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第二節(jié) 脂肪

一、脂肪的結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成

(一)脂肪的結(jié)構(gòu)

脂肪廣泛存在于動(dòng)植物中,是構(gòu)成動(dòng)植物體的重要成分之一。油脂是油和脂的總稱,也稱真脂、脂肪。習(xí)慣上把在常溫下呈液態(tài)的脂肪叫油,呈固態(tài)的脂肪叫脂。在常溫下,植物脂肪多為液態(tài),并以其來源的植物命名,如花生油、豆油、菜籽油等。陸地上動(dòng)物脂肪在常溫下一般為固態(tài)或半固態(tài),也常以來源的動(dòng)物命名,如豬脂、牛脂等,不過習(xí)慣上也稱豬油、牛油。水生動(dòng)物脂肪在常溫下一般為液態(tài),稱魚油,但也有稱魚脂的。

從化學(xué)結(jié)構(gòu)來看脂肪均為甘油和脂肪酸所組成的酯,即甘油分子的3個(gè)羥基分別與3個(gè)脂肪酸分子的羧基脫水縮合而成的酯(三酰甘油或甘油三酯)。其結(jié)構(gòu)通式如下。

甘油分子中共含有3個(gè)羥基,所以可逐一被脂肪酸酯化。如果甘油只有1個(gè)羥基或2個(gè)羥基被脂肪酸酯化,則分別稱為單酰甘油和二酰甘油。式中的R1、R2、R3是脂肪酸的烴鏈。當(dāng)R1、R2、R3相同時(shí),該化合物稱為單純甘油酯,如棕櫚酸甘油酯;當(dāng)R1、R2和R3不相同時(shí),稱為混合甘油酯。在上式中,甘油骨架兩端的碳原子稱為α位,中間的是β位。

(二)脂肪的化學(xué)組成

1.甘油

甘油即丙三醇,為無色無臭略帶甜味的黏稠液體,可與水、乙醇以任意比例互溶,不溶于脂肪溶劑,如乙醚、苯和氯仿等。但當(dāng)甘油的3個(gè)羥基和脂肪酸縮合成酯后,情況則相反。甘油在高溫下與脫水劑(如CaCl2、KHSO4、MgSO4等)共熱,失去2分子水,生成具有刺激鼻、喉及眼黏膜的辛辣氣味的丙烯醛,可作為鑒定甘油特征的反應(yīng)。其反應(yīng)如下。

甘油用途極為廣泛,可作為防凍劑、防干劑、柔軟劑等。另外,甘油廣泛用于化妝品、醫(yī)藥、國(guó)防等領(lǐng)域。

2.脂肪酸

微生物、植物和動(dòng)物中存在著100多種脂肪酸,它們的主要區(qū)別是烴鏈的長(zhǎng)度及不飽和程度。

(1)飽和脂肪酸 飽和脂肪酸的特點(diǎn)是碳?xì)滏溕蠜]有雙鍵存在,鏈長(zhǎng)一般為C4~C30。根據(jù)碳原子數(shù)的不同又可將飽和脂肪酸分為低級(jí)飽和脂肪酸和高級(jí)飽和脂肪酸。

①低級(jí)飽和脂肪酸(揮發(fā)性脂肪酸)分子中碳原子數(shù)≤10的脂肪酸,常溫下為液態(tài),如丁酸、乙酸等。在乳脂及椰子油中多見。

②高級(jí)飽和脂肪酸(固態(tài)脂肪酸)分子中碳原子數(shù)>10的脂肪酸,常溫下呈固態(tài),如軟脂酸和硬脂酸等。

(2)不飽和脂肪酸 分子中含有一個(gè)或多個(gè)雙鍵的脂肪酸稱為不飽和脂肪酸,通常呈液態(tài)。只含有一個(gè)雙鍵的脂肪酸稱單不飽和脂肪酸;含有兩個(gè)或兩個(gè)以上雙鍵的稱多不飽和脂肪酸。

