一、油脂加工
（一）油脂提取
油脂的提取主要有溶剂浸出法、压榨法、熬炼法、酶法等，常用的是溶剂浸出法和压榨法。压榨法主要适用于高含油料（如花生、菜籽），利用挤压法把油料中的油脂压出来。溶剂浸出法利用相似相溶的原理，用有机溶剂将油料中的脂溶性组分提取出来。浸出法分为直接浸出法和预榨浸出法两种，直接浸出法适用于含油率较低的油料（如大豆、米糠等）；预榨浸出法适用于含油率高的油料，先用压榨法将大部分油脂压出，再用溶剂将剩余的油脂提取出来，尽可能提高出油率。溶剂浸出法所得油脂残渣少、质量高，油脂不分解，粕残油低，是目前世界上普遍采用的一种先进的制油方法。酶法是一种新兴的取油方法，以机械和酶解为手段降解植物细胞壁，释放油脂，而且对蛋白破坏作用小，可以满足“安全、高效、绿色”的要求，不断成为今后油脂提取研究的方向。
（二）油脂的精炼
从油料作物和动物脂肪组织中，通过有机溶剂浸出、压榨、熬炼等方法得到的油脂称为原油，粗油中含有磷脂、色素、蛋白质、纤维素、游离脂肪酸及有异味的杂质，甚至含有有毒的成分（黄曲霉素、棉酚等）。无论是风味、外观，还是油的品质、稳定性，粗油都是不理想的，对粗油进行精炼，可以提高油的品质，改善风味，延长油的货架寿命。精炼工艺主要包括脱胶、脱酸、脱色和脱臭四个工段。
1.脱胶
应用物理、物理化学或化学方法将粗油中的胶溶性杂质（主要指磷脂）脱除的工艺过程称为脱胶。食用油中若磷脂含量高，加热时易起泡、冒烟、有臭味，且磷脂在高温下因氧化而使油脂呈焦褐色，影响煎炸食品的风味。脱胶是利用磷脂及部分蛋白质在无水状态下可溶于油，但与水形成水合物后则不溶于油的原理。向粗油中加入热水或通水蒸气，加热脂肪并在50℃下搅拌，静置分层，分去水层即可脱除磷脂和部分蛋白质，粗油的脱胶过程如图5-74所示。
图5-74 粗油的脱胶过程
2.脱酸
粗油中含有约0.5%以上的游离脂肪酸，米糠油中游离脂肪酸的含量更高达10%。游离脂肪酸的存在影响油脂的稳定性和风味，可采用加碱中和的方法除去游离脂肪酸，这一过程称为脱酸，或碱炼。加入的碱量可通过测定油脂的酸价来确定，该反应生成的脂肪酸盐（皂脚）进入水相，分离水相后，用热水洗涤中性油脂，静置离心，即可脱除游离脂肪酸。
3.脱色
粗油中含有叶绿素、类胡萝卜素等色素，影响油脂的稳定性和外观，通过使用活性炭、白土等吸附剂脱除油脂中的色素的过程称为脱色。
4.脱臭
油脂中存在一些异味物质，主要源于油脂氧化产物。采用减压蒸馏的方法，并添加柠檬酸螯合金属离子，抑制油脂氧化。此法不仅可以除去挥发性的异味物质，还可使非挥发性的异味物质热分解转化为挥发物，蒸馏除去。
油脂精炼后，油的品质及稳定性提高，但是也有一些负面的影响，如损失一些脂溶性维生素。
（三）油脂的改性
在食品生产过程中，要求油脂在某些方面具有特殊的性质，然而天然油脂可能满足不了需求，必须对天然油脂进行改性来得到。油脂改性可以使油脂获得不同的物理和化学性质，从而满足生产不同食品的特殊要求。目前，常用的油脂改性方法主要有分提、氢化和酯交换3种。
1.油脂分提
油脂由各种熔点不同的甘三酯组成，导致油脂的熔点范围有所差异。
在一定的温度下，利用构成油脂的各种甘三酯的熔点差异及在不同溶剂中溶解度的不同，通过分步结晶，使不同的三酰基甘油分成固、液两相，进而达到分离甘三酯的目的，这种加工方法称为油脂分提。分提方法包括干法分提、溶剂分提和表面活性剂分提。
