第三章-脂質(zhì)分析課件

1、Chapter 3 Lipids脂質(zhì)Contents3.6 Chemistry in Processing of Fats and Oils3.1 Introduction3.2 Structure and Composition of Fats3.3 Physical Properties of Fats3.4 Chemical Properties of Fats3.5 Quality Evaluation of Fats and Oil1. Lipids3.1 Introduction2. Classification3. Function of Lipids1. Lipids3.1 I

2、ntroduction 定義：不溶于水而溶于有機(jī)溶劑的疏 水性化合物95%的植物和動物脂類是脂肪酸甘油酯，即脂肪（fat） 脂：室溫下為固體油：室溫下為液體 3.1 IntroductionLipids通常具有下列共同特征: 不溶于水而溶于乙醚、石油醚、氯仿、丙 酮等有機(jī)溶劑。 大多具有酯的結(jié)構(gòu)，并以脂肪酸形成的酯 最多。 都是由生物體產(chǎn)生，并能由生物體所利用（與礦物油不同）。例外：卵磷脂、鞘磷脂和腦苷脂類。3.1 Introduction食用脂的兩種形式游離脂，或可見脂肪 是指從植物或動物中分離出來的脂 如奶油、豬油或色拉油 食品組分 是指存在于食品中，作為食品的一部分 不是以游離態(tài)存在 例

3、如肉、乳、大豆中的脂3.1 Introduction2. Classification 按化學(xué)結(jié)構(gòu)分： 簡單脂質(zhì) ?；视?甘油+脂肪酸 （占天然脂質(zhì)的95%）（simple lipids） 蠟 長鏈脂肪醇+ 長鏈脂肪酸 復(fù)合脂質(zhì) 磷酸?；视?甘油+脂肪酸+磷酸鹽+含氮基團(tuán)（complex lipids） 鞘磷脂類 鞘氨醇+脂肪酸+磷酸鹽+膽堿 腦苷脂類 鞘氨醇+脂肪酸+糖 神經(jīng)節(jié)苷脂類 鞘氨醇+脂肪酸+碳水化合物 衍生脂質(zhì) 類胡蘿卜素，類固醇，脂溶性維生素等（derivative lipids）真脂類脂3.1 Introduction2. Classification 按來源分：乳脂類、植

4、物脂、動物脂、海產(chǎn)品動物油、微生物油脂單純酰基油，混合?；?。 按脂肪酸構(gòu)成分：3.1 Introduction2. Classification 按不飽和程度分：干性油：碘值大于130，如桐油、亞麻油、紅花油等；半干性油：碘值介于100-130，如棉籽油、大豆油等；不干性油：碘值小于100，如花生油、菜子油等。3.1 Introduction3. Function of Lipids提供必需脂肪酸脂溶性維生素的載體提供滑潤的口感，光潤的外觀，塑性脂肪的造型功能 賦予油炸食品香酥的風(fēng)味，是傳熱介質(zhì)熱量最高的營養(yǎng)素(39.58kJ/g)3.2 Structure and Composition

5、of Fats1. Structure of Fats結(jié)構(gòu)2. Nomenclature 命名3. 脂肪酸的組成分布3.2 Structure and Composition of Fats1. Structure of Fats fat是甘油與脂肪酸生成的一酯,二酯和三酯3.2 Structure and Composition of Fats R1= R 2 = R 3，單純甘油酯； Ri 不完全相同時，混合甘油酯； R1R3，C2原子有手性，天然油脂多為L型。 碳原子數(shù)多為偶數(shù)，且多為直鏈脂肪酸3.2 Structure and Composition of Fats1. Structu

6、re of Fats結(jié)構(gòu)2. Nomenclature 命名3. 脂肪酸的組成分布3.2 Structure and Composition of Fats2. 命名(Nomenclature)(1) Nomenclature of Fatty Acid( FA)(2) Nomenclature of Triacylglycerols (TG)3.2 Structure and Composition of Fats2. 命名(Nomenclature) (1) Nomenclature of Fatty Acid( FA) 系統(tǒng)命名法 末端羧基C定為C1，明確雙鍵位置 CH3(CH2)4CH

