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1、,功能性食品,食品与营养工程学院,第四章 功能性油脂及其加工技术,教学目标了解多不饱和脂肪酸、磷脂等功能性油脂的生理功能及其应用掌握多不饱和脂肪酸DHA和EPA提取与纯化的基本原理和工艺要点掌握大豆浓缩磷脂的基本制备方法，了解大豆磷脂纯化及改性的主要方法,第一节 多不饱和脂肪酸,一、多不饱和脂肪酸的结构及主要来源（一）多不饱和脂肪酸的结构 含有两个或两个以上双键且碳原子数为1622的直链脂肪酸，分为3和6两个系列。,多不饱和脂肪酸表示方法,Cx:yw-z 其中：C 表示碳原子 x表示碳数 y表示双键数 w-z表示从距羧基最远端碳原子数起的第z个碳原子开始有双键出现。,C20:5:w-3C22:
2、6:w-3C18:2:w-6,W-3,DHA，二十二碳六烯酸(俗称“脑黄金”),W-6,（二）多不饱和脂肪酸的主要来源 油科类植物种子：亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸等6系列。如 ALA：-亚麻酸 鱼油：3系列。如 EPA：二十碳五烯酸；DPA：二十二碳五烯酸；DHA：二十二碳六烯酸；,1亚油酸(必需脂肪酸)亚油酸为全顺-9，12-十八碳二烯酸。CH3（CH2）4CHCH-CH2CHCH（CH2）7COOH。亚油酸是分布最广的一种多不饱和脂肪酸，日常食用的绝大部分油脂中的含量都在9%以上，而且在主要食用植物油脂如大豆油、棉籽油、菜子油、葵花籽油、花生油、米糠油、芝麻油等食用油脂中的含量都较高，见表
3、1。还有一些含亚油酸特别高的油脂资源，见表2.,表1 常见植物油中脂肪酸含量（%）,表2 几种高亚油酸油脂资源,2-亚麻酸-亚麻酸的日常获得性很差，在大豆油、菜子油、葵花籽油中有一定的含量。一些藻类与微生物中存在较多的-亚麻酸资源。表3 是较高-亚麻酸含量的资源。,表3 一些高-亚麻酸含量的植物油脂资源,3-亚麻酸含量较高的-亚麻酸资源在自然界和人类食物中不太常见，而且因其含量比例低很难成为有经济价值的可利用资源，如燕麦和大麦中的脂质含有0.25%-1.0%的-亚麻酸，乳脂中含0.1%-0.35%。,表4 几种富含-亚麻酸的植物油脂资源,4DHA 和EPA陆地植物油中几乎不含EPA与DHA，在
4、一般陆地动物油中也测不出。但高等动物的某些器官与组织中，例如眼、脑、睾丸等中含有较多的DHA。海藻类及海水鱼是EPA与DHA的重要来源，在海产鱼油中或多或少地含有AA、EPA、DPA、DHA四种脂肪酸，以EPA和DHA的含量较高。表5列出了我国几种水产原料动、植物油中的EPA 和DHA 的含量。,表5 水产动、植物油中的EPA 和DHA 含量（%）,5、多不饱和脂肪酸的微生物资源1962年Eywin用人工方法培养某些纤毛纲原生动物测定其组织中脂肪酸组成，发现5个种中有4个种-亚麻酸含量达到30以上。由于动物、植物资源的种类限制，人们将寻求PUFA（polyunsaturated fatty a
