食品化学教案3.doc

食品化学_脂类部分教案学时：6第1次：第一节 脂类的分类、结构、物理性质教学操作脂类在食品当中的存在及意义脂类在食品中具有多方面的价值：烹调中的作用、生理上的作用、营养上的作用。l 人体能量的重要来源l 细胞结构的重要组成成分，提供必需脂肪酸，并参与许多生理生化功能，还能帮助脂溶性维生素的吸收。l 风味的载体，并赋予食品美好的口感：肉的柔嫩多汁、面包的松软可口、冰淇淋的饱满滋美。与保藏性有关。简介营养功能和生理功能，重点讲在食品中的功能作用，举例。脂类的分类和结构：脂类指食品中所有不溶于水、而溶于有机溶剂的成分。它们的组分基本上都包括了脂肪酸或长碳氢链。脂类包括简单脂类、复合脂类和衍生脂类。前者称为脂肪，后两者也称为类脂。在食品中前者占绝对优势。课本p88，表4-4脂类分类重点介绍中性脂肪、磷脂的构成，其他如固醇、神经鞘磷脂等简单提一下。脂肪酸的分类和命名中性脂肪和磷脂当中，甘油成分不变，发生变化的是脂肪酸部分。这种变化又决定了脂肪的性质。系统命名法：羧基碳为1号碳。脂肪酸的符号缩写。碳命名法：从甲基端开始确定第一个双键位置。各种脂肪的简写式18：3(-6)顺反式结构：自然条件下均为顺式。但反式更稳定。饱和程度：饱和，不饱和，单不饱和，多不饱和。链长度：短链、中链、长链、加长链(EPA, DHA)植物、动物和鱼油中最常见的脂肪酸，分别介绍n-3和n-6系列脂肪酸不能相互转变。必需脂肪酸：亚油酸，-亚麻酸p87，表4-1中介绍缩写举例：己酸、油酸举例：-亚麻酸、-亚麻酸p87，常见脂肪酸命名p87，主要脂肪酸结构p87描述，p88表p88表4-5油脂脂肪酸组成甘油三酯上脂肪酸的分布和命名1 酰基甘油的命名：Sn系统命名法2 天然脂肪中脂肪酸的分布甘油酯中总脂肪酸的分布，以及脂肪酸在甘油的三个酰基上的分布，对脂肪的营养性质和功能性质影响极大。天然脂肪并不是随机分布。植物油脂中，不饱和脂肪酸集中于Sn-2位置，饱和脂肪酸优先分布于1，3位置。动物脂肪中棕榈酸优先排在Sn-1位置，但种属差异很大。p85投影式p90天然脂肪中脂肪酸在甘油酰基中的位置分布p91脂类的物理性质和晶体性质物理性质：色泽、气味、熔点、沸点、比重、粘度、折光率晶体结构：三斜、正交、六方3种，同质多晶现象概念熔点不同，晶型不同，口感和外观不同，晶型调整的重要晶型的稳定性与脂肪酸组成和位置分布关系密切。可塑性：取决于固液比值。与膨胀熔化性质有关。固体脂肪指数(SFI)：固体多则口感脆；液体多则软。通常固体脂肪占1030%。最佳的塑性需要脂肪酸组成不一致。组成过于简单一致，则熔化范围窄、速度快；如果组成差异大，则可塑性范围大。脂肪稠度：固体含量一定时，晶核多、结晶小则脂肪硬。冷却速度慢时，产生结晶大，则脂肪发软。简单介绍与油脂品质关系三维晶体结构，p91p93 表4-7各晶型特征举例说明结晶调整之意义SFI的意义，应用举例p95膨胀熔化曲线p95举例：只融在口，不融在手举例：巧克力的脆硬感油脂的常用指标反映各种油脂组成和性质的差异，以及油脂的质量状况。皂化值、碘价、酸价、过氧化值、。它们在实际工作中有重要的应用价值。1 皂化值 油脂与碱反应生成甘油和脂肪酸盐。1克油脂完全皂化时所消耗的氢氧化钾毫克数称为皂化值。皂化值反映出油脂中脂肪酸的分子量大小。2 碘价 油脂中的双键可以和溴或碘起加成反应。100克油脂所吸收碘的克数称为碘值，用来判断油脂中的饱和程度。