食品化学 第四章 脂类分析

Lipids
教学目的和要求
1、了解天然脂肪及脂肪酸的组成和命名，卵磷脂及胆固醇的结构和性质，脂肪替代物的定义和种类。

2、掌握脂肪的物理性质（结晶特性、熔融特性、油质的乳化等），油脂在加工贮藏中发生的化学变化，油脂加工化学的原理。

Lipids
⏹第一节脂质的分类、组成、命名和结构
⏹第二节常见商品食用油脂的分类、来源、组成特点和基本的食品用途⏹第三节油脂的特征值和其意义
⏹第四节油脂的物理功能性质
⏹第五节油脂的水解和酮型酸败
⏹第六节油脂的氧化和抗氧化剂的作用机理
⏹第七节油脂的高温裂解和热氧化反应
⏹第八节油脂加工中的变化
⏹第九节油脂氧化、酸败、裂解、聚合和反式脂肪酸生成对食品的影响
第一节脂质的分类、组成、命名和结构
一、脂质(Lipids)
脂类是脂肪酸和醇等所组成的酯类及其衍生物。

它包括脂肪、蜡、磷脂、糖脂、类固醇等，其元素组成主要是碳、氢、氧，有的还含
有氮、磷、硫。

Lipids共同特征
不溶于水而溶于乙醚、石油醚、氯仿、丙酮等有机溶剂。

大多是脂肪酸的衍生物，具有酯的结构。

由生物体产生，并可被生物体所利用（与矿物油不同）。

主类亚类组成
简单脂质（simple lipids）
酰基甘油
蜡甘油+脂肪酸（占天然脂质的95％左右）长链脂肪醇+ 长链脂肪酸
磷酸酰基甘油甘油+脂肪酸+磷酸盐+含氮基团
鞘磷脂类鞘氨醇+脂肪酸+磷酸盐+胆碱
脑苷脂类鞘氨醇+脂肪酸+糖
复合脂质（complex lipids）
神经节苷脂类鞘氨醇+脂肪酸+碳水化合物衍生脂质（derivative lipids）类胡萝卜素，类固醇，脂溶性维生素等
一、脂质的分类(Classification)
简单脂质和衍生脂质绝大多数为非极性脂，复合脂质为极性脂质。

第一节脂质的分类、组成、命名和结构
第一节脂质的分类、组成、命名和结构
二、脂肪酸的种类
1、常见脂肪酸的种类
脂肪酸可分为饱和和不饱和脂肪酸两大类。

饱和脂肪酸按照碳数多少和有无支链等进一步划分偶数碳、奇数碳和含支链的饱和脂肪酸。

不饱和脂肪酸的碳链上含有烯键（极个别也有炔键等），可分为一烯酸和多烯酸，根据烯的构型和在脂肪链上的位置进一步分为顺式和反式脂肪酸以及ω-3和ω-6等不饱和脂肪酸，根据多烯酸的烯间是否共轭，还共轭与非共轭多烯酸之分。

2、特殊脂肪酸
蓖麻油中的蓖麻酸结构中含有羟基，棉籽油中的锦葵酸和苹婆树硬果油中的苹婆酸结构中含有环丙烯结构，锦葵科植物种子油中的环氧油酸结构中含有环氧丙烷结构，大风子油中的大风子酸和大风子油酸结构中含有环戊烯结构。

它们属于特殊脂肪酸。

第一节脂质的分类、组成、命名和结构
3、脂肪酸的结构和命名
（1）、脂肪酸的结构
①饱和脂肪酸结构为烷烃链末端接一个羧基，根据烷烃链长短可
分为：短链（碳数＜8）、中链（碳数8～14）、长链（碳数>14）。

