7-食品化學(xué)脂質(zhì)-2部分幻燈片

第三章：

脂類食品化學(xué)曲文娟江蘇大學(xué)9/21/2011物理性質(zhì)

Physicalproperties純凈的脂肪是無色無味的，顏色是由含有脂溶性色素所致。天然油脂是混合物，故沒有確定的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)。熔點(diǎn)(Meltingpoint)(40-55oC)脂肪酸的碳鏈越長，則熔點(diǎn)越高M(jìn)Plong>MPshort飽和脂肪酸的熔點(diǎn)高于不飽和脂肪酸MPsat>MPunsat

加氫反應(yīng)(Hydrogenation)提高熔點(diǎn)雙鍵共軛脂肪酸的熔點(diǎn)比非共軛雙鍵的高反式脂肪酸比順式脂肪酸熔點(diǎn)高M(jìn)Ptrans

>MPcis

物理性質(zhì)

Physicalproperties熔點(diǎn)與消化率(digestibility)有關(guān)MP＜37oC,消化率(digestibility)

=97.98%;MP

37oC-50oC,消化率(digestibility)

=90%;MP

＞50oC,不消化(indigestible).沸點(diǎn)(Boilingpoint)(180-200oC)脂肪酸碳鏈增長沸點(diǎn)增高碳鏈長度相同，飽和度不同的脂肪酸沸點(diǎn)變化不大脂肪密度<水的密度油脂的乳化特性乳濁液是由兩種互不相容的液體組成的體系，其中一相以直徑0.1-50μm的小液滴分散在另一相中。以小液滴形式存在的液相稱為內(nèi)相或分散相使小液滴分散的相稱為外相或連續(xù)相O/W(油在水中),W/O(水在油中)分散的小液滴的形成使兩種液體之間的界面面積增大，并隨著液滴的直徑變小，界面面積成指數(shù)關(guān)系增加。乳濁液是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，在一定條件下會出現(xiàn)分層、絮凝，甚至聚結(jié)。1.分層或沉降：由于重力作用，密度不相同的相會產(chǎn)生分層或沉降。油脂的乳化特性2.絮凝或群集：乳濁液絮凝時，脂肪球是成群的而不是各自的運(yùn)動。球表面的靜電荷量不足是引起絮凝的主要原因未均質(zhì)的牛奶，脂肪球容易絮凝，絮凝能夠加快其分層速度3.聚結(jié)：脂肪球相互接觸，然后通過絮凝、分層或沉降以及布朗運(yùn)動最終發(fā)生聚結(jié)。這是乳濁液失去穩(wěn)定性的最重要的途徑。如牛奶、鮮奶油、蛋黃醬、冰淇淋屬于O/W型乳濁液黃油、人造奶油屬于W/O型乳濁液乳化劑在水中的溶解度取決于其HLB值(親水-親脂平衡)的大小。HLB值在3-6之間的乳化劑可形成W/O型乳濁液；HLB在8-18之間則可形成O/W型乳濁液例如，純單酰甘油酯的HLB值近似3.8，因此，它只能形成W／O型乳濁液。根據(jù)乳濁液的相變溫度(PIT)選擇乳化劑，乳化劑在較低的溫度下，優(yōu)先溶于水，而在較高溫度下則優(yōu)先溶于油。乳化劑在食品中的應(yīng)用，其安全性也是一項(xiàng)主要指標(biāo)。根據(jù)毒理學(xué)研究，包括動物實(shí)驗(yàn)和短期及長期飼養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)和世界衛(wèi)生組織(WHO)食品標(biāo)準(zhǔn)委員會確定了人體對大多數(shù)食品乳化劑的每日允許攝入量(ADI)。

