模块二 脂类在食品加工中的应用,江苏食品职业技术学院食品工程系,2.1 概述 2.2 脂肪及脂肪酸的性质 2.3 脂类的代谢 2.4 食品原料中的脂类,2.1 概述,一、脂类的特征,脂类是生物细胞和组织中不溶于水，而易溶于乙醚、氯仿、苯等非极性溶剂的重要有机化合物。,脂类的共同特征：不溶于水而易溶于乙醚等非极性的有机溶剂； 都具有酯的结构，或与脂肪酸有成酯的可能； 都是生物体产生，并能为生物体所利用,（1）脂类是生物能量的主要储存形式 （2）脂类对生物体具有保护作用 （3）脂类是构成生物膜的基本组成成分 （4）脂类是生物细胞内重要的生理活性物质 雄性激素、雌性激素、肾上腺皮质激素等类固醇激素、萜类化合物中维持人体和动物正常生长所必需的脂溶性维生素A、D、E、K和类胡萝卜素等多种光合色素等。,脂类的生物学意义,脂肪细胞,二、脂类的分类,（1）将脂类分为脂肪与类脂（类似于脂肪的物质）,（2）将脂类分为简单脂、复合脂和衍生脂（即非皂化脂）,三、脂肪的化学组成与种类,从化学结构上看，脂肪是由甘油和脂肪酸结合成的酯，即甘油三个羟基和三个脂肪酸分子的羧基脱水缩合而成的酯，学名为三酰甘油，也称为真脂或中性脂肪。,脂肪结构,1分子甘油和3分子脂肪酸形成的酯,脂肪酸,饱和 ： 16C软脂酸、 18C硬脂酸,不饱和,含1个双键（油酸）,含2个双键（亚油酸）,含3个双键（亚麻酸）,含4个双键（花生四烯酸）,三酰甘油(triacylglycerol, TG),通式,R1=R2=R3 简单三酰甘油,混合三酰甘油,若构成三酰甘油的三个羟基相同，则称为单纯甘油酯，否则称为混和甘油酯。 天然脂肪中单纯甘油酯很少，只有少数脂肪例外。 油：常温下，含不饱和脂肪酸多的植物脂肪，液态 脂：常温下，含饱和脂肪酸多的动物脂肪，固态 二者均以其来源名称命名。如：豆油、菜籽油、猪脂、牛脂等。,甘油：学名叫丙三醇，是最简单的一种三元醇，它是多种 脂类的固定构成成分。,脂肪酸：构成脂肪的脂肪酸种类繁多，脂肪的性质取决于 脂肪酸的种类及其在三酰甘油中的含量和比例。,长链、中链、短链脂肪酸,反式脂肪酸,反式脂肪酸概念：物油加氢可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。 应用：利用这个过程生产人造黄油，也利用这个过程增加产品货架期和稳定食品风味。,1. 脂肪中脂肪酸的种类,脂肪中的脂肪酸可分为： 饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸。 饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸摄入过多，会引起身体内胆固醇增高、血压高、冠心病、糖尿病、肥胖症等疾病容易发生； 多不饱和脂肪酸可以降低血脂，防止血液凝聚。 当这三种脂肪酸的吸收量达到111的比例时，营养才能达到均衡，身体才能更健康。,2. 各类生物脂肪中脂肪酸组成的特点,陆地上植物 脂肪中多数为C16C18的脂肪酸，尤以C18脂肪酸最多。 其中，植物中主要脂肪酸是软脂酸、油酸，并往往含有亚油酸。种子中一般以软脂酸、油酸、亚油酸及（或）亚麻酸为主要脂肪酸。,高等陆生动物 脂肪中的脂肪酸主要是软脂酸、油酸，并往往含有硬脂酸。许多动物（特别是反刍动物）的乳中含有相当多的短链脂肪酸（C4C10）。,油脂不仅可以增加制品的风味，改善了结构、外形和色泽，提高营养价值，而且还为油炸类糕点提供了加热介质。 油脂能覆盖于面粉的周围并形成油膜，增加面团的塑性。油脂能层层分布在面团中，起着润滑作用，使面包、糕点、饼干产生层次，口感酥松，入口易化，并具有调节面筋胀润度、提高面团可塑性的作用。,四、油脂在食品加工中的应用,在油脂原料的选择方面，起酥性、稳定性、吸收率三者之间存在较大矛盾。 猪油和奶油：起酥性好，吸收率高；但稳定性较差。 植物油：吸收率高达98%；但起酥性差，其稳定性除了椰子油和棕榈油有较高稳定性外，其余几乎都不耐贮藏。 