油脂的理化性質

2023年12月28日發(作者：天天情人節)

油脂的物理性質

純凈的油脂在熔融狀態下是無色、無味的液體，凝固時為白色蠟狀固體。天然油脂大部分呈淺黃色至棕黃色并有一定的氣味。各種氣味一般是由非酌成分引起的，如椰子油的香氣來源于含有的壬基甲酮，菜籽油、芥籽油因含有硫代葡萄糖苷會產生辛辣味和臭味，氧化酸敗也會產生臭味。天然油脂的顏色是其所含類胡蘿卜素物質所致。

油脂的特性如色澤、氣味、熔點和凝固點、酸值、皂化值、碘值、醋值等，與脂肪酸組成和性質密切的關系。

一、色澤

所有的油脂大都含有天然色素，如胡蘿卜素、葉黃素、葉綠素等，所以油脂常帶有特定色澤。作為制取脂肪酸的原料是不希望帶有顏色的，在油脂水解之前應進行脫色處理。

二、氣味

天然油脂都有一定的特有氣味，長期存儲的油脂因酸敗而帶有“哈喇味”。這種氣味一方面可以幫助人們鑒別油脂；另一方面使制得的脂肪酸產品也帶有一股氣味，這是人們所不希望的，為此常用物理法或化學法進行脫臭處理。

三、熔點和凝固點

天然油脂是甘油三酯等的混合物，不是純物質，由于各種甘油三酯的熔點高低不同，熔點及凝固點是一個溫度范圍。一般熔點和凝固點最高在40-55℃之間，沒有確定的熔點和凝固點。熔點和凝固點與組成油脂的脂肪酸有關，含飽和脂肪酸較多的油脂其熔點范圍較高，含不飽和脂肪酸較多的油脂則其熔點范圍較低。只有在很低的溫度下，油脂才能完全變成固體，常溫下呈固體的油脂多數是半固體的塑性脂肪，不是完全的固體脂。

把油脂分解生成的脂肪酸從液體逐漸冷卻到固態時，會放出一定的結晶熱，當液體降溫生成的凝固物不再降溫，相反卻瞬時升溫而達到的最高溫度稱為脂肪酸的凝固點。脂肪酸凝固點是鑒別各種油脂的重要常數之一。

脂肪酸的凝固點與脂肪酸碳鏈長短、不飽和度、異構化程度等有關。碳鏈越長，雙鍵越少，異構化越少，則凝固點越高；反之凝固點越低。對同分異構體而言，反式比順式凝固點高。

三、溶解度

在20℃時，油脂在100g溶劑中溶解的最大克數稱為油脂在該溶劑中的溶解度。油脂不溶于水，可溶于大多數的有機溶劑，其在非極性溶劑中的溶解度較極性溶劑中要大。隨著溫度升高，水在油脂中的溶解度增大。油脂可溶于乙醚、石油醚、二硫化碳、三氯甲烷等溶劑，溶于熱酒精。蓖麻油因含有大量羥基酸，不溶于煤油、石油醚等直鏈烴類，而與芳香族溶劑可任意互溶，還可以溶于酒精。

四、沸點和蒸氣壓

沸點和蒸氣壓是油脂最重要的物理常數之一。脂肪酸及其酯類的沸點是按下列順序排列的：甘油三酯＞甘油二酯＞甘油一酯＞脂肪酸＞脂肪酸的低級一元醇酯。甘油酯的蒸氣壓總是大大低于脂肪酸的蒸氣壓。油脂的沸點在300℃以上，而油脂在溫度達到沸點前就會分解。

五、黏度

黏度是分子間內摩擦力的一個量度。油脂具有較高的黏度，油脂的黏度隨溫度增高而很快降低。在制油過程中，對料坯進行加熱蒸炒，其目的就是降低油脂的黏度，增加油脂的流動性，提高出油率。

六、密度和相對密度

油脂在單位體積內的質量稱為油脂的密度。油脂在20℃時密度與水在4℃時的密度之比稱為油脂的相對密度。油脂的相對密度小于1，一般在0.9-0.95之間。密度和相對密度均與溫度成反比，油脂密度隨溫度的變化為每增加1℃其密度降低0.00064。

