脂肪酸与油脂的特性分析

1. 脂肪酸的性质

脂肪酸是羧基与脂烃基相连的酸。根据脂烃基的不同，可以分为：①饱和脂肪酸；②不饱和脂肪酸；③环酸。许多种脂肪酸的甘油三酯是油和脂肪的主要成分，因而可以由油和脂肪经水解制得，也可用人工合成。

低碳数的脂肪酸是无色液体，有刺激气味，易溶于水。中碳数的脂肪酸是油状液体，微溶于水，有汗的气味。高碳数的脂肪酸是固体，不溶于水。脂肪酸能与碱作用而成盐、与醇作用而成酯。用于制肥皂、合成洗涤剂、润滑剂和化妆品等。

2. 油脂的物理性质

油脂的物理性质在油脂分析、制取及加工中都显得十分重要，尤其是随着科学技术的进步，近年来在生产和科学研究工作中，越来越多地采用测定油脂物理性质以代替某些费时、准确度较差的化学分析法，并取得了良好的效果。

（1）气味和色泽 纯净的脂肪是无色无味的物质，天然油脂中略带黄绿色是由于含有部分脂溶性色素（如类胡萝卜素、叶绿素等）所致，油脂精炼脱色后，色泽变浅，并且有不同的气味。油脂的气味大多是由挥发性脂成分引起的，如芝麻油的香气是由乙酰吡嗪引起的。

（2）熔点和沸点 由于天然油脂是各种酰基甘油的混合物，所以没有确定的熔点和沸点，仅有一定的熔点和沸点范围。油脂的熔点一般最高在40～55℃。碳链越长，饱和度越高，则熔点越高。反式结构的熔点高于顺式结构，共轭双键比非共轭双键熔点高。一般油脂当熔点低于37℃时，消化率达96%以上；熔点高于37℃越多，越不易消化。油脂的熔点与消化率的关系见表6-4。

表6-4 几种常见食用油脂的熔点与消化率的关系

油脂的沸点一般在180～200℃，沸点随脂肪酸碳链增长而增高，但碳链长度相同、饱和度不同的脂肪酸，其沸点变化不大。

（3）溶解性 溶解性和溶剂性油脂能溶于乙醚等非极性有机溶剂。油脂本身也是一种溶剂，它能溶解某些色素和非水溶性维生素及风味物质，例如辣椒油，就是因为辣椒红色素和辣味物质溶解在热油中，使油红而辣。油脂不溶于水，如果加入蛋白质或磷脂等，由于发生乳化作用，油脂形成乳浊液而分散于水中。

（4）相对密度和黏度 大多油脂的相对密度都小于1，一般在0.86～0.95，液体油脂比固体油脂相对密度大。油脂具有一定的黏度。其黏度与油脂组成有关。油脂的黏度随油脂中脂肪酸链长度的增加而增加，随不饱和度增加而减少，而且温度越高黏度越低，油脂氧化或加热聚合后，其黏度增大。

（5）折光性 油脂具有折光性。通常用折光计通过测折射率直接测定。油脂折射率随着脂肪酸的链长与不饱和度增加而增加。当油脂氢化时，可以用折射率的测定，快速了解氢化程度，以便控制。因此，折射率也是鉴定油脂类别、纯度和酸败程度的一种手段。

3. 油脂的化学性质

（1）水解反应 油脂在有水时，通过加热、酸、碱及酯水解酶的催化作用，可发生水解。油脂在酸的催化下，水解生成甘油和脂肪酸。在碱性条件下水解生成甘油和脂肪酸盐（即为肥皂），此反应称为皂化反应，故可用在工业上制肥皂。水解的反应如图6-3所示。

食品在油炸过程中，食物中的水进入到油中，油脂水解释放出游离脂肪酸，导致发烟点降低，并且随着脂肪酸含量增高，发烟点不断降低，因此水解导致油品质降低，风味变差。乳脂水解产生一些短链脂肪酸，产生酸败味。但在有些食品的加工中，轻度的水解是有利的，如巧克力、干酪及酸奶的生产。