干法分提是指在无有机溶剂存在的情况下，将熔化的油脂缓慢冷却，直至较高熔点的三酰基甘油选择性析出，过滤分离结晶。在5.5℃下使油脂中高熔点的三酰基甘油结晶析出，称为“冬化”，分离出的硬脂可用于生产人造黄油。在10℃下使油脂中的蜡结晶析出，称为脱蜡。菜籽油、棉籽油、葵花籽油经冬化、脱蜡后，冷藏时不会出现浑浊现象。干法分提适用于产品不需溶解度相近的甘三酯有效分离的工序，并且待分离结晶大，借助压滤或离心易分离。
溶剂分提是指在油脂中加入有机溶剂，然后进行冷却结晶的分提。有机溶剂的作用是有利于形成容易过滤的稳定结晶，提高分离效果，增加分离产率，减少分离时间，提高分离产品的纯度，尤其适用于黏度大的含长碳链脂肪酸的油脂的分提。常用的有机溶剂有正己烷、丙酮、2-硝基丙烷等，然而由于结晶温度低及溶剂回收时能量消耗高，故投资很大，工业上不常用。
表面活性剂分提是在上述两种方法得到的油脂进行冷却结晶后，加入表面活性剂（如十二烷基磺酸钠）的水溶液，并搅拌，水溶液润湿固体结晶的表面，使结晶分散，悬浮于水相中，利用比重差，将油水混合物离心分离，分为油层和包含结晶的水层。加热水层，结晶熔化并与水分层，再离心分离，就得到液态的三酰基甘油。此法分提效率高，所得产品质量高，适合于大规模连续生产。
2.油脂氢化
由于天然来源的固体脂很有限，可采用改性的方法将液体油转变为固体或半固体脂。酰基甘油上不饱和脂肪酸的双键在Ni、Pt等催化下，在高温下，与氢气发生加成反应，油脂的不饱和度降低，从而把室温下的液态油变成固态脂，这种过程称为油脂的氢化。
氢化后油脂的熔点提高，改变塑性，增强抗氧化能力，颜色变浅，稳定性提高，并能防止回味，具有很高的经济价值。
（1）油脂氢化的机理
氢化中最常用的催化剂是金属镍，虽然有些贵金属（如铂）的催化效率比镍高，但由于价格因素，并不适用。金属铜催化剂对于豆油中亚麻酸有很高的选择性，但铜易中毒，反应完毕后，不易除去。
氢化反应的机理如图5-75所示，液态油脂和气态氢均被固态催化剂吸附。首先是油脂中双键两端的任意一端与金属形成碳—金属复合物，复合物再与被催化剂吸附的氢原子相互作用，形成一个不稳定的半氢化中间体，由于此时只有一个双键碳原子被接到催化剂上，故可自由旋转。半氢化中间体如果再接受一个氢原子，就可生成饱和产品；如果半氢化中间体失去一个氢原子重新生成双键，重新生成的双键既可处在原位，生成双键恢复的产品，也可发生位移，分别生成顺式和反式两种异构体。
图5-75 油脂氢化示意图
（2）油脂氢化的选择性
氢化反应的产物十分复杂，反应物的双键越多，产物也越多，三烯可以转变为二烯，二烯转变为一烯，直至达到饱和。但是，不饱和度不同的脂肪酸酯与催化剂吸附的强弱、先后次序有很大的差别，氢化速度不同，即不饱和度不同的脂肪酸酯的氢化有选择性。
假设油脂的氢化不可逆，异构体间的反应速度无差别，并且不考虑催化剂中毒，其反应模式如下：
亚油酸的选择性（SI或SLo）指亚油酸氢化为油酸的速度常数与油酸氢化为硬脂酸的速度常数之比，即K2/K3。
亚麻酸的选择性（SⅡ或SLn）即K1/K2，三烯酸含有两个活性亚甲基，易氧化，产生异味。若三烯酸（亚麻酸）被还原成较稳定的亚油酸、油酸，油脂的氧化稳定性、风味稳定性增强。