七、折射率

折射率也是油脂及脂肪酸的一個重要物理常數，不同的油脂所含脂肪酸不同，其折射率也不相同，測定折射率可迅速了解油脂組成的大概情況，用來鑒別各種油脂的類型及質量。油脂的折射率隨分子量增大而增大，隨雙鍵的增加而升高。共扼雙鍵存在，比同類非共扼化合物有更高的折射率。

八、介電常數

介電常數是反映物質分子極性大小的數據。大部分油脂的介電常數在3.0-3.2之間，但蓖麻油除外，因其含有大量的羥基酸，故介電常數為4.6-4.7。

九、不皂化物

不皂化物是指溶解于油脂中的不能被堿皂化的物質，如蠟中的脂肪醇部分、甾醇、酚類、烷烴、樹脂類等物質。普通油脂中不皂化物含量在1％左右，魚油一般較高，糠油中不皂化物含量高達11％左右。不皂化物對成品脂肪酸有一定的影響。

十、酸值

中和1g油脂中游離脂肪酸所需氫氧化鉀的質量（mg）稱為酸值。酸值的高低，表示油脂中游離脂肪酸含量的多少。它是鑒別油脂質量好壞的重要指標。油脂酸敗越甚，其酸值越高。

十一、皂化值

完全皂化1g油脂所用氫氧化鉀的質量（mg）稱為該油脂的皂化值。普通油脂的皂化值為180-200。皂化值可以說明脂肪中脂肪酸碳鏈的長短。脂肪酸碳鏈越短，皂化值越高。油脂中不皂化物含量越高，皂化值越低。

十二、酯值

酯值是指皂化1g油脂中所含酯類物質所需要的氫氧化鉀的質量（mg）。中性油脂的皂化值等于酯值，油脂中含有游離脂肪酸時，酯值等于皂化值減去酸值。

十三、碘值

每100g油脂吸收碘的質量（g）稱為碘值。碘值的高低反映了油脂的不飽和程度，油脂的碘值越高，其不飽和程度越大。通過碘值的測定，可以計算出油脂中混合脂肪酸的平均雙鍵數，在油脂氫化時，可以計算出理論耗氫量。習慣上，把碘值在100以下的油脂稱為干性油，碘值在100-130之間的油稱為半干性油，大于130的油稱為不干性油。干性油和半干性油因高度不飽和易發生酸敗變質，為此，制皂時對干性油和半干性油通常經過加氫或部分加氫后使用。

【訓練思考】

1．油脂主要的物理性質有哪些？

2．在生活中可以如何簡易地檢測油脂品質？

【拓展知識】

油脂的晶體特性

1.油脂的晶型：

同質多晶現象：同一種物質具有不同固體形態的現象。固態油脂屬于同質多晶現象。天然油脂一般都存在3-4種晶型，按熔點增加的順序依次為：玻璃質固體（亞α型或γ型），α型，β’型和β型，其中α型，β’型和β型為真正的晶體。α型：熔點最低，密度最小，不穩定，為六方堆切型；β’和β型熔點高，密度大，穩定性好，β’型為正交排列，β型為三斜型排列。X 衍射發現α型的脂肪酸側鏈無序排列，β’型和β型脂肪酸側鏈有序排列，特別是β型油脂的脂肪酸側鏈均朝一個方向傾斜，有兩種方式排列：DCL-二位碳鏈長，β-2 型，TCL-三位碳鏈長，β-3 型。

2.影響油脂晶型的因素

⑴油脂分子的結構：一般說來單純性酰基甘油酯容易形成穩定的β型結晶，而且為β-2 型，而混合酰基甘油酯由于側鏈長度不同，容易形成β’型，并以TCL 排列。

⑵油脂的來源：不同來源的油脂形成晶型的傾向不同，椰子油、可可脂、菜籽油、牛脂、改性豬油易于形成β’型；豆油、花生油、玉米油、橄欖油、等易于形成β型。

⑶油脂的加工工藝：熔融狀態的油脂冷卻時的溫度和速度將對油脂的晶型產生顯著的影響，油脂從熔融狀態逐漸冷卻時首先形成α型，當將α型緩慢加熱融化后在逐漸冷卻后就會形成β型，再將β型緩慢加熱融化后逐漸冷卻后則形成β’型。實際應用的例子：用棉籽油加工色拉油時進行冬化處理，這一過程要求緩慢進行，使優質盡量形成粗大的β型，如果冷卻過快，則形成亞α型，不利于過濾。

