《食品化学脂类》PPT课件.ppt

脂 类,第一节 引言第二节 脂类的物理性质第三节 脂类的化学性质第四节 脂类的质量评价第五节 脂类加工化学,Lipids,第一节 引言,Introduction,脂质化合物种类繁多，结构各异，其中95%左右的是脂肪酸甘油酯，即脂肪(fat)。,一、脂质(Lipids),Lipids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。,第一节 引言,Introduction,二、分类(Classification),简单脂质 复合脂质 衍生脂质,第一节 引言,Introduction,三、脂质的功能(Function of Lipids),1、脂质在食品中的功能,热量最高的营养素(39.58kJ/g)提供必需脂肪酸脂溶性维生素的载体提供滑润的口感，光润的外观，塑性脂肪还具有造型功能赋予油炸食品香酥的风味，是传热介质,2、脂质在生物体中的功能,是组成生物细胞不可缺少的物质，能力贮存最紧凑的形式，有润滑、保护、保温等功能。,第一节 引言,Introduction,四、脂类的命名(Nomenclature),1、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。,第一节 引言,Introduction,四、脂类的命名(Nomenclature),1、酰基甘油(甘油酯),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-pecifically Numbering,SN)，根据甘油的Fisher投影式，碳原子编号自上而下依次为13，C2上的羟基写在左边。,第一节 引言,Introduction,四、脂类的命名(Nomenclature),1、酰基甘油(甘油酯),Sn-甘油-1-硬脂酸酯-2-油酸酯-3-肉豆蔻酸酯Sn-甘油-1-硬脂酰-2-油酰-3-肉豆蔻酰Sn-18:0-18:1-14:0,硬脂酸,油酸,肉豆蔻酸,第一节 引言,Introduction,四、脂类的命名(Nomenclature),2、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）,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)7COOH 9,12-十八碳二烯酸,第一节 引言,Introduction,四、脂类的命名(Nomenclature),3、脂肪酸,12 9 1,-命名系统：分子末端甲基碳原子开始确定第一个双键的位置 CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH 亚油酸 18：26 或 18：2（n6）,第一节 引言,Introduction,四、脂类的命名(Nomenclature),3、脂肪酸,6,约占脂肪酸总量的 97月桂酸 12：0 4肉豆蔻酸 14：0 2棕榈酸 16：0 11硬脂酸 18：0 4油酸 18：1 34亚油酸 18：2 34亚麻酸 18：3 5芥酸 22：1 3,第一节 引言,Introduction,四、脂类的命名(Nomenclature),3、脂肪酸,植物油中常见的脂肪酸,第一节 引言,Introduction,四、脂类的命名(Nomenclature),3、脂肪酸,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。,第一节 引言,Introduction,四、脂类的命名(Nomenclature),3、脂肪酸,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,1：1：1,第二节 脂类的物理性质,The Physical Properties of Lipids,一、一般特性,1、气味和色泽（Smell and Colour）,纯脂肪无色、无味多数油脂无挥发性，气味多由非脂成分引起的。,芝麻油 椰子油 菜油,第二节 脂类的物理性质,一、一般特性,2、熔点和沸点（Melting Points and Boiling Points）,没有敏锐的mp和bp mp:游离脂肪酸甘油一酯二酯三酯 mp最高在4055之间。碳链越长，饱和度越高，则mp越高。mp96%。bp：180200之间，bp随碳链增长而增高。,The Physical Properties of Lipids,第二节 脂类的物理性质,一、一般特性,2、熔点和沸点（Melting Points and Boiling Points）,The Physical Properties of Lipids,第二节 脂类的物理性质,二、晶体结构与同质多晶,1、晶体结构（Crystallization）,The Physical Properties of Lipids,脂肪固化时，分子高度有序排列，形成三维晶体结构晶体是由晶胞在空间重复排列而成的晶胞一般是由两个短间隔(a,b)和一个长间隔(c)组成的长方体或斜方体。