每個(gè)脂肪酸都可以有通俗名稱、系統(tǒng)名稱和簡(jiǎn)寫符號(hào)。不飽和脂肪酸通常用Cx:yN表示,其中x表示碳鏈中碳原子的數(shù)目,y表示不飽和雙鍵的數(shù)目,△N表示雙鍵的位置。一般先寫出碳原子的數(shù)目,再寫出雙鍵的數(shù)目,兩個(gè)數(shù)目之間用冒號(hào)(:)隔開,最后表明雙鍵的位置,上標(biāo)N表示每個(gè)雙鍵的最低編號(hào)的碳原子。如軟脂酸可寫成C16:0,表明軟脂酸為具有16個(gè)碳原子的飽和脂肪酸;亞油酸可寫成C18:2△9,12,表示亞油酸具有18個(gè)碳原子,而且在C9和C10以及C12和C13之間各有一個(gè)雙鍵。天然油脂中常見的脂肪酸見表4-1。

表4-1 一些常見的脂肪酸

人體中能合成大多數(shù)脂肪酸,只有亞油酸、亞麻酸和花生四烯酸等多雙鍵的不飽和脂肪酸不能在人體內(nèi)合成,必須由食物供給,故稱為人體必需脂肪酸。必需脂肪酸是磷脂的重要組成成分,能降低血脂、防止動(dòng)脈粥樣硬化和血栓的形成。植物油中含的必需脂肪酸比動(dòng)物油中多,這是植物油營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高的原因。花生四烯酸是合成前列腺素、血栓素和白三烯等重要活性物質(zhì)的原料,近年來發(fā)現(xiàn)這三種物質(zhì)參與了所在細(xì)胞的代謝活動(dòng),并且與炎癥、免疫、過敏、心血管病等重要的病理過程有關(guān),在調(diào)節(jié)細(xì)胞代謝方面具有重要作用。

二、脂肪酸及脂肪的性質(zhì)

(一)物理性質(zhì)

1.色澤與氣味

純凈的脂肪酸及甘油酯是無色的,但天然脂肪常具有各種顏色,如棕黃、黃綠、黃褐色等,這是由于油料中的脂溶性色素(如胡蘿卜素、葉綠素、棉酚等)溶入油中的緣故。天然油脂的氣味也是由于其所含的非脂肪揮發(fā)性物質(zhì)引起的,如芝麻油有特殊香味是由于含有芝麻酚,椰子油的香氣主要是由于含有壬甲基酮,而棕櫚油的香氣則部分是由于含有β-紫羅酮。此外,溶于脂肪中的低級(jí)脂肪酸(≤C10)的揮發(fā)性氣味也是造成脂肪嗅味的原因。

2.熔點(diǎn)與沸點(diǎn)

脂肪酸的熔點(diǎn)隨碳鏈的增長(zhǎng)及飽和程度的增高而不規(guī)則的增高,且偶數(shù)碳原子鏈脂肪酸的熔點(diǎn)比相鄰的奇數(shù)碳鏈脂肪酸高,雙鍵引入可顯著降低脂肪酸的熔點(diǎn),如C18的四種脂肪酸(硬脂酸、油酸、亞油酸和亞麻酸)中,硬脂酸的熔點(diǎn)為70℃,油酸為13.4℃,亞油酸為-5℃,亞麻酸為-11℃;順式異構(gòu)體低于反式異構(gòu)體,如順式油酸熔點(diǎn)為16.3℃,而反式油酸為43.7℃。脂肪酸的沸點(diǎn)隨鏈長(zhǎng)增加而升高,飽和程度不同但碳鏈長(zhǎng)度相同的脂肪酸沸點(diǎn)接近。

脂肪是甘油酯的混合物,而且其中還混有其他物質(zhì),所以沒有確切的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)。一般油脂的最高熔點(diǎn)在40~55℃之間,其中與組成的脂肪酸有關(guān)。幾種常見食用油脂的熔點(diǎn)范圍見表4-2。

表4-2 常見食用油脂的熔點(diǎn)范圍

熔點(diǎn)范圍對(duì)脂肪消化來說十分重要。健康人體溫為37℃左右,熔點(diǎn)高于體溫的脂肪較難消化,如牛油、羊油,只有趁熱食用才容易消化。油脂的沸點(diǎn)一般在180~200℃之間,與脂肪酸的組成有關(guān)。

3.折光指數(shù)