學習情境二：油脂的理化性質

參考學時：4

項目二：油脂的化學性質

參考學時：2

【知識目標】

¨ 了解油脂的化學性質；

¨ 熟悉判斷油脂質量的化學性質。

【能力目標】

2 為判斷油脂的質量提供依據；

2 為油脂的品質分析提供依據。

【崗位覆蓋】

涉及到油脂生產、油脂精煉、油脂檢測等職業崗位。

油脂的化學性質

油脂的化學性質是組成油脂的各種甘油三酯的化學性質的綜合表現，油脂中含量較少的非甘油三酯的其他類酯，對其性質也有一定影響。油脂的化學性質中比較重要的有加氫、水解和皂化、酯交換、氧化酸敗等。

一、油脂氫化

氫化即是在催化劑作用下，油脂的不飽和雙鍵加氫。氫化是一種有效的油脂改性手段，能夠提高油脂熔點，改變塑性，增強抗氧化能力，并能防止回味，有很高的經濟價值。

油脂氫化機理復雜，但Horiuti-Polanyi 理論頗為人們接受。油脂的雙鍵與溶解于油脂中的氫被催化劑表面活性點吸附，形成氫-催化劑-雙鍵的不穩定復合物，隨后復合物分解，氫原子與碳鏈結合生成半氫化中間體。半氫化中間體通過四種不同的途徑形成各種異構體。

二、油脂水解

油脂在較高的溫度、壓力、催化劑作用下，可以水解而生成甘油和游離脂肪酸。油脂的水解反應是分步進行的，即先水解成甘油二酯，再水解成甘油一酯，最后水解成甘油和脂肪酸。油脂水解反應是脂肪酸酯化反應的逆反應。用無機酸、堿、酶及金屬氧化物作催化劑可加快油脂的水解速率。酸值變大是油脂已發生水解反應的標志。

三、油脂皂化

油脂的堿性水解稱作皂化。皂化反應是不可逆反應。皂化反應時，堿作催化劑，常使用過量的堿，則脂肪酸與堿生成金屬鹽，水解平衡被徹底破壞，油脂完全水解。油脂可以完全水解并轉化成脂肪酸鹽和甘油。皂化反應以水作介質時，反應速率較慢，常需要幾十個小時才能皂化完全。若用95％乙醇作反應介質，則需要30min即可皂化完全。如用一縮二乙二醇或二甘醇一甲醚則只需要數分鐘即可皂化完全。

四、油脂加成

使油脂中不飽和脂肪酸的雙鍵變為飽和的反應稱為加成反應。主要的加成反應有加氫、加鹵、硫酸化等。油脂氫化在前面已經敘述過，下面就其他加成反應做一下簡單的介紹。由于不飽和油脂的不飽和雙鍵非常活潑，與許多試劑很容易起加成反應，所以在應用上很有意義。

鹵素加成不飽和鍵，易于加成，無需光熱，適于在極性溶劑中進行。鹵素加成雖易于進行，但易于發生不完全加成和取代反應，只在特定條件下才能定量。在油脂分析中，碘值是重要的油脂化學常數。

不飽和酸也很容易和濃硫酸反應，在雙鍵處引人硫酸酯基或高溫時引人磺酸基。用發煙硫酸、三氧化硫、氯磺酸也可起硫酸化或磺化反應。用三氧化硫制備磺化蓖麻油，反應程度更高，硫酸酯易于水解生成輕基，磺酸不易水解，二者都是良好的乳化劑。

五、油脂氧化

油脂的氧化反應十分復雜，可分為化學氧化與空氣氧化兩大類。化學氧化用于制備其他的油脂化工產品，而空氣氧化造成油脂酸敗，直接影響著油脂的品質及應用。

油脂被空氣氧化首先產生氫過氧化物。產生氫過氧化物的途徑有多種，如通過自動氧化、光氧化、酶促氧化等。自動氧化是活化的含烯底物（不飽和油脂）與基態氧發生的游離基反應，光氧化是不飽和雙鍵與單線態氧發生直接反應，酶促氧化則是由酯氧酶參加的氧化反應。氧化方法不同則氧化機理不同。油脂氫過氧化物可以繼續氧化（其他雙鍵）生成二級氧化產物，也可以直接聚合、分解或脫水等。

