第4章脂类

博主： int0030
发布时间：2021 年 03 月 15 日
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分类：食品化学

1. 脂类的功能特性有哪些？
   
   1. 供能：脂类化合物是生物体内重要的能量储存形式，体内每克脂肪可产生大约39.7kJ的热量。机体内的脂肪组织具有防止机械损伤和防止热量散发的作用。
   2. 构成生物膜：磷脂、糖脂、固醇等是构成生物膜的重要物质。
   3. 参与生化反应：脂类化合物是脂溶性维生素的载体和许多活性物质（前列腺素、性激素、肾上腺素等）的合成前体物质，并提供必需脂肪酸。
   4. 改善食品品质：在食品中脂类化合物可以为食品提供滑润的口感，光洁的外观，赋予加工食品特殊的风味。脂类化合物在食品的加工或储存过程中所发生的氧化、水解等反应，还会给食品的品质带来需宜的和不需宜的影响。
   5. 过高的脂肪摄入量也会带来一系列健康问题，例如增加了患肥胖症、心血管疾病、癌症的风险。
2. 油脂的同质多晶现象在食品加工中的应用。
   
   1. 用棉子油生产色拉油时，要进行冬化以除去高熔点的固体脂。这个工艺要求冷却速度要缓慢，以便有足够的晶体形成时间，产生粗大的β型结晶，以利于过滤。
   2. 人造奶油要有良好的涂布性和口感，这就要求人造奶油的晶型为细腻的β´型。在生产上可以使油脂先经过急冷形成ɑ型晶体，然后再保持在略高的温度继续冷却，使之转化为熔点较高β´型结晶。
   3. 巧克力要求熔点在35℃左右，能够在口腔中融化而且不产生油腻感，同时表面要光滑，晶体颗粒不能太粗大。在生产上通过精确的控制可可脂的结晶温度和速度来得到稳定的复合要求的β型结晶。具体做法是，把可可脂加热到55℃以上使它熔化，再缓慢冷却，在29℃停止冷却，然后加热到32℃，使β型以外的晶体熔化。多次进行29℃冷却和33℃加热，最终使可可脂完全转化成β型结晶。
3. 油脂的塑性主要取决于哪些因素？
   
   1. 油脂的晶型：油脂为β´型时，塑性最好，因为β´型在结晶时会包含大量小气泡，从而赋予产品较好的塑性；β型结晶所包含的气泡大而少，塑性较差。
   2. 熔化温度范围：从开始熔化到熔化结束的温度范围越大，油脂的塑性也越好。
   3. 固液两相比：油脂中固液两相比适当时，塑性最好。固体脂过多，则形成刚性交联，油脂过硬，塑性不好；液体油过多则流动性大，油脂过软，易变形，塑性也不好。
4. 脂肪酸在三酰基甘油分子中分布的理论。
   
   1. 均匀或最广分布：天然脂肪的脂肪酸倾向于可能广泛地分布在全部三酰基甘油分子中。
   2. 随机分布：脂肪酸在每个三酰基甘油分子内和全部三酰基甘油分子间都是随机分布的。
   3. 有限随机分布：动物脂肪中饱和与不饱和脂肪酸是随机分布的，而全饱和三酰基甘油的量只能达到使脂肪在体内保持流动的程度。
   4. 1，3-随机-2-随机分布：脂肪酸在Sn-1,3位和Sn-2位的分布是独立的，互相没有联系，而且脂肪酸是不同的；Sn-1,3位和Sn-2位的脂肪酸的分布式随机的。
   5. 1-随机-2-随机-3-随机分布：天然油脂中脂肪酸在甘油分子的3个位置上的分布是相互独立的。
5. 食品中常用的乳化剂有哪些？
   