如豆油氢化（图5-76），K2/K3=0.159/0.013=12.2，表明亚油酸酯的氢化速度为油酸酯的12.2倍；K1/K2=0.367/0.159=2.3，其意为亚麻酸酯的氢化速度为亚油酸酯的2.3倍。
图5-76 部分氢化豆油的脂肪酸与反应时间的关系
（3）氢化油中的反式脂肪酸
氢化能使油脂的不饱和度降低，氧化稳定性提高，熔点升高，塑性改变，具有很高的经济价值。然而，氢化尤其是部分氢化，会使油脂产生反式脂肪酸。近年来，研究发现反式脂肪酸在膳食中有一定危害，促进了科学家对氢化反应的进一步研究，以寻求选择性低、反式脂肪酸生成量低的氢化方法。
吸附在催化剂上的氢的浓度决定油脂氢化选择性和反式异构体的生成。如果催化剂被氢饱和，大多数活化部位都有氢原子，氢原子与任何靠近的双键反应的机会都很大，致使加成反应的可能性增加，选择性降低，反式脂肪酸生成较少。相反如果催化剂上的氢原子不足，可能只有一个氢原子与双键作用，导致半氢化中间体上的氢原子回到催化剂表面的概率增加，增加了反式异构体的生成。
不同催化剂具有不同的催化活性和选择性，氢化常用金属镍作为催化剂。铜催化剂对于豆油中亚麻酸有很高的选择性，但不易除去，使用率较低；以离子交换树脂为载体的钯催化剂，具有较高的亚油酸选择性及低的反式异构化；镊硼合金作催化剂，可大幅降低氢化过程中反式脂肪酸的产生；较贵重的金属铂在较低温度（60℃）下就能催化油脂的氢化反应，而且反式脂肪酸含量较低，但由于价格因素，不适于工业化。
采用电化学氢化法在45℃下对Canola菜籽油进行氢化，反式脂肪酸的含量很低。超临界流体氢化反应器与传统的氢化反应设备相比，反应速度极快，并可制备出零反式脂肪酸的食用油脂。
3.油脂酯交换
（1）酯交换定义
天然油脂中脂肪酸的分布模式，赋予了油脂特定的物理性质如结晶特性、熔点等，有时，这种性质限制了它们在工业上的应用，但可以采用改性的方法（如酯交换）来改变脂肪酸的分布模式，改变油脂的物理性质，以便适应特定的需要。
通过改变甘三酯中脂肪酸的分布使油脂的性质尤其油脂的结晶及熔化特征发生变化，这种方法就是酯—酯交换。酯—酯交换可以发生于甘三酯分子内或分子间（图5-77）。
图5-77 油脂酯交换反应
酯交换按照催化剂不同分为化学酯交换和酶促酯交换。
（2）化学酯交换
①化学酯交换的反应机理。
化学酯交换是在催化剂，如醇钠、碱金属及其合金等存在下发生的反应，然而，在酯—酯交换反应中真正起催化作用的应是二酰甘油阴离子。所以，所加催化剂又称“前体”或“活化剂”。
化学酯交换主要经历两个反应过程（图5-78）。首先，甲醇钠与三酰基甘油反应，生成二酰基甘油阴离子，称为活化或诱导期。接着进入交换期，分子间酯交换和分子内酯交换稍有不同。对于分子间酯交换，二酰基甘油阴离子与另一分子三酰基甘油发生酯交换，转移脂肪酸生成新的甘三酯分子和再生的二酰甘油阴离子，以便进一步进行酯交换反应。而分子内酯交换则是二酰基甘油阴离子与自身sn-2位或sn-3位上的脂肪酸发生亲核加成再消除反应，完成分子内的脂肪酸转换。这一过程经过一系列的链反应不断重复、持续，直到所有脂肪酸酰基改变其位置为止。(www.xing528.com)
图5-78 碱催化酯交换机理
②随机酯交换。
化学酯交换按产物可分为随机酯—酯交换和定向酯—酯交换。
