食品化学四脂肪.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,食品化学第四脂肪,第四章 脂类,脂的分类与组成,脂的结构和物理性质,脂的化学性质,油脂品质的表示方法,油脂的加工化学,油脂在食品中的应用,2,4.1,脂的分类与组成,脂的概念：,脂类是生物体内一大类微溶于水，能溶于有机溶剂,(,如氯仿、乙醚、丙酮、苯等,),的重要有机化合物。,脂肪是脂类中最重要的一种，是由,1,个分子甘油和,3,个分子脂肪酸脱水结合而成的酯。若,3,个脂肪酸分子是相同的，则称为单纯甘油酯，若不相同则称为混合甘油酯。,根据室温下存在的状态,固体状态的三酰甘油称为,脂肪,（,fat,）,液体状态称为,油,（,oil,）,。,3,大 类,亚 类,组 成,简单脂类,酰基甘油酯,甘油,+,脂肪酸（占脂类的,99%,）,蜡,长链脂肪醇,+,长链脂肪酸,复合脂类,磷酸甘油酯,甘油,+,脂肪酸,+,磷酸,+,含氮物,鞘磷脂类,鞘氨醇,+,脂肪酸,+,磷酸,+,胆碱,脑苷脂类,鞘氨醇,+,脂肪酸,+,糖,神经节苷脂,鞘氨醇,+,脂肪酸,+,碳水化合物,衍生脂类,脂溶性维生素、类固醇等,4.1,脂的分类与组成,脂肪是脂类中最重要的一种，是由,1,个分子甘油和,3,个分子脂肪酸脱水结合而成的酯。,蜡性质稳定，不溶于水，其化学组成为分子量较大的一元醇的长链脂肪酸酯。,4,4.2,脂的结构和物理性质,脂的结构：,脂肪是三脂酸,(C,4,以上,),的甘油酯，即三酰甘油。脂肪中的,3,个脂肪酸可以是相同的，也可以是不同的，前者称为简单甘油酯，后者称为混合甘油酯。,5,酰基甘油的命名,Hirschman,立体有择位次编排命名法（,Sn,）中，碳原子自上而下编号，三酰甘油命名法为：,数字命名法：,Sn-16:0-18:1-18:0,中文命名法：,Sn-,甘油,-1-,棕榈酸酯,-2-,油酸酯,-3-,硬脂酸酯,6,脂肪酸,脂肪酸的结构,脂肪酸按其碳链长短,长链脂肪酸（,14,碳以上）,中链脂肪酸（含,6-12,碳）,短链（,5,碳以下）脂肪酸,饱和程度,饱和脂肪酸,(saturated fatty acid,SFA),不饱和脂肪酸,(unsaturated fatty acid,USFA),顺式脂肪酸（,cis-fatty acid,）,反式脂肪酸（,trans-fatty acid,）,7,数字缩写,系统名称,俗名或普通名,英文缩写,4:0,6:0,8:0,10:0,12:0,14:0,16:0,16:1,18:0,18:1(n-9),18:2(n-6),18:3(n-3),18:3(n-6),20:0,20:3(n-6),20:4(n-6),20:5(n-3),22:1(n-9),22:5(n-3),22:6(n-6),丁酸,己酸,辛酸,癸酸,十二酸,十四酸,十六酸,9-,十六烯酸,十八酸,9-,十八烯酸,9,，,12-,十八烯酸,9,，,12,，,15-,十八烯酸,6,，,9,，,12-,十八烯酸,二十酸,8,，,11,，,14-,二十碳三烯酸,5,、,8,，,11,，,14-,二十碳四烯酸,5,、,8,，,11,，,14,，,17-,二十碳五烯酸,13-,二十二烯酸,7,，,10,，,13,，,16,，,19-,二十二碳五烯酸,4,，,7,，,10,，,13,，,16,，,19-,二十二碳六烯酸,酪酸,(butyric acid,),己酸,(caproic acid,),辛酸,(caprylic acid,),癸酸,(capric