油脂的物理特性.ppt

1、第四章 脂类Chapter 4 Lipids,一、概述 二、油脂的物理特性 三、脂类的化学性质 四、油脂加工化学,一概述 Introduction,（一）共性 不溶于水，酯的结构，由生物体产生、为生物体利用 （二）功能作用 Function of Lipids 供能，提供必需脂肪酸，维生素载体，生理活性物质，改善食品质地，增加食品风味。,（三）命名 Nomenclature （p86-87） 三酰基甘油 Triacylglycerols CH2OOC(CH2)16CH3 CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COO-CH CH2OOC(CH2)12CH3 Sn甘油1硬脂酸酯2油酸酯3肉豆蔻酸

2、酯； 1硬脂酰2油酰3肉豆蔻酰Sn甘油 ; SnStOM ; Sn18：018：114：0。 - StOM 表示任意比例的SnStOM 和 SnMOSt的混合物。,常见脂肪酸的命名,（四）分类 Classification (p88-89) 1、按组成分类 单纯脂类 复合脂类 衍生脂类 2、按来源及主要脂肪酸分类 （1）月桂酸脂类 （2）植物奶油类 （3）油酸亚油酸类 （4）芥酸脂类 （5）亚麻酸类 （6）乳脂类 （7）动物脂肪类 （8）海生动物油类 3、按用途分类 烹调油、色拉油、煎炸油、起酥油、人造奶油、代可可脂,二、油脂的物理特性The Physical Properties of Fa

3、t,(一）油脂是多种三酰基甘油的混合物 1、油脂含脂肪酸的种类 一般4-8种 ( p88 表 4-5 ) 2、油脂的性质与脂肪酸种类及位置分布有关 例： 14：0 16：0 18：0 18：1 18：2 熔点 羊脂 % 2-4 25-27 25-31 36-43 3-4 45-55 可可脂 % 23-24 34-35 39-40 2 32-36,因为二者位置分布不同: SSS UUU UUS SSU 羊脂 26 4 70 可可脂 2.5 4 93 组成三酰基甘油的种数 a a=n3 (n为脂肪酸种数） n=2,a=8; n=3,a=27; n=4,a=64,（二）三酰基甘油中脂肪酸分布理论 均

4、匀分布理论 为一种脂肪酸，为其它脂肪酸 X 1/3 2/3 S%,随机分布理论 SnXYZ = XYZ104 例：L50%，30%，St20% %n10-4. %Sn-t10-4 %Sn-10-4 . a=n3=33=27种 有限随机分布理论 以维持体内液态为限,（三）天然油脂中脂肪酸位置分布The Composition Distribution of Fatty Acids in Natural Fats,植物油 - 一般规律 - -S 不饱和优先占据（排列）n-2位。特别是亚油酸优先在n-2位，饱和的在 n-1、n-3位,动物脂 一般：n-1, ：n-2 猪脂：n-1, 1 6 : 0n

5、-2 1 ：n-3 乳脂：短链含量高， 海产动物脂：含长链多不饱和脂肪酸且优先占n-2 ： ：（） ： ： 2：（） （脑黄金）,（四）同质多晶性质 Crystallization properties,概念 concept 三硬脂酰甘油.凝固凝固. 同一油脂具有不同的晶体形态，称为油脂的同质多晶性质。,、相同脂肪酸的三酰基甘油的多晶特征 晶形 链堆积 六方 正 交 三 斜 密度 小 中 大 能量 高 中 低 稳定性 小 中 大 熔点 低 中 高,脂肪的亚晶胞最常见的堆积方式,、混合三酰甘油多晶体 饱和的为型； 不饱和的：不对称的为型，（USS UUS）; 对称的为型(SUS USU) 交叉排

6、列，可形成 、 ,甘油三酯在晶格中分子排列成椅式,、常见油脂的晶型 ：棉、菜、棕榈、牛脂、奶油 ：豆、花生、玉米、芝麻、椰子 可可脂： t （16:0 18:1 18:0） Stt (18:0 18:1 18:0) 3 (16:0 18:1 16:0) 稳定的晶型为 3 （， 不同间矩） 其中3（）稳定，外观明亮，光滑，可转变为3（）“白霜”,（五）膨胀及固体脂肪指数1、熔化膨胀固体脂肪在加热时熔化，使容积增加,2、固体脂肪指数 SFI（Solid FatIndex)） 在一定温度下，固体脂肪的含量（） 越大，膨胀度越大。 部分脂肪值 品种 10 21.1 33.3 可可脂 62 48 0 棕