当酯化反应在高于油脂熔点的温度反应时，脂肪酸的重排是随机的，最终按概率规则达到一个平衡状态，产物很多，然而，总脂肪酸组成未发生变化。这种酯交换称为随机酯交换。酯—酯交换反应的随机性使甘三酯分子酰基改组、混合而构成各种可能的甘三酯类型。
SSS+UUU→sn-SSU+sn-SUS+sn-USS+sn-UUS+sn-USU+sn-SUU+sn-SSS+sn-UUU
油脂的随机酯交换可用来改变油脂的结晶性和稠度，如天然猪油结晶颗粒大，口感粗糙，不利于产品的稠度，但经随机酯交换后，改性猪油可结晶成细小颗粒，稠度改善，熔点和黏度降低，适于作为人造奶油和糖果用油。
③定向酯交换。
当酯交换反应在油脂熔点温度以下进行时，反应形成的三饱和脂肪酸酯将会结晶析出，若不断移去三饱和脂肪酸酯，则反应平衡状态发生变化，趋于再产生更多的三饱和脂肪酸酯，直至饱和脂肪酸全部转化为三饱和脂肪酸酯，这种酯交换方法称为定向酯—酯交换。
混合甘油酯经定向酯交换后，生成高熔点的三饱和脂肪酸甘油酯产物和低熔点的三不饱和脂肪酸甘油酯产物。
OStO→StStSt+OOO
33.3% 66.7%
（3）酶促酯交换
酶作为生物催化剂，在油脂研究领域及工业中颇受重视。脂肪酶，又称甘油酯水解酶，不仅可以促进油脂的水解，而且在一定的系统中，控制一定的条件，同样可以加速油脂的合成，促进酯交换反应（醇解、酸解、酯—酯交换）。酶催化酯交换反应用来生产类可可脂、人乳脂替代品、结构脂、人造奶油基料油等。
酶促酯交换不仅克服了化学酯交换所要求的原料低水分、低杂质、低酸价、低过氧化值的苛刻条件的缺点，更重要的是作为一种生物催化剂，与化学催化剂相比，脂肪酶具有许多优点，如催化活性高、催化作用具有专一性、反应的副产物少、能在温和的条件下（常温、常压）起催化作用、耗能少。酶法酯交换还可以简化工艺、降低能源消耗、节省设备投资和减少环境污染。
以无选择性的脂水解酶进行的酯交换反应是随机反应，但是以选择性脂水解酶作催化剂，则反应是有方向性的。如以sn-1，3位的脂肪酶催化的酯交换，只能在sn-1，3位交换，sn-2位保持不变。
如棕榈油中存在大量的sn-POP组分，加入硬脂酸或其三酰基甘油，利用sn-1，3专一性脂肪酶催化酯交换反应，可制备可可脂的主要成分sn-POSt和sn-StOSt，这是人工合成可可脂的最新方法（图5-79）。
图5-79 棕榈油的酶法酯交换
二、油脂制品
油脂加工产主要分为两大类，一类主要是作为烹调用油的油脂精炼产品，如色拉油；另一类是以精炼油为原料，通过改性手段生产出的专用油脂，如人造奶油、起酥油、煎炸油等，主要用于糕点、煎炸等食品工业。
（一）人造奶油
人造奶油是具有可塑性的乳化型半固体脂肪产品，是油脂和水乳化后进行急冷结晶的产物。人造奶油通常含有大于80%的油脂，这种油脂需由一定的固态脂和液态油调和而成。
人造奶油最初是在19世纪后期，为了弥补天然奶油的短缺，作为奶油的代用品发展起来的，却因为植物油脂不含胆固醇、必需脂肪酸含量高、价格低等优点被广泛使用。根据市场的需求，众多品种的人造奶油不断出现，主要分为家庭用人造奶油和工业用人造奶油。
1.家庭型人造奶油
家庭型人造奶油主要在就餐时直接涂抹在面包上食用，多为小包装产品。随着我国生活水平的提高和节奏的加快，餐点方式尤其是早餐发生重大变化，越来越多的人选择乳制品、面包制品等便捷食品，推动了家用人造奶油的发展。家用人造奶油产品须具备以下特点：