②不饱和脂肪酸结构为烯烃链末端接一个羧基，烯烃链含有一个或
多个烯丙基-(CH=CH-CH2)n-结构，两个非共轭双键之间夹有一个亚甲基。

第一节脂质的分类、组成、命名和结构（2）、脂肪酸的命名
①系统命名法选含羧基和双键最长的碳链为主链，从羧基端
开始编号，并标出不饱和键的位置。

如
CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH 9-十八碳一烯酸
②数字命名法n:m(n为碳原子数，m为双键数)，如：18:1
5t,9c-18:2 （从羧基端开始编号）
18:1 ω9（从甲基端开始编号）此法只适
用于全顺式双键结构的多不饱和脂肪酸。

③俗名或普通名根据其来源命名。

如：棕榈酸（16:0）
第一节脂质的分类、组成、命名和结构（3）植物油中常见脂肪酸的俗名和数字命名
约占脂肪酸总量的97％
⏹月桂酸[12：0] 4％
⏹肉豆蔻酸[14：0] 2％
⏹棕榈酸[16：0] 11％
⏹硬脂酸[18：0] 4％
⏹油酸[18：1] 34％
⏹亚油酸[18：2] 34％
⏹亚麻酸[18：3] 5％
⏹芥酸[22：1] 3％
4、几个具有特殊保健功能的多不饱和脂肪酸
花生四烯酸（二十碳四烯酸）EPA （二十碳五烯酸）
DHA （二十二碳六烯酸）人体合成前列腺素的前体物质。

抗血栓、降胆固醇、治疗糖尿病。

促进脑细胞生长发育，提高记忆力。

第一节脂质的分类、组成、命名和结构
第一节脂质的分类、组成、命名和结构
5.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 ω3 and ω6 families. 如：L、Ln、An、EPA、DHA
6、脂肪酸摄入的健康比例
WHO，FAO，中国营养协会推荐：
饱和脂肪酸单
不
饱
和
脂
肪
酸
多
不
饱
和
脂
肪
酸
1：1：1
第一节脂质的分类、组成、命名和结构
第一节脂质的分类、组成、命名和结构
7、油脂的结构和命名
（1）、油脂的结构
R1=R2=R3，单纯甘油酯；R i不完全相同时，混合甘油酯；R1=R3时C2有手性，天然油脂多为L型；碳原子数多为偶数，且多为直链脂肪酸。

第一节脂质的分类、组成、命名和结构
（2）、酰基甘油(甘油酯)的命名
对于三酰基甘油常采用SN系统命名法，即立体有择位次编排命名法(Stereospecifically Numbering,SN) ，根据甘油的Fisher投影式，碳原子编号自上而下依次为1～3，C2上的羟基写在左边。

CH 3(CH 2)7CH CH(CH 2)7COOCH CH 2OOC(CH 2)16CH 3
CH 2OOC(CH 2)12CH 3
Sn-甘油-1-硬脂酸酯-2-油酸酯-3-肉豆蔻酸酯
Sn-甘油-1-硬脂酰-2-油酰-3-肉豆蔻酰
Sn-18:0-18:1-14:0硬脂酸
油酸
肉豆蔻酸
例如
第一节脂质的分类、组成、命名和结构
磷脂是含有磷酸根的脂类化合物，食品界主要用其俗名。

8
、磷脂的组成和结构
第一节脂质的分类、组成、命名和结构
第一节脂质的分类、组成、命名和结构
8、固醇的组成和结构
固醇化合物是由四个环组成的一类有机化合物，由于其在A 环上有一个羟基，所以属于醇类化合物
胆固醇在生物体内是由三十碳六烯生物合成的多环有机物
是哺乳动物的主要固醇化合物
以游离态、酯的形式存在于脂肪中，所以动物性食品富含胆固醇。

植物固醇是来自于植物组织中的固醇化合物
固醇
17CH CH2
CH3
CH2CH2CH
CH3
CH3
5
36
HO
第一节脂质的分类、组成、命名和结构
第二节商品食用油脂的分类、来源、组成和用途一、乳脂
✧乳脂指哺乳类动物（牛、羊和人等）奶中所含的油脂，简称奶油
特性
✧乳脂的脂肪酸种类多，碳数范围宽
✧C14以下脂肪酸含量（其总质量在10%以上）是所有油脂中最高的✧含有C12～C26单支链酸和多支链酸
✧不饱和脂肪酸中有反式异构体和位置异构体（包括共轭酸）存在✧乳脂中含有少量的长链多烯酸
✧来源不同的乳脂脂肪酸差别很大
第二节商品食用油脂的分类、来源、组成和用途
二、动物脂肪
主要有猪油、牛油和羊油。