   1. 根据乳化剂结构和性质分
      1. 阴离子型
      2. 阳离子型
      3. 非离子型
   2. 根据其来源分
      1. 天然乳化剂
      2. 合成乳化剂
   3. 按照作用类型分
      1. 表面活性剂
      2. 黏度增强剂
      3. 固体吸附剂
   4. 按其亲水亲油性分
      1. 亲油型
      2. 亲水型
   5. 食品中常用的乳化剂有以下几类
      1. 脂肪酸甘油单酯及其衍生物
      2. 蔗糖脂肪酸酯
      3. 山梨醇酐脂肪酸酯及其衍生物
      4. 磷脂
6. 油炸过程中油脂的化学变化。
   
   1. 油炸基本过程：温度150℃以上，接触油的有O2和食品，食品吸收油，在这一复杂的体系中，脂类发生氧化、分解、聚合、缩合等反应。
      1. 不饱和脂肪酸酯氧化热分解生成过氧化物、挥发性物质，并形成二聚体等。
      2. 不饱和脂肪酸酯非氧化热反应生成二聚物和多聚物
      3. 饱和脂肪酸酯在高温及有氧时，它的α-碳、β-碳和γ-碳上形成氢过氧化物，进一步裂解生成长链烃、醛、酮和内酯
      4. 饱和脂肪酸酯非氧化热分解生成烃、酸、酮、丙烯醛等
   2. 油炸的结果：色泽加深、黏度增大、碘值降低、烟点降低、酸价升高和产生刺激性气味
7. 油脂可以经过哪些精炼过程？
   
   1. 脱胶
      - 除掉油脂中的磷脂与部分蛋白质
      - 在脱胶预处理时，向油中加入2％～3％的水或通水蒸气，加热油脂并搅拌，然后静置或机械分离水相
   2. 碱炼
      - 除去油脂中的游离脂肪酸，部分磷脂、色素等杂质
      - 碱炼时向油脂中加入适宜浓度的氢氧化钠溶液，然后混合加热，游离脂肪酸被碱中和生成脂肪酸钠盐（皂脚）而溶于水。分离水相后，用热水洗涤油脂以除去参与的皂脚
   3. 脱色
      - 脱除油脂中的色素物质、残留的磷脂、皂脚以及油脂氧化产物，提高了油脂的品质和稳定性
      - 经脱色处理后的油脂呈淡黄色甚至无色。脱色主要通过活性白土、酸性白土、活性炭等吸附剂处理，最后过滤除去吸附剂
   4. 脱臭
      - 除去挥发性的异味化合物，并使非挥发性异味物质通过热分解转变成挥发性物质
      - 用减压蒸馏的方法，也就是在高温、减压的条件下向油脂中通入过热蒸汽来除去
8. 酯交换及其意义
   
   1. 目的：改善性能
   2. 原理：改变脂肪酸在三酰基甘油中的分布，使脂肪酸与甘油分子自由连接或定向重排
   3. 酯交换是它包括在一种三酰基甘油分子内的酯交换和不同分子间的酯交换反应。
   4. 酯交换反应广泛应用在起酥油的生产中，猪油中二饱和酸三酰基甘油分子的碳2位置上大部分是棕榈酸，形成的晶粒粗大，外观差，温度高时太软，温度低时又太硬，塑性差。随机酯交换能够改善低温时的晶粒，但塑性仍不理想。定向酯交换则扩大了塑性范围。
9. 破乳有哪些类型？
   
   1. 破乳：乳状液的分散相小液珠聚集成团，形成大液滴，最终使油水两相分层析出的过程
   2. 破乳原理：小分散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。由于液滴分散增加了两种液体的界面面积，需要较高的能量，使界面具有大的正自由能，所以乳状液是热力学不稳定体系，在一定条件下会发生破乳现象
   3. 破乳类型：
      1. 分层或沉降：由于重力作用，使密度不相同的相产生分层或沉降。当液滴半径越大，两相密度差越大，分层或沉降就越快。
      2. 絮凝或群集：分散相液滴表面的静电荷量不足，斥力减少，液滴与液滴互相靠近而发生絮凝，发生絮凝的液滴的界面膜没有破裂。
      3. 聚结：液滴的界面膜破裂，分散相液滴相互结合，界面面积减小，严重时会在两相之间产生平面界面。
10. 影响食品中脂类自动氧化的因素
    
