食品化学脂质部分

食品化学脂质部分物理性质

Physicalproperties纯净的脂肪是无色无味的，颜色是由含有脂溶性色素所致。天然油脂是混合物，故没有确定的熔点和沸点。熔点(Meltingpoint)(40-55oC)脂肪酸的碳链越长，则熔点越高MPlong>MPshort饱和脂肪酸的熔点高于不饱和脂肪酸MPsat>MPunsat

加氢反应(Hydrogenation)提高熔点双键共轭脂肪酸的熔点比非共轭双键的高反式脂肪酸比顺式脂肪酸熔点高MPtrans

>MPcis

第2页,共40页，2024年2月25日，星期天物理性质

Physicalproperties熔点与消化率(digestibility)有关MP＜37oC,消化率(digestibility)

=97.98%;MP

37oC-50oC,消化率(digestibility)

=90%;MP

＞50oC,不消化(indigestible).沸点(Boilingpoint)(180-200oC)脂肪酸碳链增长沸点增高碳链长度相同，饱和度不同的脂肪酸沸点变化不大脂肪密度<水的密度第3页,共40页，2024年2月25日，星期天油脂的乳化特性乳浊液是由两种互不相容的液体组成的体系，其中一相以直径0.1-50µm的小液滴分散在另一相中。以小液滴形式存在的液相称为内相或分散相使小液滴分散的相称为外相或连续相O/W(油在水中),W/O(水在油中)分散的小液滴的形成使两种液体之间的界面面积增大，并随着液滴的直径变小，界面面积成指数关系增加。乳浊液是热力学不稳定体系，在一定条件下会出现分层、絮凝，甚至聚结。1.分层或沉降：由于重力作用，密度不相同的相会产生分层或沉降。第4页,共40页，2024年2月25日，星期天油脂的乳化特性2.絮凝或群集：乳浊液絮凝时，脂肪球是成群的而不是各自的运动。球表面的静电荷量不足是引起絮凝的主要原因未均质的牛奶，脂肪球容易絮凝，絮凝能够加快其分层速度3.聚结：脂肪球相互接触，然后通过絮凝、分层或沉降以及布朗运动最终发生聚结。这是乳浊液失去稳定性的最重要的途径。如牛奶、鲜奶油、蛋黄酱、冰淇淋属于O/W型乳浊液黄油、人造奶油属于W/O型乳浊液第5页,共40页，2024年2月25日，星期天油脂的乳化特性添加乳化剂可阻止乳浊液聚结。乳化剂是表面活性物质，含有疏水和亲水基团的一类化合物，易溶于连续相，所以根据乳化剂的相对亲水-疏水性质可预测形成的乳浊液的类型(O/W或W/O)按结构和性质，乳化剂可分为阴离子型、阳离子型或非离子型。按来源可分为天然乳化剂和人工合成乳化剂。按作用可分为表面活性剂、粘度增强剂或固体吸附剂等。第6页,共40页，2024年2月25日，星期天乳化剂在水中的溶解度取决于其HLB值(亲水-亲脂平衡)的大小。HLB值在3-6之间的乳化剂可形成W/O型乳浊液；HLB在8-18之间则可形成O/W型乳浊液例如，纯单酰甘油酯的HLB值近似3.8，因此，它只能形成W／O型乳浊液。第7页,共40页，2024年2月25日，星期天根据乳浊液的相变温度(PIT)选择乳化剂，乳化剂在较低的温度下，优先溶于水，而在较高温度下则优先溶于油。乳化剂在食品中的应用，其安全性也是一项主要指标。根据毒理学研究，包括动物实验和短期及长期饲养实验，联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)食品标准委员会确定了人体对大多数食品乳化剂的每日允许摄入量(ADI)。