空氣氧化使油脂酸值升高，折射率增大，質量改變，黏度、色澤、氣味、滋味變化。油脂空氣氧化的分解產物對油脂的營養和應用十分不利，分解產生的低分子醛、酮、酸、烴等物質絕大多數具有特殊的刺激性氣味，影響油脂的風味。這些分解產物在人體中很難代謝，對肝臟造成損壞。油脂氧化產生的聚合物為致癌物質，對人體健康更為不利。新鮮油脂中不含氫過氧化物，油脂被空氣氧化后氫過氧化物含量逐漸增加，含量愈高則表示油脂受氧化的程度愈深。氫過氧基中的過氧原子十分活潑，很容易與碘的負離子定量地游離出碘（I2）。100g油脂在一定條件下所能游離出KI中的碘的質量（g），稱為該油脂的過氧化值（POV）。

過氧化值反映油脂中氫過氧化物的量，也表示油脂受空氣氧化的程度。油脂通過氧化或水解產生小分子醛、酮、酸等物質，使油脂具有刺激性氣味的現象叫油脂酸敗。油脂酸敗是一種綜合現象。防止油脂酸敗的措施主要是防止油脂氧化或水解，一般要將油脂避光、避熱，降低水分含量，減少金屬離子含量，除去葉綠素等光敏物質，除去油中親水雜質和可能存在的游離脂肪酸及有關微生物，加入抗氧化劑和增效劑以提高

油脂的穩定性等。

油脂所含脂肪酸組成及天然抗氧化劑含量不同，其抗氧化能力不同。由于合成抗氧化劑具有毒性，因此其用量是有限的，一般都不超過0.02％。在經世界衛生組織（WHO）批準的各種合成抗氧化劑中，應用效果最好的是TBHQ（特丁基對苯二酚），另外還有BHA（丁基經基茵香醚）、BHT（丁基化經基甲苯）、THBQ( 2，4，5-三羥基苯基丁酮）以及生育酚等。

六、油脂異構化

異構化分為順反異構和位置異構兩種。常見的天然不飽和脂肪酸，絕大多數是順式結構，在光、熱、各種催化劑（如硫、硒、碘、硫醇、亞硝酸）及還原鎳等作用下，順式可轉變成反式，此反應叫反化反應。反化反應的催化劑以亞硝酸產生的氧化氮和硫醇效果較好。硒和還原鎳不僅會催化反化反應同時也會引起位置異構。

油酸在氫氧化鈉作用下加熱到200℃ ，雙鍵會逐步向羧酸端移動，直至生成a-烯酸。亞油酸和亞麻酸則容易異構化成共軛形式。堿異構化是測定多不飽和酸的重要分析方法基礎，因為所生成的共軛化合物在紫外光范圍內有吸收峰，可很容易用分光光度法測定。碘及碘化物、羰基鐵、羰基鉻等也可用于催化共軛化。在油脂空氣氧化、催化氫化及磺化等反應中，都會發生部分順反異構化及位置異構化，因而產生部分的反式酸和共軛酸異構體。

七、油脂環化

桐酸、亞油酸、亞麻酸等在加熱、堿異構化與催化氫化等反應中，會發生自環化，生成環化脂肪酸。

亞麻酸酯在二氧化碳氣流中加熱到275℃下并保持12h，得到單環化合物。亞麻酸酯在乙二醇溶液加熱到225-295℃，所得產物含有一定量的1，2-雙取代環己二烯。環化物有毒，因此加熱到220℃以上亞麻油不能食用。含雙鍵的環狀脂肪酸，用于制造醇酸樹脂，比天然脂肪酸性能優越，其干燥時間短，硬度好，抗化學試劑能力強。氫化的環狀脂肪酸酯，可用作低溫潤滑劑，不易發生氧化反應，也可用作高性能的透平機和飛機等的潤滑劑。

