1 水解
在油脂水解形成甘油和脂肪酸的過程。甘油三酯不溶于水,在高溫、高壓和有大量水存在的條件下可加速反應(yīng),常用的催化劑有無機(jī)酸(濃硫酸)、堿(氫氧化鈉)、酶、Twitchell類磺酸,金屬氧化物(氧化鋅、氧化鎂)。工業(yè)上一般用Twitchell 類磺酸和少量濃硫酸作為催化劑。
2 異構(gòu)化
天然油脂中所含不飽和脂肪酸的雙鍵一般為順式,且雙鍵的位置一般在9。12。15 位上。
油脂在受光、熱、酸堿或催化劑及氧化劑的作用下,雙鍵的位置和構(gòu)型會發(fā)生變化,構(gòu)型的變化稱為幾何異構(gòu),位置的變化稱為位置異構(gòu)。
3 熱反應(yīng)
①熱聚合:油脂在真空、二氧化碳或氮氣的無氧條件下加熱至200-300℃時發(fā)生的聚合反應(yīng)稱為熱聚合。熱聚合的機(jī)理為Diels-Alder 加成反應(yīng);
②熱氧化聚合:油脂在空氣中加熱至200-300℃時引發(fā)的聚合反應(yīng)。熱氧化聚合的反應(yīng)速度:干性油>半干性油>不干性油;
③油脂的縮合:指在高溫下油脂先發(fā)生部分水解后又縮合脫水而形成的分子質(zhì)量較大的化合物的過程;
④熱分解:油脂在高溫作用下分解而產(chǎn)生烴類、酸類、酮類的反應(yīng)溫度低于260℃不嚴(yán)重,290-300℃時開始劇烈發(fā)生;
⑤熱氧化分解:在有氧條件下發(fā)生的熱分解。飽和和不飽和的釉質(zhì)的熱氧化分解速度都很快。
4 油脂的輻照裂解
高劑量10kGy-50kGy:肉、肉制品滅菌;中等劑量1kGy-10kGy:冷藏鮮魚、雞、水果、蔬菜的保藏;低劑量低于1kGy:防止馬鈴薯、洋蔥發(fā)芽,延遲水果蔬菜的成熟,糧食殺蟲。
含油食品在輻照時其中的油脂會在臨近羰基的位置發(fā)生分解,形成輻照味。
5 油脂的氧化
油脂在空氣中氧氣的作用下首先產(chǎn)生氫過氧化物,根據(jù)油脂氧化過程中氫過氧化物產(chǎn)生的途徑不同可將油脂的氧化分為:自動氧化、光氧化和酶促氧化。
①自動氧化:自動氧化是一種自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。
(1)引發(fā)期:油脂分子在光、熱、金屬催化劑的作用下產(chǎn)生自由基,如RH + Mx+→R·+H++M(x-1)+;
(2)傳播期:
;
(3)終止期:
②光氧化:光氧化是不飽和脂肪酸與單線態(tài)氧直接發(fā)生氧化反應(yīng)。
單線態(tài)氧:指不含未成對電子的氧,有一個未成對電子的稱為雙線態(tài),有兩個未成對電子的成為三線態(tài)。所以基態(tài)氧為三線態(tài)。
食品體系中的三線態(tài)氧是在食品體系中的光敏劑在吸收光能后形成激發(fā)態(tài)光敏素,激發(fā)態(tài)光敏素與基態(tài)氧發(fā)生作用,能量轉(zhuǎn)移使基態(tài)氧轉(zhuǎn)變?yōu)閱尉態(tài)氧。
單線態(tài)氧具有極強(qiáng)的親電性,能以極快的速度與脂類分子中具有高電子密度的部位(雙鍵)發(fā)生結(jié)合,從而引發(fā)常規(guī)的自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng),進(jìn)一步形成氫過氧化物。
