第五章 脂类化合物第四节 油脂特点的表示方法与工艺特点一、油脂特点的表示方法二、油脂工艺特点
(一)油脂的提取工艺特点
(二)油脂的精制特点
*(三)油脂的改性改良特点
1.氢 化
2、交酯化
3、油脂的分提与冬化一、油脂特点的表示方法
油脂特点的表示,主要为一些表示油脂品质,特别是油脂氧化程度的特征值。
分为 恒值定值
(一 )皂化值
( SV,saponify value)
皂化值,1g油脂完全皂化时所需要的 KOH的 mg
数。
皂化值的大小与油脂的平均分子量成反比,也即与脂肪酸的分子量成反比。 SV一般在 200左右。
肥皂工业上据 SV的大小确定用碱量;食用油脂的皂化值大,则脂肪酸的分子量小,熔点较低、
消化率则较高。
如果油脂中存在游离的脂肪酸,SV值实际上不仅是指皂化反应的结果,也包括酸价。
(二)碘值
( IV,iodine value)
碘值,表示 100g油脂吸收碘的 g数。
常用 氯化 碘,溴化 碘以加速反应,测定后再折算成碘价。
反应式:
据 IV的大小将油脂分为三类:
干性油 ( IV在 180- 190,至少 >130
半干性油 ( 100- 120)
不干性油( <100)
(三)酸价
( AV,acid value)
酸价,中和 1 g油脂中的游离脂肪酸所需要的 KOH的 mg数。
可用酸价来衡量油脂的新鲜度 ;
我国食品卫生法规定:食用植物油的酸价一般 不得超过 5。
(四)过氧化值
( POV,peroxidation value)
与 Schaal实验 (史卡尔法)
过氧化值,1kg油脂所含氢过氧化物在酸性条件下与 KI作用析出 I2的毫克当量数
(也用,1公斤油脂中所含 ROOH的毫摩尔数表示。 ) 。
该值适合氧化初期的测定,因为在后期该值下降 。
其测定原理:
CH3COOH( 冰 ) + KI → CH3COOK+ HI
ROOH+ 2HI → ROH+ H2O+ I2
I2+ 2Na2S2O3 → 2 NaI + 2Na2S4O6
相当于,ROOH+ 2KI → ROH+ K2O+ I2
Schaal耐热实验 ( 史卡尔烘箱实验法 ),油脂在 60- 65℃ 贮存,定期测定
POV值,或感官评价油脂酸败 ( 达到一定
POV值 ) 以确定油脂氧化性酸败所需的时间与油品的抗氧化稳定性 。
#(五)酯值:
酯值,指 1 g 油脂中甘油酯发生的酯水解
( 真正的皂化 ) 所需要的 KOH的 mg数 。
当 不含游离脂肪酸时,酯值应与皂化值相等 。 一般以油脂总皂化值中减去酸价后的
KOH的 mg数为酯值 。
#(六)乙酰值:
油脂中含 有- OH时,可与醋酸酐共热会发生乙酰化反应;
R( OH) COOH+( CH3CO) 2O → R ( OCOCH3)
COOH+ CH3COOH
乙酰化的油脂进行皂化时,乙酰重新分离出来,并生成醋酸盐,
R( OCOCH3) COOH+ 2KOH → R( OH) COOK+ CH3COOK+ H2O
乙酰值,是指 1g乙酰化的 油脂或乙酰化的脂肪酸在皂化时,中和乙酰化所产生的醋酸 所需要的 KOH的 mg数 。
一定不能包括原来的皂化值。
用于测定油脂中的 脂肪酸含羟基的量 。
油脂的乙酰值可等于 0。
*(七)硫代巴比妥酸值
( TBA,thiobarbituric acid)
硫代巴比妥酸值,每 100g油脂中所含丙二醛的 mg数即为 TBA值。不饱和脂肪酸的氧化产物(小分子的丙二醛、烯醛、酮等),与硫代巴比妥酸试剂 TBA反应,生成 黄红色物质,在 λ 450,λ 530处有最大吸收,