乳化劑在食品中的作用是多方向的：用在冰淇淋中除乳化作用外，還可減少氣泡，使冰晶變小，賦予冰淇淋細(xì)膩滑爽的口感；用在巧克力中，可抑制可可脂由β～3V型轉(zhuǎn)變成β～3VI型同質(zhì)多晶變體，即抑制巧克力表面起霜；用在焙烤面點(diǎn)食品中，可增大制品的體積，防止淀粉老化；用在人造奶油中可作為晶體改良劑，調(diào)節(jié)稠度。影響食品脂質(zhì)品質(zhì)的因素①水解反應(yīng)：脂類化合物在酶作用或加熱條件下發(fā)生水解，釋放出游離脂肪酸。增加的游離脂肪酸會引起脂質(zhì)酸敗，造成食品脂質(zhì)品質(zhì)下降。②自動氧化：脂類分子與氧之間的反應(yīng)，引起脂類氧化變質(zhì)、食品敗壞，降低食品的營養(yǎng)價值，某些氧化產(chǎn)物甚至具有毒性。③熱分解：在高溫下，脂類發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)變化，包括熱解和氧化，導(dǎo)致營養(yǎng)價值下降，從而引起食品脂質(zhì)品質(zhì)的損失。④油炸：在油炸過程中，食品脂質(zhì)會發(fā)生多種物理和化學(xué)變化，這些變化有的可以使油炸食品既有特征的感官品質(zhì)，但是，如果對油炸過程的條件控制不適當(dāng)而引起油脂和食品大量分解，不僅會損害油炸食品的感官品質(zhì)，而且也會使?fàn)I養(yǎng)價值降低。⑤電離輻射：輻射會降低含脂肪食品的穩(wěn)定性。輻射可加速形成游離基和樣結(jié)合成氫過氧化物，氫過氧化物分解，在有氧存在時，輻射還會加速脂肪的自動氧化過程。水解反應(yīng)(Hydrolysis)甘油二酯、甘油單酯、甘油脂肪酸甘油三酯水解反應(yīng)(Hydrolysis)脂類化合物在酶作用或加熱條件下發(fā)生水解，釋放出游離脂肪酸。成熟的油菜種籽在收獲時油脂將發(fā)生明顯水解，并產(chǎn)生游離脂肪酸，因此大多數(shù)植物油在精煉時需用堿中和。在油炸食品時，食品中大量水分進(jìn)入油脂，油脂又處在較高溫度條件下，因此脂類水解成為較重要的反應(yīng)。在油炸過程中，游離脂肪酸含量的增加，通常引起油脂煙點(diǎn)和表面張力降低，以及油炸食品品質(zhì)變劣?；铙w動物組織中的脂肪實(shí)際上不存在游離脂肪酸。然而，由于酶的作用，動物在宰殺后其脂肪可生成游離脂肪酸。因此，動物脂肪在加熱精練過程中使脂肪水解酶失活，以減少游離脂肪酸的生成。乳脂水解釋放出低級脂肪酸，使牛奶產(chǎn)生酸敗味。但添加某種特定的微生物的乳脂肪能產(chǎn)生某些典型的干酪風(fēng)味。水解反應(yīng)(Hydrolysis)水解類型堿水解(Basehydrolysis)酸水解(Acidhydrolysis)酶水解(Enzymatichydrolysis)酯交換(Interesterification)水解產(chǎn)物游離脂肪酸(freefattyacids)產(chǎn)生好的風(fēng)味，如干酪(cheese),巧克力(chocolate)產(chǎn)生異味(

off-flavors)，如牛奶、水果蔬菜、肉甘油三酯甘油二酯熱分解在高溫下，脂類發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)變化，包含熱解和氧化兩種類型反應(yīng)。在氧存在下加熱，飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸加熱均發(fā)生化學(xué)分解。

