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油料中的次要成分和其重要性

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:米糠、棕榈果等油料中含有大量解脂酶,可在短时间内使其中的油脂水解,其毛油常含有较多的游离脂肪酸。(二)部分甘油酯甘油一酯和甘油二酯又称部分甘油酯、偏甘油酯,是甘油与一个或两个脂肪酸形成的酯。甘油二酯在普通食用油脂中以棕榈油和橄榄油含量较高,可达5%以上。玉米黄素为橙红色结晶,在玉米种子、辣椒果皮、柿的果肉中均存在。如大豆油中生育酚含量达1500mg/kg,其中α-、β-、γ—和δ—生育酚分别占4%、1%、66%和29%。

油料中的次要成分和其重要性

(一)游离脂肪酸

脂肪酸在油料种子中主要是以结合状态存在于油脂中,很少以游离状态存在。尤其是在成熟、干燥的油料种子中,游离脂肪酸(Free fatty acid)含量一般很少。

油料和油脂中游离脂肪酸的含量与油料的成熟度、贮存时间、保管方法和油脂的加工方法等因素有关。若油料种子成熟度较差或油料种子在储存过程中发热霉变,油料种子中的游离脂肪酸含量就会升高。米糠、棕榈果等油料中含有大量解脂酶,可在短时间内使其中的油脂水解,其毛油常含有较多的游离脂肪酸。

游离脂肪酸具体内容见脂肪酸章节。

(二)部分甘油酯

甘油一酯和甘油二酯又称部分甘油酯、偏甘油酯(Partial glycerides),是甘油与一个或两个脂肪酸形成的酯。除甘油三酯以外,油料中常含有少量甘油一酯和甘油二酯,这主要是由于油料种子成熟时脂肪的合成反应未进行到底的缘故,另外,油料种子含有解脂酶,种子在受伤、破损时,解脂酶与甘油三酯相互接触,使油脂发生一定程度的水解,产生甘油一酯和甘油二酯。

毛油中的甘油一酯通过精炼过程可以基本除去,甘油二酯较难通过传统精炼过程除去,因此常与甘油三酯共存于食用油中,并对油脂的物理化学性质产生一定的影响。甘油二酯在普通食用油脂中以棕榈油和橄榄油含量较高,可达5%以上。

(三)甾醇及其酯

动物油脂普遍含胆固醇(cholesterol);植物油料中胆固醇含量很少,主要含β—谷甾醇、豆甾醇、菜油甾醇等植物甾醇(phytosterol)。

甾醇是以环戊烷多氢菲为基本结构,并含有醇羟基的化合物。其3位上有羟基,10,13位上有二个甲基,17位上有一个支链(R)。甾醇分子的结构通式见图2-2。

图2-2 甾醇分子的结构通式

自然界甾醇种类很多,动植物油脂主要含有胆甾醇、豆甾醇、谷甾醇、菜油甾醇等,这些甾醇的结构相似,相互间区别在于R的大小不同及双键的多少。

已发现甾醇在植物中的四种具体形式,即游离甾醇、甾醇酯、甾醇糖苷及酰化甾醇糖苷,前两者常与甘油三酯等脂质共存于植物种子部分,并成为油脂中主要的不皂化物,其含量取决于制取油脂的油料种类、精炼方法和加工深度。甾醇对热和酸碱均较为稳定。植物毛油经过精炼,特别是碱炼和脱臭,一半左右的甾醇流入下脚。下脚中甾醇的含量一般为相应毛油的2~4倍,有的甚至更高。植物油脂下脚已成为一种具有工业开发价值的植物甾醇资源,见表2-2。

表2-2 油脂下脚中甾醇含量

(四)蜡酯

蜡(Waxes)由一元脂肪酸和一元醇结合而成,主要存在于油料种子的皮壳内,且含量很少。只有米糠油中含蜡较多,为0.6%~1.8%,称为糠蜡,具有广泛的用途。蜡的熔点较甘油三酯高,如糠蜡的熔点为77.5~78.5℃,常温下是一种固态黏稠的物质。蜡能溶于油脂中,溶解度随温度升高而增大,因此,制油时常转移至油中。低温冷却时蜡在油中的溶解度大大降低,并从油脂中析出,在高档油脂产品中,蜡的存在会影响其透明度,所以需用脱蜡工艺将其脱除。

组成动植物蜡的醇以饱和醇为主,自C8开始,最高达到C44,其中直链偶碳数伯醇占主要地位,个别植物蜡中含仲醇;也有支链醇,一般只含一个甲基,甲基的位置一般在羧基另一端倒数第二个碳原子上,支链醇也有偶碳的,如异二十四醇及异二十六醇。天然蜡的醇也有不饱和醇,液体蜡中都含一烯醇。