特点是饱和度高。

其中羊油含有
支链脂肪酸。

✧动物脂是从特定内脏的蓄积脂肪及腹背部皮下组织中提取出的油脂特性
✧为白色或微黄色蜡状固体，相对密度0.943～0.952。

熔点42～48℃。

碘值38～42。

皂化值194-199
第二节商品食用油脂的分类、来源、组成和用途三、可可脂
✧天然可可脂和脱臭可可脂
特性
✧可可脂塑性范围很窄，收缩性大，固态时表面光滑，有较好的脆性，不沾手、不滑腻，具有好的脱模性能
✧熔点低，在最稳定的结晶状态下熔点范围34～36℃，在一般气温下呈脆性固体，而进入人体即完全熔化
✧可可脂的脂肪酸组成与羊脂相似
第二节常见商品食用油脂的分类、来源、组成
特点和基本的食品用途
四、椰子油
✧椰子油则是从椰子干中提取出来的，是最重要的富含月桂酸类油脂✧
椰子油皂化值很高，而折光指数很低✧
椰子油90％以上的脂肪酸是饱和脂肪酸，且大部分为中短碳链✧
其中月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸含量大于75％✧含有约0.5％的不皂化物
特性
第二节商品食用油脂的分类、来源、组成和用途
第二节常见商品食用油脂的分类、来源、组成
特点和基本的食品用途
五、棕榈仁油
✧棕榈仁油取自棕榈仁，亦属月桂酸类油脂
✧
棕榈油是从棕榈果的果肉中提取出来的✧
未经精炼的棕榈油是红棕色的，常温下呈半固体状态✧α-生育酚（21.5％）和γ-生育三烯酚（43.7％）
六、棕榈油
第二节商品食用油脂的分类、来源、组成和用途
食品脂肪
第二节商品食用油脂的分类、来源、组成和用途
七、芥酸油
主要是菜籽油，它的芥酸含量高达40％－50％。

某些人群长期食用的油脂高含量芥酸被认为可能有害健康，但我国人长期食用菜油并未见发生健康问题。

食品脂肪
第二节商品食用油脂的分类、来源、组成和用途
八、油酸、亚油酸类油脂
这类油中油酸和亚油酸含量很高，饱和脂肪酸的含量通常低于20％，因此几乎不存在全饱和的三酰甘油，常温下为液态，主要作为烹调油。

这类油包括：棉籽油、棕榈油、花生油、橄榄油、葵花籽油、芝麻油等
食品油脂
第二节商品食用油脂的分类、来源、组成和用途 九、亚麻酸油
这类油不但含有油酸和亚油酸，还富含亚麻酸，即使精练后还容易产生“回复味”。

这类油脂包括：大豆油、亚麻籽油、苏籽油和小麦胚油等。

第二节常见商品食用油脂的分类、来源、组成
特点和基本的食品用途
十、橄榄油
✧
橄榄果又称齐墩果
✧橄榄油外观呈黄绿色
✧由棕榈酸、油酸、亚油酸及硬脂酸等组成✧
EPA （二十碳五烯酸）、DHA （二十二碳六烯酸）✧鲸油、鲱鱼油和鱈鱼油、大麻哈鱼、金枪鱼、斜竹荚鱼和南乳鱼
十一、深海鱼油
第二节商品食用油脂的分类、来源、组成和用途
第二节常见商品食用油脂的分类、来源、组成
特点和基本的食品用途
十二、人造奶油和氢化植物油
✧
具有可塑性或流态乳化状食品，含有不低于80％的油脂✧主要是油包水型（W ／O ）乳状液
✧乳脂肪不是主要成分✧油脂氢化降低了油脂的不饱和度，提高了油脂的熔点、固脂含量、抗氧化稳定性及热稳定性，改善油脂的色泽、气味和滋味，使油脂获得适宜的物理、化学性能，扩大了用途
油脂氢化
第二节商品食用油脂的分类、来源、组成和用途
第三节油脂的物理化学特征值和其意义
一、酸值
酸值又称酸价。