7、=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH 9,12-十八碳二烯酸 912 數(shù)字命名法 n: m （n-碳鏈數(shù), m-雙鍵數(shù)） 例： 18:0 18:1 18:2 18:3 位置CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH 從此端編號從此端編號記作:數(shù)字2. 命名(Nomenclature) (1) Nomenclature of Fatty Acid( FA)3.2 Structure and Composition of Fats-命名系統(tǒng)： 分子末端甲基碳原子開始確定第一個雙鍵的位置 CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH 亞油酸 18：26 或 18：2

8、（n6）3.2 Structure and Composition of Fats 天然多烯酸（一般會有2-6個雙鍵）的雙鍵都是被亞甲基隔開的。 5,8,11,14-二十碳四烯酸，或20:46（或 n6） 4,7,10,13,16,19-二十二碳六烯酸或22:63（或 n3） 14 11 8 5 1 63.2 Structure and Composition of Fatsc-順式t-反式 幾何構(gòu)型 WHO,FAO,中國營養(yǎng)協(xié)會推薦 1： 1： 1飽和脂肪酸單不飽和脂肪酸多不飽和脂肪酸3.2 Structure and Composition of Fats2. 命名(Nomenclatur

9、e) (1) Nomenclature of Fatty Acid( FA) 系統(tǒng)命名法 俗名或普通名 英文縮寫 數(shù)字命名法 表3-1 一些常見脂肪酸的命名 數(shù)字命名 系統(tǒng)命名 俗名或普通名 英文縮寫 4: 0 丁酸 酪酸 （Butyric acid） B 6: 0 己酸 己酸 (Caproic acid) H 8: 0 辛酸 辛酸 (Caprylic acid) Oc 10: 0 癸酸 癸酸 (Capric acid) D 12: 0 十二酸 月桂酸 (Lauric acid) La 14: 0 十四酸 肉豆蔻酸 (Myristic acid) M 16: 0 十六酸 棕櫚酸 (Palmti

10、c acid) P 16: 1 9-十六烯酸 棕櫚油酸(Palmitoleic acid) Po 18: 0 十八酸 硬脂酸 (Stearic acid) St 18: 1 9 9-十八烯酸 油酸 (Oleic acid) O 18: 2 6 9,12-十八二烯酸 亞油酸 (Linoleic acid) L 18: 3 3 9,12,15-十八三烯酸 -亞麻酸 (Linolenic acid) -Ln 18: 3 6 6, 9,12-十八三烯酸 - 亞麻酸 (Linolenic acid) -Ln 20: 0 二十酸 花生酸 (Arachidic acid) Ad 20: 4 6 5,8,11

11、,14-二十碳四烯酸 花生四烯酸(Arachidonic acid) An 20: 5 3 5,8,11,14,17-二十碳五烯酸 (Eicosapentanoic acid) EPA 22: 1 9 13-二十二烯酸 芥酸 (Erucic acid) E 22: 6 3 4,7,10,13,16,19-二十二碳六烯酸 (Docosahexanoic acid) DHA 植物中最常見的脂肪酸約占脂肪酸總量的 97 月桂酸 12：0 肉豆蔻酸 14：0 棕櫚酸 16：0 硬脂酸 18：0 油酸 18：1（n-9) 亞油酸 18：2（n-6) 亞麻酸 18：3（n-3)棕櫚酸、油酸以及亞油酸含量較

12、高，即不 飽和脂肪酸占主要成分 亞油酸（-6）、 -亞麻酸（-3）,不 能由人體合成，具有生理活性和營養(yǎng)功能， 是必需脂肪酸Concept 必需脂肪酸(Essential Fatty Acids, EFA) Essential fatty acids can not be synthesized by human body. They include the members of the 3 and 6 families.(L,Ln,An,EPA,DHA) 3.2 Structure and Composition of Fats2. 命名(Nomenclature)(1) Nomenclat