,第二节 脂类的物理性质,二、晶体结构与同质多晶,The Physical Properties of Lipids,2、同质多晶（Polymorphism）,化学组成相同而晶体结构不同的物质，在熔融态时具有相同的化学组成与性质。,稳定性：,三酰基甘油的3种晶型,第二节 脂类的物理性质,二、晶体结构与同质多晶,The Physical Properties of Lipids,2、同质多晶（Polymorphism）,具有相同脂肪酸的三酰基甘油的同质多晶型物的特征,第二节 脂类的物理性质,二、晶体结构与同质多晶,The Physical Properties of Lipids,3、调温,利用结晶方式改变油脂的性质，使得到理想的同质多晶型和物理状态，以增加油脂的利用性和应用范围。,-3V33.8,-3VI36.2,有利,Cocoa fat,第二节 脂类的物理性质,三、油脂的塑性,The Physical Properties of Lipids,在一定的外力作用下，固体脂肪具有的抗变形的能力。,影响油脂塑性的因素：SFI（solid fat index)适当脂肪的晶型：熔化温度范围宽则脂肪的塑性越大。,油脂塑性的应用 涂抹性 可塑性 起酥作用 面团体积增加,第三节 乳状液和乳化剂,一、乳状液,Emulsions and Emulsifiers,1、乳状液的概念：乳状液一般是由两种不互溶的液相组成的分散体系，其中一相是以直径0.10.5m的液滴分散在另一相中，以液滴或液晶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。,连续相分散相亲水端疏水端,O/W,W/O,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),乳浊液,第三节 乳状液和乳化剂,一、乳状液,Emulsions and Emulsifiers,2、乳状液的形成当液滴分散在连续相中，如油滴分散在水溶液中，扩大界面需要做功。W=A（A-界面面积；-表面张力）,为了得到分散度高的乳状液，必须减小液滴的大小，这样大大地增加了界面积，因此，需要较多的能量；乳状液的形成增加了体系能量，是热力学不稳定体系降低界面张力可增加乳化能力表面活性剂或称为乳化剂的主要作用之一就是降低界面张力双亲分子,第三节 乳状液和乳化剂,一、乳状液,Emulsions and Emulsifiers,3、乳状液破乳,由于两相密度差，引起的上浮或下沉Stokes公式膜内压 p=4/r r，p絮凝，聚集，合并成大的液滴,第三节 乳状液和乳化剂,二、乳化剂,Emulsions and Emulsifiers,1、定义：由亲水基和亲油基组成的双亲分子。功能控制脂肪球滴聚集，增加乳状液稳定性在焙烤食品中减少老化趋势，以增加软度与面筋蛋白相互作用强化面团控制脂肪结晶，改善产品的稠度,第三节 乳状液和乳化剂,二、乳化剂,Emulsions and Emulsifiers,常用的乳化剂 甘油酯、乳酰化单酰甘油、硬酯酰乳酰乳酸钠（SSL）、乙二醇或丙二醇脂肪酸单酯、脱水山梨醇脂肪酸酯与聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯、卵磷脂、各种植物中的水溶性树胶等。,2、乳化剂的选择,(1)HLB法选择乳化剂,HLB(Hydrophilic-Lipophilic Balance):亲水亲油平衡值,HLB为36时，适用于W/O乳状液 HLB为818时，适用于O/W乳状液,HLB值具有代数加和性通常混合乳化剂比具有相同HLB值的单一乳化剂的乳化效果好。,第三节 乳状液和乳化剂,二、乳化剂,Emulsions and Emulsifiers,2、乳化剂的选择,(2)PIT法选择乳化剂,PIT(phaseinversion temperature):乳化剂的相转变温度。,低温时 优先溶解在水中，亲水作用较强当温度升高至一定值时 优先溶于油中，疏水作用较强这个转化温度称为相转化温度（PIT）极性越强的乳化剂，PIT越高,第四节 油脂的化学性质,The Chemical Properties of Lipids,一、脂类水解（Lipolysis）,通过加热或酶和水分的作用，脂类中的酯键发生水解游离脂肪酸比甘油酯更容易氧化，产生水解酸败味油炸易发烟，影响风味,油脂中脂肪酸的含量的多少是评价其质量高低的指标之一，通常用酸价来表示。,第四节 油脂的化学性质,The Chemical Properties of Lipids,二、脂类氧化（oxidation）,食品变质的主要原因之一；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。