可换算成 TBA值。
TBA值可鉴定评价油脂的氧化程度。
丙二醛与 TBA的反应式:
丙二醛的 有色物在 530nm处有最大吸收,
为红色化合物;
其它醛的有色物最大吸收在 450nm处,
为黄色化合物;
注,有的食品体系中油脂氧化不一定产生丙二醛,而共存成分如蛋白质也可能与 TBA反应,
某些非氧化产物也可与 TBA反应。
(八)活性氧法
( AOM,active oxygen method)
活性氧法:
将样品保持在 98℃,让空气恒速( 2.33ml/s)通过样品,然后测定过氧化值 POV达到一定值 (植物油脂
100,动物油脂 20)所需的时间( h)。可用于比较不同抗氧化剂在同一种油品中的抗氧化性能。
# (九) 二烯值
( DV,diene value)
用于 鉴定油脂中不饱和脂肪酸中共轭体系的特征指标。
以丁烯二酸酐与油脂反应,可发生狄耳斯 — 阿尔德尔( Diels-Alder)二烯反应。
二烯值,以 100g油脂中所需顺丁烯二酸酐的数量,再换算成碘的克数表示二烯值。
(十)石油醚不溶物与发烟点:
使用过的油炸油的品质检查:
当石油醚不溶物 ≥ 0.7%,发烟点低于
170℃ ;
石油醚不溶物 ≥ 1.0%,无论其发烟点是否改变;
均可认为油已经变质。
二、油脂工艺特点 — 油脂的改性改良:
(一)油脂的提取工艺特点
1、压榨法:
2、熬炼法:
3、浸出法,
4、机械分离(离心法),
(二)油脂的精制特点:
毛油的特点,
毛油的精制:
1、除杂:
2、脱胶:
3、脱酸,
4、脱色,
5、脱臭:
# 精炼,总体上 提高了 油脂的质量,但在某些方面可 降低 天然油脂的优势如天然油中的抗氧化剂-生育酚、棉酚等可被破坏;另一方面,精炼过的棉油明显优于粗棉油的品质,无论是色泽、风味或稳定性都明显提高,
还能有效地清除油脂中某些毒性很强的物质,
例如花生油中可能存在的污染物黄曲霉毒素以及棉籽油中的棉酚。 精炼后油的品质提高,
但 Fat-Soluble Vitamins和胡萝卜素损失。
* (三)油脂的改性改良特点
1.氢 化 (Hydrogenation)
油脂氢化,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。这是油脂工业中的重要加工方法。
氢化的实质,向油脂中的不饱和键上加氢,
饱和度提高(液态 → 半固体);相应提高熔点、稳定性、可塑性等。
( 1) 分为部分氢化与全氢化,
部分氢化,如氢化油:人造奶油、起酥油的制造。食品工业中采用金属催化剂 ( Ni、
Pt等)、加压( 1,5- 2,5个大气压)、
高温( 125- 190℃ )
完全氢化,肥皂工业上可采用更高的压力、
温度进行。如硬化型-硬化油的加工。实际应用中可根据需要控制工艺条件。
所谓选择性 是指不饱和度比较大的脂肪酸与不饱和度小的脂肪酸的相对氢化速率 ( 比值 ) 。
(2)氢化的选择性
一般的 不饱和程度高 的氢化速度 快于 不饱和程度低的油脂(实际为不饱和脂肪酸的氢化),如亚麻酸>亚油酸>油酸。如亚油酸生成油酸的速度与油酸生成硬脂酸的速度之比。双键越多,氢化越易进行。
( 3)
氢化机理:
* 油脂氢化后 的优缺点:
Advantage
稳定性 ↑
颜色变浅
风味改变
便于运输和贮存
制造起酥油、人造奶油等。
Disadvantage
多不饱和脂肪酸含量 ↓