碘值大，表明分子中双键的数目多，油脂的不饱和程度高。3 酸价 天然油脂中存在少量游离脂肪酸，可用碱来滴定。中和1克油脂中游离脂肪酸所需要的氢氧化钾毫克数称为酸价，反映油脂的新鲜程度。酸价增大表示油脂被水解、氧化。4 过氧化值 油脂氧化初期产生的过氧化物具有氧化性，它与碘化氢反应生成碘，碘可被硫代硫酸钠还原。测定硫代硫酸钠量的减少可以得到碘的生成量，从而推知油脂中氢过氧化物的存在数量。过氧化值随油脂的劣变呈曲线变化。5 乙酰值6 羰基价7 硫代巴比妥酸试验简介第二次课：第二节 脂肪在储藏当中的变化：水解和氧化油脂的水解甘油三酯的三个酯键在加热、水分活度较高或酶作用的情况下会发生水解。从三酰甘油二酰甘油一酰甘油甘油和三个脂肪酸，亲水性不断增强，水解速度越来越快。无机酸、碱、酶和金属氧化物等催化水解反应。游离脂肪酸也催化水解反应，因此这个反应属于自催化反应。酯酶可逆性地催化脂肪的水解，因而也用于脂肪酸测定和酯交换反应当中。游离脂肪酸的氧化速度高于甘油三酯。在高温油炸条件下脂肪，更容易发生水解，产生脂肪酸使油的烟点下降，影响食品质量。油脂应当尽量降低含水量，让酯酶失活，并尽量减少杂质，以延长保存时间。课本p105刘邻渭书p57油脂的自动氧化油脂氧化是食品加工当中最重要的品质问题之一，影响食品的感官、营养和安全特性。其中自动氧化最为重要。自动氧化的机理：自由基的产生RHR+ HR+ O2ROOROO+ RHROOH + RR+ RRRR+ ROOROORROO+ ROOROOR + O2诱导期：反应速度慢，吸氧量很少，质量几乎无变化。增殖期：吸收大量氧气，质量变重，速度很快。终止期：吸氧量变慢，质量变化减缓。自由基产生的原因：单线态氧攻击不饱和键自由基产生的位置：与双键相邻的亚甲基上的氢最易失去自由基产生的结果：形成4种氢过氧化合物自动氧化的结果：氢过氧化合物分解，产生小分子醛、酮、酸等，造成各种不良风味，即哈喇味。同时因自由基聚合产生二聚体和多聚物，油脂粘度增大，折光率升高，有腻口感。重点讲解课本p106自由基产生，自动氧化链反应，板书刘邻渭书p58-59解释课本上单线态氧的图示投影片示不饱和脂肪酸产生自由基的位置刘书p61下反应式课本p108简介油脂的光敏氧化食品中天然光敏物质，如叶绿素、肌红蛋白、核黄素等，在光照之后从基态跃迁到激发态，然后把能量传给基态氧，可以产生单重态氧。它与不饱和脂肪酸双键发生反应，形成氢过氧化物，此后发生氢过氧化物的分解。光敏氧化速度远远高于自动氧化。此反应不产生自由基，不受氧浓度影响。反应产生的氢过氧基团位置与自动氧化不同。类胡萝卜素等物质可以抑制其氧化。课本p107示六元环过渡态刘书p60介绍其基团位置介绍其诱导物质，其与自动氧化的不同油脂的酶促氧化污染微生物造成酮型酸败。形成具有共轭双键的氢过氧化物，最后分解产物之一具有青草味或青豆味。此外，大豆中的脂氧合酶可催化氧化。刘书p61简单提示，不作过多讲解油脂自动氧化的影响因素光和射线：促进氢过氧化物分解，促进自由基产生。热：2163度之间，温度每上升16度，氧化速率增加一倍。温度同时促进自由基的形成和终止，高温时形成环氧化物。氧：氧分压升高，反应速度加快直到最大值。比表面大则氧化速率快。脱水食品、粉末食品氧化迅速，真空包装无效。金属离子：过渡金属如铁、铜等低浓度下缩短诱导期，提高氧化速度。其中PbCu黄铜SnZnFeAl不锈钢Ag脂肪酸组成：饱和脂肪酸氧化仅在酶、高温、微生物作用等条件下发生。