食品化学第三章脂质.docx
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食品化学第三章脂质
第3章脂质
脂质（lipids）是一类含有醇酸酯化结构，溶于有机溶剂而不溶于水的天然有机化合物。
分布于天然动植物体内的脂类物质主要为三酰基甘油酯（占99%左右），俗称为油脂或脂肪。
一般室温下呈液态的称为油（oil），呈固态的称为脂（fat），油和脂在化学上没有本质区别。
在植物组织中脂类主要存在于种子或果仁中，在根、茎、叶中含量较少。
动物体中主要存在于皮下组织、腹腔、肝和肌肉内的结缔组织中。
许多微生物细胞中也能积累脂肪。
目前，人类食用和工业用的脂类主要来源于植物和动物。
人类可食用的脂类，是食品中重要的组成成分和人类的营养成分，是一类高热量化合物，每克油脂能产生39.58kJ的热量，该值远大于蛋白质与淀粉所产生的热量；油脂还能提供给人体必需的脂肪酸（亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸）；是脂溶性维生素（A、D、K和E）的载体；并能溶解风味物质，赋予食品良好的风味和口感。
但是过多摄入油脂对人体产生的不利影响，也是近几十年来争论的焦点。
食用油脂所具有的物理和化学性质，对食品的品质有十分重要的影响。
油脂在食品加工时，如用作热媒介质（煎炸食品、干燥食品等）不光可以脱水，还可产生特有的香气；如用作赋型剂可用于蛋糕、巧克力或其它食品的造型。
但含油食品在贮存过程中极易氧化，为食品的贮藏带来诸多不利因素。
3.1组成与分类
3.1.1分类
脂质按其结构和组成可分为简单脂质（simplelipids）、复合脂质（complexlipids）和衍生脂质（derivativelipids）（见表3-1）。
天然脂类物质中最丰富的一类是酰基甘油类，广泛分布于动植物的脂质组织中。
表3-1脂质的分类
主类
亚类
组成
简单脂质
复合脂质
衍生脂质
酰基甘油
蜡
磷酸酰基甘油
鞘磷脂类
脑苷脂类
神经节苷脂类
甘油+脂肪酸
长链脂肪醇+长链脂肪酸
甘油+脂肪酸+磷酸盐+含氮基团
鞘氨醇+脂肪酸+磷酸盐+胆碱
鞘氨醇+脂肪酸+糖
鞘氨醇+脂肪酸+碳水化合物
类胡萝卜，类固醇，脂溶性维生素等
3.1.2脂类的主要组成成分
3.1.2.1甘油
甘油（图3-1）的学名叫丙三醇，是最简单的一种三元醇，它是多种脂类的固定构成成分。
甘油的各种化学性质来自于它的三个醇羟基，按序称为：
①、②、③或α、β、α’位羟基。
甘油与有机酸或无机酸发生酯化反应，构成多种脂类物质；同一种酸与不同位置的甘油羟基发生酯化反应形成的脂，其理化性质略有差别。
图3-1甘油的结构
3.1.2.2脂肪酸
（1）脂肪酸的结构
脂肪酸按其碳链长短可分为长链脂肪酸（14碳以上），中链脂肪酸（含6-12碳）和短链（5碳以下）脂肪酸，按其饱和程度可分为饱和脂肪酸（saturatedfattyacid,SFA）和不饱和脂肪酸（unsaturatedfattyacid,USFA）。
食物中的脂肪酸以链长18碳的为主，脂肪随其脂肪酸的饱和程度越高，碳链越长，其熔点也越高。
动物脂肪中含饱和脂肪酸多，故常温下是固态；植物油脂中含不饱和脂肪酸较多，故常温下呈现液态。
棕榈油和可可籽油虽然含饱和脂肪酸较多，但因碳链较短，故其熔点低于大多数的动物脂肪。
①饱和脂肪酸脂肪酸属于羧酸类化合物，碳链中不含双键的为饱和脂肪酸。
天然食用油脂中存在的饱和脂肪酸主要是长链（碳数＞14）、直链、偶数碳原子的脂肪酸，奇碳链或具支链的极少，而短链脂肪酸在乳脂中有一定量的存在。
②不饱和脂肪酸天然食用油脂中存在的不饱和脂肪酸常含有一个或多个烯丙基（-CH＝CH-CH2-）结构，两个双键之间夹有一个亚甲基。
