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11 Lipid.ppt

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本课件讲授脂质:从脂肪酸的命名、饱和与不饱和分类及熔点规律入手,介绍甘油酯、蜡、磷脂与固醇,随后系统讲解酸价、皂化值、碘值等油脂常数及其测定,再给出气相与液相色谱分析脂肪酸和胆固醇的方法,最后讨论脂含量测定与脂质氧化。

脂质章节开篇页,给出脂质溶于非极性溶剂的界定并列出六类脂质
脂肪酸标题页,标示进入脂肪酸的结构与命名内容
饱和脂肪酸页,以辛酸为例说明其无双键的饱和碳链结构
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第1页:脂质的定义与分类

脂质溶于非极性溶剂而不溶于极性溶剂,且不是聚合物。

  1. 脂肪酸
  2. 中性脂肪与油
  3. 蜡
  4. 磷脂
  5. 固醇
  6. 脂溶性维生素

第2页:脂肪酸

本页标示进入脂肪酸(Fatty Acids)的结构与命名内容。

第3页:饱和脂肪酸

饱和脂肪酸示例:辛酸(Octanoic Acid),碳链中不含双键。

第4页:不饱和脂肪酸与简写法

不饱和脂肪酸示例:3-辛烯酸(3-Octenoic Acid)、3,6-辛二烯酸(3,6-Octadienoic Acid)。

简写法:8:1(Δ3)、8:2(Δ3,6),即碳原子数:双键数(双键位置)。

第5页:顺式与反式脂肪酸

顺式(Cis)9-十八碳烯酸
即油酸(oleic acid)。
反式(Trans)9-十八碳烯酸
即反油酸(elaidic acid)。

第6页:多不饱和脂肪酸

  • 亚油酸:顺,顺-9,12-十八碳二烯酸。
  • 亚麻酸:顺,顺,顺-9,12,15-十八碳三烯酸。
  • 花生四烯酸:顺,顺,顺,顺-5,8,11,14-二十碳四烯酸。

第7页:天然脂肪酸的特点

  1. 为顺式(cis)构型。
  2. 双键不共轭——为孤立双键。
  3. 碳原子数为偶数。

第8页:食品脂肪中的饱和脂肪酸

以甘油酯形式存在于食用油脂中的饱和脂肪酸
俗名系统名分子式主要来源
丁酸 ButyricButanoic 丁酸CH₃(CH₂)₂COOH乳脂
己酸 CaproicHexanoic 己酸CH₃(CH₂)₄COOH乳脂、椰子油与棕榈仁油
辛酸 CaprylicOctanoic 辛酸CH₃(CH₂)₆COOH椰子油与棕榈仁油、乳脂
癸酸 CapricDecanoic 癸酸CH₃(CH₂)₈COOH椰子油与棕榈仁油、乳脂
月桂酸 LauricDodecanoic 十二碳酸CH₃(CH₂)₁₀COOH椰子油与棕榈仁油、乳脂
肉豆蔻酸 MyristicTetradecanoic 十四碳酸CH₃(CH₂)₁₂COOH椰子油与棕榈仁油,多数动物与植物脂肪
棕榈酸 PalmiticHexadecanoic 十六碳酸CH₃(CH₂)₁₄COOH几乎所有动物与植物脂肪
硬脂酸 StearicOctadecanoic 十八碳酸CH₃(CH₂)₁₆COOH动物脂肪,植物脂肪中的次要成分
花生酸 ArachidicEicosanoic 二十碳酸CH₃(CH₂)₁₈COOH花生油

第9页:食品脂肪中的不饱和脂肪酸

以甘油酯形式存在于食用油脂中的不饱和脂肪酸
类别俗名系统名分子式主要来源
单烯酸油酸 Oleic顺-9-十八碳烯酸C₁₇H₃₃COOH植物与动物脂肪
单烯酸反油酸 Elaidic反-9-十八碳烯酸C₁₇H₃₃COOH动物脂肪
二烯酸亚油酸 Linoleic9,12-十八碳二烯酸C₁₇H₃₁COOH花生油、亚麻籽油与棉籽油
三烯酸亚麻酸 Linolenic9,12,15-十八碳三烯酸C₁₇H₂₉COOH亚麻籽及其他种子油
三烯酸桐酸 Eleostearic9,11,13-十八碳三烯酸C₁₇H₂₉COOH花生种子脂肪
四烯酸Moroctic 酸4,8,12,15-十八碳四烯酸C₁₇H₂₇COOH鱼油
四烯酸花生四烯酸 Arachidonic5,8,11,14-二十碳四烯酸C₁₉H₃₁COOH动物脂肪中痕量存在