图6-3 油脂的水解反应

（2）氧化反应 由于油脂中的不饱和脂肪酸，受到光线或其他因素的作用，易发生自由基氧化。油脂氧化速率与脂肪酸的不饱和度、双键位置、顺反构型有关。室温下饱和脂肪酸的链引发反应较难发生，当不饱和脂肪酸已开始酸败时，饱和脂肪酸仍可保持原状，而不饱和脂肪酸中，双键增多，氧化速率加快。油脂自动氧化主要包括链引发期、链传递（增殖）期和终止期3个阶段。(www.xing528.com)

①链引发：自由基的引发通常活化能较高，故这一步反应相对很慢。

②链传递：R·自由基与空气中的氧相结合，形成的过氧化自由基（ROO·）使大量的不饱和脂肪酸氧化，油脂氧化进入显著阶段，此时油脂吸氧速度很快，增重加快。

链传递的活化能较低，故此步骤进行很快，并且反应可循环进行，产生大量氢过氧化物。

③终止期：各种自由基和过氧化自由基互相聚合，形成环状或无环的一聚体或多聚体。

R·+R·—→R—R

R·+ROO·—→ROOR

ROO·+ROO·—→ROOR +O₂

在活体动物的脂肪组织中不存在游离脂肪酸，动物屠宰后在体内酯水解酶的作用下，产生游离脂肪酸。由于游离脂肪酸对氧化甘油酯更为敏感，会导致油脂更快酸败。因此动物油脂要尽快熬炼，因为高温熬炼可使酯酶失活。植物油料种子中也存在酯水解酶，在制油前也可使油酯水解而生成游离脂肪酸。

（3）影响油脂氧化速率的因素 油脂氧化速率与脂肪酸的不饱和度、双键位置、顺反构型有关。不饱和脂肪酸中，双键增多，氧化速率加快，并且顺式构型比反式构型容易氧化；共轭双键结构比非共轭双键结构易氧化。

在一定温度下，脂肪酸自动氧化的诱导期不同，相对氧化速率也发生变化。脂肪酸在25℃的诱导期和相对氧化速率见表6-5。

表6-5 脂肪酸在25℃的诱导期和相对氧化速率

氧化速度与油脂暴露于空气中的表面积成正比，如膨化食品（方便面）中的油脂比纯净的油脂易氧化。因而可采取排除氧气，采用真空或充氮包装和使用透气性低的包装材料来防止含油脂食品的氧化变质。

温度上升，氧化反应速率加快，饱和脂肪酸在室温下稳定，但在高温下也会发生氧化。如猪油中饱和脂肪酸含量通常比植物油高，但猪油的货架期却常比植物油短，这是因为猪油一般经过熬炼而得，经历了高温阶段，引发了自由基所致；而植物油常在不太高的温度下用有机溶剂萃取而得，故稳定性比猪油好。

油脂氧化反应的相对速率与水分活度的关系是随着水分活度增大，催化剂的流动性提高，水中溶解氧增多，分子溶胀，暴露出更多催化点位，故氧化速率提高；当水分活度大于0.73后，水量增加，使催化剂和反应物的浓度被稀释，导致氧化速度降低。

抗氧化剂是能推迟具有自动氧化能力的物质发生氧化或减慢氧化速度的物质。应用于食品的抗氧化剂有丁基羟基茴香醚（BHA）、丁基羟基甲苯（BHT）、没食子酸丙酯（PG）等。BHA和BHT在加热，如油炸、煎煮及烘烤时化为蒸气渗入食品中，更能增加食品的保存期。它们的作用机制是夺取油脂自动氧化反应诱导期中产生的自由基，中断后两步反应，因此阻止了油脂的氧化。

在天然油脂中常会有天然的抗氧化剂，如胡萝卜素、维生素E、卵磷脂等，植物油较动物油有较好的稳定性是由于维生素含量高的缘故。