7、榈油 34 12 6 椰子油 55 27 0 面包奶油 29 18 13,（六）塑性、稠度,1.塑性：在外力的作用下，可改变形状的性质 塑性脂肪 Plastic Fats 在较小力的作用下不流动，较大力下可流动（如奶油）。在强力下可成型，小力下不成型（如巧克力）。 奶油在较大力下可流动，巧克力在较大力下可成型。,起酥油(Shortening),2. 稠度Consistency 是塑性脂肪的硬软度，脂肪的可塑性，可用稠度衡量。 影响稠度的因素： （）越大，稠度越大 （）小晶体稠度大于大晶体稠度 ，稠度大于稠度 （）快速冷却，稠度增加 （）熟成,熔点下，放到天稠度增加 （）机械作用 , 降低稠度

8、（）温度增加，则稠度降低,第五节 乳状液与乳化剂,一、乳状液 （1）乳化：是指两互不相溶的液体互相分散的过程，其连续相称为分散介质或外相。 （2）乳状液形成的条件：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，增加界面所做的功为：W=A,乳状液能量水平较高，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。,（3）乳状液的失稳与影响乳化稳定性的因素,乳状液失稳的三个阶段为：上浮、絮集与聚结 A 上浮：两相的密度不同而引起的密度小的一相向上富集的过程。沉降速度符合Stokes定律： V：液滴上浮速度 r：液滴的半径 G：重力加

9、速度 ：两相密度差 ：连续相的粘度,B：絮集（絮凝）：脂肪球相互靠拢,影响因素：维持脂肪球相互状态的力： 吸引力：分子间作用力（主要是范得华引力）； 斥力：静电斥力，粒子表面上存在双电层而引起的静电排斥力。,DLVO理论：,如果斥力位超过引力位，产生了对抗碰撞的能垒。如果能垒的大小超过了粒子的动能，悬浮液稳定。仅粒子间距离非常小时，范德华引力位才变得非常大，在中间距离时，斥力位超过引力位。 DLVO理论原应用于无机胶体体系。乳状液的聚集还涉及到液滴周围吸附膜的破裂，液滴接近时还会产生扭曲变形等。 絮凝会加速上浮。,C：聚结：脂肪膜的破裂导致导致脂肪球合并 界面膜强度 膜内压：p=4/r。为界面

10、张力，r为液滴半径。,影响乳状液稳定性的因素：,（）分散相的分散程度 （）界面张力 （）连续相粘度 （）相体积比 （）两相密度差,二 乳化剂,乳化剂分子是由亲水基与亲油基组成的双亲分子。 乳化剂在食品体系的功能：a：控制脂肪球滴聚集，增加乳状液稳定性；b：在焙烤食品中减少老化趋势，以增加软度；c：与面筋蛋白相互作用强化面团；d：控制脂肪结晶，改善以脂类为基质的产品的稠度。,（1）甘油一酯,食品中使用最广泛和最有效的乳化剂。 商品甘油一酯含有甘油一酯、甘油二酯及甘油三酯。 分子蒸馏单甘酯：分子蒸馏得到，甘油一酯含量90%以上。 非粒子乳化剂，常用于人造奶油、冰淇淋及其他冷冻甜食等。,（2）乳酰化

11、一酰基甘油,一酰基甘油的疏水特性可以通过加入各种有机酸根以生成一酰基与羟基羧酸的酯而有所增加。 乳酰化甘油的制备由脂肪酸+甘油+乳酸反应制得。 类似方法可以制得琥珀酸、酒石酸及苹果酸酯。,（3）硬脂酰乳酰乳酸钠（SSL）,SSL制法类似乳酰化一酰基甘油，方程式见教材p99。 离子型乳化剂。 亲水性极强，能在油滴与水界面形成稳定的液晶相，形成稳定的O/W乳状液。 有很强的复合淀粉的能力，通常用于焙烤与淀粉工业。,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),（4）丙二醇硬脂酸一酯 亲水性较强，广泛应用于焙烤工业。 （5）聚甘油酯 甘油在碱性与高温条件下聚

12、合产生聚甘油，-羟基缩合形成醚键，再与脂肪酸直接酯化生成直链聚甘油酯。反应方程式见教材p100.,（6）脱水山梨醇脂肪酸酯与聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯,山梨醇首先脱水形成己糖醇酐与己糖二酐，然后与脂肪酸酯化生成的产品为脱水山梨醇脂肪酸酯，商品名Spans，一般指脂肪酸与山梨醇酐或脱水山梨醇的混合酯。 聚氧乙烯链通过醚键加到羟基上，生成的产品即聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯，其商品名为Tweens。,（7）卵磷脂,卵磷脂是一种磷脂的混合物，包括： 磷脂酰胆碱卵磷脂，PC，能稳定O/W乳状液； 磷脂酰乙醇胺脑磷脂，PE，能稳定W/O乳状液； 磷脂酰肌酐，PI，能稳定W/O乳状液； 磷脂酰丝氨酸。 卵磷