5、cid）的目光转向微生物资源。而微生物本身具有低成本，培养迅速，生产周期短，可以规模化生产等优点，因而有着非常广阔的前景。PUFA广泛存在于微藻类、细菌真菌的细胞中，但不同种类以及不同菌株含量及组成不同。表6列出了一些-亚麻酸含量较高的微生物。,表6 富含-亚麻酸的微生物资源,含多不饱和脂肪酸食品 金枪鱼 金枪鱼属于深海鱼类的一种，含有大量的-3多不饱和脂肪酸，有利于宝宝大脑的发育。另外，它还含有丰富的维生素E和硒，对所含的不饱和脂肪酸有很好的保护作用。,鳕鱼 鳕鱼的营养丰富，含有丰富的-3多不饱和脂肪酸，对于宝宝的神经系统发育极为有利。鳕鱼的口感较好，是宝宝日常补充不饱和脂肪酸的良好选择。,
6、三文鱼属于深海鱼类的一种，同样含有较多的-3多不饱和脂肪酸，并含有丰富的维生素D和钙，有利于宝宝骨骼和牙齿的发育。,核桃 核桃含有丰富的亚油酸和亚麻酸，并含有多种维生素，以及钙、磷、铁、锌、锰、铬等人体必需的营养物质。,花生 花生中含有丰富的亚油酸和亚麻酸，并含有多种维生素、卵磷脂、蛋白质。,芝麻 芝麻中含有丰富的不饱和脂肪酸、蛋白质、卵磷脂、维生素及多种矿物质。,二、多不饱和脂肪酸的生理功能（一）增进神经系统功能、益智健脑 DHA(脑黄金)在大脑的脂肪酸组成中占30%，视网膜磷脂中占40%；具有促进胎儿脑部发育完善，提高脑神经机能，增强记忆、思考和学习能力，增强视网膜反射能力，预防视力退化。
7、,（二）抑制血小板凝集，防止血栓、中风和老年性痴呆症 EPA具有升高高密度脂蛋白和降低低密度脂蛋白的作用。DHA可使心肌细胞膜流动性增加，稳定心肌细胞的膜电位，降低心肌兴奋性，同时还能影响Ca2+通道，使Ca2+降低，心肌收缩力降低，具有明显的抗心率失常的作用。,（三）降低血脂和胆固醇，预防心血管疾病 GLA(-亚麻酸)、DHA、EPA均具有明显的降低胆固醇的功效。降血脂效应表现在降低血清甘油三酯、低密度脂蛋白、极低密度脂蛋白和升高血清高密度脂蛋白的作用。,（四）抑制肿瘤生长 鱼油可抑制癌细胞的发生、转移、降低肿瘤生长速度。据报道，鱼油中的EPA、DHA均具有抑制直肠癌作用；DHA还可降低治疗
8、胃癌、膀胱癌、子宫癌等抗肿瘤药物的耐药性。,（五）抗炎、抑制溃疡及胃出血作用 EPA抗炎作用的机理在于可抑制中性细胞和单核细胞的5-脂氧合酶的代谢途径，增加白三烯B5的合成，同时抑制LTB4介导的中性白细胞机能，并通过降低白介素-1的浓度而影响白介素代谢。,（六）其他功能-亚麻酸具有增强胰岛素作用、抗脂质过氧化、减肥、保护视力、抗过敏等。EPA具有保护视力、抗过敏等作用。,由于生产和加工技术原因，使人对一些食品中含有的不饱和脂肪酸的吸收利用率很低，导致体内多不饱和脂肪酸严重缺乏，而饱和脂肪酸却大量积累。,科学摄取多不饱和脂肪酸,如何挑选食用油,我国的食用油市场主要是浸出与压榨两种制油工艺。压榨
9、法是用物理压榨方式，从油料中榨油的方法，目前基本用于花生油、橄榄油、坚果油、芝麻油等高档油品。而浸出法是用化工原理，用化学溶剂从油料中抽提出油脂的一种方法，其生产成本较压榨油的低。无论是浸出油还是压榨油，只要符合我国食用油质量标准和卫生标准，就都是安全的，可以放心食用。,油要换着吃？,长期、大量地食用单一油种的习惯，并非健康之道。从营养价值上看，各种植物油含有丰富的多不饱和脂肪酸，但组成不同。植物油是人们理想的食用油，但也不宜食用过多。但要注意的是，不要长期偏食植物油，还需要摄入一定量的动物油脂，每天摄入的植物油和动物油的比例最好为 2:1。,芝麻油,芝麻油享有”植物油之王”的盛誉，也有“抗衰
