A食品化学FOODCHEMISTRY食品成分化学油脂在高温下PPT教学课件

1、一、脂类的概念与组成1、脂的概念与分类 脂是生物体中所有能够溶于有机溶剂而通常不溶于水的多种化合物的总称。 按来源分类：乳脂类、植物脂类、动物脂类、微生物脂类等按结构中的不饱和程度分类：干性油（不饱和程度高，碘值130、半干性油（碘值在100130）及亚不干性油（不饱和程度低碘值100）。 第1页/共52页按其结构和组成分类第2页/共52页2、脂的结构、脂的结构CH2CHR1R2R3OCOCH2OOCOCOR1R2甘油三酯类COO蜡CH2CHR1R2OCOCH2OOCOPOOO-AnAn=HOCH2CH2N+H3脑磷脂(PE)HOCH2CH2N+(CH3)3卵磷脂(PC)磷脂 按照甘油三酯中R

2、基之间的差别，又可将其分为单纯甘油酯（R1=R2=R3) 和混合甘油酯（R不完全相同）；当其中的R1 R2时，甘油中的2-C为手性C，导致甘油三酯具有手性和旋光性。天然油脂多为L构型。第3页/共52页CH3(CH2)12CHCHCHNHCORCH2OPOOO-CH2CH2N+(CH3)3鞘胺磷酸胆碱鞘脂（神经磷脂）CH2CHR1R2OCOCH2OOCOThTh=半乳糖葡萄糖甘露糖糖基甘油二酰基(糖脂)第4页/共52页H2H1H1H2= -胡萝卜素H1=H2 -胡萝卜素H1=H2 -胡萝卜素类胡萝卜素类(另外还有番茄红素等）第5页/共52页HORH3CH3CR=胆甾醇R=谷甾醇甾醇类第6页/共5

3、2页3、脂肪酸的命名a.系统命名法：如DHA系统名称为：4顺,7顺,10顺,13顺,16顺,19顺-二十二碳六烯酸。CH2CH3CCHHCH2CCHHCH2CCHHCH2()COOH2CCHHCH2CCHHCH24710131619CCHHCH2b.数字命名法（1）n(C总数）: m(双键数）法 如 硬脂酸：18:0 棕榈酸：16:0 亚油酸：9c,12c-18:2 DHA：4c,7c,10c,13c,16c,19c-22:6第7页/共52页如亚油酸：18:26或18:2(n-6) -亚麻酸：18:33或18:3(n-3)对于只存在顺式双键及无共轭体系的不饱和脂肪酸也有从末端C开始编号的，表示

4、为：n:mx(末端双键位次）或n:m(n-x)。9c-18:19t-18:1（2）双键构型（3）法或n-法第8页/共52页CH3(CH2)4CH CHCH2CH CH(CH2)7COOH从这端编号，记作： 数字或n-数字表示为：18:26或18:2(n-6)；该方法仅适用于顺式双健结构和五碳双烯结构，即具有非共轭双健结构。从此端编号：表示为9,12-十八碳二烯酸第9页/共52页 油酸（oleic acid）(18:19) 亚油酸(linoleic acid)(18:2 6) 硬脂酸（steric acid）(18:0) 棕榈酸（palmitic acid）(16:0) 花生酸(arachidi

5、c acid)(20:0)一些常见脂肪酸的命名见表1-2c.俗名如棕榈酸、油酸、亚麻酸、蓖麻酸等。第10页/共52页4、油酸中脂肪酸的种类（1）饱和脂肪酸：分子中碳原子间以单键相连的一元羧酸，通式CnH2nO2,自丁酸开始至38碳酸为止。常见的如丁、己、辛酸和高级饱和脂肪酸16酸（软脂酸）、18酸（硬脂酸）。（2）不饱和脂肪酸：凡碳链中含有碳碳双键的脂肪酸。常见的不饱和脂肪酸如油酸、亚油酸、亚麻酸。（见表1-4）第11页/共52页（3）必需脂肪酸：指一些维持人体正常生长所必需而体内不能合成的必需从食物中摄取的脂肪酸。必需脂肪酸：亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸 （见表1-15页主要食物中亚油酸含量）