油炸油炸是一種重要的加工技術(shù)。在有氧存在和約180℃的油炸過程中，與熱的油脂接觸時間不同，食品通常吸收5%～40%的油脂。在油炸過程中，脂肪將會產(chǎn)生許多化學(xué)變化。油炸過程中油脂的特性油脂在油炸過程中產(chǎn)生的化合物有以下幾類：1)揮發(fā)性化合物：油脂在空氣中于180℃下加熱30min以后，可用氣相色譜法測定所形成的主要揮發(fā)性氧化產(chǎn)物：飽和與不飽和醛、酮、烴、內(nèi)酯、醇、酸和酯等化合物。2)中等揮發(fā)性非聚合的極性化食物：是經(jīng)各種不同氧化途徑形成的化合物：烷氧基、羥基酸和環(huán)氧酸。3)二聚、多聚酸、二聚和多聚甘油酯：聚合反應(yīng)的產(chǎn)物，多聚物的形成使油脂粘度增大。4)游離脂肪酸：在有水和加熱條件下，三?；视退猱a(chǎn)生游離脂肪酸。以上是油脂在油炸過程中的各種物理和化學(xué)變化，這些變化包括粘稠性和游離脂肪酸含量的增加，顏色變深、碘值降低、折光指數(shù)改變、表面張力降低和油脂產(chǎn)生泡沫的趨勢增大。油炸參數(shù)控制在油炸過程中，食品不斷向高溫油脂中釋放水，起到攪拌油脂的作用，并促使油脂水解，產(chǎn)生更多的游離脂肪酸；同時產(chǎn)生水蒸汽，將油中揮發(fā)性氧化產(chǎn)物從體系中帶走。這些變化有的可以使油炸食品具有特征的感官品質(zhì)；但是，如果對油炸過程的條件控制不適當(dāng)而引起油脂和食品大量分解，不僅會損害油炸食品的感官品質(zhì)，而且也會使?fàn)I養(yǎng)價值降低。因此，油炸過程參數(shù)的選擇十分重要。油脂和油炸食品的化學(xué)組成、油炸容器的種類、油炸方式、油炸時間、金屬污染物、油脂的翻動速度和有無抗氧化劑存在等。油炸后油脂檢驗(yàn)方法對油炸后油脂組成的測定，有利于對油脂油炸過程的熱分解、氧化反應(yīng)的監(jiān)控。常規(guī)的檢測內(nèi)容包括粘度、游離脂肪酸、感官品質(zhì)、發(fā)煙點(diǎn)、泡沫量、聚合物和降解產(chǎn)物的測定。電離輻射食品輻射主要是殺死微生物和延長貨架期。這種方法可用來對肉或肉制品滅菌；冷藏鮮魚、雞、水果和蔬菜輻射后能延長貨架期，用低劑量輻射處理土豆和洋蔥能抑制發(fā)芽，推遲水果后熟，殺死谷物、豌豆、大豆中的昆蟲。食品的輻射處理可誘導(dǎo)化學(xué)變化，因此必須控制處理?xiàng)l件，使這類化學(xué)變化的性質(zhì)和程度不損害食品的品質(zhì)和帶來安全問題。輻解產(chǎn)物輻解處理均在真空條件下進(jìn)行，輻射劑量范圍500～6,000rad。脂肪輻射時產(chǎn)生的主要揮發(fā)性產(chǎn)物為烴、醛、甲酯和乙酯以及游離脂肪酸。油脂調(diào)控方法油脂食用方法主要有加熱及生食兩種。前者加熱時要求不發(fā)生泡沫，無煙或無刺激性臭味，黏度及色澤符合食用標(biāo)準(zhǔn)。后者供直接食用，如調(diào)味的應(yīng)用，應(yīng)具有一定的風(fēng)味。粗油中常含有纖維質(zhì)、蛋白質(zhì)、磷脂、游離脂肪酸以及其他有色或有臭的雜質(zhì)，不能直接食用，因此必須對食品中的脂質(zhì)加以調(diào)控。油脂調(diào)控方法①油脂精煉：沉降和脫膠；中和；漂白；脫臭。除去游離脂肪酸、磷脂、糖類化合物、蛋白質(zhì)及其降解產(chǎn)物、水、色素以及脂肪氧化產(chǎn)物。②油脂氫化：可以使液體油脂轉(zhuǎn)變成更適合于特殊用途的半固體脂肪或可塑性脂肪。而且還能提高油脂的氧化穩(wěn)定性。③酯交換：有些天然脂肪中脂肪酸的分布方式限制了它們在工業(yè)上的應(yīng)用，酯交換可以提高油脂的稠度和適用性。油脂精煉未精煉的粗油脂中含有數(shù)量不同的、可產(chǎn)生不良風(fēng)味和色澤或不利于保藏的物質(zhì)，這些物質(zhì)包括游離脂肪酸、磷脂和糖類化合物，蛋白質(zhì)及其降解產(chǎn)物。其中水、色素(主要是胡蘿卜素和葉綠素)以及脂肪氧化產(chǎn)物，可通過對粗油脂逐步精練而除去4.5.1.1沉降和脫膠沉降包括加熱脂肪、靜置和分離水相，可以除去油脂中的水分、蛋白質(zhì)物質(zhì)、磷脂和糖類。當(dāng)油脂含有大量磷脂，例如豆油，在脫膠預(yù)處理時應(yīng)加入2%～3％的水，并在溫度約50℃攪拌混合，然后靜置沉降成或離心分離水化磷脂。油脂精煉4.5.1.2中和向油脂中加入適宜濃度的氫氧化鈉可除去游離脂肪酸。方法是，加熱一定濃度和體積的氫氧化鈉溶液，然后混合加熱，劇烈攪拌一段時間，靜置至水相出現(xiàn)沉淀，得到可用于制作肥皂的油腳或皂腳。油脂用熱水洗滌，隨后靜置或離心，使中性油與殘余的皂腳分離。油脂精煉4.5.1.3漂白油脂加熱至85℃左右，用吸附劑例如漂白土或活性炭處理，有色物質(zhì)幾乎全部被清除，漂白時應(yīng)注意防止油脂氧化。其他物質(zhì)例如磷脂、皂化物、某些氧化產(chǎn)物也同色素一起被吸附，然后過濾除去漂白土，使得到純凈的油脂。油脂精煉4.5.1.4脫臭油脂中非揮發(fā)性化合物主要是油脂氧化時產(chǎn)生的，可以用減壓蒸汽蒸餾除去。對于非揮發(fā)性異味物質(zhì)，通常添加檸檬酸，可以使通過熱分解轉(zhuǎn)變成揮發(fā)性物質(zhì)，然后再經(jīng)過水蒸汽蒸餾除去。這種處理方法同樣也作為微量重金屬助氧化的螯合劑。精練過的棉油明顯優(yōu)于粗棉油的品質(zhì)，無論是色澤、風(fēng)味或穩(wěn)定性都明顯提高，還能有效地清除油脂中某些毒性很強(qiáng)的物質(zhì)，例如花生油中可能存在的污染源黃曲霉素以及棉籽油中的棉酚。經(jīng)過精煉后的油脂氧化穩(wěn)定性得到改善，但精煉過程中會造成油脂中天然抗氧化物質(zhì)的損失，導(dǎo)致油脂氧化穩(wěn)定性下降。例如，粗棉油中含有大量的棉酚和生育酚，比精煉棉油的抗氧化作用強(qiáng)。