蜡酯很稳定,在酸性溶液中难水解,只有在碱性溶液中才可以缓慢地水解,但比油脂水解困难得多。这主要是由于其分子两端都是长碳链的酸和醇,并且蜡的极性基团所起的亲水作用比甘油酯的小,无论质子或氢氧离子进攻上去都困难得多。

(五)类胡萝卜素

纯净的甘油三酯是无色的液体。但油脂带有色泽,有的毛油甚至颜色很深,这主要是各种油溶性色素引起的。油料种子的色素一般有类胡萝卜素(Carotenoid)、叶绿素、黄酮色素及花色素等。个别油料种子中还有一些特有的色素,如棉籽中的棉酚等。油脂中的色素能够被活性白土或活性炭吸附除去,也可以在碱炼过程中被皂脚吸附除去。

类胡萝卜素是由八个异戊二烯(四萜)组成的共轭多烯长链为基础的一类天然色素的总称,它是使大多数油脂带有黄红色泽的主要物质。油中类胡萝卜素可分为烃类、醇类两类。

烃类类胡萝卜素主要有α-、β-、γ—胡萝卜素及番茄红素,醇类类胡萝卜素主要有叶黄素玉米黄素,如图2-3所示。

叶黄素是α—胡萝卜素的二羟衍生物,常和叶绿素同存在于植物中。秋天叶绿素分解,即可显出叶黄素的黄色(秋叶变黄)。叶黄素也以酯的形态存在于植物中。玉米黄素为橙红色结晶,在玉米种子辣椒果皮、柿的果肉中均存在。

图2-3 α-、β-、γ—胡萝卜素、番茄红素、叶黄素和玉米黄素的结构

(六)生育酚

生育酚(Tocopherol)是淡黄色或无色的油状液体,由于具有较长的侧链,因而是油溶性的,不溶于水,易溶于石油醚氯仿等弱极性溶剂,难溶于乙醇丙酮。与碱作用缓慢,对酸较稳定,即使在100℃时亦无变化。

图2-4 αβγδ生育酚及生育三烯酚的结构

维生素E可看作是色满环的衍生物,它是一个一元酚,显示出酚的性质,在杂环上有一个长碳链,溶于油脂,在碱炼时也易被去除。有四种异构体,即α-、β-、γ-、δ—生育酚及相应四种生育三烯酚,如图2-4所示。

生育酚和生育三烯酚由于结构和构型上有差异,二者所显示出的生理活性和抗氧化性有所不同。各种生育酚和生育三烯酚在生物体内的生理活性是αβγδ,因此,医学、食品、饲料等用维生素E均以α—体为基础。但各种生育酚和生育三烯酚的抗氧化能力受环境温度影响,在超过50℃的高温下,抗氧化能力为δγβα,这一点对维生素E作为食品用抗氧化剂时成为所考虑的重要因素。

天然维生素E存在于含油组织细胞中。研究表明,植物种子和果肉的油中,维生素E含量最为丰富。如大豆油中生育酚含量达1500mg/kg,其中α-、β-、γ—和δ—生育酚分别占4%、1%、66%和29%。生育酚在油脂加工中可集中于脱臭馏出物中,可利用脱臭馏出物为原料用分子蒸馏法来浓缩生育酚。(www.xing528.com)

(七)角鲨烯

角鲨烯(Squalene)又名三十碳六烯,是一种高不饱和烃,因首先发现存在于鲨鱼肝油而得名,分子式为C30H50结构式如图2-5所示。

图2-5 角鲨烯的结构

角鲨烯六个双键全为反式,是三萜类开环化合物,中间两个异戊烯尾尾相连,没有共轭双键,无色,凝固点-75℃,在3.3Pa的压力沸点为240~242℃。

角鲨烯在鱼肝油尤其是鲨鱼肝油中含量很高。橄榄油和米糠油中角鲨烯含量也较高,如橄榄油中角鲨烯含量达到136~708mg/100g油,因而这两种油不易酸败。其他植物油中也有少量。

角鲨烯是三萜醇和甾醇的前体。角鲨烯在肝脏中在环氧酶作用下环氧化成2,3—环氧角鲨烯,再在环化酶作用下环合成三萜醇。

纯的角鲨烯极易氧化形成类似亚麻油的干膜。角鲨烯在油中有抗氧化作用,但氧化后又成为助氧剂,氧化的角鲨烯聚合物是致癌物。角鲨烯极性较弱,在Al2O3分离柱中首先被石油醚洗脱出来,常用此法(从不皂化物中)分离和测定角鲨烯。