6、（4）非必需脂肪酸：人体自身能合成的脂肪酸。第12页/共52页二、食物油脂的物理性质1、色泽和气味纯净的油脂是无色透明的，天然油脂之所以带有颜色往往与油脂溶有色素物质如叶绿素、叶黄素、胡萝卜素等有关。纯净的油脂是没有特殊气味的，但实用中的各种天然油脂都有其固有气味。油脂特征的气味一般是由其中的非脂类成分引起的，如芝麻油中的乙酰吡嗪、椰子油中的壬基甲酮及菜油加热时产生的黑芥子苷等。第13页/共52页2、烟点、闪点与着火点烟点是指在避免通风并备有特殊照明的实验装置中觉察到冒烟时的最低加热温度。闪点是指释放挥发性物质的速度可点燃但不能维持燃烧的温度，即油的挥发物与明火瞬时发生火花，但又熄灭时的最低温

7、度。油脂的着火点是指油脂的挥发物可以维持连续燃烧5S以上的温度。油脂的纯度越高，其烟点、闪点及着火点均提高。第14页/共52页3、熔点和凝固点天然油脂是多种脂肪酸甘油酯的混合物，其熔点仅有一定的熔化温度范围。熔点的高低主要决定于形成的脂肪酸：形成油脂的脂肪酸碳原子数多，饱和度高，油脂的熔点就高；相同碳原子数的脂肪酸中含双键越多，熔点越低。油脂的熔点影响着人体内脂肪的消化吸收率。第15页/共52页4、食用油脂的塑性油脂的塑性是与油脂的加工和使用特性紧密相关的物理属性。其定义为在一定外力的作用下，表观固体脂肪所具有的抗变形的能力。塑性脂肪（起酥油）是食品加工中重要的原料，如冰淇淋、焙烤糕饼、奶油裱

8、花等。 决定油脂塑性的因素：（1）固体脂肪指数(SFI)：即在一定温度下脂肪中固体和液体所占份数的比值，可以通过脂肪的熔化曲线来求出。SFI太大或太小，油脂的塑性都比较差，只有固液比适当时，油脂才会有比较好的塑性。第16页/共52页（2）脂肪的晶形：晶形的油脂其塑性比晶形要好，这是因为晶形中脂分子排列比较松散，存在大量的气泡，而晶形分子排列致密，不允许有气泡存在；（3）熔化温度范围：熔化温度范围越宽的脂肪其塑性越好。 油脂的塑性在实际应用中有涂抹性、可塑性等不同的表述。第17页/共52页（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

9、连续相，量少的则称为分散相。液滴的直径为0.150m间。 油脂和水在一定条件下可以形成一种均匀分散的介稳的状态乳浊液，乳浊液形成的基本条件是一种能以直径为0.150m的小滴在另一种中分散，这种分散一般称为内相或分散相，分散小滴外边包围的液体成为连续相。随着内相和连续相种类的不同，油脂的乳浊液可分为水包油型（O/W，油分散于水中）和油包水型（W/O，水分散在油中）。5、食用油脂的乳化及乳化剂第18页/共52页（2）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。（3）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

10、来稳定乳状液（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。（6）应用：牛奶，冰淇淋，鲜奶油等。第19页/共52页三、食用油脂在加工和储藏过程中的化学变化1、水解和皂化在适当条件下（如酸或碱或高温水蒸气存在），油脂跟水能够发生水解反应，生成甘油和相应的高级脂肪酸（或盐）。例如：第20页/共52页油脂若在碱存在的条件下水解，那么，水解生成的高级脂肪酸便跟碱反应，生

11、成高级脂肪酸盐。这样的水解反应，叫做皂化反应。例如，硬脂酸甘油酯发生皂化反应，生成硬脂酸钠和甘油。第21页/共52页2、油脂的氧化油脂的氧化随影响因素的不同可有不同的类型或途径。主要有：油脂分子中的不饱和脂肪酸自动氧化自由基反应氢过氧化物光氧化自由基反应氢过氧化物酶促氧化氢过氧化物甲基酮分解醛、酮、醇、酸、烃、酸等小分子化合物聚合二聚或三聚等分子量较大的产物第22页/共52页1）油脂的自动氧化指活化的含烯底物（油脂分子中的不饱和脂肪酸）与空气中氧（基态氧）之间所发生的自由基类型的反应。此类反应无需加热，也无需加特殊的催化剂。2）光敏氧化即是在光的作用下（不需要引发剂）不饱和脂肪酸与氧（单线态）