氢化油：起酥性和稳定性均好；但吸收率很低。 生产中经常使用抗氧化剂抑制油脂的酸败。,五 类脂,（一）磷脂,磷脂是分子中含有磷酸的复合脂，因分子中含有磷酸根而得名。 磷脂按其组成中醇基部分的种类可分为甘油磷脂和非甘油磷脂两类。,磷脂的结构,所含甘油的第3个羟基被磷酸酯化，而其他两个羟基被脂肪酸酯化。,1. 甘油磷脂,不同类型的甘油磷脂,（1）卵磷脂（PC）,卵磷脂使由磷脂酸与胆碱结合而成。 磷脂酸及胆碱在卵磷脂分子中的位置不同可分为-及-两种结构，天然的卵磷脂都是成-型的。,卵磷脂的分子模型,脑磷脂常与卵磷脂共存于组织中，以脑组织含量最多，约占脑干物质重的4%6。 脑磷脂与卵磷脂结构相似，只是以氨基乙醇代替了胆碱。脑磷脂同样是双亲性物质，但由于分布相对较少，很少用作乳化剂。脑磷脂与血液凝固机制有关，可加速血液凝固。,（2）脑磷脂（PE）,（3）肌醇磷脂（PI）,肌醇磷脂是从组织所含的脑磷脂粗制品中分离出来的，分子中肌醇与磷酸成脂。,2. 非甘油磷脂,非甘油磷脂只有一类，即神经鞘磷脂，由神经鞘氨基醇、脂肪酸、磷酸即胆碱组成，主要存在于脑及神经组织中。,（二）固醇,固醇：脂类中不被皂化，常温下呈固态的一大类化合物。 固醇化合物广泛分布于动植物体中，有游离固醇和固醇酯两种形式。 动物固醇以胆固醇为代表，植物固醇以麦角固醇为代表。,胆固醇以游离形式或以脂肪酸酯的形式存在，分布于动物的血液、脂肪、脑、神经组织和卵黄中。,1. 胆固醇,胆固醇化学式示意,胆固醇是维持人体生理功能不可缺少的物质，它是构成细胞膜的重要成分。 胆固醇作为胆汁的组成成分，经胆道排入肠腔，可帮助脂类的消化和吸收。 胆固醇的衍生物7-脱氢胆固醇经太阳光中的紫外线照射后能转化为维生素D3，这是人体获得维生素D的一条重要途径。 但是，胆固醇可在人的胆道中沉积形成结石，并在血管壁上沉积，引起动脉硬化。 因此, 对需要摄取低胆固醇食品者应该注意膳食组成中胆固醇的含量。,麦角固醇是酵母及菌类的主要固醇，最初从麦角（麦及谷类因患麦角菌病而产生的物质）分出，因此得名。 麦角固醇的性质与胆固醇相似，经紫外线照射后可变成维生素D2。,2. 麦角固醇,（三）蜡,蜡是高级脂肪酸与高级一元醇所生成的酯。 不溶于水，熔点较脂肪高，一般为固体，溶于醚、苯、三氯甲烷等有机溶剂。在人及动物消化道中不能被消化，故无营养价值。 在动物体内存在于分泌物中，主要起保护作用。蜂巢、昆虫卵壳毛皮、植物叶、果实表面及昆虫表皮均含有蜡层。我国出产的蜡主要为蜂蜡，虫蜡和羊毛蜡，是经济价值较高的农业副产品。,通式,RCOOR 多为饱和脂肪酸 醇饱和或不饱和/固醇,蜂蜡完全不透水,几种重要的蜡,2.2脂肪及脂肪酸的性质,纯净的脂肪酸及其油脂都是无色的、无气味的。 天然油脂的色泽：来源于非脂色素，如类胡萝卜素。 天然油脂的气味：除了极少数由短链脂肪酸挥发所致外，多数是由其中溶有非脂成分引起的，如：椰子油的香气主要由于含有壬基甲酮，奶油香气部分是由于含有丁二酮。,1. 物理性质,脂肪是混合物，所以没有确切的熔点和沸点。油脂含不饱和酸越多，碳原子数目越少，熔点越低，但碳链长度相同的脂肪沸点相近。 几种油脂的熔点范围：大豆油（818）、花生油（03）、向日葵油（1619）、棉籽油（34）、猪油（2848）、牛脂（4050）。 油脂的熔点：消化率有关，一般油脂的熔点低于37时，其消化率可达到97.98；熔点在3750时，其消化率可达到90；熔点超过50则难以消化。 脂肪及脂肪酸的沸点：都比较高，一般在180200之间。在常压下蒸馏时要发生分解，故只能在减压下蒸馏。,脂肪酸的比重一般都比水轻，它们的折光率随分子量和不饱和度的增加而增大。 奶油等含低饱和度酸多的油，折光率就低，而亚麻油等不饱和酸含量多的油，折光率就高，在制造硬化油（人造奶油）加氢时，可以根据折光率的下降情况来判断加氢的程度。所以，折光法也可用于鉴定油脂的类别、纯度和酸败程度。