光在真空或空氣中傳播的速度與光在某物質(zhì)中傳播的速度之比,即光線進(jìn)入某物質(zhì)時(shí),其入射角的正弦和折射角的正弦的比值叫某物質(zhì)的折光指數(shù)。油脂具有折光性,折光指數(shù)是植物油重要的特征常數(shù)。不同的油脂由于脂肪酸組成不同,因而在相同的光線、波長(zhǎng)、溫度等條件下具有不同的折光指數(shù)。折光指數(shù)的大小可以反映油脂的脂肪酸碳鏈的長(zhǎng)短及其不飽和程度。一般來說,油脂的折光指數(shù)隨碳鏈的增長(zhǎng)而增加,隨碳鏈雙鍵數(shù)目的增多而增加;脂肪酸含有羥基的脂肪具有較高的折光指數(shù)。由于各種天然油脂都有一定的折光指數(shù)范圍,因此,應(yīng)用折光指數(shù)可作為鑒別油脂類別、純度和酸敗程度的參考依據(jù)之一。主要植物油的折光指數(shù)見表4-3。

表4-3 常見植物油的幾項(xiàng)理化指標(biāo)

4.溶解性

脂肪酸分子有極性的羥基端和非極性的烴基端,因此,它具有親水端(羥基)和疏水端(碳?xì)滏湥V舅岱肿又械挠H水和疏水兩種不同的性質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)決定其水溶性或脂溶性,常可作為乳化劑使用。一般短鏈的脂肪酸能溶于水,長(zhǎng)鏈的脂肪酸不溶于水。碳鏈的長(zhǎng)度對(duì)溶解度有影響,隨著碳鏈的增加其溶解度減小。

脂肪一般不溶于水,易溶于有機(jī)溶劑(如苯、乙醚、石油醚、二硫化碳、氯仿、四氯化碳等)。脂肪的相對(duì)密度小于1,故能浮于水面上。由低級(jí)脂肪酸構(gòu)成的脂肪則能在水中溶解,由高級(jí)脂肪酸構(gòu)成的脂肪雖不溶于水,但經(jīng)膽汁鹽的乳化作用可變成微粒,就可以和水形成乳狀液,此過程稱為乳化作用。人體內(nèi)脂肪的消化和吸收與膽汁鹽有關(guān)。膽汁鹽為各種膽汁酸的鹽類,它與磷脂、膽固醇組成的細(xì)胞微粒稱為膽汁鹽微團(tuán),由肝細(xì)胞分泌,經(jīng)膽道而入腸腔。膽汁鹽能使脂肪乳化,有利于接受胰脂酶的作用。膽汁鹽微團(tuán)能運(yùn)載脂類的消化產(chǎn)物擴(kuò)散到黏膜細(xì)胞,有利于這類物質(zhì)的吸收。

(二)化學(xué)性質(zhì)

脂肪的化學(xué)性質(zhì)與其所含的酯鍵、脂肪酸及甘油的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有關(guān)。植物油因含有較多的不飽和脂肪酸,因此它們的化學(xué)性質(zhì)主要取決于其所含不飽和脂肪酸的化學(xué)性質(zhì)。

1.水解和皂化

所有的脂肪都能在酸、堿、酶的作用下水解為甘油和脂肪酸。脂肪在堿性溶液中水解,其產(chǎn)物為甘油和脂肪酸鹽,這種鹽類習(xí)慣上稱為肥皂,因此將脂肪在堿性溶液中的水解稱為皂化作用。其反應(yīng)式如下。

堿與脂肪酸及脂肪的作用可以用酸值、皂化值、酯值和不皂化物等幾個(gè)指標(biāo)來反映,這幾項(xiàng)內(nèi)容也是表征脂肪特點(diǎn)的重要指標(biāo)(表4-3)。

(1)酸值 酸值是指中和1g油脂中游離脂肪酸所需氫氧化鉀的毫克數(shù),用mg/g表示。該指標(biāo)是評(píng)價(jià)油脂品質(zhì)好壞的重要依據(jù)之一。在其他條件相同時(shí),一般來說,酸值低的油脂,其品質(zhì)較好。

在糧食分析中,對(duì)于谷物來說,由于其脂肪含量低,用酸值這個(gè)指標(biāo)就不合適,所以采用脂肪酸值來反映糧食的品質(zhì)及變化。糧食脂肪酸值是指中和100g糧食試樣中游離脂肪酸所需氫氧化鉀的毫克數(shù)。酸值和糧食脂肪酸值都是糧油儲(chǔ)藏中早期劣變指標(biāo)之一。

(2)皂化值 皂化值是指在規(guī)定條件下皂化1g脂肪所需的氫氧化鉀的質(zhì)量(mg),用mg/g表示。油脂中可皂化的物質(zhì)一般包含游離脂肪酸及脂肪酸甘油酯等。