12、之间发生的反应。光所起的直接作用是提供能量使三线态的氧变为活性较高的单线态氧。但在此过程中需要更容易接受光能的物质首先接受光能，然后将能量转移给氧。将此类物质成为光敏剂。食品中具有大的共轭体系的物质，如叶绿素、核黄素、血红蛋白等可以起光敏剂的作用。第23页/共52页3）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24页/共52页 氢过

13、氧化物极不稳定，当食品体系中此类化合物的浓度达到一定水平后就开始分解，主要发生在氢过氧基两端的单键上，形成烷氧基自由基再通过不同的途径形成烃、醇、醛、酸等化合物，这些化合物具有异味，产生所谓的油哈味。4）氢过氧化物的分解和聚合第25页/共52页5）影响油脂氧化的因素（1）脂肪酸组成 、双键多双键少双键无 20：418：318：218：118：0 40 ： 20 ： 10 ： 1 ： 0.1 花生四烯酸：亚麻酸：亚油酸：油酸40：20：10：1 、共轭非共轭氧化速度 第26页/共52页2）温度 温度升高，则升高 例：起酥油 2163内,每升高16，速度升高2倍3）光和射线 光促进产生游离基、促进

14、氢过氧物的分解,（紫外光和射线辐射能量最强）辐射食品，辐射时产生游离基，增加，在贮存期易酸败。 所以，油脂食品宜避光贮存。第27页/共52页4）氧气 与表面积脂5）水分影响复杂 0.30.4 小 0.70.85 V大V氧化氧压第28页/共52页6） 助氧化剂 Mn+(n2,过渡金属离子)是助氧化剂。a. 促进ROOH分解Mn+ROOHM(n-1)+H+ROO. .M(n+1)+O H-+R O. .金属催化能力强弱排序如下：铅铜黄铜锡锌铁铝不锈钢银 b. 使3O2 活化，产生1O2和HO2Mn+3O2M(n+1)+O-21O2H O2. .-e+H+第29页/共52页7）抗氧化剂 能有效防止和

15、延缓油脂的自动氧化作用的物可终止链式反应传递： 无活性，不引起链式传递 AH + R RH + A AH + ROOROOH + A A + AAA 能延长诱导期，需在油脂开始氧化前加入。 抗氧化剂：, BHA , BHT , PG A第30页/共52页3、油脂在高温下的化学变化 热分解、热聚合、缩合、水解、 氧化反应等。油脂经长时间加热，颜色变暗，粘度，碘值，酸价，发烟点，泡沫量。1）热分解CH2CHORCCH2OOCOCOCORRCHOCH2CH2OCOR+ ROOCORRCOOH +CHOCH2CHCROR + CO2非氧化热分解第31页/共52页氧化热分解（150以上）CH2CHORC

16、H2OOCOCOCORRCCOCH2CHORCH2OOCOCOCORRCCHOO氧自由基烷烃醛类甲基酮类第32页/共52页脂肪的热分解作用小结：非氧化热非氧化热解解饱和脂肪 酸、烯醛、酮不饱和脂肪 低分子量物质、二聚体油脂加热温度应 T150氧化热解饱和脂肪 ROOH不饱和脂肪 ROOH（自动氧化）第33页/共52页2）热聚合非氧化热聚合R1R2R3R4R1R2R4R3+氧化热聚合CH2OOCR1CHOOCR2C H2O O C ( C H2)6C H C H = C H C - C H - C H ( C H2)4C H3C H2O O C ( C H2)6C H C H = C H C -

17、 C H - C H ( C H2)4C H3CHOOCR2CH2OOCR1X = O H 或 环 氧 化 合 物OXXOXX导致油脂粘度增大，泡沫增多油脂检验含羟基化合物（乙酰化值）， 环状化合物的含量 第34页/共52页3）缩合CH2OOCRCHOOCRCH2OOCR+ H2OCH2OOCRCHOOCRCH2OH+ R C O O HCH2OOCRCHOOCRCH2OH-H2OCH2OOCRCHOOCRCHOOCRCH2OOCRHCHCO2小结：d 油炸食品中香气的形成与油脂在高温下的某些反应 有关。d 油脂在高温下过度反应，则是十分不利的。加工中 宜控制t150。第35页/共52页4、辐