,自动氧化光敏氧化酶促氧化,第四节 油脂的化学性质,The Chemical Properties of Lipids,二、脂类氧化（oxidation）,（一）自动氧化(autoxidation),脂类的自动氧化是典型的自由基反应，其反应机理如下：,链终止：R+R R-R(4)R+ROO ROOR(5)ROO+ROO ROOR+O2(6),链引发(诱导期)：RH R+H(1),引发剂,链传递：R+O2 ROO(2)ROO+RH ROOH+R(3),R 烷基自由基,ROO 过氧化自由基,ROOR 非自由基产物,自动氧化的特征,干扰自由基反应的物质会抑制脂肪的自动氧化速度光和产生自由基的物质能催化脂肪的自动氧化反应产生大量氢过氧化物纯脂肪物质的氧化需要一个相当长的诱导期,第四节 油脂的化学性质,The Chemical Properties of Lipids,二、脂类氧化（oxidation）,（一）自动氧化(autoxidation),第四节 油脂的化学性质,The Chemical Properties of Lipids,二、脂类氧化（oxidation）,（二）光敏氧化(Photosensitized Oxidation),在油脂中含有一些天然色素如叶绿素、核黄素等光敏化合物，在光照时可产生单线态氧，它与不饱和脂肪酸的双键发生反应，形成氢过氧化物。,第四节 油脂的化学性质,The Chemical Properties of Lipids,二、脂类氧化（oxidation）,（二）光敏氧化(Photosensitized Oxidation),光敏氧化的特征,不产生自由基双键的顺式构型改变成反式构型与氧浓度无关 没有诱导期光的影响远大于氧浓度的影响受自由基抑制剂的影响，但不受抗氧化剂影响产物是氢过氧化物,第四节 油脂的化学性质,The Chemical Properties of Lipids,二、脂类氧化（oxidation）,（三）脂类氧化产物,ROOH的O-O断裂,氢过氧化物是脂类氧化的主要初期产物，无味，但不稳定。,烷氧基自由基,第四节 油脂的化学性质,The Chemical Properties of Lipids,二、脂类氧化（oxidation）,（三）脂类氧化产物,烷氧基两侧的C-C断裂,第四节 油脂的化学性质,The Chemical Properties of Lipids,二、脂类氧化（oxidation）,（三）脂类氧化产物,小分子聚合,三戊基三噁烷,第四节 油脂的化学性质,The Chemical Properties of Lipids,二、脂类氧化（oxidation）,（四）影响脂肪氧化速率的因素,脂肪酸的组成和含量 顺式、共轭双键易氧化。游离FA比甘油酯的V氧化略高，双键数V氧化,氧浓度,氧压,V氧化,第四节 油脂的化学性质,The Chemical Properties of Lipids,二、脂类氧化（oxidation）,（四）影响脂肪氧化速率的因素,温度 温度V氧化,水分活度,第四节 油脂的化学性质,The Chemical Properties of Lipids,二、脂类氧化（oxidation）,（四）影响脂肪氧化速率的因素,表面积 表面积V氧化,助氧化剂 具有适合的氧化还原电位的二价或多价的过渡金属。铅铜黄铜锡锌铁铝不锈钢银,光照和辐射,抗氧化剂,第四节 油脂的化学性质,The Chemical Properties of Lipids,二、脂类氧化（oxidation）,（五）抗氧化剂（Antioxidants）,能推迟具有自动氧化能力的物质发生氧化，并能减慢氧化速率的物质。,主抗氧化剂自由基接受体，可以延迟或抑制自动氧化的引发或停止自动氧化的传递BHA、BHT、PG、TBHQ天然食品组分：VE、胡萝卜素次抗氧化剂（协同剂、增效剂）增加主抗氧化剂的活性柠檬酸、VC、酒石酸、卵磷脂,分类,第四节 油脂的化学性质,The Chemical Properties of Lipids,二、脂类氧化（oxidation）,（五）抗氧化剂（Antioxidants）,抗氧化剂的作用机理,抑制自由基的产生或中断链的传播自由基接受体既作为氢给予体，又作为自由基接受体主要与ROO作用，而不是与R作用,链传递反应 ROO+RH ROOH+R,抑制反应 ROO+AH ROOH+A,循环,二聚合或歧化，不循环,竞争机制,第四节 油脂的化学性质,The Chemical Properties of Lipids,二、脂类氧化（oxidation）,（五）抗氧化剂（Antioxidants）,抗氧化剂的协同作用,两类协同作用：混合自由基受体自由基受体与金属螯合剂的复合作用机理 ROO+AH ROOH+A A+BH B+AHBH的存在，使AH具有再生能力酚类抗氧化剂（主抗氧化剂）与抗坏血酸（增效剂）,第四节 油脂的化学性质,The Chemical Properties of Lipids,二、脂类氧化（oxidation）,（五）抗氧化剂（Antioxidants）,抗氧化剂使用时注意事项,A.抗氧化剂应尽早加入B.使用要注意剂量 不能超出其安全剂量有些抗氧化剂，用量不合适会促氧化。C.选择抗氧化剂应注意溶解性D.常将几种抗氧化剂合用,第五节 油脂的质量评价,Quality Evaluation of Lipids,一、过氧化值（Peroxidation Value）,1公斤油脂中所含ROOH的毫摩尔数。,ROOH+2KI ROH+I2+K2OI2+2 Na2S2O32 NaI+Na2S4O6 POV宜用于衡量油脂氧化初期的氧化程度。