10、老良药”的美称。芝麻油营养丰富，特别是含有丰富的维生素E。常食此油，可消除使细胞衰老的物质“自由基”，提高人体免疫功能，不但起到延年益寿的作用，而且可辅助治疗糖尿病、高血压、冠心病、冻伤、便秘等病症。芝麻中富含卵磷脂，能润肤美容，防止头发过早变白和脱落。,玉米胚芽油,玉米胚芽油可以降低人体血液中胆固醇含量，对冠心病、动脉硬化有特殊疗效。,菜籽油,菜籽油不饱和脂肪酸高达95%，常食用菜籽油可防止人体发胖以及由于发胖引起的多种疾病，且对大脑有益。菜籽油的缺点是含有芥酸，虽对人体无害，但不易被人体消化吸收。,大豆油,大豆油含有不饱和脂肪酸85%左右，易于消化吸收，食用后可降低血液中低密度脂蛋白、胆固
11、醇，有预防动脉硬化的功能，还含有维生素A、维生素D、维生素E等营养物质。,精炼米糠油,米糠油含有大量不饱和脂肪酸、维生素、谷维素和磷脂，其不饱和脂肪酸达80%以上，长期食用米糠油可降低胆固醇18%以 上，谷维素能调节和改善大脑功能。,葵花籽油,葵花籽油含不饱和脂肪酸高达90%，其中亚油酸占66%，居植物油之首。它含有维生素E、胡萝卜素、磷脂，对延缓人体细胞衰老，防止夜盲症及皮肤干燥有良好作用。,橄榄油,橄榄油富含对人体健康有益的单不饱和脂肪酸、亚油酸及维生素K、E等。橄榄油中单不饱和脂肪酸（油酸）的含量高达83。单不饱和脂肪酸可降低胰岛素抵抗，降低血总胆固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白，升高对人体
12、健康有益的高密度脂蛋白，降低患大血管疾病的危险性。,三、多不饱和脂肪酸的制备工艺（一）DHA、EPA鱼油的提取 1 原理 利用鱼油在甲醇、乙醇、己烷等有机溶剂中可溶特性，将海产鱼切碎后，利用有机溶剂萃取可制得粗鱼油，再经脱胶、脱酸、脱色及脱臭等进一步精加工，制得精制鱼油。,2 工艺流程海产鱼切碎萃取油层分离脱胶 脱酸 脱色 脱臭 鱼油,去除何物？,减压脱色的优势何在？,去除何物？,臭味物质？,毛油中的蛋白、糖类、磷脂等胶性物质。脱酸是油脂精炼重要工序之一，其主要目的是除去,毛油中游离脂肪酸，并同时除去部分色素、磷脂、烃类和粘液质等杂质及如生育酚、甾醇、甾醇酯等有益成分。改善了油品的氧化稳定性，
13、消费者喜欢色泽浅的油脂产品。,油脂制取过程中分解的如醛、酮、游离脂肪酸等，加工中产生的异味如溶剂味、肥皂味、焦糊味等，天然存在的气味如菜籽油的辛辣味。,（二）DHA、EPA纯化一般鱼油中DHA、EPA等高度不饱和脂肪酸含量不一定很高，大量的还是饱和及低不饱和脂肪酸。所以，有必要进行纯化。低温结晶法 尿素复合、银盐络合法 超临界CO2萃取法 分子蒸馏法,1 低温结晶法纯化DHA、EPA 原理：利用饱和脂肪酸凝固点高于不饱和脂肪酸特性，将混合脂肪酸中的不饱和脂肪酸分离。利用脂肪酸在不同溶剂中的溶解度不同，再结合低温处理，进行分离。这些是粗分离，作为DHA和EPA的预浓缩处理，产物中EPA浓度达总脂