13、ure of Fatty Acid( FA)(2) Nomenclature of Triacylglycerols (TG)3.2 Structure and Composition of FatsSn-系統(tǒng)命名三?；视虵isher平面投影 中間的羥基位于中心碳的左邊 Sn命名法 (Stereospecific Numbering) Glycerol 數(shù)字命名: Sn-16:0-18:1-18:0 英文縮寫命名: Sn-POSt 中文命名: Sn-1-棕櫚酸-2-油酸-3-硬脂酸甘油酯16143.2 Structure and Composition of Fats1. Structure

14、 of Fats結(jié)構(gòu)2. Nomenclature 命名3. 脂肪酸的組成分布3.2 Structure and Composition of Fats3. 脂肪酸的組成分布（1）動物脂肪乳脂 主要的脂肪酸是棕櫚酸,油酸與硬脂酸，含短鏈脂肪酸C4C12，少量的支鏈、奇數(shù)碳FA。高等陸生動物脂 大量的C16和C18飽和脂肪酸(P,St)和中等量不飽和FA（O和L),mp較高水產(chǎn)動物油脂 高不飽和脂肪酸, EPA(20:5), DHA(22:6)。 兩棲類、爬行類、鳥類和嚙齒動物 FA的組成介于水產(chǎn)動物和陸產(chǎn)高等動物之間。 3.2 Structure and Composition of Fats

15、3. 脂肪酸的組成分布（1）動物脂肪3.2 Structure and Composition of Fats3. 脂肪酸的組成分布（2）植物脂肪植物油脂：大量油酸、亞油酸,飽和脂肪酸均低于20 亞麻酸酯：豆油、麥胚油、大麻籽油 月桂酸酯：月桂酸含量特別高，熔點低，如椰子油。 3.2 Structure and Composition of Fats3. 脂肪酸的組成分布（2）植物脂肪1. Smell and colour3.3 Physical Properties of Fats2. Melting and Boiling Points3. Crystallization properti

16、es4. Melting properties1. Smell and colour 純脂肪無色、無味 多數(shù)油脂無揮發(fā)性，氣味多由非脂成分引起的。 芝麻油 椰子油 菜油3.3 Physical Properties of Fats2. Melting Points and Boiling Points 天然油脂沒有敏銳的mp和bp mp:游離脂肪酸甘油一酯二酯三酯 mp最高在4055之間。碳鏈越長，飽和度越 高，則mp越高。 mp96%。 bp：180200之間，bp隨碳鏈增長而增高3.3 Physical Properties of Fats脂 肪熔點()消化率(%)大豆油-8 -1897.

17、5花生油0398.3向日葵油-16 1996.5棉籽油3-498奶油283698豬油365094牛脂425089羊脂445581人造黃油87表4-3 幾種常用食用油脂的溶點與消化率的關(guān)系3. Crystallization properties 油脂的晶體特性3.3 Physical Properties of Fats脂肪固化時，分子高度有序排列，形成三維晶體結(jié)構(gòu) 晶體是由晶胞在空間重復(fù)排列而成的 晶胞一般是由兩個短間隔(a,b)和一個長間隔(c)組成的長方體或斜方體。 脂肪酸烴鏈中的最小重復(fù)單位（亞晶胞）是亞乙基(-CH2CH2-)，可用來描述脂肪中脂肪酸烴鏈的晶體結(jié)構(gòu)的堆積或排列方式 3

18、. Crystallization properties 化學(xué)組成相同的物質(zhì)，結(jié)晶晶型不同，但融化后生成相同的液相。concept 同質(zhì)多晶(Polymorphism) 未熔化 亞穩(wěn)態(tài) 穩(wěn)定態(tài) 穩(wěn)定態(tài) 穩(wěn)定態(tài)脂肪酸烴鏈中的最小重復(fù)單位是-CH2CH2- 自發(fā)地取決于溫度脂肪的亞晶胞最常見的堆積方式: （2）正交 （1）三斜 （3）六方 Stability： 三斜(T)：烴鏈平面是平行的正交(O):烴鏈平面相互垂直 六方形（H） 三?；视偷?種晶型最穩(wěn)定 最不穩(wěn)定 易結(jié)晶為型的脂肪有：大豆油、花生油、椰子油、橄欖油、玉米油、可可脂和豬油。易結(jié)晶為/型的脂肪有：棉子油、棕櫚油、菜子油、乳脂、牛脂