(八)三萜醇

三萜醇(Triterpene alcohol)又称环三萜烯醇或4,4—二甲基甾醇等,是植物油不皂化物中的一种组分,广泛分布于植物油料中,近二十年已从油脂中分离鉴定出41种三萜醇。其中含量较多、分布较广的主要有环阿屯醇、24—亚甲基环阿尔坦醇、β—香树素,其次是α—香树素、环劳屯醇及24—甲基环阿屯醇(环米糠醇)等。

三萜醇易结晶,不溶于水,溶于热醇。将其少量溶于无水醋酸中,滴加一滴硫酸,初呈红色,很快变成紫色,接着呈褐色反应。三萜醇是甾醇的前体,可通过脱去4,4—二甲基和C14甲基而得到甾醇。

多数植物油中三萜醇含量为0.42~0.7g/kg油,米糠油、小麦胚芽油中含量在1g/kg以上。米糠油中三萜醇绝大部分都不是游离的,而是和阿魏酸生成阿魏酸酯即药物谷维素,谷维素可治疗植物神经失调等病症。

(九)磷脂

磷脂(Phosphatide)按化学结构可分为两类,一类为甘油磷脂(Phosphoglycerides或Glycerophosphatides),一类为神经鞘磷脂。通常如无特殊说明,磷脂指的是甘油磷脂。油料种子中的磷脂主要是甘油磷脂。

油料种子中的磷脂大部分存在于油料的胶体相中,大都与蛋白质、酶、苷、生物素或糖以结合状态存在,构成复杂的复合物,以游离状态存在的很少。不同的油料种子,磷脂的含量不同。就是同一种油料种子,由于品种和生长地区的不同,其磷脂含量的变化范围也较大。几种主要植物油料中磷脂的含量见表2-3。

表2-3 几种主要植物油料中磷脂的含量

一般植物油料中主要有磷脂酰胆碱(PC)、磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰肌醇(PI)和磷脂酸(PA)等,几种植物油料中所含的磷脂见表2-4。

表2-4 几种植物油料的磷脂组成 单位:%

如同组成油脂的脂肪酸的多样性一样,组成磷脂的脂肪酸也是多种多样的。植物油料磷脂的脂肪酸组成与其甘油三酯的脂肪酸组成相近,但大豆磷脂、菜籽磷脂及葵花籽磷脂的油酸含量高于甘油三酯,大豆磷脂及葵花籽磷脂的油酸含量较相应甘油三酯的低,棉籽磷脂的饱和酸含量较相应甘油三酯高得多。菜籽磷脂的脂肪酸组成与相应甘油三酯有很大区别,主要在于磷脂中长碳链脂肪酸(如C20∶1,C22∶1)的含量甚微。

磷脂是一类重要的油脂伴随物。在油料浸出中由于溶剂破坏了磷脂与蛋白质等的结合键,使磷脂从复合体中游离并被萃取出来,随油脂进入毛油。毛油中磷脂含量的多少取决于油籽的磷脂含量、油脂的提取方法及工艺条件。几种毛油中磷脂含量见表2-5。

表2-5 毛油中磷脂含量 单位:%

磷脂分子由于含有较多不饱和脂肪酸,易氧化而色泽加深,直至变褐色。

磷脂分子兼备疏水基团和亲水基团,是一种很好的表面活性剂,具有良好的乳化特性,在医药、食品、饲料及其他工业领域中得到广泛的应用。

除了磷酸甘油酯以外,动物组织内还存在鞘磷脂,也称神经磷脂,它在植物和微生物组织中未发现。鞘磷脂是神经酰胺与磷酸结合后,再与胆碱或胆胺相连而成的酯。结构如图2-6所示。

鞘磷脂也可与糖或肌醇连接成为糖基鞘磷脂。

图2-6 鞘磷脂的结构

(十)糖酯

糖酯(Glycolipid)是糖和脂质结合所形成的物质的总称。在生物体分布甚广,但含量较少,仅占脂质总量的一小部分。糖脂亦分为糖基酰甘油和糖鞘脂两大类。

植物种子中含有一定量的糖脂,主要是单半乳糖甘油二酯、二半乳糖甘油二酯。动物组织中仅有痕量。单半乳糖甘油二酯、二半乳糖甘油二酯结构如图2-7所示。

图2-7 单半乳糖甘油二酯、二半乳糖甘油二酯结构

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