油脂氫化(Hydrogen)是三?；视偷牟伙柡椭舅犭p鍵與氫發(fā)生加成反應(yīng)的過程。油脂氫化過程，不僅使雙鍵加成變成飽和鍵，而且還可以雙鍵的位置改變或雙鍵的構(gòu)型轉(zhuǎn)化，形成異構(gòu)體稱為異酸(isoacid)。使液體油轉(zhuǎn)變成半固體或塑性脂肪，以適合一些特殊的用途。例如起酥油/人造奶油/肥皂。提高油的氧化穩(wěn)定性。

生產(chǎn)反式油脂(Transfats)。順式油脂反式油脂油脂氫化(Hydrogen)油脂的氫化：是利用催化劑，使油脂的不飽和雙鍵發(fā)生加氫反應(yīng)。氫化可選擇性進(jìn)行，也可深度氫化。選擇性氫化（部分氫化）是嚴(yán)格控制高度不飽和油脂的加氫順序和加氫速度，分別得到不同特性的氫化產(chǎn)品，部分氫化生成乳化性、可塑性脂肪，用于人造奶油、起酥油加工。深度氫化（全氫化）是將所有油脂的不飽和雙鍵幾乎全部加氫，制得高度飽的氫化油脂。主要用于肥皂生產(chǎn)。脂質(zhì)加氫的目的:將順式不飽和脂肪酸轉(zhuǎn)變成室溫下更穩(wěn)定的固態(tài)反式脂肪酸，可以降低色澤、提高熔點(diǎn)、改變塑性、去除某些異味、提高油脂的氧化穩(wěn)定性，增加油脂的耐貯藏性。例如，將棉子油和豆油氫化可以制得起酥油或人造奶油的基料。油脂氫化(Hydrogen)脂質(zhì)加氫需要注意哪些事項(xiàng)：油脂氫化需要經(jīng)過精煉、漂白和干燥預(yù)處理，對原料等有一定的要求，例如油脂中游離脂肪酸和皂的含量要低，氫氣還必須干燥且不含硫、CO2和氨等雜質(zhì)，催化劑應(yīng)具有持久的活性，使氫化和異構(gòu)化的選擇性按照期望的方式進(jìn)行，同時應(yīng)容易過濾除去。油脂氫化的副產(chǎn)物：主要是反式脂肪酸，不飽和脂肪酸氫化時產(chǎn)生的反式脂肪酸占8%-70%。反式脂肪酸(Transfattyacid)反式脂肪酸的危害：