    1. 脂肪酸组成
       1. 双键数目、位置和几何形状都有关系。双键数目越多，氧化速度越快，顺式酸比反式异构体更容易氧化
       2. 含共轭双键的比没有共轭双键的易氧化
       3. 饱和脂肪酸自动氧化远远低于不饱和脂肪酸
       4. 游离脂肪酸比甘油酯氧化速率略高，油脂中脂肪酸的无序分布有利于降低脂肪的自动氧化速度
    2. 温度
       - 一般说来，脂类的氧化速率随着温度升高而增加，因为高温既可以促进游离基的产生，又可以加快氢过氧化物的分解
    3. 氧浓度
       - 体系中供氧充分时，氧分压对氧化速率没有影响，而当氧分压很低时，氧化速率与氧分压近似成正比
    4. 表面积
       1. 脂类的自动氧化速率与它和空气接触的表面积成正比关系
       2. 所以当表面积与体积之比较大时，降低氧分压对降低氧化速率的效果不大
    5. 水分
       1. 在含水量很低(aw低于0.1)的干燥食品中，脂类氧化反应很迅速。随着水分活度的增加，氧化速率降低，当水分含量增加到相当于水分活度0.3时，可阻止脂类氧化，使氧化速率变得最小，随着水分活度的继续增加（aw=0.3-0.7），氧化速率又加快进行，过高的水分活度(如aw大于0.8)时，由于催化剂、反应物被稀释，脂肪的氧化反应速度降低
    6. 助氧化剂
       - 一些具有合适氧化-还原电位的二价或多价过渡金属元素，是有效的助氧化剂，如Co、Cu、Fe、Mn和Ni等。
    7. 光和射线
       - 可见光、紫外线和高能射线都能促进脂类自动氧化，这是因为它们能引发自由基、促使氢过氧化物分解，特别是紫外线和γ射线。
    8. 抗氧化剂
       - 抗氧化剂能延缓和减慢脂类的自动氧化速率。
11. 脂类的氧化及对食品的影响。
    
    - 油脂氧化有自动氧化、光敏氧化、酶促氧化和热氧化。
    
    1. 自动氧化:典型的自由基链式反应
       1. 特征：
          1. 凡能干扰自由基反应的化学物质，都将明显地抑制氧化转化速率；
          2. 光和产生自由基的物质对反应有催化作用；
          3. 氢过氧化物ROOH产率高；
          4. 光引发氧化反应时量子产率超过1；
          5. 用纯底物时，可察觉到较长的诱导期。
       2. 自由基历程：可简化成3步，即链引发、链传递和链终止
          1. 链引发 RH→R•＋H•
          2. 链传递
             - R•＋O2→ROO•
             - ROO•＋RH→ROOH＋R•
          3. 链终止
             - R•＋R•→R-R
             - R•＋ROO•→R-O-O-R
             - ROO•＋ROO•→R-O-O-R＋O2
    2. 光敏氧化：不饱和脂肪酸双键与单重态的氧发生的氧化反应。
       1. 光敏氧化有两种途径
          1. 第一种是光敏剂被激发后，直接与油脂作用，生成自由基，从而引发油脂的自动氧化反应。
          2. 第二种途径是光敏剂被光照激发后，通过与基态氧(三重态3O2)反应生成激发态氧(单重态1O2)，高度活泼的单重态氧可以直接进攻不饱和脂肪酸双键部位上的任一碳原子，双键位置发生变化，生成反式构型的氢过氧化物，生成氢过氧化物的种类数为双键数的两倍。
    3. 酶促氧化：脂肪在脂肪氧化酶参与下发生的氧化反应。
       1. 脂肪氧化酶专一性作用于具有1,4-顺、顺-戊二烯结构，并且其中心亚甲基处于ω-8位的多不饱和脂肪酸。
       2. 在动物体内脂肪氧化酶选择性的氧化花生四烯酸，产生前列腺素、凝血素等活性物质。大豆加工中产生的豆腥味与脂肪氧化酶对亚麻酸的氧化有密切关系。
    4. 氧化热聚合：在高温下，甘油酯分子在双键的α-碳上均裂产生自由基，通过自由基互相结合形成非环二聚物，或者自由基对一个双键加成反应，形成环状或非环状化合物。
    5. 脂类氧化对食品的影响：
       1. 脂类氧化是食品品质劣化的主要原因之一，它使食用油脂及含脂肪食品产生各种异味和臭味，统称为酸败。
       2. 氧化反应能降低食品的营养价值，某些氧化产物可能具有毒性。
12. 试述抗氧化剂及抗氧化机理。
13. 抗氧化剂作用抑制或延缓油脂的氧化
14. 按抗氧化机理分
15. 自由基清除剂
   