不饱和脂肪酸根据所含双键的多少又分为单不饱和脂肪酸（monounsaturatedfattyacid，MUSFA），其碳链中只含一个不饱和双键；和多不饱和脂肪酸（polyunsaturatedfattyacid，PUSFA），其碳链中含有两个以上双键。
不饱和脂肪酸由于双键两边碳原子上相连的原子或原子团在空间排列方式不同，有顺式脂肪酸（cis-fattyacid）和反式脂肪酸（trans-fattyacid）之分（图3-2），脂肪酸的顺、反异构体物理与化学特性都有差别，如顺油酸的融点为13.4OC，而反油酸的融点为46.5OC。
天然脂肪酸除极少数为反式外，大部分都是顺式结构。
在油脂加工和储藏过程中，部分顺式脂肪酸会转变为反式脂肪酸。
多不饱和脂肪酸有共轭和非共轭之分，天然脂肪中以非共轭脂肪酸为多，共轭的为少。
图3-2脂肪酸的顺反结构
在天然脂肪酸中，还含有其它官能团的特殊脂肪酸，如羟基酸、酮基酸、环氧基酸以及最近几年新发现的含杂环基团（呋喃环）的脂肪酸等，它们仅存在于个别油脂中。
（2）脂肪酸的命名（nomenclature）
脂肪酸的命名主要有以下几种方法：
①系统命名法选择含羧基和双键的最长碳链为主链，从羧基端开始编号，并标出不饱和键的位置，例如亚油酸：
CH3（CH2）4CH＝CHCH2CH＝CH（CH2）7COOH9,12-十八碳二烯酸
②数字缩写命名法缩写为：
碳原子数﹕双键数（双键位）
如：
CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COOH可缩写为10﹕0
CH3（CH2）4CH＝CHCH2CH＝CH（CH2）7COOH可缩写为18﹕2或18﹕2（9，12）。
双键位的标注有两种表示法，其一是从羧基端开始记数，如9,12-十八碳二烯酸两个双键分别位于第9、第10碳原子和第12、第13碳原子之间，可记为18﹕2（9，12）；其二是从甲基端开始编号记作n-数字或ω数字，该数字为编号最小的双键的碳原子位次，如9,12-十八碳二烯酸从甲基端开始数第一个双键位于第6、第7碳原子之间，可记为18:
2（n-6）或18:
2ω6。
但此法仅用于顺式双键结构和五碳双烯结构，即具有非共轭双键结构，其它结构的脂肪酸不能用n法或ω法表示。
因此第一个双键定位后，其余双键的位置也随之而定，只需标出第一个双键碳原子的位置即可。
有时还需标出双键的顺反结构及位置，c表示顺式，t表示反式，位置从羧基端编号，如5t，9c-18:
2。
③俗名或普通名许多脂肪酸最初是从天然产物中得到的，故常常根据其来源命名。
例如月桂酸（12﹕0），肉豆蔻酸（14﹕0），棕榈酸（16﹕0）等。
④英文缩写用一英文缩写符号代表一个酸的名字,例如月桂酸为La，肉豆蔻酸为M，棕榈酸为P等。
一些常见脂肪酸的命名见表3-2。
表3-2一些常见脂肪酸的名称和代号
数字缩写
系统名称
俗名或普通名
英文缩写
4:
0
6:
0
8:
0
10:
0
12:
0
14:
0
16:
0
16:
1
18:
0
18:
1（n-9）
18:
2（n-6）
18:
3（n-3）
18:
3（n-6）
20:
0
20:
3（n-6）
20:
4（n-6）
20:
5（n-3）
22:
1（n-9）
22:
5（n-3）
22:
6（n-6）
丁酸
己酸
辛酸
癸酸
十二酸
十四酸
十六酸
9-十六烯酸
十八酸
9-十八烯酸
9，12-十八烯酸
9，12，15-十八烯酸
6，9，12-十八烯酸
二十酸
8，11，14-二十碳三烯酸
5、8，11，14-二十碳四烯酸
5、8，11，14，17-二十碳五烯酸
13-二十二烯酸
7，10，13，16，19-二十二碳五烯酸
4，7，10，13，16，19-二十二碳六烯酸
酪酸（butyricacid）
己酸（caproicacid）
辛酸（caprylicacid）
癸酸（capricacid）
月桂酸（lauricacid）
肉豆蔻酸（myristicacid）
棕榈酸（palmticacid）