反式脂肪酸以兩種形式影響我們：一種是擾亂我們所吃的食品，一種是改變我們身體正常代謝途徑。反式脂肪酸可增加患冠心病的危險(xiǎn)。反式脂肪酸導(dǎo)致心血管疾病的幾率是飽和脂肪酸的3-5倍，反式脂肪酸還會增加人體血液的黏稠度，易導(dǎo)致血栓形成。此外，反式脂肪酸還會誘發(fā)腫瘤（乳腺癌）、哮喘、II型糖尿病、過敏等病癥。反式脂肪酸對生長發(fā)育期的嬰幼兒和成長中的青少年也有不良影響。反式油脂反式脂肪酸(Transfattyacid)影響因素：氫濃度：當(dāng)氫濃度很高時，催化劑吸附氫達(dá)到飽和，大部分活性位置被氫原子占據(jù)，選擇性降低，只能和兩個氫原子接近的雙鍵加氫成飽和鍵；當(dāng)氫濃度很低時，催化劑表面的氫原子分布稀少，只有一個氫原子與雙鍵反應(yīng)，稱為半氫化-脫氫鏈區(qū)使異構(gòu)化可能性更大。溫度：高溫時增加反應(yīng)速度，使氫很快的從催化劑表面除去，使選擇性提高，異構(gòu)化可能性更大，反式脂肪酸含量高。壓力：低壓時，異構(gòu)化可能性更大，反式酸含量高。催化劑：高濃度催化劑，反式酸含量高攪拌：低強(qiáng)度攪拌時，反式酸含量高。反式脂肪酸(Transfattyacid)如何防止反式脂肪酸的形成：①控制氫化操作條件，如氫化壓力、氫化溫度和催化劑用量等,從而將反式脂肪酸的含量控制在最低。一般而言,降低反應(yīng)溫度,提高反應(yīng)壓力,提升催化劑表面上的氫氣濃度，增加反應(yīng)系統(tǒng)攪拌速率并減少催化劑用量,可獲得低反式脂肪酸含量的產(chǎn)品。②選擇貴金屬催化劑：一方面原因在于貴金屬催化劑特有表面結(jié)構(gòu)和其活性位點(diǎn)吸附能力；另一個原因在于貴金屬催化劑天然化學(xué)結(jié)構(gòu)會促使被吸附氫與不飽和脂肪酸雙鍵在催化劑表面形成平衡分布濃度。例如，鉑金（Pt）,鈀（Pd）。另外，采用均相催化劑,也可有效減少反式脂肪酸的生成。反式脂肪酸(Transfattyacid)③加入添加劑：在油脂氫化過程中添加游離脂肪酸同樣會顯著減少反式異構(gòu)體生成量。游離脂肪酸比甘油三酯表現(xiàn)出更強(qiáng)的化學(xué)吸附性能,也會與其競爭催化活性位點(diǎn)，而添加無機(jī)磷酸也有類似效果。若添加諸如氨基酸、尿素胺等一些含氮化合物也會提高氫化反應(yīng)選擇性，且反應(yīng)異構(gòu)化指數(shù)很高,很適宜生產(chǎn)低反式酸產(chǎn)品。④選擇超臨界流體氫化和電化學(xué)氫化反應(yīng)器均能減少油脂氫化過程中反式脂肪酸形成。酯交換(Interesterification)酯交換是指酯和酸間（酸解）或是酯和醇間（醇解）或是酯和酯間（轉(zhuǎn)酯作用）的?；粨Q。它可以是三?；肿觾?nèi)和間的酯交換。

Application:酯交換是提高油脂的稠度和適用性的一種加工方法。豬油、大豆油、棕櫚油、乳脂、可可代用脂、乳幼兒用脂質(zhì)、DHA以及EPA等不