光敏素(基態(tài))+hυ→光敏素*(激發(fā)態(tài))
光敏素*(激發(fā)態(tài))+3O2→光敏素(基態(tài))+1O2
不飽和脂肪酸+1O2→氫過氧化物
③酶促氧化:自然界中存在的脂肪氧合酶可以使氧氣與油脂發(fā)生反應(yīng)而生成氫過氧化物,植物體中的脂氧合酶具有高度的基團(tuán)專一性,他只能作用于1,4-順,順-戊二烯基位置,且此基團(tuán)應(yīng)處于脂肪酸的ω-8 位。在脂氧合酶的作用下脂肪酸的ω-8 先失去質(zhì)子形成自由基,而后進(jìn)一步被氧化。大豆制品的腥味就是不飽和脂肪酸氧化形成六硫醛醇。
④氫過氧化物的分解和油脂的酸。簹溥^氧化物極不穩(wěn)定,當(dāng)食品體系中此類化合物的濃度達(dá)到一定水平后就開始分解,主要發(fā)生在氫過氧基兩端的單鍵上,形成烷氧基自由基再通過不同的途徑形成烴、醇、醛、酸等化合物,這些化合物具有異味,產(chǎn)生所謂的油哈味。
根據(jù)油脂發(fā)生酸敗的原因不同可將油脂酸敗分為:
(1)水解型酸敗:油脂在一些酶/微生物的作用下水解形成一些具有異味的酸,如丁酸、己酸、庚酸等,造成油脂產(chǎn)生汗臭味和苦澀味;
(2)酮型酸。褐钢舅猱a(chǎn)生的游離飽和脂肪酸在一系列酶的作用下氧化,最后形成酮酸和甲基酮所致。如污染灰綠青霉、曲霉等;
(3)氧化型酸。河椭趸纬傻囊恍┑图壷舅、醛、酮所致。
⑤影響油脂氧化的因素:
(1)油脂的脂肪酸組成:不飽和脂肪酸的氧化速度比飽和脂肪酸快,花生四烯酸:亞麻酸:亞油酸:油酸=40:20:10:1。
順式脂肪酸的氧化速度比反式脂肪酸快,共軛脂肪酸比非共軛脂肪酸快,游離的脂肪酸比結(jié)合的脂肪酸快,Sn-1 和Sn-2 位的脂肪酸氧化速度比Sn-3 的快;
(2)溫度:溫度越高,氧化速度越快,在21-63℃范圍內(nèi),溫度每上升16℃,氧化速度加快1倍;
(3)氧氣:有限供氧的條件下,氧化速度與氧氣濃度呈正比,在無限供氧的條件下氧化速度與氧氣濃度無關(guān);
(4)水分:水分活度對油脂的氧化速度,見水分活度;
(5)光和射線:光、紫外線和射線都能加速氧化;
(6)助氧化劑:過渡金屬:Ca、Fe、Mn、Co 等,他們可以促進(jìn)氫過氧化物的分解,促進(jìn)脂肪酸中活性亞甲基的C-H 鍵斷裂, 使樣分子活化,一般的助氧化順序為Pb>Cu>Se>Zn>Fe>Al>Ag。
⑥油脂抗氧化劑
油脂氧化會導(dǎo)致油脂的棵食用性下降,所以必須對幼稚的氧化進(jìn)行必要的防止。常用的方法是將油脂貯藏在低溫、避光、精煉、去氧包裝,加入抗氧化劑。
根據(jù)抗氧化劑的抗氧化機(jī)理可將其分為:
(1)自由基清除劑:酚類抗氧化劑,形成低活性的自由基;
(2)氫過氧化物分解劑:含硫或含硒化合物,分解氫過氧化物形成非自由基產(chǎn)物;
(3)抗氧化劑增效劑:能夠提高抗氧化劑的抗氧化效率,根據(jù)抗氧化劑增效劑的原理分:
A 抗氧化劑還原劑:本身不具有抗氧化作用,但可使氧化狀態(tài)的抗氧化劑還原為還原態(tài)的抗氧化劑,從而增長其壽命;
B 抗氧化劑混用劑:本身可以抗氧化BHA,BHT 等,具有協(xié)同效應(yīng);
C 金屬螯合劑:檸檬酸、磷酸、Vc、EDTA 等;
(4)單線態(tài)氧淬滅劑:VE、β-胡籮卜素等;
(5)脂氧合酶抑制劑:重金屬等。