13、脂中磷脂混合物对于W/O与O/W具有弱的乳化力。,与其他乳化剂复合使用可以增强其稳定乳状液的能力。 硬水中含有高浓度的Ca与Mg，使PE失去乳化能力。 改性（化学或酶法）可以提高乳化能力，并减少与金属粒子的反应。 在食品中，卵磷脂的添加量一般为0.1%0.3%。 在人造奶油中添加卵磷脂可以阻止水滴合并，减慢水分蒸发速度，起到防溅剂的作用。 促进可可粉分散。可可粉的表面含有一层可可脂膜，在表面喷上一层薄的卵磷脂，有助于可可粉进入水溶液。,三 乳化剂水组成的体系中的液晶介晶相液晶,介晶相：性质介于液态和晶体之间，由液晶组成。 乳化剂晶体分散在水中并加热时，在达到真正的熔点前，乳化剂非极性部分烃链间

14、由于范德华引力较小，先开始熔化，转变成无序态，而乳化剂极性部分存在较强的氢键作用力，仍呈晶体状态，因而呈现一种由液体（熔化烃链）与晶体（极性端）组成的液晶结构。 Kraff温度：烃链熔化的温度。,介晶相结构主要有三类：层状、六方及立方，图见教材P101，图418。 含有食品乳化剂的水溶液，可形成各种不同的介晶相。见表49。 层状介晶相：由双分子脂分子中间隔一层水组成，水层厚度约1.60nm。 层状介晶相冷却时形成凝胶，结构仍呈层状，但脂的烃链结晶成型。 当层状介晶相加热时，层状介晶相转变成具有粘性的立方或反向六方型II介晶相。,六方型II介晶相：水充满在六方柱的内部，并被乳化剂分子的极性基团包

15、围，烃链伸向外部。 六方型I介晶相：乳化剂分子的烃链聚集向内，极性基团定向至外面水相。 六方形介晶相：极性基团聚集向内，烃链伸向外部形成球状聚集体。,四 选择乳化剂的依据,1 HLB（疏水亲水平衡值）法 多元醇与脂肪酸酯的HLB（Griffin提出）：HLB=20(1S/A) 式中：S：酯的皂化价 A：酸的酸价 由于精确测定皂化价困难，采用下式：HLB=(E+P)/5 式中，E：氧化乙烯基的质量分数 P：多元醇的质量分数。,当环氧乙烷是唯一存在的亲水基时，上式简化为：HLB=E/5。 乳化剂使用的经验规律： HLB为36的乳化剂有利于形成W/O乳状液；HLB为818的乳化剂有利于形成O/W乳状

16、液。 两种乳化剂复合使用时，其HLB值具有加和性。 复合乳化剂的稳定性高于单一乳化剂。,乳化剂 单甘酯 3.8 司盘 4.7 吐温 15.0 蔗糖酯 316,2 根据PIT（相转变温度）选择乳化剂,一种乳化剂在较低的温度时优先溶解在水中，但在较高温度时可以转变成优先溶解在油中，此时疏水作用较强，乳化剂的相转变温度（PIT）与乳状液稳定性密切相关。 极性越强的乳化剂PIT越高。,五 乳化剂的扩散动力学性质与其乳化作用,大分子乳化剂与小分子乳化剂在扩散动力学上的差异会影响其在竞争吸附中的占位与乳化能力； 大分子乳化剂扩散速度慢，因此形成良好的界面膜需要一定时间，大约需要10min；此时间还与表面性

17、质、体相粘度及分子构象等因素有关，一般球状分子受浓度影响较小； 小分子乳化剂扩散速度较快，易于形成界面膜。 总的降低界面张力能力相同时，小分子乳化剂的乳化能力要强些。,六 界面竞争吸附问题,界面膜是一种动态平衡膜 大分子乳化剂扩散速度慢，小分子乳化剂扩散速度快 大、小分子乳化剂共存时，由于扩散速度差，存在小分子乳化剂取代大分子乳化剂的现象。,七 乳化剂的分子量与分子构型对乳化作用的影响,小分子乳化剂界面膜的强度低，大分子乳化剂界面膜的强度高； 球蛋白的表面疏水能力低，乳化能力差； 展开分子蛋白表面疏水能力高，乳化能力强。 界面膜厚（界面吸附量大或界面分子结构大，会使界面膜厚），则乳化稳定性好。

18、,乳化油所需值 棉油 7.5 植物油 712 乳化剂值的加和性 （） HLBA HLBB 乳化剂HLB被乳化成分所需HLB 一般： 6 818,HLB值与适用性,第五节、脂肪的化学性质The Chemical Properties of Fat,一 脂类水解 通过加热和水分、或酶的作用，脂类中酯键水解，生成游离脂肪酸和甘油。 游离脂肪酸比甘油脂肪酸酯更易氧化。 油炸过程：油温高，从食品中引入大量的水，脂解是一个主要反应。 大量脂肪酸的产生，导致油的发烟点下降，影响油炸食品风味。,二 油脂酸败,、概念 油脂或含油脂食品，在贮藏期间因氧气、日光、微生物、酶等作用，发生酸臭不愉快气味，味变苦涩，甚至具有毒性，这种现象称为油脂酸败。 、对