acid,),月桂酸,(lauric acid,),肉豆蔻酸,(myristic acid,),棕榈酸,(palmtic acid,),棕榈油酸,(palmitoleic acid,),硬脂酸,(stearic acid,),油酸,(oleic acid,),亚油酸,(linoleic acid,),-,亚麻酸,(linolenic acid,),-,亚麻酸,(linolenic acid,),花生酸,(arachidic acid,),DH-,-,亚麻酸,(linolenic acid,),花生四烯酸,(arachidonic acid,),EPA,(,eciosapentanoic acid,),芥酸,(erucic acid,),DHA(docosahexanoic acid),B,H,Oc,D,La,M,P,Po,St,O,L,-Ln,SA,-Ln,GLA,Ad,DGLA,An,EPA,E,DHA,一些常见脂肪酸的名称和代号,8,物理性质：,1,、无色无味：,天然油脂的气味是除了极少数由短链脂肪酸挥发所致外，多数是无色无味的。,天然油脂的色泽是由其中溶有非脂成分引起的，如类胡萝卜素。,2,、熔点和沸点：,脂肪没有确定的熔点，只有一个温度范围。,分子间作用力强，则熔点提高。,不饱和脂肪酸的熔点低于饱和脂肪酸。,顺式低于反式,三酰基低于单酰基,油脂的熔点与消化率有关：,37,，消化率,97.98%,；,37,，,50,，消化率,90%,；,50,，难以消化,沸点较高：,180,200,9,肉豆蔻酸(myristic acid),是指100g脂肪在一定条件下吸收碘的克数。,RH RH,在18个晶胞的每一个晶胞中，每个角具有1个原子或1个分子。,与超氧阴离子自由基、羟基自由基以及过氧化氢等活性氧物种类似,饱和脂肪酸(saturated fatty acid,SFA),R+R R-R.,一个完整的晶体被认为是由晶胞在空间并排堆积而成。,(1)除臭，使油脂颜色变浅，稳定性增加，改变风味，提高油脂的质量，便于运输和贮存。,1、概念：油脂暴露于空气中会自发地进行氧化作用，先生成氢过氧化物，氢过氧化物继而分解产生低级醛、酮、羧酸等。,R+R R-R.,Hirschman立体有择位次编排命名法（Sn）中，碳原子自上而下编号，三酰甘油命名法为：,变值：主要说明油脂性质方面的变化情况,每克试样所需的氢氧化钾毫克数即为皂化值。,自由基接受体与金属螯合剂的复合作用。,3,烟点：,油受热之后冒烟的温度。杂质和游离脂肪酸增多，则烟点下降。,4,粘度：,粘度随分子量的增加而上升。氧化劣变或热聚合之后粘度显著上升。,5,溶解性：,短链脂肪酸能溶于水，链长度增加则在有机溶剂中溶解度上升，水中溶解度下降。经常用乙醚、石油醚、苯、己烷等有机溶剂提取脂肪和其它酯类物质。,物理性质：,10,晶体结构,通过,X-,射线衍射测定，当脂肪固化时，三酰基甘油分子趋向于占据固定位置，形成一个重复的、高度有序的三维晶体（,crystalloid,）结构，称为空间晶格。如果把空间晶格点相连，就形成许多相互平行的晶胞，其中每一个晶胞含有所有的晶格要素。一个完整的晶体被认为是由晶胞在空间并排堆积而成。,晶体晶格,在,18,个晶胞的每一个晶胞中，每个角具有,1,个原子或,1,个分子。但是，由于每个角被,8,个相邻的其他晶胞所共享，因此，每个晶胞中仅有,1,个原子（或分子），由此看出空间晶格中每个点类似于周围环境中所有其他的点。,11,晶体结构,同质多晶,是指化学组成相同，但具有不同晶形的物质，在熔化时可以得到相同的液相。