第8页,共40页，2024年2月25日，星期天第9页,共40页，2024年2月25日，星期天乳化剂在食品中的作用是多方向的：用在冰淇淋中除乳化作用外，还可减少气泡，使冰晶变小，赋予冰淇淋细腻滑爽的口感；用在巧克力中，可抑制可可脂由β～3V型转变成β～3VI型同质多晶变体，即抑制巧克力表面起霜；用在焙烤面点食品中，可增大制品的体积，防止淀粉老化；用在人造奶油中可作为晶体改良剂，调节稠度。第10页,共40页，2024年2月25日，星期天影响食品脂质品质的因素①水解反应：脂类化合物在酶作用或加热条件下发生水解，释放出游离脂肪酸。增加的游离脂肪酸会引起脂质酸败，造成食品脂质品质下降。②自动氧化：脂类分子与氧之间的反应，引起脂类氧化变质、食品败坏，降低食品的营养价值，某些氧化产物甚至具有毒性。③热分解：在高温下，脂类发生复杂的化学变化，包括热解和氧化，导致营养价值下降，从而引起食品脂质品质的损失。④油炸：在油炸过程中，食品脂质会发生多种物理和化学变化，这些变化有的可以使油炸食品既有特征的感官品质，但是，如果对油炸过程的条件控制不适当而引起油脂和食品大量分解，不仅会损害油炸食品的感官品质，而且也会使营养价值降低。⑤电离辐射：辐射会降低含脂肪食品的稳定性。辐射可加速形成游离基和样结合成氢过氧化物，氢过氧化物分解，在有氧存在时，辐射还会加速脂肪的自动氧化过程。第11页,共40页，2024年2月25日，星期天水解反应(Hydrolysis)甘油二酯、甘油单酯、甘油脂肪酸甘油三酯第12页,共40页，2024年2月25日，星期天水解反应(Hydrolysis)脂类化合物在酶作用或加热条件下发生水解，释放出游离脂肪酸。成熟的油菜种籽在收获时油脂将发生明显水解，并产生游离脂肪酸，因此大多数植物油在精炼时需用碱中和。在油炸食品时，食品中大量水分进入油脂，油脂又处在较高温度条件下，因此脂类水解成为较重要的反应。在油炸过程中，游离脂肪酸含量的增加，通常引起油脂烟点和表面张力降低，以及油炸食品品质变劣。活体动物组织中的脂肪实际上不存在游离脂肪酸。然而，由于酶的作用，动物在宰杀后其脂肪可生成游离脂肪酸。因此，动物脂肪在加热精练过程中使脂肪水解酶失活，以减少游离脂肪酸的生成。乳脂水解释放出低级脂肪酸，使牛奶产生酸败味。但添加某种特定的微生物的乳脂肪能产生某些典型的干酪风味。第13页,共40页，2024年2月25日，星期天水解反应(Hydrolysis)水解类型碱水解(Basehydrolysis)酸水解(Acidhydrolysis)酶水解(Enzymatichydrolysis)酯交换(Interesterification)水解产物游离脂肪酸(freefattyacids)产生好的风味，如干酪(cheese),巧克力(chocolate)产生异味(

off-flavors)，如牛奶、水果蔬菜、肉第14页,共40页，2024年2月25日，星期天甘油三酯甘油二酯第15页,共40页，2024年2月25日，星期天热分解在高温下，脂类发生复杂的化学变化，包含热解和氧化两种类型反应。在氧存在下加热，饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸加热均发生化学分解。