是指中和1g天然脂肪中的游离酸所需消耗氢氧化钾的毫克数。

酸值的大小反映了脂肪中游离脂肪酸含量的多少。

二、碘值
碘值指100g 物质中所能吸收（加成）碘的克数
油脂的不饱和程度愈大，碘值愈高
第三节油脂的物理化学特征值和其意义
三、皂化值
表示在规定条件下，中和并皂化1g油脂所消耗的氢氧化钾毫克数。

油脂的皂化值越高，说明构成它们的脂肪酸的平均分子量越小。

四、折光率（又称折光指数）
光在真空中的传播速度与光在某介质中的传播速度之比称为该介质的折光率。

不同油脂在589.3nm（钠光源D线）下测得的折光率不同，油脂分子量越大、双键越多，折光指数越高。

第三节油脂的物理化学特征值和其意义
五、羰基值
指每1kg油脂中所含羰基化合物的毫摩尔数，羰基值是判断油脂
氧化、劣变的重要敏感指标之一。

羰基值升高说明氧化形成的羰基增多。

六、过氧化值
1千克油脂中的活性氧含量，以过氧化物的毫摩尔数表示。

表示油脂和脂肪酸等被氧化程度的一种指标。

过氧化值越高，通常表示氧化越严重。

第四节油脂的物理功能性质
一、一般特性
1、熔点和消化率
脂肪种类熔点（℃）消化率（％）
大豆油-18～-8 97.3
花生油0～3 98.5
向日葵油-16～19 96.5
棉子油3～4 98
奶油28～36 98
猪油36～50 94
牛脂42～59 89
羊脂44～55 81
人造黄油――87
第四节油脂的物理功能性质
2、烟点(smoking point)、闪点(flash point)和着火点(fire point)
烟点：是指在不通风的情况下观察到试样发烟时的温度。

闪点：是试样挥发的物质能被点燃但不能维持燃烧的温度。

着火点：试样挥发的物质能被点燃并能维持燃烧不少于5s的温度。

油脂经过精炼后上述各项指标均升高
⏹
表观
光泽、颜色、油性、结晶性、不透明性⏹
储藏稳定性
乳化、保湿、风味变化、粘度稳定性、油迁移、低温稳定性、胶化态的稳定性、冻融稳定性⏹
加工稳定性
热稳定性、热扩散、熔化、结晶、冻融稳定性、清洁难度大
二、功能特性
第四节油脂的物理功能性质
第四节油脂的物理功能性质
三、晶体结构与同质多晶
1、晶体结构（Crystallization）
✆脂肪固化时，分子高度有序排列，形成三维晶体结构；✆晶体是由晶胞在空间重复排列而成的；
✆动物脂肪组织中的脂肪结晶存在于细胞之中。

第四节油脂的物理功能性质油脂的结晶
第四节油脂的物理功能性质
2、同质多晶（Polymorphism）
化学组成相同而晶体结构不同的物质，在熔融态时具有相同的化学组成与性质。

三酰基甘油的3种晶型
三斜正交六方
稳定性：β>β´>α
第四节油脂的物理功能性质
3、具有相同脂肪酸的三酰基甘油的同质多晶型物的特征
特征αβ' β
链堆积六方型正交三斜
短间隔/nm 0.42 0.42，0.38 0.46，0.39，0.37 特征红外光谱/cm-1单谱带720 双峰727，719 单谱带717 密度最小中间最大
熔点最低中间最高
4、调温
利用结晶方式改变油脂的性质，使得到理想的同质多晶型和物理状态，以增加油脂的利用性和应用范围。