第10页:脂肪酸的俗名与系统名

常见脂肪酸的俗名、系统名、分子式与主要来源
类别俗名系统名分子式主要来源
单烯酸油酸 Oleic顺-9-十八碳烯酸C₁₇H₃₃COOH植物与动物脂肪
单烯酸反油酸 Elaidic反-9-十八碳烯酸C₁₇H₃₃COOH动物脂肪
二烯酸亚油酸 Linoleic9,12-十八碳二烯酸C₁₇H₃₁COOH花生油、亚麻籽油与棉籽油
三烯酸亚麻酸 Linolenic9,12,15-十八碳三烯酸C₁₇H₂₉COOH亚麻籽及其他种子油
三烯酸桐酸 Eleostearic9,11,13-十八碳三烯酸C₁₇H₂₉COOH花生种子脂肪
四烯酸Moroctic 酸4,8,12,15-十八碳四烯酸C₁₇H₂₇COOH鱼油
四烯酸花生四烯酸 Arachidonic5,8,11,14-二十碳四烯酸C₁₉H₃₁COOH动物脂肪中痕量存在

第11页:脂肪酸的熔点与溶解度

本页标示进入脂肪酸的熔点与水中溶解度数据,用于说明碳链长度与溶解性的关系。

第12页:脂肪酸的熔点与水中溶解度

不同碳数脂肪酸的熔点与水中溶解度
脂肪酸熔点(℃)水中溶解度(mg/100 ml)
C4 丁酸−8—
C6 己酸−4970
C8 辛酸1675
C10 癸酸316
C12 月桂酸440.55
C14 肉豆蔻酸540.18
C16 棕榈酸630.08
C18 硬脂酸700.04

说明:源文件该页数字连排,C4 的溶解度数值缺失,表中以「—」标注;其余数值按碳数递增顺序还原,结果显示碳链越长熔点越高、水中溶解度越低。

第13页:双键对熔点的影响

脂肪酸双键数与熔点的关系
脂肪酸熔点(℃)
16:0 棕榈酸60
16:1 棕榈油酸1
18:0 硬脂酸63
18:1 油酸16
18:2 亚油酸−5
18:3 亚麻酸−11
20:0 花生酸75
20:4 花生四烯酸−50

第14页:油脂与甘油三酯

油脂主要为甘油三酯:由 1 分子甘油与 3 个脂肪酸结合而成。

第15页:甘油酯的类型

  • 单甘酯(α-单硬脂酸甘油酯,α-monostearin)。
  • 双甘酯(α,α′-二硬脂酸甘油酯,α,α′-distearin)。
  • 甘油三酯(β-棕榈酰二硬脂酸甘油酯,β-palmityl distearin)。

第16页:混合甘油酯的命名

α-油酰二棕榈酰甘油酯
α-oleodipalmitin,即 1-油酰二棕榈酰甘油酯。
α-亚油酰二油酰甘油酯
α-Linoleyldiolein,即 1-亚油酰二油酰甘油酯。

第17页:油脂的来源构成

油脂中 97–99% 为甘油三酯。

  • 植物油占世界供给的 68%:可可脂为固体脂,油料种子为液态油。
  • 动物脂肪占 28%(来自猪与牛)。
  • 海产油脂占 4%:鲸油、鳕鱼肝油。

第18页:油脂的脂肪酸百分组成

本页为不同油脂的脂肪酸百分组成(Fatty Acids (%) of Fats and Oils),涉及的油脂包括黄油(Butter)、椰子油(Coconut)、棉籽油(Cottonseed)与大豆油(Soybean),脂肪酸包括 16:1、18:0、18:1、18:2、18:3 等。