油脂的皂化值與其相對(duì)分子質(zhì)量成反比,也就是與脂肪酸鏈的平均長(zhǎng)度成反比。皂化值愈低,則脂肪酸相對(duì)分子質(zhì)量愈大或含有較多的不皂化物(如甾體物質(zhì)、脂溶性維生素及胡蘿卜素等),故根據(jù)皂化值的高低可略知油脂相對(duì)分子質(zhì)量的大小。同一油脂的皂化值具有一定的變動(dòng)幅度,通過皂化值的測(cè)定并結(jié)合其他檢驗(yàn)項(xiàng)目可鑒定油脂純度。至于制皂時(shí)所需的堿液用量都是通過皂化值進(jìn)行計(jì)算而得。

式中 56——?dú)溲趸浵鄬?duì)分子質(zhì)量;

3——皂化1g油脂耗用3mol氫氧化鉀。

(3)酯值 酯值是指皂化1g純油脂所需氫氧化鉀的毫克數(shù),用mg/g表示,這里不包括游離脂肪酸的作用。

(4)不皂化物 油脂中含有少量不與氫氧化鉀作用的脂質(zhì)物質(zhì),如甾體物質(zhì)、脂溶性維生素及胡蘿卜素等,稱為不皂化物。不皂化物含量以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示。

2.氫化和鹵化

脂肪中不飽和脂肪酸的雙鍵非常活潑,能起加成反應(yīng),其主要反應(yīng)有氫化和鹵化兩種。

(1)氫化 脂肪中不飽和脂肪酸在催化劑(如Pt、Ni)存在下,在不飽和鍵上加氫而變成飽和脂肪酸,這種作用稱為氫化。

利用這個(gè)原理可將液態(tài)的油氫化后變?yōu)楣虘B(tài)的脂,加氫后的油脂叫氫化油或硬化油。硬化油因雙鍵減少,不易酸敗,且固化后便于儲(chǔ)藏和運(yùn)輸。油脂氫化擴(kuò)展了油脂的適用范圍,使植物油氫化成適宜硬度的人造奶油、起酥油等;也可作為工業(yè)用固體脂肪,如制皂工業(yè)中將油脂氫化成為硬化油,作為制造肥皂的原料。

完全氫化的脂肪可塑性較差,而且所有的不飽和脂肪酸全部遭到破壞,故在食品生產(chǎn)中采取部分氫化的方法,這樣的氫化油可塑性能得到改善,也保存了相當(dāng)部分的不飽和脂肪酸,對(duì)滿足食品生產(chǎn)工藝要求和油脂營(yíng)養(yǎng)價(jià)值都具有十分重要的意義。

(2)鹵化 不飽和脂肪酸的雙鍵可以與鹵素發(fā)生加成反應(yīng),生成飽和的鹵化酯,這種作用稱為鹵化。油脂的不飽和程度愈大,吸收鹵素的量就愈多,因此,加碘作用在脂肪分析上很重要,從加碘的多少可衡量脂肪或脂肪酸的不飽和程度。

鹵素與不飽和脂肪酸發(fā)生的鹵化反應(yīng)速度不同,由于氯的化學(xué)性質(zhì)很活潑,它不僅會(huì)發(fā)生加成反應(yīng),同時(shí)還可能發(fā)生取代反應(yīng);碘的加成太慢而不能反應(yīng)完全,用ICl加成,則效果更佳。

碘價(jià)是指100g油脂所能吸收碘的克數(shù)。碘價(jià)愈高,油脂的不飽和程度愈大。碘價(jià)大小直接反映了油脂不飽和程度的高低,是油脂氫化時(shí)加氫用量的依據(jù),也是衡量油脂干性程度的依據(jù)。根據(jù)油脂碘價(jià)的高低,可將油分為三類:碘價(jià)在130以上的為干性油;在100~130之間為半干性油;在100以下的為不干性油。主要植物油碘價(jià)見表4-3。

3.氧化作用

脂肪能夠發(fā)生多種形式的氧化,根據(jù)其氧化作用形式和效果的不同,可分為兩種情況:一種是油脂中所含的不飽和脂肪酸被空氣中的氧氧化后發(fā)生聚合,形成一層堅(jiān)硬、耐磨、不透水、不溶化的薄膜,這類膜有防腐防水的作用,此為油的干化現(xiàn)象。如干性油桐油、亞麻油的氧化就是如此。另一種是油脂在空氣中受光、熱等因素影響被空氣中的氧所氧化而生成過氧化物,過氧化物分解而產(chǎn)生具有不良?xì)馕兜乃釘∥镔|(zhì),這種氧化稱為油脂的氧化酸敗。本書主要介紹油脂的氧化酸敗。

