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BC 4-1 脂质的物理性质
#生物化学 #食品 #脂质 #乳化剂 #同质多晶 #理化性质
脂质：由脂肪酸和醇作用生成的酯及其衍生物统称
1. 脂肪的结构
甘油三酯的结构：音叉结构
决定分子构象最主要的作用力
- 范德华力
- 空间排斥力
- 甘油三酯中脂肪酸（下简称 FA，fatty acid）的分布对脂肪结构和性质有重要影响
- 大多数脂肪不完全遵循随机分布理论（牛油、橄榄油、花生油除外）
- 植物油、动物油以及不同的植物和动物油之间都有很大区别
2. 气味与色泽
- 纯净的脂肪无色无味
- 脂质的气味多由非脂成分引起
3. 油脂的燃烧性能
- 烟点：冒烟温度
- 闪点：冒火但不稳定燃烧时的温度
- 着火点：冒火且稳定燃烧时的温度
TIP
油脂的纯度越高，其烟点、闪点、着火点越高 （越不容易燃烧）
4. 油脂的塑性
SFI 值
固体脂肪指数 Solid fat index，SFI ：通过测定若干温度下25克油脂中固态与液态体积比例的比值得到的数值
- 通过 SFI 值衡量油脂的塑性
- SFI 过高：油脂过硬、脆、易碎
- SFI 过低：油脂过软
塑性脂肪
塑性脂肪：是由固体脂与液体油经特定加工形成的半固态脂肪体系
- 塑性脂肪举例：人造奶油
5. 脂肪的晶体结构与同质多晶
5.1 脂肪结晶
脂肪固化时，甘油三酯分子高度排列，形成三维晶体结构
脂肪的结晶过程：过冷，成核，晶体增长，结晶
- 晶核形成的速度受过冷的温度影响
- 杂质的分子结构和与晶核的相互作用决定了其作为成核的催化剂/抑制剂
- 当有稳定晶核形成的杂质提供了表面时，热力学上比纯油更容易形成多相结晶
- 某些杂质能降低油脂的结晶速率
5.2 晶体生长与晶体形态
影响晶体生长的因素
- 液相到固-液界面的分子质量传递
- 晶格内分子的结合
- 结晶过程产生的热转移
晶体形态
指形成晶体的大小 、形状和分布
晶体大小对许多食物流变学和感官特性有重要影响 晶体太大时，口感为粒状或沙质
晶体中分子堆积的效率取决于冷却速率
5.3 同质多晶
同质多晶：化学组成相同但晶体不同，熔化后的液体完全相同的现象
| α | β' | β | |
|---|---|---|---|
| 堆积方式 | 正六方 | 正交 | 三斜 |
| m.p. | 最低 | 适中 | 最高 |
| ρ | 最低 | 适中 | 最高 |
| 有序程度 | 最低 | 适中 | 最高 |
| 稳定性 | 最低 | 适中 | 最高 |
- m.p.：melting point，熔点
过析晶：晶体形成后，即使 SFC 不变，晶体仍会发生堆积形状、组成及相互作用的改变
过析晶现象举例
- 巧克力储存过程中产生脂霜
- 人造奶油产生沙沙的口感
5.4 天然乳脂肪熔融性质的变化
影响甘油三酯熔点和熔化热焓的因素
- 饱和 FA 高于不饱和 FA
- 支链 FA 高于支链 FA
- 甘油分子上脂肪酸越对称的熔点越高
- 反式不饱和 FA 高于顺式不饱和 FA
- 多晶型态越稳定的熔点越高
5.5 固体脂肪含量 SFC
固体脂肪含量 SFC：是指在一定温度下，油脂中呈固态的脂肪占总脂肪的百分比
SFC 可表征食品中甘油三酯的物理特性
测量方法：
- 热量法
- 核磁共振
塑性/流变性
- 塑性是指固体脂肪在外力作用下，当外力超过分子间作用力时，开始流动，但当外力停止时，脂肪回复原有稠度，是一种剪切特性。
- 脂肪塑性取决于脂肪中的固液比 SFI
6. 乳化剂
乳化剂：能使两种或两种以上互不相溶的组分的混合液体形成稳定的乳状液的一类物质
- 衡量乳化剂性能的指标：亲水亲油平衡值 HLB
- HLB = 亲水性 / 亲油性
- HLB < 7：亲脂性强，适合于油包水体系 W/O，如黄油、人造耐用
- HLB > 7：亲水性强，适合于水包油体系 O/W，如牛乳、搅打奶油、色拉酱
乳液的形成增加了体系的能量，是热力学不稳定体系 降低界面张力可增加乳化能力
破乳 破乳的实质是破坏乳状液的稳定性，让分散相液滴聚并长大，最终靠密度差分层。
乳状液之所以稳定，是因为乳化剂在油水界面上形成了吸附膜。液滴靠近时，两滴之间的液膜需要先排液、破裂，聚并才能发生；界面膜使这一步难以完成，所以液滴之间至多絮凝。
分层的快慢由 Stokes 定律决定。液滴在连续相中沉降或上浮的速度与半径的平方成正比，半径大，密度差大，连续相粘度低，分层就快；而给定体系中密度差与粘度基本固定，半径是唯一可调的变量。
聚并的趋势则来自界面能。按拉普拉斯方程，液滴越小，界面曲率越大，附加压力越高，总界面面积和界面自由能也越大；体系倾向于通过聚并减小界面面积，这是聚并在热力学上的依据。
合起来看，界面能给出聚并的趋势，Stokes 定律给出分层的速度，界面膜是阻止聚并的能垒。破乳剂削弱这层膜，能垒降低，液滴才真正合并；合并后半径增大，分层加快，界面能与附加压力又随之下降，后续聚并更加容易，如此循环，直到油水分相完成。
乳化剂的稳定功能：降低表面张力
乳液中的脂肪结晶 脂肪结晶对乳液食品的理化性质影响主要取决于脂肪的存在形式是连续相还是稳定相