脂溶性维生素被破坏
双键的位移和反式异构体的产生
2、交酯化 ( interesterification)
( 1)概念与原理也称互换 交酯化作用,主要 指油脂中进行的酰基(即脂肪酸)交换作用。
实质 就是进行脂肪酸 Sn位置 的重新分布 。
交酯化并非绝对发生在甘油酯分子间,也发生在酯与酸、酯与醇之间
(有机化学中的酯酸解、醇解、转酯作用) ;
理论上,脂肪中有 n种脂肪酸,就有 n3种排布形式,随机分布后各种形式的比例达到平衡。如 A,B两种 FA,
有 n3 = 23= 8种排布,各 FA在 Sn- 1、
2,3位的机会均等:
A
A
A B
B
B B
B
B
B
B
B
B
B
BA
A
A
A A
A
A A
A
N3种排布形式,
( 2)工业交酯化的方法与条件,
< 200℃ 的较高温度下,加热一定长的时间完成 ;
利用催化剂(碱金属、甲醇钠等)可在高于熔点的较低温度( 50- 70℃ )下、加速
( 30min内)完成反应。
( 3) 可控(定向)交酯 和任意
(随机)交酯:
随机交酯:即 如上所述的工业方法,在 高于熔点的温度下进行直到平衡为止 。 产物是混合物,各种 FA的比例取决于原料中的各 FA的含量 。
*工业上的 随机交酯的各产物生成量的 计算:根据随机分布理论,
% Sn-XYZ=X( mol%) × Y( mol%) × Z
( mol%) × 10- 4
( 10- 4= 1% × 1% × 1% × 100)
如 某脂肪中含 软 P8%,硬 St2%,油 O30%,亚油
L60%,则随机交酯化后,共 43= 64。 其中,有下列各种油脂产物的量为:
% Sn-OOO= 30× 30× 30× 10- 4= 2.7
% Sn-PLSt= 0,096
% Sn-LOL= 10,8
* 定向交酯:
酯交换反应引起的随机分布,并非总是最符合食品加工的需要 。 如果脂肪保持在熔点温度以下,
则酯交换反应是定向而不是无规的,结果使三饱和甘油酯选择性地结晶出来 。
以 低于熔点 的温度下进行,反应中不断有结晶
( 饱和度高和熔点高的甘油酯结晶稳定成固体 )
析出并不断过滤取走,使得产物 向被取走的饱和度高的油脂方向转 变,直到所有饱和 FA被转到产物中去 。 主要用于食品工业 。 可以代替氢化工艺生产起酥油等 。 可向油脂中加入脂肪酸进行酯交换 。
# 脂水解酶催化的酯交换 (随机酯交换与定向酯交换均可进行 );
(4) 酯交换油脂产品的应用
(4) 酯交换油脂产品的应用
# 脂肪的塑性,完全呈液态的油脂和完全呈固态的油脂各有许多用途。而形成膏状的 塑性油脂 具有更广的用途。常温下油脂可形成膏状物的特性称为油脂的 可塑性 。如果油脂分子量小、饱和度高生成的塑性晶体易发硬、脆,反之软而粘; 适宜的 为软而不粘、脆而不坚的塑性脂肪(掺入水和乳化剂等),用于作烘焙食品、冰淇淋、糕点等(涂抹、成型)。
# 起酥性,在加工烘焙的面食食品中加入一定的油脂、可延缓淀粉的糊化与老化,改善质地、提高烘焙食品的酥脆性。这就是油脂的 起酥性 。天然猪脂可作起酥油,工业上有专门工艺加工的起酥油 。
3、油脂的分提与冬化
利用混合油脂的各种成分的溶解度、熔点差异,在一定温度下形成固液两态,继而进行固液分离的过程,称为 油脂分提 。
冬化,将液态油脂缓慢冷却、并不断轻搅以使熔点较高的成分生成体积大、较稳定的固态脂结晶( β ˊ,β )继而进行分离除去固体、得到所需要的较纯的液态油的过程。冷至 5.5℃ 分离固体脂,液态即为色拉油。
