食品化学_脂类1.ppt

脂类,第一节概述第二节脂类的性质第三节油脂品质的表示方法第四节油脂的加工化学,Lipids,脂类化合物种类繁多，结构各异，其中95%左右的动物和植物脂类是脂肪酸甘油酯，即脂肪(fat)。是指不溶于水、溶于绝大部分有机溶剂的疏水性物质。,一、脂类(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）。,第一节概述,Introduction,二、分类(Classification),简单脂类复合脂类衍生脂类,Introduction,第一节概述,Introduction,三、脂质的功能和结构(FunctionandStructureofLipids),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,组成生物细胞不可缺少的物质，能量储存最适宜的形式，有润滑、保护、保温等功能。,第一节概述,Introduction,3、脂的结构(甘油酯)：油脂是由甘油与脂肪酸结合而成的一酰基甘油（甘油一酯）、二酰基甘油（甘油二酯）以及三酰基甘油（甘油三酯），但天然的脂主要以三酰基甘油的形式存在。,R1=R2=R3，单纯甘油酯；Ri不完全相同时，混合甘油酯；R1R3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。,第一节概述,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-pecificallyNumbering,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。,第一节概述,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,第一节概述,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）,第一节概述,系统命名法：以母体饱和烃或不饱和烃来命名选含羧基和双键最长的碳链为主连末端羧基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,Introduction,四、脂类的命名(Nomenclature),3、脂肪酸,1291,第一节概述,-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（适用于顺式双键结构和五碳烯结构）CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH亚油酸18：26,3、脂肪酸,6,数字命名法：n:m(n为碳原子数，m为双键数)，如18:1、18:2等。,Introduction,四、脂类的命名(Nomenclature),第一节概述,Introduction,五、脂肪酸的种类,1、饱和脂肪酸,分子中碳原子间以单键相连的一元羧酸，常见的有十六碳酸、十八碳酸等，分为低、中、高级脂肪酸。,（2）中、高级饱和脂肪酸：羧酸分子中的碳原子数在10个以上脂肪酸，如软脂酸（十六酸）、硬脂酸（十八酸）、豆蔻酸（十四酸）熔沸点较高，常温下为固体，不溶于水，主要存在于动物脂中。,（1）低级饱和脂肪酸：分子中碳原子数少于10个，如丁酸、己酸、辛酸、癸酸等，熔沸点较低，常温下为液体，易挥发（挥发性脂肪酸）。,第一节概述,分子中的双键数一般为16个，以十六、十八、二十二个碳原子的烯酸分布最广化学性质活泼容易发生加成、氧化、聚合等反应植物油中含量高于饱和脂肪酸鱼油中含有的三烯及多烯酸高于陆生动物油酸在动植物油脂中分布广泛，其中亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸有重要生理作用，人体内不能合成,Introduction,五、脂肪酸的种类,2、高级不饱和脂肪酸,凡是碳链中含有碳碳双键的脂肪酸，有一烯、二烯、三烯和多烯酸，极个别为炔酸,第一节概述,人体必需脂肪酸有亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸亚油酸是最主要的必需脂肪酸，必须由食物提供亚麻酸与花生四烯酸在体内可由亚油酸转化而来必需脂肪酸的生理意义：促进人体发育，保护皮肤与毛细血管的弹性，增加乳汁分泌，减轻射线所造成的皮肤损伤，降低胆固醇，减小血小板的黏附性从而减低冠心病的发病率,Introduction,五、脂肪酸的种类,3、必需脂肪酸,机体生命活动必需的，自身不能合成，必须由食物提供的脂肪酸,第一节概述,Introduction,4、几个具有特殊功能的多不饱和脂肪酸,EPA（二十碳五烯酸）DHA（二十二碳六烯酸）,五、脂肪酸的种类,EPA是二十碳五烯酸的英文缩写，是鱼油的主要成分。EPA属于-3系列多不饱和脂肪酸，是人体自身不能合成但又不可缺少的重要营养素，因此称为人体必需脂肪酸。虽然亚麻酸在人体内可以转化为EPA，但此反应在人体中的速度很慢且转化量很少，远远不能满足人体对EPA的需要，因此必须从食物中直接补充。EPA具有帮助降低胆固醇和甘油三酯的含量，促进体内饱和脂肪酸代谢。