八、油脂聚合

加熱二烯酸或二烯酸酯能發生聚合，空氣氧化也能產生聚合，這兩種聚合反應導致干性油干燥成膜。聚合反應分為熱聚合和氧化聚合。熱聚合的機理，目前仍是理論推測，尚無試驗確證。一般認為是通過Diels-Alder反應而連接起來的。氧化聚合與空氣的自動氧化反應是一致的，也是鏈式自由基反應，只是反應結束階段產物不一樣，不是分解酸敗，而是形成聚合物。

【訓練思考】

1．油脂主要的化學性質有哪些？

2．在生活中可以如何簡易地檢測油脂品質？

【拓展知識】

脂肪酸的知識：

根據脂肪酸分子結構中碳鏈的長度分為短鏈脂肪酸(碳鏈中碳原子少于6個)，中鏈脂肪酸(碳鏈中碳原子6~12個)和長鏈脂肪酸(碳鏈中碳原子超過12個)三類。一般食物所含的脂肪酸大多是長鏈脂肪酸。根據碳鏈中碳原子間雙鍵的數目又可將脂肪酸分為單不飽和脂肪酸(含1個雙鍵)，多不飽和脂肪酸(含1個以上雙鍵)和飽和脂肪酸(不含雙鍵)三類。

富含單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸組成的脂肪在室溫下呈液態，大多為植物油，如花生油、玉米油、豆油、菜子油等。而多元不飽和脂肪酸的雙鍵越多，相對它的分子就越不穩定，所以多元不飽和脂肪酸能被分解成非常細小的分子，就不容易堆積在我們的心臟血管之中，也就更容易被消化吸收，所以電視上常常廣告說：某某油含有大量的多元不飽和脂肪酸，有益人體健康，就是因為如此。

以飽和脂肪酸為主組成的脂肪在室溫下呈固態，多為動物脂肪，如牛油、羊油、豬油等。但也有例外，比如深海的魚類，雖然也是動物脂肪，但它富含多不飽和脂肪酸，例如如廣告里常說的DHA，因而在室溫下呈液態。回到肥皂中來說，飽和脂肪酸含量越高的油脂，其觸感便會較為厚重黏膩， 因為它的碳鏈較長，分子較大，不容易被皮膚吸收，但用飽和脂肪酸做成肥皂后也會比較硬且不容易變質可長久保存，而多元不飽和脂肪酸含量越高的油其質地清爽，容易被皮膚所吸收了，用它做成的肥皂會比較軟，容易溶解，而且比較容易產生油酸敗的現象。

常見的有辛酸、葵酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸和硬脂酸。

辛酸：它對眼、皮膚和粘膜有輕度刺激作用。并且這種脂肪酸沒有洗凈力。在常用的手工皂油脂中，椰子油含量最多，它有4.5%-9.7%的辛酸。

葵酸：同樣對皮膚有輕度的刺激作用，同樣沒有洗凈力，在椰子油中含量為4.5%-10.0%，所以用大比例的椰子油做出的肥皂相對會對皮膚有所刺激。

月桂酸：雖然叫月桂酸，但是在月桂油當中含量并不高，只有1%-3%，在椰子油（45-52%），棕櫚核仁油（44-52%）當中含量較高，它不像辛酸和葵酸，對皮膚沒有輕度的刺激，而且，在皂化以后有著顯著地發泡力，做成的肥皂質地堅硬。

肉豆蔻酸：這個脂肪酸對于做手工皂來說，性質和月桂酸比較相似，同樣不具刺激性，皂化后堅硬，并有較好的發泡效果，在椰子油和棕櫚核仁油中有較高含量，所以月桂酸和肉豆蔻酸對于手工皂非常重要，要想制作出好的洗凈力的手工皂，椰子油和棕櫚核仁油是必不可少的。

棕櫚酸：顧名思義，在棕櫚油當中含有大量的棕櫚酸。棕櫚酸可以抗氧化，并且棕櫚酸的熔點較高，在63-64℃，所以可以制作出質地堅硬且性質穩定的肥皂。

硬脂酸：堅硬而且穩固，不溶于水，稍微溶于乙醇，他在化妝品生產中常被用作穩定劑，在可可脂和乳木果油中含量較豐富，所以用這兩種油脂制作出來的肥皂質地堅硬，性質穩定，易于保存。