19、及改性豬油。/型的油脂適合于制造人造起酥油和人造奶油。 3. Crystallization properties 油脂的晶體特性甘油三酯在晶格中分子排列成椅式DCLTCL特性堆積方式正六方正交三斜熔點密度有序程度 表4-4 同酸甘油酯同質(zhì)多晶體的特性3. Crystallization properties 油脂的晶體特性 調(diào)溫 利用結(jié)晶方式改變油脂的性質(zhì)，使得到理想的同質(zhì)多晶型和物理狀態(tài)，以增加油脂的利用性和應(yīng)用范圍。Concept可可脂：POSt（40%）、StOSt（30）以及POP（15），具有6種同質(zhì)多晶型物（-） 調(diào)溫 利用結(jié)晶方式改變油脂的性質(zhì)，使得到理想的同質(zhì)多晶型和物理狀態(tài)

20、，以增加油脂的利用性和應(yīng)用范圍。 可可脂：POSt（40%）、StOSt（30）以及POP（15），具有6種同質(zhì)多晶型物（-） Concept迅速加熱至熔點Polymorphism of Cocoa Fats -2 23.3 C -2 27.5 C -3V 33.8 C -3VI 36.2 Cthe best最不穩(wěn)定，熔點最低 型比較穩(wěn)定，介穩(wěn)態(tài)，是所期望的結(jié)構(gòu)， 使巧克力涂層具有光澤的外觀 VI型比V型的熔點高,最穩(wěn)定,貯藏中VVI型， 導(dǎo)致巧克力的表面形成一層非常薄的“白霜”， 是不期望的 加入低濃度表面活性劑，能改變脂肪熔化溫度范圍以及同質(zhì)多晶型物的數(shù)量與類型 表面活性劑將穩(wěn)定介穩(wěn)態(tài)的同

21、質(zhì)多晶型物，推遲向V VI型轉(zhuǎn)變。 山梨醇硬脂酸一酯和三酯可以抑制巧克力起霜，抑制V VI型。 山梨醇硬脂酸三酯可加速介穩(wěn)態(tài)同質(zhì)多晶型物轉(zhuǎn)成V型。3. Crystallization properties 油脂的晶體特性4. Melting Properties 3.3 Physical Properties of Fats油脂的熔化固體分?jǐn)?shù)ab/ac液體分?jǐn)?shù)bc/ac固體脂肪指數(shù)(SFI) Solid Fat Index: 在一定溫度下固液比ab/bc4. Melting Properties 熱焓或膨脹熔化曲線SFI同食品中脂肪的功能性質(zhì)密切相關(guān)固體脂肪指數(shù)(SFI)的測定 膨脹率法：精確

22、，費時，只適用于SFI50%. 核磁共振法 (寬線, 脈沖)超聲技術(shù): 固體脂肪的超聲速率大于油. 熱焓或膨脹熔化曲線美國油脂化學(xué)會(AOCS): 10,21.1,26.7, 33.3, 37.8國際理論應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(IVPAC): 10, 15, 20, 25固體脂肪指數(shù)(SFI) 5040302010 10 21 27 33 38 人造奶油復(fù)合起酥油椰子油溫度/ 固體相對含量/%油脂的塑性 指在一定外力下，表觀固體脂肪具有的抗變形的能力。 油脂塑性的決定因素：固體脂肪指數(shù)（SFI）：固液比適當(dāng)脂肪的晶型：/晶型可塑性最強(qiáng)熔化溫度范圍：溫差越大，塑性越大4. Melting Propert

23、ies 可塑性油脂的作用：涂抹性（涂抹黃油等）可塑性（用于蛋糕的裱花）起酥作用使面團(tuán)體積增加起酥油（Shortening ）：是指用在餅干、糕點、面包中專用的塑性油脂。特性：在40oC不變軟，在低溫下不太硬，不易氧化。Plastic FatsPlastic Fats： 涂抹性 概念: 塑性油脂在剪切應(yīng)力作用下以薄層形式 均勻分布和保留在平面上的能力. 影響因素: 屈服值，人造黃油4000Pa shortening shortening Pastry Margarine 酪化性Concept: 塑性油脂在空氣中高速攪拌時形成 氣泡的能力。酪化值：1g試樣所含空氣毫升數(shù)的1000倍。Example