   - 自由基清除剂分为氢供体和电子供体。氢供体如酚类抗氧化剂可以与自由基反应，脱去一个H•给自由基，原来的自由基被清除，抗氧化剂自身转变为比较稳定的自由基，不能引发新的自由基链式反应，从而使链反应终止。电子供体抗氧化剂也可以与自由基反应生成稳定的产物，来阻断自由基链式反应。
16. 单重态氧猝灭剂
   
   - 如维生素E
   - 与单重态氧作用，使单重态氧转变成基态氧，而单重态氧猝灭剂本身变为激发态，可直接释放出能量回到基态
17. 氢过氧化物分解剂
   
   - 将链式反应生成的氢过氧化物转变为非活性物质，从而抑制油脂氧化
18. 酶抑制剂
   
   - 超氧化物歧化酶可以将超氧化物自由基转变为基态氧和过氧化氢，过氧化氢在过氧化氢酶作用下生成水和基态氧
19. 抗氧化增效剂
   
   - 与抗氧化剂同时使用可增强抗氧化效果
   - 增效剂可以与金属离子螯合，使金属离子的催化性能降低或失活
   - 能与抗氧化剂自由基反应，使抗氧化剂还原
20. 按来源分
21. 天然抗氧化剂
22. 合成抗氧化剂
23. 我国常用的主要有生育酚、茶多酚、竹叶黄酮、没食子酸丙酯、抗坏血酸、丁基羟基茴香醚（BHA）、2，6-二叔丁基羟基甲苯（BHT）、叔丁基对苯二酚（TBHQ）等。
24. 简述脂类经过高温加热时的变化及对食品的影响
    油脂在150℃以上高温下会发生氧化、分解、聚合、缩合等反应，生成低级脂肪酸、羟基酸、酯、醛以及产生二聚体、三聚体，使脂类的品质下降，如色泽加深，黏度增大，碘值降低，烟点降低，酸价升高，还会产生刺激性气味。
    （1）热分解
    在高温下，饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸都会发生热分解反应。热分解反应可以分为氧化热分解反应和非氧化热分解反应。饱和脂肪酸酯在高温及有氧时会发生热氧化反应，脂肪酸的全部亚甲基都可能受到氧的攻击，但一般优先在脂肪酸的α-碳、β-碳和γ-碳上形成氢过氧化物。形成的氢过氧化物裂解生成醛、酮、烃等低分子化合物。不饱和脂肪酸酯的非氧化热反应主要生成各种二聚化合物，此外还生成一些低分子量的物质。
    （2）热聚合
    脂类的热聚合反应分非氧化热聚合和氧化热聚合。非氧化热聚合是Diels-Alder反应，即共轭二烯烃与双键加成反应，生成环己烯类化合物。这个反应可以发生在不同脂肪分子间，也可以发生在同一个脂肪分子的两个不饱和脂肪酸酰基之间。脂类的氧化热聚合是在高温下，甘油酯分子在双键的α-碳上均裂产生自由基，通过自由基互相结合形成非环二聚物，或者自由基对一个双键加成反应，形成环状或非环状化合物。
    对食品的影响：油脂在加热时的热分解会引起油脂的品质下降，并对食品的营养和安全方面的带来不利影响。但这些反应也不一定都是负面的，油炸食品香气的形成与油脂在高温条件下的某些产物有关，如羰基化合物（烯醛类）。
25. 试述油脂氢化及意义。
26. 氢化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。
27. 油脂氢化分类：
   