双键数量、位置、几何构型均对氧化速率有影响。顺式反式，共轭非共轭。花生四烯酸：亚麻酸：亚油酸：油酸=40：20：10：1。水解状况：较多游离脂肪酸促进金属离子溶出从而促进氧化。乳化状况：乳化程度高则水中溶解的氧气和金属离子容易接近脂类物质，促进氧化。水分活度：Aw 0.30.4之间氧化速率最低。Aw极低时丧失水膜，不能隔绝氧气；Aw稍高时水分与氢过氧化物结合抑制其分解，并与金属离子发生水合作用钝化其氧化。Aw继续上升到0.5，增加了氧的溶解度和金属离子流动性，增加氧化速率；Aw大于0.8时增加水分促进催化剂稀释，降低氧化速度。抗氧化剂：延缓食品氧化，提高稳定性。重点讲解刘书p62-63板书总结金属离子催化机理，课本p110投影片示不同饱和程度脂肪酸的氧化速度从影响因素总结出油脂的储藏措施抗氧化剂抗氧化剂的作用：提高食品稳定性，延长储存期作用机理：通过自身氧化消耗食品内部和环境中的氧气；提供电子或氢原子阻断自动氧化的链反应；抑制氧化酶的活性；螯合金属离子降低其催化能力。其中酚类抗氧化剂主要供给质子而阻断氧化反应。ROO+ AHROOH + A (1)ROO+ RHROOH + R (2)A为稳定物质，不再继续参加反应，自身歧化或聚合。(1) 和 (2)竞争ROO从而降低氧化反应速度。例如生育酚TH2+ ROOROOH + THTH+ THT + TH2但要注意ROOH积累到一定程度，抗氧化剂减少之后可能导致助氧化剂作用。这是因为逆转了反应，促进自由基产生。TH2+ ROOOOH + AA+ BHB+ AH（再生）常用抗氧化剂：酚类物质为主，脂溶性者包括维生素E、BHA、BHT、PG、TBHQ等。水溶性者包括异抗坏血酸钠、茶多酚、植酸、愈创树脂、芦丁等。选择指标：抗氧化活性、油溶性、稳定性、效力持久性、pH敏感性、变色变味性、价格等。热稳定性：TBHQBHAPGBHT脂肪氧化的指标* 过氧化值 过氧化物具有氧化性，与碘离子反应生成碘，碘可被硫代硫酸钠还原。测定硫代硫酸钠量的减少可以得到碘的生成量，从而推知油脂中氢过氧化物的存在数量。* 乙酰值 羟基与乙酸酐一起加热时会发生乙酰化反应，生成乙酰化脂肪酸和乙酸。如果用氢氧化钾皂化乙酰化油脂，则生成羟基脂肪酸和乙酸钾。将油脂乙酰化以后的皂化价减去乙酰化以前的皂化价，得到乙酰值，即1克乙酰化油脂皂化时，中和乙酰化所需要的氢氧化钾毫克数。新鲜油脂中一般不存在羟基，自动氧化过程的初期产生羟基酸，所以测定乙酰值增大表明油脂已经开始氧化变质。* 硫巴比妥酸试验* 羰基价(2,4-二硝基苯肼法)* 气相色谱测定挥发性物质* HPLC测定后期聚合物* 共轭二烯和共轭三烯检验(紫外吸收法)* 红外光谱测定亚甲基和羰基振动* 化学发光法* 氧吸收重点讲解课本p112板书反应式酚类自由基的反应历程，课本p112p113课本p114课本p115解释机理课本p113投影片：常用抗氧化剂课本p115课本p116表4-13见课本116页自学内容，了解词汇即可脂肪的加热劣变高温下，油脂发生热分解和热聚合反应，从而导致油脂劣变。饱和脂肪酸加热产生非氧化分解和氧化分解。煎炸中的水分导致水解加速。不饱和脂肪酸对氧化敏感性高，油炸时快速发生氢过氧化物分解，生成各种环化产物、含氧聚合物。油脂的高温聚合、环化产物有毒。此外，甘油三酯发生水解、脱水、缩合反应，分子量加大。加热劣变后，油脂变粘稠、颜色加深、有腻口感、碘值下降、烟点下降、折射率增加等。