,二、酸值（价）（Acid Value）,中和1g 油脂中游离脂肪酸所需氢氧化钾的毫克数。,我国食品卫生的国家标准规定，使用植物油的酸价应低于5,三、碘值（价）（Iodine Value）,第五节 油脂的质量评价,Quality Evaluation of Lipids,加成100g 油脂所需碘的克数。是衡量油脂中双键数的指标,四、其它指标,皂化价、感官评定等,第六节 油脂的加工化学,Chemistry of Lipids Processing,一、脂类热分解,第六节 油脂的加工化学,Chemistry of Lipids Processing,一、脂类热分解,饱和脂肪非氧化热解,第六节 油脂的加工化学,Chemistry of Lipids Processing,一、脂类热分解,饱和脂肪氧化热解,不饱和脂肪 非氧化热解 主要生成一些低分子量的物质；此外还有二聚体。氧化热解 与低温下的Autoxidation类似，但ROOH的分解速率更快。,第六节 油脂的加工化学,Chemistry of Lipids Processing,一、脂类热分解,第六节 油脂的加工化学,Chemistry of Lipids Processing,二、脂类油炸化学,1、油炸过程中油脂的化学变化,挥发性化合物,极性化合物（如羟基酸、环氧酸、烷氧基等）,二聚和多聚酸以及二聚和多聚甘油酯,游离脂肪酸,第六节 油脂的加工化学,Chemistry of Lipids Processing,二、脂类油炸化学,2、油炸后油脂品质的检测方法,石油醚不溶物检测,极性化合物柱色谱测定,介电常数测量,二聚物酯类的气相色谱,第六节 油脂的加工化学,Chemistry of Lipids Processing,三、油脂的精炼（Refining）,脱胶（Degumming）：用水除去毛油中的磷脂和蛋白质胶体状杂质脱酸（Deacidification）：用碱中和毛油中的游离脂肪酸脱色（Bleaching）：用活性白土、活性碳脱去杂色素和棉酚脱臭（Deodorization）：真空脱气,精炼后油的品质提高，但Fat-Soluble Vitamins和胡萝卜素损失。,第六节 油脂的加工化学,Chemistry of Lipids Processing,四、油脂的改性（Modification of Lipids）,1、氢化（Hydrogenation）,油脂的氢化是通过催化加氢的过程使油脂分子中的不饱和脂肪酸变为饱和脂肪酸，从而提高油脂熔点的方法。氢化以后的油脂主要应用在肥皂工业，也可用在食品工业中用作起酥油、人造奶油等。,第六节 油脂的加工化学,Chemistry of Lipids Processing,四、油脂的改性（Modification of Lipids）,1、氢化（Hydrogenation）,双键被吸附（键相互作用）到金属催化剂表面；金属表面氢原子转移到双键的一个碳上，双键的另一个碳与金 属表面键合（键）；第二个氢原子进行转移，得到饱和产品。,氢化机理,第六节 油脂的加工化学,Chemistry of Lipids Processing,四、油脂的改性（Modification of Lipids）,1、氢化（Hydrogenation）,氢化的选择性,氢化过程中，一些双键被饱和，一些双键可能重新定位，一些双键可能由顺式转变为反式构型，所产生的异构物被称为异酸。,亚麻酸,异亚油酸,亚油酸,异油酸,油酸,硬脂酸,为使氢化产品能满足各种用途，氢化作用必须具有选择性。选择比（SR）是指氢化产品的速率比。如下式的SRk2/k3,亚麻酸,亚油酸,油酸,硬脂酸,k2,k3,k1,SR越高，选择性越高,第六节 油脂的加工化学,Chemistry of Lipids Processing,四、油脂的改性（Modification of Lipids）,1、氢化（Hydrogenation）,加工参数对氢化选择性与速率的影响,第六节 油脂的加工化学,Chemistry of Lipids Processing,四、油脂的改性（Modification of Lipids）,1、氢化（Hydrogenation）,油脂氢化后的特性改变,有利方面,稳定性提高；颜色变浅；风味改变；便于运输和贮藏；制造起酥油、人造奶油等。,不利方面,多不饱和脂肪酸含量下降；脂溶性维生素被破坏；双键的位移和反式异构体的产生,第六节 油脂的加工化学,Chemistry of Lipids Processing,四、油脂的改性（Modification of Lipids）,2、酯交换（Interesterification）,分子内酯交换,A,B,C,A,B,C,分子间酯交换,A,B,C,+,A,B,C,+,A,B,C,A,B,C,思考题,1、单酸三酰甘油同质多晶主要有、和 型。有关这三种晶型，下面哪一种说法正确？A型密度最小，熔点最低 B 型密度最小，熔点最低 C型密度最小，熔点最低 D型密度最大，熔点最低,思考题,2、油脂的选择性氢化是油脂改性的常用手段之一(如在制造起酥油和人造奶油时)。然而，油脂氢化过程中可能形成反式脂肪酸，对人体的健康不利。请运用你所学的食品化学知识，设计一种替代工艺，并解释你的思路。,