18、射时油脂的化学变化目的：消灭微生物和延长货架寿命辐射剂量越大，影响越严重 辐照和加热生成的降解产物有些相似，但后者分解产物更多。按巴氏灭菌剂量辐照含脂肪食品，不会有毒性危险。第36页/共52页四、油脂品质的表示方法1）酸价（AV）中和1g油脂中游离脂肪酸所需的KOH毫克数。酸价与油脂中游离脂肪酸的量成正比。反映了油脂品质的优劣。一般新鲜油脂的酸价较低（小于5）。 （国标规定，食用植物油的酸价不得超过3mg/g）2）皂化值 完全皂化1g油脂所需KOH的毫克数。 油脂的皂化价与油脂的平均分子量成反比，即皂化价越大，油脂的平均分子量越小。第37页/共52页3）碘值（IV） 指100g油脂吸收碘的克数

19、，是衡量油脂中双键数的指标 。通常利用碘值说明脂肪或脂肪酸的不饱和程度。- CH = CH - +IBr- CH - CH -I2 + Br2 2IBrIBr碘值，说明双键减少，油脂发生了氧化。第38页/共52页4）过氧化值（peroxidation value, POV）指 1kg油脂中所含氢过氧化物的毫摩尔数。ROOH + 2KI ROH +I2 +K2OI2 + 2 Na2S2O3 2 NaI + Na2S4O6 过氧化值油脂的氧化初期随时间的延长而增加，而在后期则由于氢过氧化物分解速度的加快，其实际存在量会降低。因此用过氧化值评价油脂氧化的趋势多用于氧化的初期。直接测定法：碘量法第39

20、页/共52页 间接测量法硫代巴比妥酸法脂质氧化中典型的分解产物是可以得到一些醛类，如丙二醛（MDA)这些醛可与硫代巴比妥酸发生下列反应而显色。OHCCHOCH2NHNOOHHSCH2+ 2H+NHNOHSNNHOOHHSO530nm第40页/共52页五、油脂加工化学（一）油脂的精炼沉降与脱胶 去除水分、蛋白质、磷脂、糖类 加热水或水蒸汽 沉降是利用油脂中的不溶性杂质与油脂比重不同，通过自然沉降而除去这部分杂质。 脱胶是利用油脂中的蛋白、磷脂等杂质在无水条件下可溶解在油脂中，而在有水的情况下通过形成水合物而溶在中的特点，利用加水（或通水蒸气）除去这部分物质的方法。第41页/共52页中和脱掉游离脂

21、肪酸，得到副产物皂脚。加碱中和，NaOH脱色酸性白土或活性白土吸附脱臭减压蒸气蒸馏吸附脱色是利用活性炭、白土等吸附力较强的物质，通过吸附除去有色物质的过程。利用油脂中的异味物质一般来自小分子氧化产物的特点，利用沸点的差异，通过减压蒸馏的方法除去这部分物质的过程。第42页/共52页 对粗（毛）油进行精制，可提高油的品质，改善风味，延长油的货架期。 损失了一些脂溶性维生素， 如维生素A、维生素E和类胡 萝卜素等。 第43页/共52页（二）油脂的改性1、油脂的氢化概念及意义：在催化剂存在的条件下，在油脂不饱和双键上加氢，使之不饱和度降低，把室温下的液态油变为部分氢化半固体或塑性脂肪的过程。 油脂氢化分和全氢化和部分氢化。全氢化用骨架镍作为催化剂加热至250，通入氢气，全氢化可生成硬化型氢化油脂，主要用于生产肥皂。部分氢化生成乳化型可塑性脂肪，用于加工人造奶油、起酥油。第44页/共52页第45页/共52页油脂氢化后的特性改变：Advantagev 稳定性稳定性 v 颜色变浅颜色变浅 v 风味改变风味改变 v 便于