说明:源文件该页油脂名称与百分比数字连排,无法安全判定各列对应关系,故未还原为数据表,具体数值建议对照原课件图片核对。

第19页:甘油三酯的熔点

不同甘油三酯的熔点
甘油三酯熔点(℃)
C6 三己酸甘油酯−15
C12 三月桂酸甘油酯15
C14 三肉豆蔻酸甘油酯33
C16 三棕榈酸甘油酯45
C18 三硬脂酸甘油酯55
C18:1(顺)三油酸甘油酯−32
C18:1(反)三反油酸甘油酯15

第20页:蜡

蜡由脂肪酸与长链醇构成。在果蔬上的重要性:

  1. 是果蔬等表面的天然保护层。
  2. 某些情况下人工添加以改善外观并起保护作用。

示例:蜂蜡(蜂花醇棕榈酸酯)、鲸蜡(鲸蜡醇棕榈酸酯)。

第21页:磷脂:卵磷脂

卵磷脂(Lecithin)即磷脂酰胆碱(phosphatidyl choline),是最具代表性的磷脂。

第22页:固醇

以胆固醇为代表的固醇类可衍生出:

  • 雌性与雄性性激素。
  • 胆汁酸。
  • 维生素 D。
  • 肾上腺皮质激素。

第23页:脂溶性维生素:维生素 A

本页标示进入脂溶性维生素中的维生素 A。

第24页:维生素 D₂ 与维生素 E

本页列出维生素 D₂与维生素 E两种脂溶性维生素。

第25页:油脂常数的分析方法

  1. 酸价(Acid Value)。
  2. 皂化值(Saponification Value)。
  3. 碘值(Iodine Value)。
  4. 脂肪酸的气相色谱分析。
  5. 液相色谱分析。
  6. 胆固醇测定。

第26页:酸价

酸价:中和 1 g 脂肪中游离脂肪酸所需 KOH 的毫克数。

第27页:皂化值

皂化:酯在碱性条件下发生水解反应。

第28页:油脂的皂化值

常见油脂的皂化值(Saponification #)
油脂皂化值
乳脂 Milk Fat210–233
椰子油 Coconut Oil250–264
棉籽油 Cotton Seed Oil189–198
大豆油 Soybean Oil189–195
猪油 Lard190–202

第29页:皂化值的测定

皂化值:皂化 1 g 脂肪所需 KOH 的毫克数。测定步骤:

  1. 称取 1.5 g 样品置于 250 ml 锥形瓶中。
  2. 加入 50 ml KOH 溶液。
  3. 加热煮沸使皂化完全。
  4. 以酚酞为指示剂用盐酸滴定。
  5. 同时做空白测定。

B = 空白所消耗的盐酸毫升数,S = 样品所消耗的盐酸毫升数。

第30页:碘值

碘值:100 g 油脂所吸收碘的克数。由分子量与碘值可计算双键数目;例如 1 g 脂肪吸收 1.5 g 碘,其碘值即为 150。

第31页:碘值的测定与计算

碘值 =(空白所耗 Na₂S₂O₃ 毫升数 − 样品所耗 Na₂S₂O₃ 毫升数)× Na₂S₂O₃ 当量浓度 × 0.127 g/meq × 100 ÷ 样品重量(g)。

测定中过量的 ICl 未参加反应,由硫代硫酸钠回滴。

第32页:脂肪酸的碘值

脂肪酸双键数与碘值
脂肪酸双键数碘值
棕榈油酸 Palmitoleic Acid195
油酸 Oleic Acid186
亚油酸 Linoleic Acid2173
亚麻酸 Linolenic Acid3261
花生四烯酸 Arachidonic Acid4320

第33页:油脂中脂肪酸的组成

本页为油脂中脂肪酸的百分组成(Compositions (%) of Fatty Acids of Fats),涉及的脂肪酸包括 C4、C6、C10、C16、C18、C18:1、C18:2、C18:3 与 C20:4。

说明:源文件该页脂肪酸名称与百分比数字连排,无法安全判定各列对应关系,故未还原为数据表,具体数值建议对照原课件图片核对。

第34页:脂肪酸的气相色谱分析

  1. 提取脂肪。
  2. 皂化(碱性条件下水解)。
  3. 制备甲酯(用 CH₃ONa)。
  4. 对甲酯进行色谱分离。
  5. 测定各脂肪酸的峰面积,并按保留时间定性。
  6. 与标准品的响应曲线比较定量。