,脂肪在酸或酶及加热条件下水解为脂肪酸及甘油。 在碱性条件下水解出的游离脂肪酸与碱结合生成脂肪酸盐（皂），习惯上称为肥皂。因此，脂肪在碱性溶液中的水解称为皂化作用。,（1）水解与皂化,2. 化学性质,脂肪 甘油 脂肪酸盐（皂）,脂肪 甘油 脂肪酸,皂化1g油脂所需要的氢氧化钾的毫克数称为皂化值。每种油脂都有一定皂化值。根据皂化值的大小，可以计算油脂的平均相对分子质量。 式中56是KOH的分子量，因为三酰甘油中含三个脂肪酸，所以乘以3。 由上式可知，皂化值越大，油脂平均相对分子质量越小。 皂化值是检验油脂质量的重要常数之一。不纯的油脂其皂化值较低，这是由于油脂中含有较多不能被皂化的杂质的缘故。,脂肪的水解反应在食品加工中对食品质量的影响很大。 在油炸食品时，油温可高达176以上，由于被炸食品引入大量的水，油脂发生水解，产生大量游离脂肪酸，使油的发烟点降低，表面张力下降，而且更容易氧化，从而影响油炸食品的风味，降低食品的质量，故要常更换新油。,脂肪中不饱和脂肪酸的双键非常活泼，能起加成反应。其主要反应有氢化和卤化两种。 氢化：脂肪中不饱和脂肪酸在催化剂（如铂）存在下在不饱和键上加氢的反应；氢化后的油脂叫氢化油或硬化油。 油脂氢化具有重要的工业意义，氢化油双键减少，熔点上升，不易酸败，且氢化后便于储藏和运输。 此外，氢化还可以改变油脂的性质，如猪油进行氢化后，可以改善稠度和稳定性。,（2）加成反应,硬化油饱和程度大，且为固态，因而不易变质，便于贮存和运输。植物油加氢即可生产出人造黄油。植物油适当加氢硬化可作为某些高级糕点的松脆油。棉籽油氢化后形成奶油。 可利用油脂氢化来延长产品货架期和稳定食品风味。如植物油容易酸败，不利于运输，海产的脂肪有臭味，氢化可解决这些问题。但油脂氢化过程中脂溶性维生素被破坏，长期摄取含氢化油丰富的食物对健康不利。,油脂中的碳碳双键与碘的加成反应常用来测定油脂的不饱和程度。通常把100克油脂与碘起反应时所需碘的克数叫做碘值。油脂的碘值越大，其成分中脂肪酸不饱和程度越高。由于碘和碳碳双键的加成反应较慢，所以在实际测定中，常用溴化碘或氯化碘的冰醋酸溶液作试剂。因为其中的溴原子或氯原子能使碘活化，加快反应速度。氯化碘与双键的反应可以表示为： 反应完毕后，由被吸收的氯化碘的量换算成碘，即为油脂的碘值。,油脂中所含的类胡萝卜素因氢化而破坏，故硬化油色泽较淡，如棉籽油经氢化后色度可以降低50，但由于脂溶性的维生素被破坏，因此作为食用油脂其营养价值会有所下降。 氢化反应还可用来生产稳定性高的煎炸用油。如稳定性较差的大豆油氢化后，稳定性大大提高，用它来代替普通煎炸用油，使用寿命可大大延长。,一些常见油脂的性能及其高级脂肪酸的含量,油脂暴露于空气中会自发地进行氧化作用，先生成氢过氧化物，氢过氧化物继而分解产生低级醛、酮、羧酸等。这些物质具有令人不快的气味，从而使油脂发生酸败。发生酸败的油脂丧失了营养价值，甚至变得有毒。,（3）自动氧化,长期贮存的脂肪在湿、热、光的条件下，受空气中氧、水分或霉菌等作用，逐渐产生一种难闻臭味的现象，称为油脂的酸败。 阳光可加速这个反应。油脂酸败的化学变化比较复杂，引起酸败的原因：一是由于油脂中的不饱和脂肪酸的双键被空气中的氧所氧化，生成低分子醛和酸的复杂混合物，这些物质带有难闻的气味，氧化速率的快慢受到光、温度等因素的影响。一般说来，油脂的不饱和程度越大，酸败过程就越快。二是由于微生物作用的结果。微生物首先使甘油酯水解为甘油及游离脂肪酸，游离的脂肪酸再受微生物的进一步作用，经脱羧形成低级酮或者分解成低级羧酸。 油脂酸败产生的低级酮、醛、酸等化合物，不但气味使人厌恶，而且氧化过程中产生的过氧化物能使一些脂溶性维生素破坏。种子如果贮藏不当，其中的油脂酸败后，种子也会失去发芽能力。,不饱和油脂的自动氧化,不饱和油脂易发生游离基自动氧化反应。,脂肪分子的不同部位对活化的敏感性不同，一般以双键的- 亚甲基最易生成自由基。 CH2-CH=CH-,饱和脂肪的自氧化与