油脂物性

• 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(1—S/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。
（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)
（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。
• （二）功能作用 Function of Lipids
•
• （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
• • • •
（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： 2r 2Δ ρ
v 9 η
• V：液滴上浮速度 r：液滴的半径 • G：重力加速度 Δρ：两相密度差 • η：连续相的粘度
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： ΔW=γδA
• 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。
二、油脂的物理特性
The Physical Properties of Fat
• (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
• 介晶相结构主要有三类：层状、六方及立 方，图见教材P101，图4—18。 • 含有食品乳化剂的水溶液，可形成各种不 同的介晶相。见表4—9。 • 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α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。
（三）天然油脂中脂肪酸位置分布
The Composition Distribution of Fatty Acids in Natural Fats
• １．植物油 -----Ｓ • 一般规律 Ｕ----• -----S • 不饱和优先占据（排列）Ｓn-2位。特别 是亚油酸优先在Ｓn-2位，饱和的在 • Ｓn-1、Ｓn-3位
• 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：Δp=4γ/r。γ为界面张力，r为液滴 半径。
影响乳状液稳定性的因素：
（１）分散相的分散程度 （２）界面张力 （３）连续相粘度 （４）相体积比 （５）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。
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。
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。
Sn—甘油—1—硬脂酸酯—2—油酸酯—3—肉豆蔻 酸酯； 1—硬脂酰—2—油酰—3—肉豆蔻酰—Sn—甘油 ; Sn—StOM ; Sn—18：0—18：1—14：0。 β- StOM 表示任意比例的Sn—StOM 和 Sn—MOSt 的混合物。
常见脂肪酸的命名
• • • • • • • • • •
•
X
1/3
2/3
S%
• ２．随机分布理论 • ％Sn－XYZ = X×Y×Z×10－4 • 例：L＝50%，Ｏ＝30%，St＝20% %Ｓn－ＬＬＬ＝５０×５０×５０×10-4＝１ ２.５ %Sn-ＬＯＳt＝５０×３０×２０×10-4＝３ %Sn-ＬＬＯ＝５０×５０×３０×10-4 ＝７.５ • a=n3=33=27种 • ３．有限随机分布理论 • ＳＳＳ以维持体内液态为限
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 ３．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 • １．均匀分布理论 • Ｓ为一种脂肪酸，Ｘ为其它脂肪酸
（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。
（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合产生聚甘油， α-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。
脂肪的亚晶胞最常见的堆积方式
• ３、混合三酰甘油多晶体
• 饱和的为β'型； • 不饱和的：不对称的为β'型，（USS UUS）; 对称的为β型(SUS USU) • 交叉排列，可形成 β２、 β３
甘油三酯在晶格中分子排列成椅式
• ４、常见油脂的晶型 • β'：棉、菜、棕榈、牛脂、奶油 • β：豆、花生、玉米、芝麻、椰子 可可脂： ＰＯＳt （16:0 18:1 18:0） ４０％ • StＯＳt (18:0 18:1 18:0) 3 ０％ • ＰＯＰ (16:0 18:1 16:0) １５％ • 稳定的晶型为 β3 （Ｉ－ＶＩ， 不同间矩） • 其中β3（Ｖ）稳定，外观明亮，光滑， 可转变为β3（ＶＩ）“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（ＳＦＩ） ＳＦＩ越大，膨胀度越大。 部分脂肪ＳＦＩ值 • 品种 10℃ 21.1℃ 33.3℃ • 可可脂 62 48 0 • 棕榈油 34 12 6 • 椰子油 55 27 0 • 面包奶油 29 18 13
• • •ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ• • • • • •
２．动物脂 一般：１６：０－－Ｓn-1, １４：０－－Ｓn-2 猪脂：１８：０－－Ｓn-1, 1 6 : 0－－Ｓn-2 1 ８：１－－Ｓn-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Ｓn-2 ２０：４ ２０：５（ＥＰＡ） ２２：４ ２２：５ 2２：６（ＤＨＡ） （脑黄金）
（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
（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： （１）ＳＦＩ越大，稠度越大 （２）小晶体稠度大于大晶体稠度 ，β'稠 度大于β稠度 （３）快速冷却，稠度增加 （４）熟成,熔点下，放２到３天稠度增加 （５）机械作用 , 降低稠度 （６）温度增加，则稠度降低
（四）同质多晶性质 Crystallization properties
• １．概念 concept • →三硬脂酰甘油→５４.７℃→凝固→６４ ℃→凝固→７３.３℃ • 同一油脂具有不同的晶体形态，称为 油脂的同质多晶性质。
２、相同脂肪酸的三酰基甘油的多晶特征
• • • • • • 晶形 链堆积 密度 能量 稳定性 熔点 α 六方 小 高 小 低 β' 正交 中 中 中 中 β 三斜 大 低 大 高
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
（一）共性
•
Introduction
不溶于水，酯的结构，由生物体产生、为生 物体利用 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。