β-3V
33.8℃
β-3VI
36.2℃
有利
Cocoa fat
第四节油脂的物理功能性质
第四节油脂的物理功能性质四、油脂的融化和晶型转化
（1）油脂的融化和晶型转化
第四节油脂的物理功能性质2、油脂的膨胀曲线
第四节油脂的物理功能性质在不同温度时，塑性脂肪的固体和
液体比例可通过差示扫描量热法等
测定，或者按与上图相似的熔化膨
胀曲线进行测定。

由上图可计算出
任何温度下的固体和液体比例（ab/bc），ab/ac和bc/ac分别表
示在温度t时的固体分数和液体分数，固体与液体比称为固体脂肪指数（SFI）。

一些油脂的固体脂肪指数3、固体脂肪指数
摄氏温度＝（华氏温度-32）×5÷9
第四节油脂的物理功能性质
五、油脂的冬化及其在色拉油制造中的应用
油脂的冬化是指脱除存在于油脂中的少量蜡脂或饱和脂的一种“干法分提”过程。

以达到油脂在冷藏时不产生浑浊之目的
W/O
在生产棉籽色拉油的冬化工艺中（除去高熔点的固体脂），要求冷却速度很慢，以便有产生粗大的β型晶体所需要的形成时间
定义：由亲水基和亲油基组成的双亲分子。

主要作用
❑增大分散相之间的静电斥力
❑增大连续相的黏度或生成弹性的厚膜
❑
减小两相间的界面张力六、极性脂（以磷脂为例）的乳化剂功能
第四节油脂的物理功能性质
七、塑性脂Plastic Fats ：⏹
涂抹性、可塑性；⏹
起酥作用*⏹面团体积增加
*起酥油(Shortening)：结构稳定的塑性油脂，在40 C 不变软，在低温下不太硬，不易氧化。

shortening shortening pastry plasticity
第四节油脂的物理功能性质
第四节油脂的物理功能性质
八、脂质和碳水化合物的相互作用及抗老化功能
脂类化合物与直链淀粉分子结合成络合结构存在，对淀粉颗粒糊化、膨胀和溶解具有强抑制作用
复合物的形成可以阻止糊化过程中直链淀粉的浸出，在热水中加热的时候可以阻止淀粉颗粒的膨胀，减少淀粉结合水的能力
第五节油脂的水解
一、油脂的酸及酶促水解
油脂与水生成脂肪酸和甘油的反应，叫油脂的水解反应能使油脂水解的酶称脂肪酶或解脂酶
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。

活体动物组织中的脂肪实际上不存在游离脂肪酸。

R CO O O CO R
O CO R
H O HO
OH
OH
RCOOH
23
++
乳脂水解释放出短链脂肪酸，使生牛奶产生酸败味（水解酸败），但添加微生物和乳脂酶能产生某些典型的干酪风味。

控制和选择脂解也应用于加工其他食品，例如酸牛奶和面包的加工。

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产生脂解。

在油炸过程中，由于游离脂肪酸含量的增加，通常引起油脂发烟点和表面张力降低，以及油炸食品品质变劣。

油脂中脂肪酸含量的多少是评价其质量高低的指标之一，通常用酸值或油酸的含量表示。

第五节油脂的水解
一、自动氧化
（1）总机理脂类自动氧化是典型的自由基反应，总机理如下：
链终止：R•+R•→R-R(4)
R•+ROO•→ROOR(5)
ROO•+ROO•→ROOR+O
2(6)
链引发(诱导期)：RH R· + H· (1)
引发剂
链传递：R•+ O
2
→ROO•(2) ROO•+ RH →ROOH + R•(3)
R·烷基自由基ROO•过氧化自由基ROOR 非自由基产物
第六节油脂的氧化和抗氧化剂
第六节油脂的氧化和抗氧化剂（2）氢过氧化物的生成
油酸脂自动氧化过程。