24、: 乳脂打擦度 等質(zhì)量的乳脂和蔗糖混合后， 在規(guī)定時間內(nèi)由專門的設(shè)備 不斷攪打，比容積的增加倍數(shù)。 慣奶油1.9-2.7 優(yōu)良1.6-1.9 中等1.3-1.6 差稀奶油乳脂肪：35-38 攪打溫度：2-8蔗糖：15-20 攪打時間：8-10min乳化劑: 如卵磷脂穩(wěn)定劑: 如明膠或海藻酸鈉Plastic Fats： 起酥作用 面團(tuán)體積增加 形成較大面積的薄膜和細(xì)條，使面團(tuán)延展性增強(qiáng)；包含空氣； 降低面粉吸水率； 35.4 8.64油脂 35.9油脂 32.4 19.8Plastic Fats：酥性和甜酥性餅干：油30-40 韌性餅干：油1014% Concept: 起酥油(Shortenin

25、g) 是指用在餅干、糕點、面包中專用的塑性油脂。 shortening shortening Pastry Margarine特性： 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的塑性油脂，在40C不變軟， 在低溫下不太硬，不易氧化。起酥油(Shortening) 氫化植物油0.1%-0.5% 單甘酯0.1%-0.3% 大豆磷脂 20ml/100g氮氣0.2g/Kg BHT混合冷卻結(jié)晶捏合塑化排出時壓力驟降通過擠壓閥排出白色光滑奶油狀裝入容器-膏狀熟化1-4天低于熔點或高于包裝溫度1-2度1. Smell and colour3.3 Physical Properties of Fats2. Melting and Boilin

26、g Points3. Crystallization properties4. Melting properties3.4 Chemical Properties of Fats4. 輻解(Radiolysis)3. 脂肪在高溫下的化學(xué)反應(yīng)2. 氧化反應(yīng)(oxidation Reaction)1. 水解反應(yīng)(Lipolysis Reaction)1. 水解反應(yīng) (Lipolysis Reaction)Fats +H2O Free Fatty Acid加熱、酸、堿及脂解酶乳脂水解釋放出短鏈脂肪酸，使生牛奶產(chǎn)生酸敗味；但添加微生物和乳脂酶能產(chǎn)生某些典型的干酪風(fēng)味。在油炸食品時，食品中大量水分進(jìn)入油

27、脂，油脂又處在較高溫度下產(chǎn)生脂解，使游離脂肪酸含量增加，通常引起油脂發(fā)煙點和表面張力降低，以及油炸食品品質(zhì)變劣。油炸發(fā)煙，影響風(fēng)味 水解酸敗動物脂肪高溫提煉滅酶 1. 水解反應(yīng) (Lipolysis Reaction)Fats +H2O Saponification 皂化加堿酸價 (Acid Value；AV)： 中和1克油脂中游離FA所需的KOH毫克數(shù)。 AV 飽和脂肪酸 順式構(gòu)型 反式構(gòu)型 共軛雙鍵 非共軛雙鍵 游離脂肪酸 甘油酯 甘油酯中FA的無規(guī)分布使V氧化 雙鍵數(shù)V氧化脂肪酸雙鍵數(shù)誘導(dǎo)期(h)相對氧化速率18:00118:1 (9)18210018:2 (9,12)219120018

28、:3 (9,12,15)31.342500表3-7 脂肪酸在25C時的誘導(dǎo)期和相對氧化速率影響油脂氧化速率的因素: O21O2的V氧化1500 3O2 的V氧化。V氧化氧壓 Temperature 溫度V氧化SFA室溫下穩(wěn)定，高溫下會顯著的氧化。 Aw Surface Area 表面積V氧化 Catalyst（催化劑,助氧化劑） Mn+(n2,過渡金屬離子)是助氧化劑。a. 促進(jìn)ROOH分解b. 直接與RH未氧化物質(zhì)作用 Mn+ + RH M(n-1)+ + H+ + R c. 使3O2 活化，產(chǎn)生1O2和HO2金屬催化能力強(qiáng)弱排序如下：鉛銅黃銅錫鋅鐵鋁不銹鋼銀 光和射線 促使氫過氧化物分解