,某化合物结晶时，产生的同质多晶型物与纯度、温度、冷却速率、晶核的存在以及溶剂的类型等因素有关。,12,油脂的乳化：,1,、乳化的概念,：,使互不相溶的两种液体,(,如油与水,),中的一种呈微滴状分散于另一种液体中称为乳化，其中量多的液体称为连续相，量少的则称为分散相。液滴的直径为,0.1,50m,间。,例如：稀奶油、乳、冰激凌,如油以一定大小的液体分散在水溶液中，形成水包油的乳状液，用,O/W,表示,如水分散在油中，则形成油包水乳状液，可用,W/O,表示,13,食品工业要求控制油温在150左右，并且油炸的油不宜长期连续使用。,故抗氧化基本机制是上述抑制反应与链传递反应,(1)油脂食用方法主要有加热食用(炒菜，煎炸)和生食(调味),中和空白和试样所用酸量的差即为试样所消耗的氢氧化钾量。,5、缺点：降低色度，破坏脂溶性的维生素。,抗氧化剂复合后的抗氧化活性往往超过单个抗氧化剂,易分离。,6，9，12-十八烯酸,天然油脂的色泽是由其中溶有非脂成分引起的，如类胡萝卜素。,故抗氧化基本机制是上述抑制反应与链传递反应,沸点较高：180200,脂溶性维生素、类固醇等,脂肪是脂类中最重要的一种，是由1个分子甘油和3个分子脂肪酸脱水结合而成的酯。,光氧化是不饱和脂肪酸与单线态氧直接发生氧化反应。,当水分活度又进一步上升时，溶氧度上升，金属离子流动性强，氧化速度上升，,2,、乳状液在热力学上是不稳定的，常有液滴聚结而减少分散相界面积的倾向，最终导致两相分层,(,破乳,),。一般可通过加入乳化剂来稳定乳状液。,3,、乳化剂：能使互不相溶的两相中的一相分散于另一相中的物质称为乳化剂。,自然界的水滴自动形成球状？,在水,气表面的水分子所受作用力不同于体相中的水分子，体相中的水分子所受的作用力是平衡的，在表面上的水分子所受的作用力是不平衡的，它们受到一种指向体相的净作用力，因此表面的水分子具有自动向体相运动的趋势，这种趋势即为表面张力，而体相中的水分子到表面则需要做功以扩大表面积，而球状表面积最小。,14,4,、乳化剂的结构特点：,一般是表面活性物，在结构上具有两亲性，分子中既有亲油的基团，又有亲水的基团，因而它易被吸附在界面上，在分散相周围形成了液晶多层，为分散相的聚结提供了一种物理阻力，从而提高了乳状液的稳定性。,5,、常用的乳化剂：单硬脂酸甘油酯，磷脂，蔗糖脂肪酯，丙二醇脂肪酸酯。应用：牛奶，冰淇淋，鲜奶油等。,乳化剂在食品体系中的功能：,控制脂肪球聚集，增加乳状液稳定性,在焙烤食品中减少老化的趋势，以增加软度,与面筋蛋白相互作用强化面团,控制脂肪结晶，改善以脂类为基质的产品的稠度。,15,破乳：,压力随液滴半径减小而升高，在高分散体系中，液滴的压力升高，引起液滴间液层变薄，液层变薄到一定程度就破裂形成大液滴，甚至引起相分离。,接近絮凝凝结合并成液滴,16,4.3,脂类的化学性质,脂化,(,脂解,),：,1,、概念：,脂肪在酸或酶及加热的条件下水解为脂肪酸及甘油的一类反应。,游离脂肪酸比甘油脂肪酸更容易氧化，因而由脂类水解产生的游离脂肪酸引起水解蛤败。,油脂在碱的作用下完全水解生成甘油和脂肪酸盐的反应。也是我们生产肥皂的一个途径。,2,应用：,动物脂肪在加热精炼的过程中使脂肪水解酶失活，可减少游离脂肪酸的含量。,17,自动氧化：,1,、,概念,：油脂暴露于空气中会自发地进行氧化作用，先生成氢过氧化物，氢过氧化物继而分解产生低级醛、酮、羧酸等。