第16页,共40页，2024年2月25日，星期天油炸油炸是一种重要的加工技术。在有氧存在和约180℃的油炸过程中，与热的油脂接触时间不同，食品通常吸收5%～40%的油脂。在油炸过程中，脂肪将会产生许多化学变化。第17页,共40页，2024年2月25日，星期天油炸过程中油脂的特性油脂在油炸过程中产生的化合物有以下几类：1)挥发性化合物：油脂在空气中于180℃下加热30min以后，可用气相色谱法测定所形成的主要挥发性氧化产物：饱和与不饱和醛、酮、烃、内酯、醇、酸和酯等化合物。2)中等挥发性非聚合的极性化食物：是经各种不同氧化途径形成的化合物：烷氧基、羟基酸和环氧酸。3)二聚、多聚酸、二聚和多聚甘油酯：聚合反应的产物，多聚物的形成使油脂粘度增大。4)游离脂肪酸：在有水和加热条件下，三酰基甘油水解产生游离脂肪酸。以上是油脂在油炸过程中的各种物理和化学变化，这些变化包括粘稠性和游离脂肪酸含量的增加，颜色变深、碘值降低、折光指数改变、表面张力降低和油脂产生泡沫的趋势增大。第18页,共40页，2024年2月25日，星期天油炸参数控制在油炸过程中，食品不断向高温油脂中释放水，起到搅拌油脂的作用，并促使油脂水解，产生更多的游离脂肪酸；同时产生水蒸汽，将油中挥发性氧化产物从体系中带走。这些变化有的可以使油炸食品具有特征的感官品质；但是，如果对油炸过程的条件控制不适当而引起油脂和食品大量分解，不仅会损害油炸食品的感官品质，而且也会使营养价值降低。因此，油炸过程参数的选择十分重要。油脂和油炸食品的化学组成、油炸容器的种类、油炸方式、油炸时间、金属污染物、油脂的翻动速度和有无抗氧化剂存在等。第19页,共40页，2024年2月25日，星期天油炸后油脂检验方法对油炸后油脂组成的测定，有利于对油脂油炸过程的热分解、氧化反应的监控。常规的检测内容包括粘度、游离脂肪酸、感官品质、发烟点、泡沫量、聚合物和降解产物的测定。第20页,共40页，2024年2月25日，星期天电离辐射食品辐射主要是杀死微生物和延长货架期。这种方法可用来对肉或肉制品灭菌；冷藏鲜鱼、鸡、水果和蔬菜辐射后能延长货架期，用低剂量辐射处理土豆和洋葱能抑制发芽，推迟水果后熟，杀死谷物、豌豆、大豆中的昆虫。食品的辐射处理可诱导化学变化，因此必须控制处理条件，使这类化学变化的性质和程度不损害食品的品质和带来安全问题。第21页,共40页，2024年2月25日，星期天辐解产物辐解处理均在真空条件下进行，辐射剂量范围500～6,000rad。脂肪辐射时产生的主要挥发性产物为烃、醛、甲酯和乙酯以及游离脂肪酸。第22页,共40页，2024年2月25日，星期天油脂调控方法油脂食用方法主要有加热及生食两种。前者加热时要求不发生泡沫，无烟或无刺激性臭味，黏度及色泽符合食用标准。后者供直接食用，如调味的应用，应具有一定的风味。粗油中常含有纤维质、蛋白质、磷脂、游离脂肪酸以及其他有色或有臭的杂质，不能直接食用，因此必须对食品中的脂质加以调控。第23页,共40页，2024年2月25日，星期天油脂调控方法①油脂精炼：沉降和脱胶；中和；漂白；脱臭。除去游离脂肪酸、磷脂、糖类化合物、蛋白质及其降解产物、水、色素以及脂肪氧化产物。②油脂氢化：可以使液体油脂转变成更适合于特殊用途的半固体脂肪或可塑性脂肪。而且还能提高油脂的氧化稳定性。③酯交换：有些天然脂肪中脂肪酸的分布方式限制了它们在工业上的应用，酯交换可以提高油脂的稠度和适用性。第24页,共40页，2024年2月25日，星期天油脂精炼未精炼的粗油脂中含有数量不同的、可产生不良风味和色泽或不利于保藏的物质，这些物质包括游离脂肪酸、磷脂和糖类化合物，蛋白质及其降解产物。其中水、色素(主要是胡萝卜素和叶绿素)以及脂肪氧化产物，可通过对粗油脂逐步精练而除去4.5.1.1沉降和脱胶沉降包括加热脂肪、静置和分离水相，可以除去油脂中的水分、蛋白质物质、磷脂和糖类。当油脂含有大量磷脂，例如豆油，在脱胶预处理时应加入2%～3％的水，并在温度约50℃搅拌混合，然后静置沉降成或离心分离水化磷脂。第25页,共40页，2024年2月25日，星期天油脂精炼4.5.1.2中和向油脂中加入适宜浓度的氢氧化钠可除去游离脂肪酸。方法是，加热一定浓度和体积的氢氧化钠溶液，然后混合加热，剧烈搅拌一段时间，静置至水相出现沉淀，得到可用于制作肥皂的油脚或皂脚。油脂用热水洗涤，随后静置或离心，使中性油与残余的皂脚分离。第26页,共40页，2024年2月25日，星期天油脂精炼4.5.1.3漂白油脂加热至85℃左右，用吸附剂例如漂白土或活性炭处理，有色物质几乎全部被清除，漂白时应注意防止油脂氧化。其他物质例如磷脂、皂化物、某些氧化产物也同色素一起被吸附，然后过滤除去漂白土，使得到纯净的油脂。第27页,共40页，2024年2月25日，星期天油脂精炼4.5.1.4脱臭油脂中非挥发性化合物主要是油脂氧化时产生的，可以用减压蒸汽蒸馏除去。对于非挥发性异味物质，通常添加柠檬酸，可以使通过热分解转变成挥发性物质，然后再经过水蒸汽蒸馏除去。这种处理方法同样也作为微量重金属助氧化的螯合剂。精练过的棉油明显优于粗棉油的品质，无论是色泽、风味或稳定性都明显提高，还能有效地清除油脂中某些毒性很强的物质，例如花生油中可能存在的污染源黄曲霉素以及棉籽油中的棉酚。经过精炼后的油脂氧化稳定性得到改善，但精炼过程中会造成油脂中天然抗氧化物质的损失，导致油脂氧化稳定性下降。例如，粗棉油中含有大量的棉酚和生育酚，比精炼棉油的抗氧化作用强。

