三酰基甘油的熔点依次降低。•酰基甘油中脂肪酸的碳链越长，饱和度越高，则熔点越高。反式结构的熔点高于顺式结构，共轭双键比非共轭双键熔点高。22•陆产动物油脂及可可脂中饱和脂肪酸含量较高，在室温下常呈固态；植物油在室温下呈液态。•当油脂熔点低于37℃时，消化率达96%以上；熔点高于37℃越多，越不易消化。•油脂的沸点一般在180-200℃之间，沸点随脂肪酸碳链增长而增高。233烟点、闪点和着火点•烟点是在不通风的情况下观察到试样发烟时的温度。闪点是试样挥发的物质能被点燃但不能维持燃烧的温度。着火点是试样挥发的物质能被点燃并能维持燃烧不少于5s的温度。它们都是油脂在接触空气加热时的热稳定性指标。•精炼后的油脂烟点在240℃左右，但对未精炼的油脂，特别是游离脂肪酸含量高的油脂，其烟点、闪点和着火点都大大下降。244、结晶特性•脂肪（或脂肪酸）在结晶状态下，分子（或原子）占据固定位置，形成一个重复的、高度有序的三维模式。•构成晶体的基本单位是晶胞。25在18个晶胞中，每一个晶胞中仅有一个分子（或原子）。轴向比a:b:c以及晶轴OX、OY以及OZ间角度是恒定的常数，用于区别不同的晶格排列。bcaOXYZ晶体晶格1、2节26•同质多晶现象——化学组成相同的物质，可以有不同的结晶结构，但融化后生成相同的液相。•不同同质多晶体具有不同的稳定性。单向转变和双向转变。天然油脂多属于单向转变。同质多晶27•长碳链化合物的同质多晶现象与烃链的不同堆积方式有关。脂肪酸烃链中的最小重复单位（即亚晶胞）是亚乙基（-CH2CH2-），它有7种堆积方式，其中最常见的3种是：三斜堆积又称型，由于亚晶胞的取向一致，所以稳定性是最高的。三斜堆积28正交堆积又称为´型，位于中心的亚晶胞取向与位于顶点的亚晶胞取向相互垂直，具有中等稳定性。正交堆积29六方形堆积又称为型，分子链随机定向，并绕着它们的长垂直轴而旋转，所以稳定性最差。六方形堆积30•三酰甘油由于碳链较长，表现出烃类的许多特征，它们有3-4种晶型，其特性见表。•按照熔点增加的顺序，分别为玻璃态（亚型或型）、、和型，其中、、是真正的晶体，型并不是真正的晶体。三酰甘油的同质多晶体31同酸（R1=R2=R3）三酰甘油同质多晶体的特性特性型型型堆积方式正六方正交三斜熔点最低中间最高密度最小中等最稠密有序程度最小中等最高32•Sn-StStSt的晶型转变如下：熔化的三硬脂酸酯冷却晶型冷却晶型加热至熔点晶型温度保持在晶型熔点以上几度晶型加热至熔点晶型33•由于三酰甘油的Sn-1，Sn-3位与Sn-2位上的脂肪酸方向相反，在晶格中三酰甘油分子排列成椅式或音叉式结构。•椅式比音叉式结构要有序，熔点要高。椅式结构主要形成晶型，而音叉式结构主要形成、晶型。34三酰甘油晶型的椅式结构dd-2-3在晶型排列方式中，脂肪酸以两种方式交错排列，一种是两倍碳链长(DCL)，即-2排列；另一种是三倍碳链长(TCL)，即-3排列。-2比-3稳定。35在混合三酰甘油中，因为脂肪酸的碳链长度或不饱和度不同，可形成各种形状的音叉式结构，多为晶型，而且是-3排列。三酰甘油结晶的音叉式结构36•易结晶为晶型的脂肪有：大豆油、花生油、椰子油、橄榄油、玉米油、可可脂、猪油。•易结晶为晶型的脂肪有：棉子油、棕榈油、菜子油、乳脂、牛脂、改性猪油。37•调温是一种加工手段，通过控制结晶温度、时间和速度来改变油脂的性质，使之得到理想的同质多晶和物理状态，从而增加油脂的利用性和应用范围。38•可可脂中，Sn-StOSt和Sn-POSt是两种主要的甘油酯，其可形成4种晶型：-2型其熔点23.3℃，-2型其熔点27.5℃，-3Ⅴ型其熔点33.8℃，-3Ⅵ型其熔点36.2℃。其中-3Ⅴ型是所需要的晶型，可以使巧克力外观光滑，口感细腻，而-3Ⅵ型会使巧克力表面起白霜，口感粗糙。•成型前加温使部分结晶的原料在32℃左右保持一段时间，然后迅速冷却并在16℃左右贮藏。不适当的调温或在高温下贮藏都会导致巧克力品质下降。山梨醇酯。39CAD热焓H温度T型和型同质多晶体的热焓熔化曲线液体线EFB熔化热型熔化热型转变热MPMP（1）对于晶型的同质多晶体，随着温度升高，热焓值增加，在熔点时吸热（熔化热）但是温度不上升，直到全部固体转变为液体时（B点），温度才继续上升。（2）不稳定的晶型在E点转变为稳定的晶型，同时放出热量。5、熔融特性40•脂肪熔化时体积膨胀，同时因同质多晶型转变而体积收缩，用液体油与固体脂的比体积对温度作图，得到膨胀熔化曲线。41甘油酯混合物的热焓或膨胀熔化曲线abc固体液体YX熔化开始熔化结束温度/℃热焓H或膨胀率Dt在膨胀熔化曲线中b点处是固液混合物，混合物中固体脂所占的比例为ab/ac，液体油所占的比例为bc/ac，而在一定温度下固液比则为ab/bc，称为固体脂肪指数（SFI）。42•油脂的塑性是指在一定的外力下，表观固体脂肪具有的抗变形能力。•油脂的塑性取决于：（1）固体脂肪指数（SFI）：固液比适当时，塑性最好。（2）脂肪的晶型：型在结晶时包合大量的小空气泡，可塑性强；型结晶所包合的气泡少且大，塑性较差。43（3）熔化温度范围：从熔化开始到结束之间的温差越大，则脂肪的塑性越大。（添加高或低熔点油）•塑性油脂具有良好的涂抹性和可塑性。在焙烤食品中，塑性油脂被称为起酥油。在面团调制过程中，加入起酥油可以增强面团的延展性，降低弹性和韧性以及吸水率。同时还可以包合和保持一定数量的气泡，使面团体积增加。446、油脂的液晶态•液晶态：又称为介晶相，是介于液态与晶态之间的相。典型的两亲化合物可以形成介晶相。•加热固体脂肪时，在温度没有达到真熔点之前，靠范德华力结合的烃区熔化，转变成类似液体的无序状态，而存在较强的氢键键合的极性区不熔化，从而形成液晶态。45•有水存在和温度超过烃区的熔点（即Krafft温度）时，脂类可形成3种液晶结构，即层状结构、六方结构和立方结构。烃链甘油水层状结构当层状液晶加热时，可转变成立方或六方II型液晶。46•