,2,、,不饱和油脂的自动氧化,：,18,引发（诱导）期,酰基甘油中的不饱和脂肪酸，受到光线、热、金属离子和其它因素的作用，在邻近双键的亚甲基（,-,亚甲基）上脱氢，产生自由基（,R,），如用,RH,表示酰基甘油，其中的,H,为亚甲基上的氢，,R,为烷基自由基，该反应过程一般表示如下：,RH R,H,由于自由基的引发通常所需活化能较高，必须依靠催化才能生成，所以这一步反应相对较慢。有人认为光照、金属离子或氢过氧化物分解引发氧化的开始，但近来有人认为，组织中的色素（如叶绿素、肌红蛋白等）作为光敏化剂，单重态氧作为其中的催化活性物质从而引发氧化的开始。,19,链传递,R,自由基与空气中的氧相结合，形成过氧化自由基（,R00,），而过氧化自由基又从其它脂肪酸分子的,-,亚甲基上夺取氢，形成氢过氧化物（,R00H,），同时形成新的,R,自由基，如此循环下去，重复连锁的攻击，使大量的不饱和脂肪酸氧化，由于链传递过程所需活化能较低，故此阶段反应进行很快，油脂氧化进入显著阶段，此时油脂吸氧速度很快，增重加快，并产生大量的氢过氧化物。,R,O,2,ROO,ROO,RH R,ROOH,20,终止期,各种自由基和过氧化自由基互相聚合，形成环状或无环的二聚体或多聚体等非自由基产物，至此反应终止。,ROO,+ROO,ROOR+O,2,ROO,+R,ROOR,R,+R,R-R.,21,光敏氧化：,光敏氧化机理：,光氧化是不饱和脂肪酸与单线态氧直接发生氧化反应。单线态氧具有极强的亲电性，能以极快的速度与脂类分子中具有高电子密度的部位（双键）发生结合，从而引发常规的自由基链式反应，进一步形成氢过氧化物。,不产生自由基,双键 顺式反式,与氧气的浓度无关,不存在诱导期,特点,氧气亲电子能力强，能迅速与高电子云密度的双键反应，通过六环过度态，然后双键发生位移，形成反式构型的过氧化物。,单线态氧（,O2,）是一种处于激发态的分子氧。与超氧阴离子自由基、羟基自由基以及过氧化氢等活性氧物种类似,22,3,、影响脂肪氧化速度的因素：,脂肪酸的组成,游离脂肪酸和相应的酰基甘油,氧气的浓度,温度,表面积,水分,游离脂肪酸相应的酰基甘油,当氧气分压不高时，氧气的分压和氧化速度成正比。,当氧气分压达到一定值时，氧气压力和氧化速度没有很大关系。,温度越高，氧化速率越快,表面积越大，氧化速率越快,当水分活度特别低时，由于油脂丧失隔绝空气抑制油膜氧化的水膜，氧化速度便很快。,当水分活度在,0.3,左右时，水分能与油脂氧化而生成氢过氧化物结合阻止其分解，还能钝化金属离子，抑制其催化氧化作用。,当水分活度又进一步上升时，溶氧度上升，金属离子流动性强，氧化速度上升，,当水分活度超过,0.8,以后，能使催化剂浓度下降。,a,、饱和脂肪酸引发不易，在室温下稳定，高温下可引发,R,不饱和脂肪酸双键数目越多，越易氧化。,b,、处于双键之间的,-,亚甲基的氧化速度,一个双键旁的,-,亚甲基,远离双键的亚甲基。,c,、顺式的氧化速度,反式的氧化速度,d,、游离脂肪酸比甘油脂中的脂肪酸易氧化。,23,抗氧化剂,分为两类,主抗氧化剂,如：,BHT,，,BHA,次抗氧化剂,如：柠檬酸,它是自由基接受体，可以延迟或抑制自动氧化的引发或停止自动氧化的传递,具有很多可能的作用机理，通过不同的作用减慢氧化速率，但不能将自由基转化为稳定的产品,脂类的氧化会对产品的质量及储藏产生影响，抗氧化剂的作用不是提高产品的质量，而是保持产品的质量与延长货架期，故食品中的抗氧化剂需要有廉价、无毒、有效浓度低、稳定及对产品的感官特性不产生显著影响。,24,抗氧化剂,食品中常用的主要脂溶性抗氧化剂是环上有各种取代基的单羟基酚或多羟基酚。