油脂及含油脂較多的食物在空氣、光線、溫度、金屬離子、微生物等多種因素的影響下,分解成具有臭味的低分子醛、酮、酸,這種現(xiàn)象叫油脂的酸敗。

油脂酸敗對(duì)油脂及含油脂較多的糧食或食品在儲(chǔ)藏期間的變化有著很大的影響,不僅風(fēng)味變壞,而且油脂的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值也隨之降低。

油脂酸敗是一個(gè)復(fù)雜的變化過程,根據(jù)其引起酸敗的原因和機(jī)制,可分為油脂的自動(dòng)氧化酸敗、水解型酸敗和β-型氧化酸敗三種類型,其中以自動(dòng)氧化酸敗對(duì)油脂及食品的危害最大。

①油脂的自動(dòng)氧化酸敗(氧化型酸敗)油脂在空氣、光、溫度、水等因素的影響下,易與氧發(fā)生氧化作用,引起油脂酸敗,此現(xiàn)象稱為油脂的自動(dòng)氧化酸敗。

油脂自動(dòng)氧化有兩種類型:一種是氧直接加在不飽和脂肪酸的雙鍵上,形成環(huán)過氧化物;另一種是氧加在雙鍵旁邊的亞甲基上,形成氫過氧化物。由于使亞甲基活化的能量小于使雙鍵活化的能量,加之氫過氧化物在稍高溫度下易分解,故在常溫下以生成氫過氧化物為主。在溫度高于50℃時(shí),才有環(huán)過氧化物生成。

油脂自動(dòng)氧化可分為兩個(gè)階段:第一階段,連接脂肪雙鍵的亞甲基的氫為游離基所取代,由此加入氧分子而生成氫過氧化物;第二階段,氫過氧化物分解。

油脂中所含不飽和脂肪酸結(jié)構(gòu)不同,有一烯酸和多烯酸、共軛酸和非共軛酸之分。空氣對(duì)這些不同脂肪酸的氧化也不完全相同,現(xiàn)以一烯酸——油酸及其酯為例,說明自動(dòng)氧化過程。

第一階段:氫過氧化物的生成。

油脂自動(dòng)氧化可分為三個(gè)時(shí)期:引發(fā)期、傳播期和終止期。

引發(fā)期:油脂中的不飽和脂肪酸在熱、光、金屬等影響下,被活化而生成不穩(wěn)定的游離基,即

這個(gè)時(shí)期沒有酸敗現(xiàn)象,引發(fā)期愈長(zhǎng)愈不易酸敗。

引發(fā)期反應(yīng)也可用下列簡(jiǎn)式表示。

傳播期:當(dāng)有分子氧存在時(shí),游離基R·可與O2生成過氧化物游離基(ROO·),即

過氧化物游離基(ROO·)遇到另一分子一烯酸,即自其分子中奪取一個(gè)氫原子而形成氫過氧化物(ROOH)和一個(gè)新的游離基(R·),即

此游離基R·又再與O2及另一個(gè)一烯酸或其酯反應(yīng),此反應(yīng)循環(huán)不止,稱為連鎖反應(yīng)。這個(gè)過程可用下式表示。

從上面反應(yīng)可以看出,從C11亞甲基脫去一個(gè)氫原子成為游離基R·后,雙鍵上的電子云與游離基上單獨(dú)電子進(jìn)行電子云的重新分配,因而游離基R·可能有以下兩種形式。

一烯的雙鍵兩旁各有一個(gè)亞甲基,分子氧可以向兩個(gè)亞甲基中的一個(gè)進(jìn)攻。如自C8亞甲基上脫去一個(gè)氫原子,也可以生成C8與C10兩種游離基。

因此,油酸酯自動(dòng)氧化可能產(chǎn)生四種氫過氧化物。生成的氫過氧化物在稍高溫度下發(fā)生分解,其過程更為復(fù)雜。氫過氧化物放出原子態(tài)的氧,成為羥酸。