从而起到降低血液粘稠度，增进血液循环，提高组织供氧而消除疲劳。防止脂肪在血管壁的沉积，预防动脉粥样硬化的形成和发展、预防脑血栓、脑溢血、高血压等心血管疾病。,DHA,学名二十二碳六烯酸,是大脑营养必不可少的高度不饱和脂肪酸，它除了能阻止胆固醇在血管壁上的沉积、预防或减轻动脉粥样硬化和冠心病的发生外，更重要的是DHA对大脑细胞有着极其重要的作用。它占了人脑脂肪的10，对脑神经传导和突触的生长发育极为有利。DHA不仅对胎儿大脑发育有重要影响，而且对视网膜光感细胞的成熟有重要作用。孕妇在孕末三个月，可利用母血中的a-亚麻酸合成DHA，然后输送到胎儿大脑和视网膜，使那里的神经细胞成熟度提高。,第一节概述,Introduction,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,第一节概述,Introduction,本节小结,饱和脂肪酸,脂类的定义及分类脂类的结构（甘油酯）和功能脂类的命名（甘油酯的SN命名，脂肪酸的系统命名法）脂肪酸的种类及必需脂肪酸,思考及作业,1、根据脂类的结构和学过的知识推测其可能具有的化学性质。2、课下查资料写出至少三种不饱和脂肪酸的名称及功能，并说出这些脂肪酸主要存在于哪些食物中。,第一节概述,第二节脂类的物理性质,ThePhysicalPropertiesofLipids,一、一般特性,1、气味和色泽（SmellandColour）,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、烟点、闪点和着火点,烟点：不通风的情况下观察到油脂冒烟的最低加热温度（240）闪点:油脂中的挥发物质能被点燃但不能维持燃烧的温度（340）着火点：油脂中的挥发的物质能被点燃并能维持燃烧不少于5s的温度（370）未精炼的油脂，或游离脂肪酸含量较高的油脂，其烟点、闪点和着火点都较低；新鲜的油脂比长时间加热或使用次数过多的油脂烟点高。,ThePhysicalPropertiesofLipids,是油脂在和空气接触加热时的热稳定性指标,第二节脂类的物理性质,一、一般特性,3、熔点和沸点（MeltingPointsandBoilingPoints）,没有敏锐的mp和bpmp: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。,ThePhysicalPropertiesofLipids,第二节脂类的物理性质,一、一般特性,4、食用油脂的塑性,ThePhysicalPropertiesofLipids,指在一定压力下，表观固体脂肪具有的抗形变的能力。塑性的油脂具有良好的涂抹性（涂抹黄油）和可塑性（蛋糕的裱花），在陪考食品中具有起酥作用。,5、食用油脂的乳化剂乳化剂,油和水本互不相溶，但其中的一相可以以0.1-50m的小滴分散在另一相中，前者被称为内相或分散相，后者被称为外相或连续相，这样形成的均匀分散的介稳的状态乳浊液。乳浊液可分为水包油型（O/W）和油包水型（W/O）。,第二节脂类的物理性质,一、一般特性,ThePhysicalPropertiesofLipids,5、食用油脂的乳化及乳化剂,乳浊液水包油型(O/W，水为连续相。如：牛乳)油包水型(W/O，油为连续相。如：奶油),第二节脂类的物理性质,一、一般特性,ThePhysicalPropertiesofLipids,5、食用油脂的乳化及乳化剂,(1)乳浊液的不稳定性,絮凝（a）：分散相液滴表面净电荷不足，彼此斥力较小,聚结（b）：两相界面膜破裂，聚合成大液滴,重力分层：重力作用可导致密度不同的相分层或沉降,第二节脂类的物理性质,一、一般特性,ThePhysicalPropertiesofLipids,5、食用油脂的乳化及乳化剂,(2)乳化剂的乳化作用,减小两相间的界面张力增大分散相之间的静电斥力增大连续相的粘度或生成有弹性的厚膜微小的固体粉末的稳定作用形成液晶相,乳化剂同时具有亲水基和亲油基，主要用来增加乳浊液的稳定性,第三节油脂的化学性质,TheChemicalPropertiesofLipids,一、脂类水解（Lipolysis）,通过加热、碱或酶和水分的作用，脂类中的酯键发生水解,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。,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,第三节油脂的化学性质,TheChemicalPropertiesofLipids,二、脂类氧化（oxidation）,食品变质的主要原因之一；油脂氧化的初级产物均为氢过氧化物；其极不稳定，容易进一步分解产生挥发性化合物，不良风味（氢过氧化物分解生成小分子的酚类，醛类和羧酸，哈喇味）；氧化后的油脂不利于人体健康。