,2BHA,丁基羟基茴香醚,BHT,丁基羟基甲苯,TBHQ,叔丁基氢醌,25,抗氧化剂,抗氧化剂既作为氢给予体，又作为自由基接受体，起着抑制链反应的作用。自由基接受体（,AH,）主要与过氧化物自由基（,ROO,）作用，而不是与烷基自由基（,R,）基作用。,ROO+AH ROOH +A,故抗氧化基本机制是上述抑制反应与链传递反应,（,ROO+RH ROOH +R,）,之间的一种竞争反应。,26,抗氧化剂,抗氧化剂效力的影响因素,活化能、速度常数、氧化还原电位、抗氧化剂损失或破坏的容易程度、溶解性能。,抗氧化剂的溶解度与挥发性都影响其效力,溶解度：影响对氧化物自由基部位的接近能力,挥发性：影响它在食品贮藏或加热中持久性。,27,抗氧化剂,协同作用,抗氧化剂复合后的抗氧化活性往往超过单个抗氧化剂,两种,混合自由基接受体,自由基接受体与金属螯合剂的复合作用。,ROO,AH A,ROOH,A,BH B,AH,例如：混合自由基接受体,AH,和,BH,，若,AH,键的解离能大于,BH,键的解离能，故,BH,反应较慢,由于,BH,的存在，使,AH,产生了再生能力，故,A,经过反应消失的倾向消失,例如：酚类物质（主）和抗坏血酸（次）,28,抗氧化剂,协同作用,抗氧化剂复合后的抗氧化活性往往超过单个抗氧化剂,两种,混合自由基接受体,自由基接受体与金属螯合剂的复合作用。,一般来说，金属螯合剂可使部分微量金属失活，微量金属往往以脂肪酸盐的形式存在，由于金属螯合剂的存在，使自由基接受体的抗氧化性质大大增强。,29,油脂品质的表示方法,油脂品质重要的特征常数：,皂化值，碘值，酸价，乙酰值，过氧化值，酯值,恒值：主要说明油脂组成方面的特点,e.g.,碘值，皂化值,变值：主要说明油脂性质方面的变化情况,e.g.,酸价，过氧化值,30,油脂的氧化稳定性检验：,1,、皂化值,(SV),：,RCOOR+NaOHRCOONa+ROH,(1),油脂的皂化值一般在,200,左右。,(2),皂化值的大小与油脂平均分子量成反比。,(3),皂化值大的食用油，熔点较低，消化率较高。,皂化值：,皂化,1,克试样油所需氢氧化钾的毫克数。,皂化值愈高，说明脂肪酸分子量愈小，亲水性较强，易失去油脂的特性；,皂化值愈低，则脂肪酸分子量愈大或含有较多的不皂化物，油脂接近固体，难以吸收。,31,2,、碘值,(IV),碘值,：,是指,100g,脂肪在一定条件下吸收碘的克数。碘值是鉴别脂肪的一个重要常数，可用以判断脂肪所含脂肪酸的不饱和程度,.,干性油,(,碘值,180,190),半干性油,(,碘值,100,120),不干性油,(,碘值,100),32,3,、酸价,(AV),：酸值,酸值,:,是指中和,1g,物料中的游离酸所需消耗氢氧化钾的毫克数。酸值的大小反映了脂肪中游离酸含量的多少。,酸价是检验油脂质量的重要指标，,国家标准：食用植物油的酸价不得超过,5,。,33,酸值和皂化值的不同,?,皂化值：,皂化,1,克试样油所需氢氧化钾的毫克数。,酸值：,是指中和,1g,物料中的游离酸所需消耗氢氧化钾的毫克数。,测定的方法是称取一定的试样，溶解在乙醇中，和定量加入氢氧化钾的甲醇溶液回流。试样中存在的酯在此情况下会反应成为钾皂，任何存在的游离酸也会形成钾皂。同时作空白试验。在回流以后，用标定过的硫酸滴定空白和试样到酚酞终点。中和空白和试样所用酸量的差即为试样所消耗的氢氧化钾量。每克试样所需的氢氧化钾毫克数即为皂化值。,测定的方法是对于溶解于醇,醚中的规定试样液和对照空白液，用标定过的氢氧化钾液进行滴定至酚酞终点。