①保形性室温下不融化，不变形。
②延展性在外力作用下，易变形、易涂抹。
③口熔性置于口中能迅速熔化，具有良好的口感。
④风味具有令人愉悦的风味。
⑤营养性既能提供热量，又能提供人体需要的必需脂肪酸，保证营养。
2.工业用人造奶油
工业用人造奶油可看作是含水的乳化型起酥油，除具备可塑性、乳化性等功能性外，还能与食盐、乳制品、增香剂等复合，改善食品的风味和色泽。工业用人造奶油分为通用型和专用型两类。
（1）通用型人造奶油
通用型人造奶油属万能型，熔点较低，可用于各类糕点食品的加工。
（2）专用型人造奶油
①面包用人造奶油。主要用于加工面包、糕点，作为食品装饰，塑性范围较宽，吸水性和乳化性较好。
②起层用人造奶油。比面包用人造奶油硬，可塑性范围广，有黏性，用于烘烤后出现薄层的食品。
③点心用奶油。奶油的硬度要求更大。
（二）起酥油
起酥油是专用于烘焙、煎炸等食品工业的一种油脂产品，能使食品酥脆，故而得名“起酥油”。
根据食品工业及日常生活需要，开发了种类繁多的起酥油。
按原料来源可分为植物型起酥油、动物型起酥油和动植物混合型起酥油。其中植物型起酥油主要由不同程度氢化植物油组成；动物型起酥油主要来源于动物油，如猪油；动植物混合起酥油主要由动物脂肪与植物油或轻度氢化植物油组成。
按性状可分为可塑性起酥油、液体起酥油和粉末起酥油。可塑性起酥油常温下为可塑性固体；液体起酥油常温下具有流动性，贮藏过程中不析出固体，且具备一定的起酥加工特性；粉末起酥油又称粉末油脂，是在方便食品发展过程中产生的，可添加到糕点、即食汤料、咖喱素等方便食品中使用。
起酥油用作食品加工原料油脂，必须具备可塑性、起酥性、乳化性、氧化稳定性等功能特性，对产品加工特性的要求因用途不同而有所差异。
（三）煎炸油
工业生产的煎炸食品，应具有良好的口感、外观、色泽和较长的保质期，并不是所有的油脂都适用于煎炸食品。由于食品煎炸时，油脂始终处于高温及氧气环境，因此煎炸用油必须具备如下特点：
①稳定性高。煎炸温度一般在150～200℃，要求油脂在高温下不易发生氧化、水解、热聚合。
②烟点高。油脂烟点需高于油炸温度，烟点太低会导致油炸操作无法进行。
③具有良好的风味。
④熔点与人体温接近，便于消化。
⑤油炸时不起泡，否则易出现溢锅而影响油炸操作。
饱和脂肪酸含量多的油脂，稳定性高，煎炸时起酥性能好，但熔点高，消化率低，过量摄取对心血管疾病有一定影响，不宜作煎炸油。不饱和脂肪酸含量高的油脂，煎炸条件下不稳定，易发生氧化、聚合、分解、水解等一系列复杂反应，也不适宜作煎炸油。煎炸油要求饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸含量比例恰当，既符合稳定性要求，又尽可能保留不饱和脂肪酸。棕榈油就是符合要求的一种天然的煎炸油。有时也选用几种油脂调和来制备煎炸油，使其脂肪酸组成合理，稳定性高，营养好，产品风味佳。此外，煎炸油中常加入少量抗氧化剂和消泡剂，在油脂与空气界面间形成一层膜，减少了油脂与空气的接触面积，提高煎炸稳定性，又能抑制泡沫的形成。
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