14、肪酸的25%35%。,低温结晶法 工艺流程,鱼油有机溶剂萃取低温结晶 过滤多不饱和脂肪酸DHA、EPA,温度的选择 先高后低?先低后高?,2 尿素复合、银盐络合法 尿素与饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸形成结晶析出，从而分离出多不饱和脂肪酸。然后，加入浓硝酸银溶液，与其形成溶于水的物质，再经加水搅拌稀释后，生成 不溶于水的DHA脂，最后，加入己烷萃取DHA。,尿素复合、银盐络合法 工艺流程,鱼油皂化分离脂肪酸尿素复合浓缩银盐络合纯化DHA,如何分离出多不饱和脂肪酸？,3 超临界CO2萃取法在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子质量大小的成分依次萃取出
15、来。然后借助减压、升温方法使超临界流体变成普通气体，被萃取物质则完全或基本析出。超临界CO2流体萃取过程是由萃取和分离组合成的。,CO2 过滤、冷凝、计量、换热 鱼油酯化萃取精馏 分离 纯化 DHA、EPA,超临界CO2萃取法 工艺流程,精馏塔,85,40,4 分子蒸馏法根据脂肪酸碳数不同来实现。碳数不同的脂肪酸分子其沸点亦不同，碳数越少，脂肪酸的沸点越低，碳数越多，脂肪酸沸点越高。通过控制蒸馏温度可将一些碳链比EPA和DHA短或长的分子除去。,利用不同液体分子受热从液面逸出后，分子运动的平均自由程不同，轻分子平均自由程大，重分子平均自由程小，当液体混合物经过加热处理后，使能量足够的分子逸出液
16、面，若在离液面小于轻分子平均自由程而大于重分子平均自由程处设置一冷凝面，可使轻分子到冷凝面后被冷凝，使其不断逸出；重分子由于达不到冷凝面，则趋于动态平衡，不再从混合液中逸出，从而将液体混合物分离。适用DHA、EPA高沸点、热敏性易氧化的物系分离。,分子蒸馏法 工艺流程,鱼油酯化分子蒸馏分离 纯化DHA、EPA,四、多不饱和脂肪酸在功能食品中的应用(一)鱼油微胶囊生产 利用微胶囊包埋技术，将鱼油微胶囊化后可以防止鱼油氧化，掩盖不良风味和色泽。如日本制备的以DHA为主的营养胶丸。,（二）功能食品的重要基料 目前已大量应用于如“脑黄金”等。,（三）强化食品的强化剂 DHA、EPA可作为食品营养强化因
17、子添加于婴儿配方奶粉、乳酸菌饮料、鱼罐头、调味品、火腿肠、腊肠、人造奶油、蛋黄酱、巧克力糖果和蛋糕等食品中。,第二节 磷脂,磷脂是自然界中存在的一种复合脂，磷脂按其组成中醇基部分的种类可分为甘油磷脂和非甘油磷脂两类。在动植物体内主要有卵磷脂、脑磷脂、肌醇磷脂、神经鞘磷脂等。,一、磷脂的概述,磷脂是分子中含有磷酸的复合脂，因分子中含有磷酸根而得名。,磷脂的结构,所含甘油的第3个羟基被磷酸酯化，而其他两个羟基被脂肪酸酯化。,1.甘油磷脂,不同类型的甘油磷脂,（1）卵磷脂（PC）,卵磷脂使由磷脂酸与胆碱结合而成。磷脂酸及胆碱在卵磷脂分子中的位置不同可分为-及-两种结构，天然的卵磷脂都是成-型的。,卵
18、磷脂的分子模型,卵磷脂在动物的脑、肾上腺及细胞中含量尤多，以禽卵卵黄中的含量最为丰富。具有以下功能。1 肝脏的保护神2 心脏健康有作用3 促进大脑发育4 血管清道夫5 糖尿病患者的天然营养品另外，卵磷脂是很好的乳化剂。,脑磷脂常与卵磷脂共存于组织中，以脑组织含量最多，约占脑干物质重的4%6。脑磷脂与卵磷脂结构相似，只是以氨基乙醇代替了胆碱。脑磷脂同样是双亲性物质，但由于分布相对较少，很少用作乳化剂。脑磷脂与血液凝固机制有关，可加速血液凝固。,（2）脑磷脂（PE）,（3）肌醇磷脂（PI）,肌醇磷脂是从组织所含的脑磷脂粗制品中分离出来的，分子中肌醇与磷酸成脂。,2.非甘油磷脂,非甘油磷脂只有一类，