(一)油脂的提取工艺特点
(二)油脂的精制特点
*(三)油脂的改性改良特点
1.氢 化
2、交酯化
3、油脂的分提与冬化一、油脂特点的表示方法
油脂特点的表示,主要为一些表示油脂品质,特别是油脂氧化程度的特征值。
分为 恒值定值
(一 )皂化值
( SV,saponify value)
皂化值,1g油脂完全皂化时所需要的 KOH的 mg
数。
皂化值的大小与油脂的平均分子量成反比,也即与脂肪酸的分子量成反比。 SV一般在 200左右。
肥皂工业上据 SV的大小确定用碱量;食用油脂的皂化值大,则脂肪酸的分子量小,熔点较低、
消化率则较高。
如果油脂中存在游离的脂肪酸,SV值实际上不仅是指皂化反应的结果,也包括酸价。
(二)碘值
( IV,iodine value)
碘值,表示 100g油脂吸收碘的 g数。
常用 氯化 碘,溴化 碘以加速反应,测定后再折算成碘价。
反应式:
据 IV的大小将油脂分为三类:
干性油 ( IV在 180- 190,至少 >130
半干性油 ( 100- 120)
不干性油( <100)
(三)酸价
( AV,acid value)
酸价,中和 1 g油脂中的游离脂肪酸所需要的 KOH的 mg数。
可用酸价来衡量油脂的新鲜度 ;
我国食品卫生法规定:食用植物油的酸价一般 不得超过 5。
(四)过氧化值
( POV,peroxidation value)
与 Schaal实验 (史卡尔法)
过氧化值,1kg油脂所含氢过氧化物在酸性条件下与 KI作用析出 I2的毫克当量数
(也用,1公斤油脂中所含 ROOH的毫摩尔数表示。 ) 。
该值适合氧化初期的测定,因为在后期该值下降 。
其测定原理:
CH3COOH( 冰 ) + KI → CH3COOK+ HI
ROOH+ 2HI → ROH+ H2O+ I2
I2+ 2Na2S2O3 → 2 NaI + 2Na2S4O6
相当于,ROOH+ 2KI → ROH+ K2O+ I2
Schaal耐热实验 ( 史卡尔烘箱实验法 ),油脂在 60- 65℃ 贮存,定期测定
POV值,或感官评价油脂酸败 ( 达到一定
POV值 ) 以确定油脂氧化性酸败所需的时间与油品的抗氧化稳定性 。
#(五)酯值:
酯值,指 1 g 油脂中甘油酯发生的酯水解
( 真正的皂化 ) 所需要的 KOH的 mg数 。
当 不含游离脂肪酸时,酯值应与皂化值相等 。 一般以油脂总皂化值中减去酸价后的
KOH的 mg数为酯值 。
#(六)乙酰值:
油脂中含 有- OH时,可与醋酸酐共热会发生乙酰化反应;
R( OH) COOH+( CH3CO) 2O → R ( OCOCH3)
COOH+ CH3COOH
乙酰化的油脂进行皂化时,乙酰重新分离出来,并生成醋酸盐,
R( OCOCH3) COOH+ 2KOH → R( OH) COOK+ CH3COOK+ H2O
乙酰值,是指 1g乙酰化的 油脂或乙酰化的脂肪酸在皂化时,中和乙酰化所产生的醋酸 所需要的 KOH的 mg数 。
一定不能包括原来的皂化值。
用于测定油脂中的 脂肪酸含羟基的量 。
油脂的乙酰值可等于 0。
*(七)硫代巴比妥酸值
( TBA,thiobarbituric acid)
硫代巴比妥酸值,每 100g油脂中所含丙二醛的 mg数即为 TBA值。不饱和脂肪酸的氧化产物(小分子的丙二醛、烯醛、酮等),与硫代巴比妥酸试剂 TBA反应,生成 黄红色物质,在 λ 450,λ 530处有最大吸收,
