第四章 油脂和脂肪酸的物理化学性质
第一节 油脂的定义和分类
油是不饱和高级脂肪酸甘油酯,脂肪是饱和高级脂肪酸甘油酯,统称为油脂,都是高级脂肪酸甘油酯。一般把常温下是液体的称作油,而把常温下是固体的称作脂肪。油脂的主要成分是各种高级脂肪酸的甘油三酯,结构如下:
无论是毛油还是精炼油都不同程度含有非甘油三酯成分。这些非甘油三酯物质统称为类脂物。类脂物在油脂中的含量与油脂种类和加工方法相关。
从上述意义上讲,天然油脂是各种甘油三酯和类脂物的混合物。
天然油脂的种类繁多,分类方式也很多,目前还没有统一的规定。常见的油脂分类方法有:以碘值分类,以油脂来源分类,以油脂的存在状态和脂肪酸组成分类,以构成油脂的脂肪酸类型分类四种。
1.以碘值分类
含有不饱和脂肪酸的油脂涂成薄膜,曝露于空气中,会变稠进而变成坚韧的薄膜,这种现象叫油脂的干燥。例如桐油刷在木制品的表面上,逐渐形成一层干硬有光泽和弹性的薄膜。
常根据在空气中能否干燥和干燥快慢的情况,对油脂进行分类。碘值越高,油脂的不饱和度越大,越易干燥。碘值大于130gI/100g属干性油,干性油放在空气中,能够发生干燥现象;碘值100~130gI/100g属半干性油,半干性油不易干燥,但与氧化铅等促干剂一起加热,可以大大提高其干燥性能,这种油脂称为半干性油;碘值小于100gI/100g属不干性油,不干性油经氧化铅处理后也不具备干燥的性能。
常见的干性油如亚麻仁油、葵花籽油;半干性油如棉籽油、大豆油、芝麻油;不干性油如橄榄油、椰子油、蓖麻油等。
油脂的干燥过程是不饱和脂肪酸链上的碳碳双键氧化、聚合和缩合等化学反应过程,使油脂形成高分子化合物的过程。半干性油加入氧化铅的作用就是双键的氧化和使双键发生位移形成共轭体系,进一步聚合、缩合形成高分子化合物。影响干燥的因素有温度、光、催化剂、与空气接触面积、水分等。这些都是外因,最重要的是油脂本身的结构。为了加速油脂的干燥速度,满足多次涂层的要求,在油漆中常加一些金属氧化物,如氧化钴、氧化锰、氧化铅等,加速干燥,这些氧化物称为促干剂。
2.以油脂来源分类
按照来源,油脂可分为植物油脂、动物油脂和微生物油脂。
植物油脂是植物种子、果肉、胚芽等细胞中所含的油脂;包括草本植物油脂、木本植物油脂(果仁油和果肉油)。植物油脂多数供食用,也广泛应用于制造硬化油、肥皂、甘油、油漆和润滑油等。
动物油脂是从动物体内取得的油脂;包括陆地动物和禽类油脂,如牛油、羊油、猪油等,一般是固体的,其主要成分是棕榈酸、硬脂酸的甘油三酯;海洋哺乳类动物和鱼类的油脂,如鲸油、鱼油等,一般是液体的,主要成分除肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸的甘油三酯外,还含有22~24个碳和4~6个双键的多不饱和酸的甘油三酯。
动物油脂主要供食用,如猪脂、牛脂、羊脂等。也广泛应用于制造硬化油、肥皂、甘油、润滑油和制革工业及药品。鱼油是制备涂料的原料,用熬制法取得。
陆地动物的油脂主要集中于脂肪组织和内脏中,例如猪脂、牛脂、羊脂等;也有以乳化状态存在于哺乳动物的乳内,例如奶油。还有少量存在于骨髓中,例如骨油。组成甘油三酯的脂肪酸主要是油酸、软脂酸和硬脂酸。陆地动物油脂的饱和酸含量一般比植物油脂多。鱼类的油脂大部分存在于肝脏内,例如鱼肝油等。海兽的油脂大部分存在于皮下,例如海豚油。
植物油脂与动物油脂分类的依据在于它们各自内含的甾醇种类的不同,在动物油脂中主要的甾醇是胆固醇,而在植物油脂中甾醇成分复杂,有麦角甾醇、豆甾醇等,不同的植物油中甾醇种类不同。
微生物油脂又称单细胞油脂,是由酵母、霉菌、细菌和藻类等微生物在一定条件下利用碳水化合物和普通油脂为碳源,在菌体内产生的油脂。微生物油脂的脂肪酸组成和一般植物油基本相同,但有些微生物油脂中多不饱和脂肪酸如亚麻酸、花生四烯酸(AA)、EPA、DHA等含量特别高,这些多不饱和脂肪酸在人体内具有重要的生理功能。因此,微生物生产的油脂比动植物油脂更符合人们对高营养油或某些特定脂肪酸油脂的需求。
3.以油脂的存在状态分类
动植物油脂根据在室温下所处的状态不同,分为固态油脂、半固态油脂和液态油脂。
固态和半固态油脂是在室温下呈固态和半固态的脂肪,前者如可可脂、牛脂、羊脂等,后者如乳脂、猪脂、椰子油、棕榈油及其仁油等。
液态油脂是在室温下呈液态的油脂,液态油脂的脂肪酸组成以不饱和脂肪酸为主,有以油酸为主要脂肪酸的油脂,如橄榄油、茶油;有以油酸和亚油酸为主的油脂,如花生油、芝麻油、棉籽油及米糠油;有亚油酸含量较多的油脂,如玉米油、葵花油、红花油和豆油;有亚麻酸含量较多的油脂,如亚麻油和梓油;有含特种脂肪酸的油脂:以共轭酸为主的油脂,如桐油、奥的锡卡油;以芥酸为主的油脂,如传统菜油;以羟基酸为主的油脂,如蓖麻油;含二十碳以上多烯酸较多的油脂,如鱼油、鱼肝油。
这种分类方法的内涵较为模糊。实际上,只有在很低温度下,油脂才呈完全固体,只有在高于熔点以上,油脂才呈完全液态,而在室温下,大多数油脂是固体脂肪和液体油的混合物。
4.以构成油脂的脂肪酸类型分类
Bailey根据油脂中特征脂肪酸的类型,对油脂进行分类,共分为十大类。
(1)乳脂类 牛乳脂、人乳脂、羊乳脂、猪乳脂等。
(2)月桂酸型油脂类 椰子油、棕榈仁油等。
(3)植物脂类 可可脂、桕仁脂等。
(4)陆地动物脂类 猪脂、牛脂、羊脂等。
(5)海洋动物油类 鲸油、鳕鱼油、鲱鱼油、鱼肝油等。
(6)油酸亚油酸型油脂类 棉籽油、花生油、芝麻油、玉米油、红花油、橄榄油、棕榈油、葵花籽油等。
(7)亚麻酸型油脂类 亚麻油、苏籽油等。
(8)芥酸型油脂类 传统菜籽油、芥籽油等。
(9)共轭酸型油脂类 桐油、奥的锡卡油。
(10)羟基酸型油脂类 蓖麻油。
另外,还有单细胞油脂(微生物油脂)类:细菌油、酵母菌油、霉菌油和藻类油等。