原子態(tài)的氧直接結(jié)合或與分子態(tài)的氧結(jié)合形成臭氧。

3O→O3或O+O2→O3

生成的臭氧又可與油脂雙鍵作用形成臭氧化物。此臭氧化物在水的存在下,分解為醛類,具有惡臭味。

傳播期的反應(yīng)也可以用下列簡(jiǎn)式表示。

終止期:當(dāng)油脂中存在大量的游離基、過氧化物游離基時(shí),游離基R·之間或游離基R·和過氧化物游離基ROO·之間相互撞擊而結(jié)合,產(chǎn)生穩(wěn)定的化合物,反應(yīng)逐步結(jié)束。這只能在自動(dòng)氧化的最后階段才有可能,但這時(shí)油脂已深度酸敗。

或:

終止期反應(yīng)也可用下列簡(jiǎn)式表示。

R·+R·→R—R

ROO·+R·→ROOR

ROO·+ROO·→ROOR+O2

第二階段:氫過氧化物的分解。

氫過氧化物是油脂氧化的第一個(gè)中間產(chǎn)物,本身無異味,因此,有些油脂可能在感官上尚未察覺到酸敗的象征,但已有過高的過氧化值。可以預(yù)料,油脂已經(jīng)在開始酸敗。

氫過氧化物是極不穩(wěn)定的化合物,當(dāng)體系中此化合物的濃度增至一定的程度時(shí),就開始分解,生成許多種不同的產(chǎn)物。

油脂自動(dòng)氧化最后產(chǎn)生具有酸敗氣味的低分子醛、酮、酸、醇等化合物,這些物質(zhì)對(duì)人體有毒害作用。這類物質(zhì)在油脂中含量愈多,說明其酸敗程度愈深。油脂中雙鍵愈多,則分解產(chǎn)物愈復(fù)雜。

影響油脂酸敗的因素主要有溫度、光線(或放射線)、氧氣、催化劑(主要是金屬離子)以及油脂中脂肪酸的類型等。

溫度的影響:溫度是影響油脂氧化速度的一個(gè)重要因素。油脂自動(dòng)氧化速度隨溫度升高而加快。高溫既能促進(jìn)游離基的產(chǎn)生,也可以促進(jìn)氫過氧化物的分解與聚合。因此應(yīng)在低溫下儲(chǔ)藏油脂。

光和射線的影響:光特別是紫外線及射線(如β-射線、γ-射線),都是有效的氧化促進(jìn)劑,主要是能促進(jìn)油脂中脂肪酸鏈的斷裂,提高了游離基的生成速度,加速油脂的酸敗。因此,油脂及含油脂的食品應(yīng)用有色遮光容器盛裝。

氧氣的影響:油脂自動(dòng)氧化速度隨大氣中氧的分壓增加而增加,當(dāng)氧氣分壓達(dá)到一定值后,自動(dòng)氧化速度便保持不變。故可采用排除O2的包裝。

催化劑的影響:銅、鐵等金屬離子是促進(jìn)油脂自動(dòng)氧化的催化劑。油脂與金屬長(zhǎng)期接觸時(shí),自動(dòng)氧化的引發(fā)期縮短,同時(shí)金屬離子還可以加速氫過氧化物的分解。

油脂中脂肪酸類型的影響:油脂中所含的不飽和脂肪酸的比例愈高,其相對(duì)的抗氧化穩(wěn)定性就差;油脂中游離脂肪酸含量增加(酸值增加)時(shí),會(huì)促使設(shè)備或容器中具有催化作用的微量金屬進(jìn)入油中,因而加快了油脂氧化的速度。飽和脂肪酸也能發(fā)生自動(dòng)氧化,但速度較慢。

抗氧化劑的影響:能阻止、延緩油脂氧化作用的物質(zhì)稱為抗氧化劑。維生素E、丁基羥基茴香醚、丁基羥基甲苯等抗氧化劑都具有減緩油脂自動(dòng)氧化的作用。

根據(jù)上述油脂氧化的機(jī)制,只要除去促進(jìn)油脂氧化之因素,就可以防止或延緩酸敗。其具體措施見表4-4。

表4-4 油脂氧化促進(jìn)因素與防止措施

②水解型酸敗 此類酸敗多發(fā)生于含低級(jí)脂肪酸較多的油脂中。油脂如果含水分偏高,并有脂肪酶的存在,會(huì)發(fā)生水解而產(chǎn)生游離脂肪酸。游離脂肪酸的生成,使酸值大大提高。酸值的升高在大米、面粉和其他糧食的總酸度變化中起著主導(dǎo)作用,其中低級(jí)脂肪酸(如丁酸、己酸、辛酸等)的游離會(huì)使脂肪具有腐臭味。人造黃油、奶油等乳制品中易發(fā)生這種酸敗,放出一種奶油臭味。