總的來說，飽和脂肪酸由于碳鏈較長，分子量較大，所以他的顯著地特點就是相對穩定，常溫下多為固體（如豬油、乳木果油等），在制作肥皂過程中，飽和脂肪酸起到了很好的穩定作用。由于上面提到的月桂酸和肉豆蔻酸具有很好的發泡力，對于肥皂來說也是不可或缺的中藥組成部分。但是也正是因為飽和脂肪酸的分子量太大，對于皮膚的滋養能力就不如不飽和脂肪酸來的好。

不飽和脂肪酸

油酸和棕櫚油酸，這兩種脂肪酸對皮膚都非常溫和，而且有不錯的洗凈力，因此對于做肥皂來說是非常好的脂肪酸。缺點是跟飽和脂肪酸比起來氧化穩定性稍弱，而且比較軟容易溶化變形，在橄欖油, 椿油, 甜杏仁油, 杏桃核仁油, 榛果油, 酪梨油都含有約60~80%的大量油酸，因此很適合做成能溫合洗凈的肥皂。棕櫚油, 可可脂及乳油木果脂也都含有約40%左右的油酸，能做出又堅實耐用又能溫和清潔的肥皂。紅棕櫚油中的胡蘿卜素及乳油木果脂中的大量非皂化成分可以滋潤皮膚，至于澳洲胡桃油則是因為含有約20%的棕櫚油酸和60%的油酸使得它成為做肥皂最受歡迎的油品之一。這三種油做出來的肥皂能在洗凈力, 耐用度及溫和性上取得最好的平衡，而且這三種油取得容易售價低廉，是最適合做肥皂的油了

亞麻仁油酸和次亞麻仁油酸是兩種多元不飽和脂肪酸，因此它們都很溫和且質地清爽，但致命的缺點便是穩定性不佳，容易氧化，做成肥皂容易油酸敗。

其中亞麻仁油酸有兩個雙鍵，而次亞麻仁油酸則有三個雙鍵，因此次亞麻仁油酸含量高的油對皮膚來說有頂極的呵護作用，但卻非常容易氧化變質，做成肥皂沒多久就變色發臭，而且做成的肥皂軟趴趴，所以不適合大量加入肥皂的配方中。

甜杏仁油, 杏桃核仁油, 水蜜桃核仁油及酪梨油除了含有約60%的油酸之外，還含有約20%的亞麻仁油酸，因此用這些油做出來的肥皂會比橄欖油更為清爽溫和適合小朋友使用。

芝麻油和米糠油約含有各40%的油酸及亞麻仁油酸，因此用這兩種油做成的肥皂更加清爽且油酸及亞麻仁油酸的比例均衡氧化安定性尚佳因此可適度調配在清爽型的肥皂配方中。

至于像葵花油, 葡萄籽油, 小麥胚芽油, 胡桃油, 月見草油, 玫瑰果油, 大麻籽油, 琉璃苣油等油都含有高量亞麻仁油酸及次亞麻仁油酸，雖然能做出清爽又護膚的肥皂但很容易油酸敗，因此從實用的角度來看其實不適合拿來做肥皂。

尤其小麥胚芽油, 胡桃油, 月見草油, 玫瑰果油, 大麻籽油, 琉璃苣油這六種都含有比較多的次亞麻仁油酸因此都極為清爽且有極佳的護膚效果，再加上這些油都高貴無比，價格不菲，所以與其拿來做肥皂不如直接拿來按摩護膚效果會更好，比做成軟趴趴又容易酸敗的肥皂好得多。

不飽和脂肪酸相對于飽和脂肪酸來說，碳鏈較短，分子量較低，皮膚容易吸收，所以是非常好的皮膚滋養品。由于其洗凈力較好，所以在肥皂中添加一定比例的含有不飽和脂肪酸的油脂可以給你的肥皂加分。

但是由于不飽和脂肪酸的不穩定性，又讓肥皂不易于保存，所以在飽和脂肪酸遇不飽和脂肪酸的油脂選擇方面還要慎重考慮，既要顧及肥皂本身的洗凈力，又要顧及肥皂的穩定性和滋養性能。

能夠了解脂肪酸的性質，從一個側面也可以慢慢的對不同油脂的性質進行考量，從而做出優質的手工皂。