棕榈油酸（palmitoleicacid）
硬脂酸（stearicacid）
油酸（oleicacid）
亚油酸（linoleicacid）
α-亚麻酸（linolenicacid）
γ-亚麻酸（linolenicacid）
花生酸（arachidicacid）
DH-γ-亚麻酸（linolenicacid）
花生四烯酸（arachidonicacid）
EPA（eciosapentanoicacid）
芥酸（erucicacid）
—
DHA（docosahexanoicacid）
B
H
Oc
D
La
M
P
Po
St
O
L
α-Ln,SA
γ-Ln,GLA
Ad
DGLA
An
EPA
E
—
DHA
3.1.3三酰甘油酯的结构和分类
天然脂肪是甘油与脂肪酸的一酯、二酯和三酯，分别称为一酰基甘油、二酰基甘油和三酰基甘油。
食用油脂中最丰富的是三酰基甘油类，它是动物脂肪和植物油的主要组成。
3.1.3.1酰基甘油酯的结构
中性的酰基甘油是由一分子甘油与三分子脂肪酸酯化而成（图3-3）。
图3-3生成酰基甘油酯的反应
如果R1、R2和R3相同则称为单纯甘油酯，橄榄油中有70%以上的三油酸甘油酯；当Rn不完全相同时，则称为混合甘油酯，天然油脂多为混合甘油酯。
当Rl和R3不同时，则C2原子具有手性，且天然油脂多为L型。
3.1.3.2三酰基甘油的命名
三酰基甘油的命名通常按赫尔斯曼（Hirschman）提出的立体有择位次编排命名法（Stereospecificnumbering，Sn）命名，规定甘油的费歇尔平面投影式第二个碳原子的羟基位于左边（图3-4），并从上到下将甘油的三个羟基定位为Sn-1，Sn-2，Sn-3。
如图3-5的分子结构式，可命名为Sn一甘油一1一硬脂酸一2一油酸一3一肉豆蔻酸酯，或采用脂肪酸的代号记为Sn-StOM，或用脂肪酸的缩写法记为Sn-18﹕0-18﹕1-16﹕0。
图3-4甘油的Fisher平面投影图3-5一种三酰基甘油
采用Sn命名法，可把复杂的酰基甘油酯分子进行简单明了的记录，有益于油脂的科学研究，如对油脂旋光性研究，可很容易看出Sn-StOM与Sn-MOSt是一对1位上硬脂酸与3位上的肉豆蔻酸相互换位的旋光异构体，如果二者分子数相等，该对分子是相互消旋的，也叫外消旋，可记为：
rac-StOM；相反如果二者分子数不相等，说明不能消旋，则记为：
β-StOM。
在油脂的组成与结构研究中还可采用很多基于Sn命名系统的简化方式，如Sn-SSS、Sn-UUU分别表示的是三饱和脂肪酸甘油酯与三不饱和脂肪酸甘油酯。
3.1.3.3三酰基甘油的分类
根据三酰基甘油酯的来源和脂肪酸组成，常见油脂分为以下7类：
（1）油酸一亚油酸类
这类油脂来自于植物，含有大量的油酸和亚油酸，以及含量低于20％的饱和脂肪酸，如棉籽油、玉米油、花生油、向日葵油、红花油、橄榄油、棕榈油和麻油。
（2）亚麻酸类
例如豆油、麦胚油、大麻籽油和紫苏子油等，亚麻酸含量相对较高，由于亚麻酸易氧化，该类油不易贮藏。
（3）月桂酸类
如椰子油和巴巴苏棕榈油，含有40％～50％的月桂酸，中等含量的C6，C8，C10脂肪酸，和较低含量的不饱和脂肪酸。
这类油脂熔点较低，多用于其它工业，很少食用。
（4）植物脂类
一般为热带植物种子油，饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的含量比约为2：
1，三酰甘油酯中不存在三饱和脂肪酸酯。
该类脂熔点较高，但熔点范围较窄（32-36oC），是制取巧克力的好原料。
（5）动物脂肪类
为家畜的贮存脂肪，含有大量的C16和C18脂肪酸，中等含量的不饱和脂肪酸如油酸、亚油酸，一定数量的饱和脂肪酸，以及少数的奇数酸。
这类油脂熔点较高。
（6）乳脂类
含有大量的棕榈酸、油酸和硬脂酸，一定数量
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