   1. 全氢化，当油脂中所有双键都被氢化后，得到全氢化脂肪，用于制肥皂工业。
   2. 部分氢化，部分氢化产品可用于食品工业中，部分氢化的油脂中减少了油脂中含有的多不饱和脂肪酸的含量，稍微减少亚油酸的含量，增加油酸的含量，不生成太多的饱和脂肪酸，碘值控制在60～80的范围内，使油脂具有适当的熔点和稠度、良好的热稳定性和氧化稳定性。
28. 油脂氢化过程
   
   1. 不饱和液体油脂和被吸附在金属催化剂表面的原子氢之间。
   2. 反应包括3个步骤：
      1. 在双键两端任何一端形成碳—金属复合物；
      2. 复合物与催化剂所吸附的氢原子反应，形成不稳定的半氢化态
         - 此时只有一个烯键与催化剂连接，因此可以自由旋转；
      3. 半氢化合物与另一个氢原子反应，同时和催化剂分离，形成饱和的产物。
   3. 油脂氢化意义：
      1. 有利因素：
         - 稳定性增加
         - 颜色变浅
         - 风味改变
         - 便于运输和贮运
      2. 意义：可以制造起酥油、人造奶油等。
      3. 不利因素：
         - 多不饱和脂肪酸含量降低
         - 脂溶性维生素被破坏
         - 双键的位移和产生反式异构体，因为人体的必需脂肪酸都是顺式构型，而且对于反式脂肪酸的安全性，目前也存在着争议。
29. 试述反式脂肪及其食品安全性。
30. 反式脂肪：
   
   1. 植物油经氢化后会产生反式异构体，即所谓“反式脂肪”
   2. 是植物油经过氢化技术处理后形成的人造脂肪。
   3. 与一般植物油成分相比，反式脂肪具有耐高温、不易变质、延长食品保质期等作用。
   4. 用处：
      - 涂抹面包、增加口感及润滑度；
      - 用于油炸的油脂、起酥油、人造奶油、奶精、代可可脂（大量用于生产巧克力），所涉及的食品包括烘焙糕饼类的点心、饼干、面包、蛋糕、派、甜甜圈，或油炸食物的炸薯条、炸鸡、炸咸酥鸡、炸油条、炸洋芋片、经油炸处理的速食面等食品。
31. 反式脂肪的危害：
   
   - 降低人体有益的高密度脂蛋白的含量，增加有害的低密度脂蛋白，从而引发各种健康问题。
   - 经常食用反式脂肪含量高的食品，不但会引发肥胖，增加罹患心血管疾病的风险，还会破坏人体激素平衡，诱发心脑血管疾病、动脉粥样硬化，以及糖尿病、乳腺癌和老年痴呆症等疾病
32. 反式脂肪的安全性问题：
   
   - 至今尚未有可用的科学数据，无法建立食品中反式脂肪酸的安全含量
   - 避免摄入反式脂肪酸。
   - 孕妇等特殊人群，有必要做到每天摄入反式脂肪酸含量不超过2克，或者更少。

最后修改：2021 年 03 月 15 日