19、即神经鞘磷脂，由神经鞘氨基醇、脂肪酸、磷酸及胆碱组成，主要存在于脑及神经组织中。,不是甘油,二、磷脂的生理功能,（一）构成生物膜的重要组成成分磷脂是生物膜的主要构成成分，是“细胞的保护神”。生物膜的流动性主要取决于磷脂，由于磷脂的双亲性质，使得膜具有通透性，能够运输营养物质进入细胞，同时排出废物。,（二）促进神经传导，提高大脑活力磷脂是脑神经细胞传递信息的活性物质。磷脂的代谢产物是乙酰胆碱，后者参与神经细胞的信息传递。,（三）促进脂肪代谢，防止脂肪肝的形成磷脂是合成脂蛋白、代谢脂肪的生物活性物质。磷脂中的胆碱能促进脂肪以磷脂的形式由肝脏通过血液输送出去或改善脂肪酸本身在肝中的利用，并防止脂肪在
20、肝脏里的异常积聚。,（四）促进体内转甲基代谢的顺利进行 机体内，能从一种化合物转移到另一种化合物上的甲基称为不稳定甲基，该过程称酯转化过程。胆碱是不稳定甲基的重要来源，可以参与肌酸的合成、肾上腺素的合成，并甲酯化某些物质以便从尿中排出。,（五）降低血清胆固醇、改善血液循环、预防心血管疾病 胆固醇在心脑血管内沉积是造成心脑血管疾病的主要原因。卵磷脂在血液中能调节胆固醇与脂肪的运输与沉积，缩短了脂肪在体内的滞留时间，起到“血管的清道夫”的作用。,三、磷脂的制备工艺大豆中的磷脂含量为1.53%，是制备磷脂的主要原料。根据不同的制备工艺，可得到适合于不同用途的产品。分别为:浓缩磷脂 高纯度磷脂 改性磷
21、脂,（一）大豆浓缩磷脂的制备,浓缩大豆磷脂是将大豆毛油中的油脚水化脱胶，经干燥脱水后得到的产品。利用磷脂分子中所含有的亲水基，将一定量的热水或稀酸、碱、盐及其他电解质水溶液，加到油脂中，使胶体杂质吸水膨胀并凝聚，经离心分离后，使其从油中沉降析出与油脂分离，再经干燥浓缩而得大豆浓缩磷脂。,工艺流程,大豆毛油预热过滤水化脱胶 离心分离大豆油脚漂白及流质处理 真空薄膜干燥冷却大豆浓缩磷脂,去杂质,连续式生产间歇式生产间歇式生产是目前我国和欧洲的一些企业常采用的浓缩磷脂的制备方法。,（二）高纯度磷脂的提纯,高纯度磷脂一般是以浓缩大豆磷脂为原料，采用乙醇提取分离、膜分离以及超临界CO2萃取技术而得到的纯
22、化磷脂。超临界CO2萃取法有机溶剂提取法,1 超临界CO2萃取法在超临界状态下，将超临界流体与待分离的物质接触，使其有选择性地把极性大小、沸点高低和分子质量大小的成分依次萃取出来。然后借助减压、升温方法使超临界流体变成普通气体，被萃取物质则完全或基本析出。超临界CO2流体萃取过程是由萃取和分离组合成的。,超临界CO2萃取法,浓缩大豆磷脂 CO2萃取精馏 分离（含油脂、磷脂）CO2流体升温、降压油脂,高纯度磷脂,2 有机溶剂提取法 利用磷脂可溶于有机溶剂，将乙醇、乙烷等有机溶剂加入大豆油脚中，再经层析、分离等工艺而得到高纯度大豆磷脂。,乙醇提取法,浓缩大豆磷脂乙醇萃取过滤滤液 加水混合三氯化铝层