第35页:脂肪酸甲酯的色谱条件

脂肪酸甲酯的气相色谱条件:10% DEGS 色谱柱(Supelco 公司),柱温 200 ℃。

第36页:甘油三酯的液相色谱分析

甘油三酯的液相色谱分析:以大豆油为样品,流动相为 CH₃CN/HF,色谱柱型号 84346(Waters Associates)。

第37页:橄榄油中的含油酸甘油三酯

橄榄油中含油酸甘油三酯的组成
甘油三酯总酰基碳数:不饱和度等效碳数 ECN
OL54:544
O₂L54:446
OPL52:346
O₃54:348
OSL54:348
O₂P52:248
O₂S54:250
OPS52:150
OS₂54:152

说明:O 表示油酸、L 表示亚油酸、P 表示棕榈酸、S 表示硬脂酸;等效碳数 ECN = 总酰基碳数 − 2 × 双键数。

第38页:胆固醇的酶法测定

酶法测定胆固醇:胆固醇氧化酶氧化胆固醇后,与邻联茴香胺反应,由无色生成棕色的氧化态邻联茴香胺,在 440 nm 处测定。

第39页:胆固醇的气相色谱测定

胆固醇的气相色谱测定:

  1. 制备胆固醇丁酸酯。
  2. 用气液色谱分析:分析时间 15 分钟,灵敏度 10⁻⁷ g。

第40页:胆固醇的标准曲线与气相色谱条件

本页为胆固醇的分光吸收标准曲线,并再次给出气相色谱测定条件:制备胆固醇丁酸酯后用 GLC 分析,分析时间 15 分钟,灵敏度 10⁻⁷ g。

第41页:脂含量的分析方法

重量法
湿法提取(Roese-Gottlieb 法与 Mojonnier 法);干法提取(索氏提取法)。
容量法
Babcock 法、Gerber 法。

第42页:湿法提取法

以牛乳为例的湿法提取步骤:

  1. 10 g 牛乳 + 1.25 ml 氨水,混匀,溶解蛋白质并中和。
  2. 加 10 ml 乙醇,振摇,开始萃取并防止蛋白质胶凝。
  3. 加 25 ml 乙醚,振摇混匀。
  4. 加 25 ml 石油醚,混匀振摇。

第43页:干法提取:索氏提取法

索氏提取法:置于滤纸筒中的样品用乙醚经索氏冷凝器连续萃取。萃取后可:

  • 直接测定:蒸干乙醚后称量烧瓶。
  • 间接测定:烘干滤纸筒,称量滤纸筒与样品的重量差。

第44页:索氏提取装置

本页为索氏提取装置示意图,源文件仅给出「Soxhlet Method」标题,冷凝管、提取筒与烧瓶的标注建议对照原课件图片补充。

第45页:容量法测脂含量

原理:

  1. 用硫酸或洗涤剂处理样品。
  2. 离心分离出脂肪层。
  3. 用特制刻度瓶测定脂肪含量。

操作:称取已知重量的样品 → 加硫酸消化蛋白质并使脂肪液化 → 加水使脂肪进入刻度部分 → 离心使脂肪与其他物质完全分离后读数。

第46页:水解酸败

水解酸败:

  1. 甘油三酯水解生成脂肪酸,其中 C4 丁酸(及其他短链脂肪酸)是真正带来异味的问题所在。
  2. 水解由脂肪酶催化。

第47页:脂质氧化

食品在贮藏期间的主要风味问题多由脂质氧化引起。脂质氧化属于自由基反应,分为三个阶段:

  1. 引发(Initiation)。
  2. 增长(Propagation)。
  3. 终止(Termination)。

第48页:亚麻酸生成戊烷

本页主题为亚麻酸氧化生成戊烷(Pentane Formation from Linolenic Acid),源文件仅给出标题,反应路径建议对照原课件图片补充。

第49页:过氧化值

过氧化值 =(Na₂S₂O₃ 毫升数 × 当量浓度 × 1000)÷ 油脂克数,单位为每千克样品的过氧化物毫克当量数(milliequivalent peroxide/kg)。

第50页:活性氧法 AOM

活性氧法(AOM):测定在特定实验条件下达到某一过氧化值所需的时间。AOM 值越大,油脂的风味稳定性越好。

第51页:TBA 试验

TBA 试验:用于测定肉制品或鱼制品的酸败(rancidity)程度。

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