可换算成 TBA值。
TBA值可鉴定评价油脂的氧化程度。
丙二醛与 TBA的反应式:
丙二醛的 有色物在 530nm处有最大吸收,
为红色化合物;
其它醛的有色物最大吸收在 450nm处,
为黄色化合物;
注,有的食品体系中油脂氧化不一定产生丙二醛,而共存成分如蛋白质也可能与 TBA反应,
某些非氧化产物也可与 TBA反应。
(八)活性氧法
( AOM,active oxygen method)
活性氧法:
将样品保持在 98℃,让空气恒速( 2.33ml/s)通过样品,然后测定过氧化值 POV达到一定值 (植物油脂
100,动物油脂 20)所需的时间( h)。可用于比较不同抗氧化剂在同一种油品中的抗氧化性能。
# (九) 二烯值
( DV,diene value)
用于 鉴定油脂中不饱和脂肪酸中共轭体系的特征指标。
以丁烯二酸酐与油脂反应,可发生狄耳斯 — 阿尔德尔( Diels-Alder)二烯反应。
二烯值,以 100g油脂中所需顺丁烯二酸酐的数量,再换算成碘的克数表示二烯值。
(十)石油醚不溶物与发烟点:
使用过的油炸油的品质检查:
当石油醚不溶物 ≥ 0.7%,发烟点低于
170℃ ;
石油醚不溶物 ≥ 1.0%,无论其发烟点是否改变;
均可认为油已经变质。
二、油脂工艺特点 — 油脂的改性改良:
(一)油脂的提取工艺特点
1、压榨法:
2、熬炼法:
3、浸出法,
4、机械分离(离心法),
(二)油脂的精制特点:
毛油的特点,
毛油的精制:
1、除杂:
2、脱胶:
3、脱酸,
4、脱色,
5、脱臭:
# 精炼,总体上 提高了 油脂的质量,但在某些方面可 降低 天然油脂的优势如天然油中的抗氧化剂-生育酚、棉酚等可被破坏;另一方面,精炼过的棉油明显优于粗棉油的品质,无论是色泽、风味或稳定性都明显提高,
还能有效地清除油脂中某些毒性很强的物质,
例如花生油中可能存在的污染物黄曲霉毒素以及棉籽油中的棉酚。 精炼后油的品质提高,
但 Fat-Soluble Vitamins和胡萝卜素损失。
* (三)油脂的改性改良特点
1.氢 化 (Hydrogenation)
油脂氢化,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。这是油脂工业中的重要加工方法。
氢化的实质,向油脂中的不饱和键上加氢,
饱和度提高(液态 → 半固体);相应提高熔点、稳定性、可塑性等。
( 1) 分为部分氢化与全氢化,
部分氢化,如氢化油:人造奶油、起酥油的制造。食品工业中采用金属催化剂 ( Ni、
Pt等)、加压( 1,5- 2,5个大气压)、
高温( 125- 190℃ )
完全氢化,肥皂工业上可采用更高的压力、
温度进行。如硬化型-硬化油的加工。实际应用中可根据需要控制工艺条件。
所谓选择性 是指不饱和度比较大的脂肪酸与不饱和度小的脂肪酸的相对氢化速率 ( 比值 ) 。
(2)氢化的选择性
一般的 不饱和程度高 的氢化速度 快于 不饱和程度低的油脂(实际为不饱和脂肪酸的氢化),如亚麻酸>亚油酸>油酸。如亚油酸生成油酸的速度与油酸生成硬脂酸的速度之比。双键越多,氢化越易进行。
( 3)
氢化机理:
* 油脂氢化后 的优缺点:
Advantage
稳定性 ↑
颜色变浅
风味改变
便于运输和贮存
制造起酥油、人造奶油等。
Disadvantage
多不饱和脂肪酸含量 ↓
脂溶性维生素被破坏
双键的位移和反式异构体的产生