β-型氧化酸敗 在微生物的作用下,脂肪水解為甘油和脂肪酸。甘油繼續(xù)氧化生成具有臭味的1,2-內(nèi)醚丙醇。其反應(yīng)式如下。

一般低級(jí)脂肪酸因霉菌的酶促反應(yīng),通過β-氧化途徑,生成β-酮酸,脫羧后生成甲基酮類產(chǎn)物,出現(xiàn)苦味和臭味,使油脂不能食用。

β-型氧化酸敗多發(fā)生在含有椰油、奶油等低級(jí)脂肪酸的食品中。

含水、蛋白質(zhì)較多且未經(jīng)精制的油脂食品,易受微生物污染而發(fā)生水解型酸敗和β-型氧化酸敗。為防止這兩種酸敗,應(yīng)提高油脂純度,降低水分含量,避免微生物污染,在低溫下儲(chǔ)存。油脂酸敗后會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的異味,并降低油脂的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,脂溶性維生素受到破壞。酸敗的油脂用于食品加工,使食品中的易氧化維生素也會(huì)遭到破壞。油脂酸敗后產(chǎn)生的氧化物對(duì)人體的酶系統(tǒng)(如琥珀酸氧化酶、細(xì)胞色素酶等)有破壞作用;低分子物質(zhì)則有毒。動(dòng)物長(zhǎng)期食用酸敗油脂可出現(xiàn)體重減輕、發(fā)育障礙、肝臟腫大、腫瘤等現(xiàn)象。為了阻止含脂食品的氧化變質(zhì),最普遍的辦法是排除O2,采用真空或充N2包裝和使用透氣性低的有色或遮光的包裝材料,并盡可能避免在加工時(shí)混入鐵、銅等金屬離子。儲(chǔ)藏油脂應(yīng)用有色玻璃瓶裝,避免使用金屬容器。

三、油脂的乳化

(一)乳化、乳化劑的概念

1.乳化

油脂和水是互不相溶的兩種液體,如果加入一種物質(zhì),使互不相溶的兩種液體中的一種呈微滴狀態(tài)分散于另一種液體中,這種作用稱為乳化。這兩種不同的液體稱為“相”,在體系中量大的稱為連續(xù)相,量小的稱為分散相。油與水的乳化在食品中是極其常見的,如乳飲料、冰激凌、鮮奶油等。

2.乳化劑

能使互不相溶的兩相中的一相分散于另一相中的物質(zhì)稱為乳化劑。

(二)乳濁液的形成

乳化劑是含有親水基團(tuán)和疏水基團(tuán)的分子。親水基團(tuán)是極性的,被水吸引;疏水基團(tuán)是非極性的,被油吸引。在以水為分散相的乳液中,乳化劑分子的極性“頭部”伸向水滴中,而非極性“尾部”伸向油中(圖4-1)。由于極性相斥,附于水-油界面的乳化劑分子形成一個(gè)圍繞水滴的完整保護(hù)膜,因而形成穩(wěn)定的乳濁液。

圖4-1 乳化劑作用的模式

在以油為分散相的乳液中,乳化劑以相同的吸附方式圍繞油滴,形成一個(gè)完整的保護(hù)膜,使乳液穩(wěn)定。

(三)乳濁液的類型

水-油乳濁液可分油包水型即水在油中(水/油)和水包油型即油在水中(油/水)兩種類型,適用的乳化劑也各不相同。油/水型乳濁液宜用親水性強(qiáng)的乳化劑,而水/油型乳濁液宜用親油性強(qiáng)的乳化劑。在食品加工中較多遇到的是油在水中型的乳濁液。

食品中經(jīng)常使用的乳化劑有甘油脂肪酸酯、脂肪酸丙二醇酯、蔗糖脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸山梨糖醇酯、大豆蛋白、磷脂等。乳化劑在食品生產(chǎn)中使用范圍很廣,在工藝上主要起乳化、發(fā)泡、增稠、抗老化、抗冰晶生成等作用。根據(jù)食品生產(chǎn)中工藝要求選擇適當(dāng)?shù)娜榛瘎┗蚺c其他的添加劑混用,對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量有重要的意義。

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