第28页,共40页，2024年2月25日，星期天油脂氢化(Hydrogen)是三酰基甘油的不饱和脂肪酸双键与氢发生加成反应的过程。油脂氢化过程，不仅使双键加成变成饱和键，而且还可以双键的位置改变或双键的构型转化，形成异构体称为异酸(isoacid)。使液体油转变成半固体或塑性脂肪，以适合一些特殊的用途。例如起酥油/人造奶油/肥皂。提高油的氧化稳定性。

生产反式油脂(Transfats)。顺式油脂反式油脂第29页,共40页，2024年2月25日，星期天油脂氢化(Hydrogen)油脂的氢化：是利用催化剂，使油脂的不饱和双键发生加氢反应。氢化可选择性进行，也可深度氢化。选择性氢化（部分氢化）是严格控制高度不饱和油脂的加氢顺序和加氢速度，分别得到不同特性的氢化产品，部分氢化生成乳化性、可塑性脂肪，用于人造奶油、起酥油加工。深度氢化（全氢化）是将所有油脂的不饱和双键几乎全部加氢，制得高度饱的氢化油脂。主要用于肥皂生产。脂质加氢的目的:将顺式不饱和脂肪酸转变成室温下更稳定的固态反式脂肪酸，可以降低色泽、提高熔点、改变塑性、去除某些异味、提高油脂的氧化稳定性，增加油脂的耐贮藏性。例如，将棉子油和豆油氢化可以制得起酥油或人造奶油的基料。第30页,共40页，2024年2月25日，星期天油脂氢化(Hydrogen)脂质加氢需要注意哪些事项：油脂氢化需要经过精炼、漂白和干燥预处理，对原料等有一定的要求，例如油脂中游离脂肪酸和皂的含量要低，氢气还必须干燥且不含硫、CO2和氨等杂质，催化剂应具有持久的活性，使氢化和异构化的选择性按照期望的方式进行，同时应容易过滤除去。油脂氢化的副产物：主要是反式脂肪酸，不饱和脂肪酸氢化时产生的反式脂肪酸占8%-70%。第31页,共40页，2024年2月25日，星期天反式脂肪酸(Transfattyacid)反式脂肪酸的危害：

反式脂肪酸以两种形式影响我们：一种是扰乱我们所吃的食品，一种是改变我们身体正常代谢途径。反式脂肪酸可增加患冠心病的危险。反式脂肪酸导致心血管疾病的几率是饱和脂肪酸的3-5倍，反式脂肪酸还会增加人体血液的黏稠度，易导致血栓形成。此外，反式脂肪酸还会诱发肿瘤（乳腺癌）、哮喘、II型糖尿病、过敏等病症。反式脂肪酸对生长发育期的婴幼儿和成长中的青少年也有不良影响。第32页,共40页，2024年2月25日，星期天反式油脂第33页,共40页，2024年2月25日，星期天反式脂肪酸(Transfattyacid)影响因素：氢浓度：当氢浓度很高时，催化剂吸附氢达到饱和，大部分活性位置被氢原子占据，选择性降低，只能和两个氢原子接近的双键加氢成饱和键；当氢浓度很低时，催化剂表面的氢原子分布稀少，只有一个氢原子与双键反应，称为半氢化-脱氢链区使异构化可能性更大。温度：高温时增加反应速度，使氢很快的从催化剂表面除去，使选择性提高，异构化可能性更大，反式脂肪酸含量高。压力：低压时，异构化可能性更大，反式酸含量高。催化剂：高浓度催化剂，反式酸含量高搅拌：低强度搅拌时，反式酸含量高。第34页,共40页，2024年2月25日，星期天第35页,共40页，2024年2月25日，星期天反式脂肪酸(Transfattyacid)如何防止反式脂肪酸的形成：①控制氢化操作条件，如氢化压力、氢化温度和催化剂用量等,从而将反式脂肪酸的含量控制在最低。一般而言,降低反应温度,提高反应压力,提升催化剂表面上的氢气浓度，增加反应系统搅拌速率并减少催化剂用量,可获得低反式脂肪酸含量的产品。②选择贵金属催化剂：一方面原因在于贵金属催化剂特有表面结构和其活性位点吸附能力；另一个原因在于贵金属催化剂天然化学结构会促使被吸附氢与不饱和脂肪酸双键在催化剂表面形成平衡分布浓度。例如，铂金（Pt）,钯（Pd）。另外，采用均相催化剂,也可有效减少反式脂