2、交酯化 ( interesterification)
( 1)概念与原理也称互换 交酯化作用,主要 指油脂中进行的酰基(即脂肪酸)交换作用。
实质 就是进行脂肪酸 Sn位置 的重新分布 。
交酯化并非绝对发生在甘油酯分子间,也发生在酯与酸、酯与醇之间
(有机化学中的酯酸解、醇解、转酯作用) ;
理论上,脂肪中有 n种脂肪酸,就有 n3种排布形式,随机分布后各种形式的比例达到平衡。如 A,B两种 FA,
有 n3 = 23= 8种排布,各 FA在 Sn- 1、
2,3位的机会均等:
A
A
A B
B
B B
B
B
B
B
B
B
B
BA
A
A
A A
A
A A
A
N3种排布形式,
( 2)工业交酯化的方法与条件,
< 200℃ 的较高温度下,加热一定长的时间完成 ;
利用催化剂(碱金属、甲醇钠等)可在高于熔点的较低温度( 50- 70℃ )下、加速
( 30min内)完成反应。
( 3) 可控(定向)交酯 和任意
(随机)交酯:
随机交酯:即 如上所述的工业方法,在 高于熔点的温度下进行直到平衡为止 。 产物是混合物,各种 FA的比例取决于原料中的各 FA的含量 。
*工业上的 随机交酯的各产物生成量的 计算:根据随机分布理论,
% Sn-XYZ=X( mol%) × Y( mol%) × Z
( mol%) × 10- 4
( 10- 4= 1% × 1% × 1% × 100)
如 某脂肪中含 软 P8%,硬 St2%,油 O30%,亚油
L60%,则随机交酯化后,共 43= 64。 其中,有下列各种油脂产物的量为:
% Sn-OOO= 30× 30× 30× 10- 4= 2.7
% Sn-PLSt= 0,096
% Sn-LOL= 10,8
* 定向交酯:
酯交换反应引起的随机分布,并非总是最符合食品加工的需要 。 如果脂肪保持在熔点温度以下,
则酯交换反应是定向而不是无规的,结果使三饱和甘油酯选择性地结晶出来 。
以 低于熔点 的温度下进行,反应中不断有结晶
( 饱和度高和熔点高的甘油酯结晶稳定成固体 )
析出并不断过滤取走,使得产物 向被取走的饱和度高的油脂方向转 变,直到所有饱和 FA被转到产物中去 。 主要用于食品工业 。 可以代替氢化工艺生产起酥油等 。 可向油脂中加入脂肪酸进行酯交换 。
# 脂水解酶催化的酯交换 (随机酯交换与定向酯交换均可进行 );
(4) 酯交换油脂产品的应用
(4) 酯交换油脂产品的应用
# 脂肪的塑性,完全呈液态的油脂和完全呈固态的油脂各有许多用途。而形成膏状的 塑性油脂 具有更广的用途。常温下油脂可形成膏状物的特性称为油脂的 可塑性 。如果油脂分子量小、饱和度高生成的塑性晶体易发硬、脆,反之软而粘; 适宜的 为软而不粘、脆而不坚的塑性脂肪(掺入水和乳化剂等),用于作烘焙食品、冰淇淋、糕点等(涂抹、成型)。
# 起酥性,在加工烘焙的面食食品中加入一定的油脂、可延缓淀粉的糊化与老化,改善质地、提高烘焙食品的酥脆性。这就是油脂的 起酥性 。天然猪脂可作起酥油,工业上有专门工艺加工的起酥油 。
3、油脂的分提与冬化
利用混合油脂的各种成分的溶解度、熔点差异,在一定温度下形成固液两态,继而进行固液分离的过程,称为 油脂分提 。
冬化,将液态油脂缓慢冷却、并不断轻搅以使熔点较高的成分生成体积大、较稳定的固态脂结晶( β ˊ,β )继而进行分离除去固体、得到所需要的较纯的液态油的过程。冷至 5.5℃ 分离固体脂,液态即为色拉油。