23、析（乙醇洗脱）高纯度大豆磷脂,大豆磷脂是各种磷脂混合物，为使其乳化性能满足不同工业用途需要，需通过酰化、羟化、氢化，在磷脂结构中引入某些特殊基团，使大豆磷脂结构和性质均发生根本性改变，改善磷脂的亲水亲油性能(HLB值)。,（三）改性大豆磷脂的制备,HLB值：表面活性剂为具有亲水基团和亲油基团的两亲分子,表面活性剂分子中亲水基和亲油基之间的大小和力量平衡程度的量,定义为表面活性剂的亲水亲油平衡值。表面活性剂的亲油或亲水程度可以用HLB值的大小判别，HLB值越大代表亲水性越强，HLB值越小代表亲油性越强，一般而言HLB值从1 40之间。亲油性表面活性剂HLB较低,亲水性表面活性剂HLB较高。亲水亲
24、油转折点HLB为10。HLB小于10为亲油性,大于10为亲水性。,改性大豆磷脂的制备 工艺流程,大豆磷脂加热改性处理（酰化、羟化、氢化）冷却改性大豆磷脂,（1）酰化大豆磷脂,流动性增强，水分散性得到改善，水包油乳化性增强。可用于婴幼儿食品，肉酱、起酥油等。,（2）羟化大豆磷脂,大豆磷脂中的双键是发生羟基化的主要部位。利用适当浓度的H2O2、有机酸和大豆 磷脂分子中的不饱和双键反应，从而在脂肪酸侧链上连接亲水性羟基。,经羟基化后，大豆磷脂分散性增强，水包油乳化能力明显提高。羟化磷脂在工业生产中应用广泛，可用于焙烤业，它能促进脂肪分散，延缓硬化时间。,（3）氢化大豆磷脂,大豆磷脂发生氢化反应是使脂
25、肪酸链上的不饱和双键变为饱和，这样可以增强磷脂 的稳定性，同时也有脱色脱味的效果。氢化大豆磷脂具有氧化稳定性好和良好的乳化性能，是良好的食品添加剂。,四、磷脂在功能食品中的应用,大豆磷脂含有丰富的不饱和脂肪酸、胆碱、肌醇等营养成分，是一种纯天然的高营养强化剂，对脂肪代谢、肌肉生长、神经系统发育和体内抗氧伤害等方面发挥相当重要的作用。大豆磷脂同时也是一种天然的表面活性剂，其分子由亲水的极性基团和疏水的非极性基团组成，故其具有乳化、分散、润湿、速溶、抗氧化及抗老化等性能，被广泛应用于化工、食品、医药、石油、轻工、植物保护、饲料以及日化等行业中。,（一）在乳制品中的应用,大豆磷脂添加到乳制品中，具有
26、乳化作用，兼有增强溶解度和速溶性的作用。速溶奶粉添加0.5%1.0%的碱大豆磷脂；人造奶油添加0.1%0.5%；起酥油添加0.05%0.5%。,（二）在烘焙食品中的应用,面包、饼干、糕点面团中添加磷脂，改进面团吸水性，使面粉、水、油易于混合均匀，增加产品起酥性，抗氧化，防止老化 面包糕点添加0.10.5%；饼干添加0.30.5%；面条类添加0.5%。,（三）在糖果中的应用,加入磷脂有助于糖浆和油脂快速乳化，降低原料的黏度，提高润湿效果，增加产品均匀度及稳定性。磷脂还是很好的脱模剂，可使糖果外表光滑而不黏。,（四）在饮料中的应用,固体饮料中添加适量磷脂，可起乳化剂和润湿剂作用；冰淇淋生产中，磷脂可作乳化剂及稳定剂，使冰淇淋光滑性增加，并可抑制乳糖结晶。豆浆或豆奶起消泡作用。,磷脂对神经系统、心血管系统、免疫系统及人体储存与运输脂类的器官起治疗和保护作用。用于磷脂营养乳、磷脂口服液、卵磷脂片、磷脂软胶囊等。,（五）在保健食品中的应用,保健食品,天狮牌卵磷脂高钙胶囊,主要原料：酶解骨钙粉、卵磷脂、牛磺酸、维生素B1、维生素B12、维生素C、环糊精功效成分：卵磷脂含35%，牛磺酸含2%保健功能：改善记忆适宜人群：需要改善记忆者,