29、引發(fā)游離基 抗氧化劑 延緩和減慢油脂氧化速率 影響油脂氧化速率的因素:過氧化脂質(zhì)的危害: 過氧化脂質(zhì)幾乎能和食品中的任何成分反 應(yīng)，使食品品質(zhì)降低。 ROOH幾乎可與人體內(nèi)所有分子或細(xì)胞反 應(yīng)，破壞DNA和細(xì)胞結(jié)構(gòu)。 脂質(zhì)常溫及高溫氧化均有有害物產(chǎn)生。RO + Pr Pr + ROH 2 Pr Pr-Pr 3.4 Chemical Properties of Fats4. 輻解(Radiolysis)3. 脂肪在高溫下的化學(xué)反應(yīng)2. 氧化反應(yīng)(Oxidation Reaction)1. 水解反應(yīng)(Lipolysis Reaction)3. 脂肪在高溫下的化學(xué)反應(yīng) 熱分解、熱聚合、縮合、水解、

30、氧化反應(yīng)等。油脂經(jīng)長時間加熱，顏色變暗，粘度，碘值，酸價，發(fā)煙點，泡沫量。 Thermal Decomposition 熱分解作用 氧化熱解非氧化熱解(2) Thermal Polymerization 熱聚合作用氧化熱聚合非氧化熱聚合 (1) Thermal Decomposition Introduction: 飽和脂肪 非氧化熱解有毒 飽和脂肪 氧化熱解 不飽和脂肪 非氧化熱解 主要生成一些低分子量的物質(zhì)；此外還有二聚體。 氧化熱解 與低溫下的Autoxidation類似，但ROOH的分解速率更快。非氧化熱解 (1) Thermal Decomposition 脂肪的熱分解作用小結(jié)：氧化

31、熱解飽和脂肪 酸、烯醛、酮不飽和脂肪 低分子量物質(zhì)、二聚體飽和脂肪 ROOH不飽和脂肪 ROOH（自動氧化）油脂加熱溫度應(yīng) T150 非氧化熱聚合 是Diels-Alder反應(yīng) 氧化熱聚合 聚合成二聚體。 導(dǎo)致油脂粘度增大，泡沫增多油脂檢驗含羥基化合物（乙?；担?， 環(huán)狀化合物的含量 (2) Thermal Polymerization 3. 脂肪在高溫下的化學(xué)反應(yīng)(1) Thermal Decomposition 熱分解作用 氧化熱解非氧化熱解(2) Thermal Polymerization 熱聚合作用氧化熱聚合非氧化熱聚合(3) 油脂的縮合反應(yīng) (3) 油脂的縮合反應(yīng) 小結(jié)： 油炸食品

32、中香氣的形成與油脂在高溫下的某些反應(yīng) 有關(guān)。 油脂在高溫下過度反應(yīng)，則是十分不利的。加工中 宜控制t150。醚類化合物 油脂在油炸條件下的化學(xué)變化：3.4 Chemical Properties of Fats4. 輻解(Radiolysis)3. 脂肪在高溫下的化學(xué)反應(yīng)2. 氧化反應(yīng)(Oxidation Reaction)1. 水解反應(yīng)(Lipolysis Reaction)目的：消滅微生物和延長貨架壽命 高劑量 1050kGy 中等劑量 110kGy 低劑量 3kGy 4. 輻解(Radiolysis) 防止馬鈴薯和洋蔥發(fā)芽； 延遲水果成熟； 殺死調(diào)味料,谷物，豌豆 和菜豆中的昆蟲；肉和肉制品殺菌；延長食品貨架壽命 如：冷藏新鮮魚,雞,水果及蔬菜 輻射劑量越大，影響越嚴(yán)重 輻照和加熱生成的降解產(chǎn)物有些相似，但后者分解產(chǎn)物更多。(250kGymp改變油脂的結(jié)晶性和稠度 Random Inter