课本p118-120热分解：p118树状图简单讲解刘书p65环化聚合产物示意第三次课：第三节 油脂的加工处理油脂的精炼天然油脂从原料当中分离出来，称为油脂的提取。粗提油脂当中含有水分、磷脂、蜡质等多种杂质组分。经过沉降、脱胶、脱色、脱臭、碱炼等处理，可以使油脂得到纯化，改善感官品质，提高烟点，延长保质期。脱胶：向毛油中通入水蒸气，使油温达80度，水与磷脂等发生沉淀，从下层放出。碱炼：用碱中和毛油当中的游离脂肪酸，皂化后的产物分离后可提取脂肪酸。脱色：用白陶土、活性炭等吸附除去色素和棉酚等物质。脱臭：真空抽气，在250度下通入蒸汽，带走挥发性游离脂肪酸、油脂氧化产物和其他有味物质。油脂进一步改性加工包括氢化、分提和酯交换。刘书p66油脂的氢化不饱和度较高的油脂中，对双键进行催化氢化反应，使其油脂饱和度提高，称为油脂的氢化。常用植物油或鱼油作为清华原料。催化剂常用金属镍，以硅藻土、SiO2等作载体。氢化的目的：提高油的氧化稳定性；提高油的熔点，改善油脂的结晶性和塑性，对制作起酥油有利；氢化的过程：双键被吸附到金属催化剂表面；金属表面的氢原子转移到双键的一个碳原子上，另一个碳原子与金属表面键合；然后第二个氢原子移到另一个碳原子上，形成单键。氢化中的反式脂肪酸形成：反应的第二步是可逆的，双键中接上一个氢原子，可以绕着碳-碳键轴发生顺反异构。如果该氢原子脱落，则形成反式脂肪酸。同理可能发生双键的位移。氢化程度的控制：根据对产物性质要求的不同，氢化程度可以是完全氢化或部分氢化。通常食品工业需要部分氢化的植物油，产品是柔软的固态脂，类似人造黄油。氢化的产物：不完全氢化的产物比较复杂，有双键完全饱和的脂肪酸、完全不饱和的脂肪酸、部分饱和的脂肪酸、反式异构脂肪酸、双键位移脂肪酸等等。双键多则产物更复杂。例如，从亚麻酸可以得到亚油酸、异亚油酸、油酸、异油酸和硬脂酸，混合物中共6种脂肪酸。氢化的选择性：为了达到产品的使用目的，氢化反应需要具有一定程度的选择性。这可以通过控制压力、温度、催化剂含量等方式来实现。催化条件越有利于选择比k2/k1，则反应k1优先进行。反式脂肪酸对人体健康不利，应尽可能避免。课本p120图示反应机理课本121页产物图121页反应简式121页图4-14思考题：如果从大豆油生产人造黄油，不希望有反式脂肪酸可以怎样去做？油脂的分提(组分分离)油脂的分提，是指利用油脂当中甘油三酯的熔点不同或在溶剂当中溶解度不同而把固液两态分开，从而使油脂性质改变。干法分提：缓慢冷却油脂而析出晶体，过滤分离晶体的方法称为干法分提。把一个含有低熔点成分A和高熔点成分B的混合油脂加热，使之完全熔化，然后控制冷却到比A的熔点稍高的温度T1，此时分离的固相部分含有较多的B。将此混合物熔化后再冷却到稍高于T1但低于B物质熔点的温度T2，则固相部分含有更多的B组分。 10度下可以析出油脂当中的蜡，称为脱蜡。5.5度析出固体分离出液态油的方法称为冬化。冬化得到的液体油部分就是色拉油，固体部分可以生产人造黄油和起酥油。溶剂分提：在油脂当中加入有机溶剂，然后进行冷却结晶分提，称为溶剂分提。多用丙酮、正己烷、丁酮、2-硝基丙烷等。有机溶剂可以提高结晶稳定性和过滤效率，但昂贵。表面活性剂分提：上两法获得的结晶部分加入表面活性剂水溶液，促使油水进一步分离，加热后离心分离，可以得到高熔点固体脂肪。该方法效率高、产品质量好。刘书67页图2.3-15干法分提原理图问题：要从花生油当中获得人造黄油可以怎样做？如果要减少大豆油当中的亚麻酸可以怎