,34,ROO+AH ROOH +A,表面积越大，氧化速率越快,酰基甘油中的不饱和脂肪酸，受到光线、热、金属离子和其它因素的作用，在邻近双键的亚甲基（-亚甲基）上脱氢，产生自由基（R），如用RH表示酰基甘油，其中的H为亚甲基上的氢，R为烷基自由基，该反应过程一般表示如下：,花生酸(arachidic acid),(1)除臭，使油脂颜色变浅，稳定性增加，改变风味，提高油脂的质量，便于运输和贮存。,每克试样所需的氢氧化钾毫克数即为皂化值。,甘油+脂肪酸+磷酸+含氮物,酸值的大小反映了脂肪中游离酸含量的多少。,2、不饱和油脂的自动氧化：,光氧化是不饱和脂肪酸与单线态氧直接发生氧化反应。,脱酸除去油脂中的游离脂肪酸。,油脂的熔点与消化率有关：,DH-亚麻酸(linolenic acid),油脂在碱的作用下完全水解生成甘油和脂肪酸盐的反应。,是指中和1g物料中的游离酸所需消耗氢氧化钾的毫克数。,4,、过氧化值,(POV),过氧化值是衡量油脂酸败程度，一般来说过氧化值越高其酸败就越厉害！,过氧化值,:,表示油脂和脂肪酸等被氧化程度的一种指标。是,1,千克样品中的活性氧含量，以过氧化物的毫摩尔数表示。用于说明样品是否因已被氧化而变质。,油脂氧化后生成过氧化物、醛、酮等。氧化能力较强，能将碘化钾氧化成游离碘。可用硫代硫酸钠（,P116,）来滴定。,35,.5,油脂的加工化学,油脂的制取和精练：,1,、油脂的制取：,(1),压榨法：,用作植物油的制取，或作为熬炼法的辅助方法。,a,、,热榨,：焙炒：破坏种子中的酶，油脂与组织,易分离。,榨取：气味香，颜色较深。,b,、,冷榨,：香味较差，色泽好,36,(2),熬炼法：,a,、用作动物油脂加工。,b,、注意点：温度不宜过高，时间不宜过长。,(3),浸出法,(,萃取法,),借助膨化作用,a,、多用于植物油的提取。,b,、优点：组织残渣很少，质量纯净，油脂不分解，游离脂肪酸的含量不会增高，残油率低。,c,、缺点：溶剂不易完全除净，长期食用对人体造成危害，设备费用高。,37,2,、油脂的精炼：,(1),油脂食用方法主要有加热食用,(,炒菜，煎炸,),和生食,(,调味,),(2),精炼的基本流程：,毛油脱胶静置分层脱酸水洗干燥脱色过滤脱臭冷却精制油,指脱掉磷脂。向油脂中加入,2%-3%,的水，在,50,左右搅拌或通入水蒸气，由于磷脂有亲水性，吸水后相对密度增大，然后可通过沉降或离心分离除去磷脂。,脱酸除去油脂中的游离脂肪酸。,加热至,85,左右，吸附剂处理,一定真空度，油温,220,240,，通入一定压力的水蒸气。,38,油脂的氢化：,1,、概念：油脂氢化是在催化剂,(Pt,，,Ni),的作用下，三酰基甘油的不饱和脂肪酸双键与氢发生加成反应的过程。,油,(,液态,),H,2,脂肪,(,固态,),人造脂肪硬化油,一定条件下,例如利用植物油制造人造奶油。,39,3,、全氢化：,生成硬化型氢化油脂,部分氢化：,生成乳化型可塑性脂肪,4,、工业意义：,(1),除臭，使油脂颜色变浅，稳定性增加，改变风味，提高油脂的质量，便于运输和贮存。,(2),氢化还可以改变油脂的性质。,5,、缺点：,降低色度，破坏脂溶性的维生素。,40,热分解及油炸过程中的化学变化：,热分解反应使酸价增高并且产生刺激性气味，正是由于在,高温下热解,和,氧化,两种反应同时存在，饱和与不饱和脂肪酸在有氧、无氧存在下加热均发生热分解反应，生成了酸、醛、酮等化合物。食品工业要求控制油温在,150,左右，并且油炸的油不宜长期连续使用。,油脂经长时间加热结果,：油脂的黏度增加，碘值下降，酸价增大，发烟点下降，泡沫量增多。,41,42,谢谢观看！,