,自动氧化光敏氧化酶促氧化,第三节油脂的化学性质,TheChemicalPropertiesofLipids,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+RR-R(4)R+ROOROOR(5)ROO+ROOROOR+O2(6),链引发(诱导期)：RHR+H(1),引发剂,链传递：R+O2ROO(2)ROO+RHROOH+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,第三节油脂的化学性质,TheChemicalPropertiesofLipids,二、脂类氧化（oxidation）,（一）自动氧化(autoxidation),第三节油脂的化学性质,TheChemicalPropertiesofLipids,二、脂类氧化（oxidation）,（二）光敏氧化(PhotosensitizedOxidation),在油脂中含有一些天然色素如叶绿素、核黄素、血红蛋白等光敏化合物，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。,第三节油脂的化学性质,TheChemicalPropertiesofLipids,二、脂类氧化（oxidation）,（二）光敏氧化(PhotosensitizedOxidation),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,第三节油脂的化学性质,TheChemicalPropertiesofLipids,二、脂类氧化（oxidation）,（三）酶促氧化,自然界中存在的脂肪氧合酶可以使氧气与油脂发生反应而生成氢过氧化物，植物体中的脂氧合酶具有高度的基团专一性，它只能作用于1，4-顺，顺-戊二烯基位置，且此基团应处于脂肪酸的-8位。在脂氧合酶的作用下脂肪酸的-8先失去质子形成自由基，而后进一步被氧化。大豆制品的腥味就是不饱和脂肪酸氧化形成醛、醇。,第三节油脂的化学性质,TheChemicalPropertiesofLipids,二、脂类氧化（oxidation）,（四）氢过氧化物的分解和聚合,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。一旦形成就开始分解或聚合,烷氧基自由基,第三节油脂的化学性质,TheChemicalPropertiesofLipids,二、脂类氧化（oxidation）,（三）脂类氧化产物,烷氧基两侧的C-C断裂,第三节油脂的化学性质,TheChemicalPropertiesofLipids,二、脂类氧化（oxidation）,（三）脂类氧化产物,小分子聚合,三戊基三噁烷,具有强烈臭味，即哈喇味，这也是导致脂肪产生酸败味的原因。,第三节油脂的化学性质,TheChemicalPropertiesofLipids,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不饱和的氧化速率与其双键的数量、位置及几何构型有关。,氧浓度,氧压,V氧化,在非常低的氧气分压下，成正比；当氧供给不受限制，氧化速率与氧压力无关。因而可采取真空或充氮包装来防止油脂食品的氧化变质。,第三节油脂的化学性质,TheChemicalPropertiesofLipids,二、脂类氧化（oxidation）,（四）影响脂肪氧化速率的因素,温度温度V氧化温度升高促进游离基的产生和过氧化物的分解和聚合,水分活度,思考原因：为什么？,第三节油脂的化学性质,TheChemicalPropertiesofLipids,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氧化与空气接触的表面积成正比，所以真空或充氮,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,光照和辐射促使过氧化物的分解，引发自由基的产生，因此一般使用遮光容器包装和储存油脂食品。,抗氧化剂,第三节油脂的化学性质,TheChemicalPropertiesofLipids,二、脂类氧化（oxidation）,（四）影响脂肪氧化速率的因素,抗氧化剂,1、是指能延缓或减慢油脂氧化速率，提高食品稳定性和延长食品储存期的物质。2、作用机理：通过自身氧化消耗食品内部或环境的氧，通过提供电子或氢原子阻断油脂自动氧化的链式反应；通过抑制氧化酶的活性，防止脂的酶促氧化。,第三节油脂的化学性质,TheChemicalPropertiesofLipids,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（丁基羟基茴香醚）、BHT（2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚，抗氧剂264）、TBHQ（叔丁基对苯二酚、叔丁基氢醌）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,第三节油脂的化学性质,TheChemicalPropertiesofLipids,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+RHROOH+R,抑制反应ROO+AHROOH+A,循环,二聚合或歧化，不循环,竞争机制,第三节油脂的化学性质,TheChemicalPropertiesofLipids,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+AHROOH+AA+BHB+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）,第三节油脂的化学性质,TheChemicalPropertiesofLipids,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,第三节油脂的化学性质,TheChemicalPropertiesofLipids,三、脂类在高温下的化学变化（了解）,热聚合：油脂在真空、二氧化碳或氮气的无氧条件下加热至200-300时发生的聚合反应称为热聚合。热聚合的机理为Diels-Alder加成反应；热氧化聚合：油脂在空气中加热至200-300时引发的聚合反应。热氧化聚合的反应速度：干性油半干性油不干性油；油脂的缩合：指在高温下油脂先发生部分水解后又缩合脱水而形成的分子质量较大的化合物的过程；,第三节油脂的化学性质,TheChemicalPropertiesofLipids,三、脂类在高温下的化学变化,热分解：油脂在高温作用下分解而产生烃类、酸类、酮类的反应温度低于260不严重，290-300时开始剧烈发生；热氧化分解：在有氧条件下发生的热分解。饱和和不饱和的釉质的热氧化分解速度都很快。,第三节油脂的化学性质,TheChemicalPropertiesofLipids,四、辐照时油脂的化学变化,食品的辐射储藏是食品保存的方法之一，主要是杀死微生物，延长食品的储藏期。缺点：诱导化学反应的发生,第三节油脂的化学性质,TheChemicalPropertiesofLipids,四、辐照时油脂的化学变化,高剂量10kGy-50kGy：肉、肉制品灭菌；中等剂量1kGy-10kGy：冷藏鲜鱼、鸡、水果、蔬菜的保藏；低剂量低于1kGy：防止马铃薯、洋葱发芽，延迟水果蔬菜的成熟，粮食杀虫。含油食品在辐照时其中的油脂会在临近羰基的位置发生分解，形成辐照味。,第四节油脂品质的表示方法,QualityEvaluationofLipids,在加工储藏过程中，油脂品质会由于各种化学变化而逐渐降低一、过氧化值（PeroxidationValue）,1公斤油脂中所含ROOH的毫摩尔数。,ROOH+2KIROH+I2+K2OI2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6,二、酸值（价）（AcidValue）,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，食用植物油的酸价应低于3mg/g,氢过氧化物是油脂氧化的主要初级产物，在氧化初期，POV随氧化程度增加而提高；当油脂深度氧化铈，氢过氧化物开始分解，这是POV减小，随着氧化的进行过氧化物含量降低这时过氧化值会较低，所以POV宜用于衡量油脂氧化初期的氧化程度。,AV是油脂中有力脂肪酸数量的指标。新鲜油脂的酸价很小，随着储藏期的延长，油脂的酸败，AV增大。酸价的大小可直接说明油脂的新鲜程度和质量的好坏。,三、碘值（价）（IodineValue）,第四节油脂的质量评价,QualityEvaluationofLipids,加成100g油脂所需碘的克数，可判断油脂中脂肪酸的额不饱和程度。是衡量油脂中双键数的指标。,四、皂化价（SV）,完全皂化1g油脂所需要的氢氧化钾的毫克数（mg）,与油脂的平均分子量成反比。M越小，皂化值越大，其熔点越低，消化率越高。,对于同一种油脂碘值下降说明有双键被氧化。根据碘值的大小将油脂分为干性油（碘值130）如桐油、红花油等，半干性油（100碘值130）如棉籽油、大豆油等，不干性油（碘值100）如花生油、菜籽油、蓖麻油等,第四节油脂加工化学,ChemistryofLipidsProcessing,一、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中和（Deacidification）：用碱中和毛油中的游离脂肪酸（脱酸）漂白（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-SolubleVitamins和胡萝卜素损失。,从动植物体内采用浸提、压榨、熬制、机械分离等方法得到的粗油常含有磷脂、蛋白质、色素、纤维素及异味杂质、色素，甚至有毒成分等这些杂质对于油脂的风味、稳定性都是不理想的，所以需要对粗油进行精炼。,从而可以防止脂在高温时的起泡、发烟、变色、发黑等现象。脱胶的原理是：,第六节油脂的加工化学,ChemistryofLipidsProcessing,二、油脂的改性（ModificationofLipids）,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,ChemistryofLipidsProcessing,二、油脂的改性（ModificationofLipids）,1、氢化（Hydrogenation）,双键被吸附（键相互作用）到金属催化