Fennema's Food Chemistry · Chapter 4 · 6 小時完整版

脂質
Lipids

從一條脂肪酸，到一塊巧克力的口感

脂肪酸命名結晶多態性脂質氧化抗氧化系統 26 頁 · 6 款小遊戲

為什麼好的巧克力
「在嘴裡融化、在手上不融化」？

奶油在 35°C 軟化、
巧克力在 32°C 融化、
但花生油卻在 −18°C 也流動如水？

關鍵在脂肪酸的飽和度與結晶多態性。
要理解這些，必須從脂肪酸的雙鍵幾何、TAG 堆疊方式、晶型轉變開始。

99%

天然脂肪酸都酯化於甘油

3 種

晶型 α, β', β（多態性）

3 階段

氧化：起始 → 增殖 → 終止

3 大策略

抗氧化：FRS、螯合、淬滅

本章地圖 · 從結構到健康

六大主題串成 6 小時旅程

01

脂質結構與分類

脂肪酸命名、TAG、磷脂、固醇、蠟、組成

⏱ ~60 min

02

物理性質與結晶

SFC、過冷、成核、α/β'/β 多態性

⏱ ~50 min

03

脂質氧化機制

初始 → 增殖 → 終止；β-斷裂產生風味醛

⏱ ~70 min

04

促氧化劑 (Prooxidants)

單線態氧、LOX、過渡金屬、光、熱

⏱ ~50 min

05

抗氧化系統

FRS、tocopherol、BHT/BHA、螯合劑、協同

⏱ ~60 min

06

食品脂質與健康

trans 脂肪、ω-3、CLA、phytosterols、低卡脂質

⏱ ~50 min

+ 脂質精製、TAG 改性 (interesterification, hydrogenation) · ⏱ ~20 min

主題 1a · 脂肪酸命名（飽和）

飽和脂肪酸：直鏈、緊密堆疊、高熔點

俗名	系統名	縮寫	熔點 °C	來源
Caproic	Hexanoic	6:0	−3	羊脂
Caprylic	Octanoic	8:0	17	椰子油
Capric	Decanoic	10:0	32	椰子油
Lauric	Dodecanoic	12:0	44	椰子、棕櫚仁
Myristic	Tetradecanoic	14:0	54	棕櫚仁、肉荳蔻
Palmitic	Hexadecanoic	16:0	63	幾乎所有脂肪
Stearic	Octadecanoic	18:0	70	動物脂、可可

★ 偶數碳數為主（雙碳生合成）

命名規則：碳數+雙鍵數，如 16:0（16 碳、0 雙鍵）
熔點隨碳數線性升高（vdW 作用力）
飽和脂肪酸是直鏈 → 緊密堆疊 → 室溫多為固體
椰子油、棕櫚仁油：富 lauric (12:0) → 室溫固體但易融化
奶油脂：含 4:0–6:0 短鏈，反芻動物特有（瘤胃醋酸→脂肪酸）
意義：餐廚油（沙拉油）vs 烘焙油（豬油、棕櫚油）vs 糖果油（可可脂）

長鏈飽和 SFA 與心血管疾病：palmitic、myristic ↑ LDL；stearic 則中性（在體內快速轉成 oleic）。

主題 1b · 不飽和脂肪酸

雙鍵改變幾何 → 改變熔點

俗名	系統	縮寫	ω	熔點
Oleic	cis-9-octadecenoic	18:1 Δ9	9	5°C
Elaidic (trans)	trans-9-octadecenoic	18:1 Δ9t	9	44°C
Linoleic	cis-9,12-octadecadienoic	18:2 Δ9	6	−5°C
Linolenic	9,12,15-octadecatrienoic	18:3 Δ9	3	−11°C
Arachidonic	5,8,11,14	20:4 Δ5	6	−50°C
EPA	5,8,11,14,17	20:5 Δ5	3	−54°C
DHA	4,7,10,13,16,19	22:6 Δ4	3	−44°C

三種命名系統
① Δ：從 COOH 端數雙鍵位置（18:1 Δ9）
② ω (n)：從甲基端數第一個雙鍵
③ 系統 IUPAC：cis/trans 全寫

cis 雙鍵：彎曲約 30°，破壞堆疊 → 低熔點
trans 雙鍵：仍呈直線 → 像飽和脂肪 → 高熔點
戊二烯系統 (pentadiene)：兩個 cis 雙鍵中間隔一個 -CH₂-（位置 9, 12）
多元不飽和脂肪酸雙鍵不共軛（除 CLA 例外）
同碳鏈下，雙鍵越多 → 熔點越低
例：18:0 = 70°C；18:1 = 5°C；18:2 = −5°C

必需脂肪酸 (Essential FA)

Linoleic (ω-6)：人體不能合成
α-Linolenic (ω-3)：人體不能合成
EPA, DHA 可由 ω-3 生成（效率低）→ 直接吃魚油

主題 1c · 甘油三酯 (TAG)

99% 食品脂質是 TAG，sn 位置決定生物效應

結構：甘油 + 3 條脂肪酸 (酯鍵)
「Tuning fork」音叉構象：sn-1 與 sn-3 同方向，sn-2 反方向
立體編號 (stereospecific numbering, sn)：
→ sn-2 OH 在左 (Fischer)
→ sn-1 (top), sn-2 (middle), sn-3 (bottom)
關鍵：sn-2 位置脂肪酸有特殊生物意義
pancreatic lipase 只切 sn-1, sn-3 → 留下 sn-2 monoacylglycerol
長鏈飽和 SFA 若在 sn-2 → 較高吸收率

可可脂的奧秘：85% 的 oleic 在 sn-2，palmitic + stearic 平均分在 sn-1, sn-3。這個對稱結構 → 熔程窄 → 32°C 一次融化 → 「入口即化」。

主題 1d · 磷脂 (Phospholipids)

兩條尾、一個頭：天然乳化劑

結構：TAG 的 sn-3 換成磷酸根 + 極性頭
sn-1 通常飽和，sn-2 通常不飽和（流動性需求）
常見磷脂（依頭基）：

磷脂	頭基 X	來源/用途
PA	-OH	磷脂酸（最簡單）
PC (lecithin)	-O-CH₂CH₂-N⁺(CH₃)₃	大豆、蛋黃；W/O 乳化
PE	-O-CH₂CH₂-NH₂	大豆、腦
PS	-O-CH(NH₂)-COOH	腦
PI	-O-肌醇環	細胞訊息傳遞

表面活性：親水頭 + 疏水尾 → 自組裝雙層膜、微胞
lysophospholipid：失去一條 FA，更強乳化（食品工業常用）
食品 lecithin：商業品不純粹是 PC，是 PC + PE + PI 混合

主題 1e · 固醇與蠟

固醇與蠟：少量但關鍵

🐮 固醇 (Sterols)

結構：4 個融合環（3 個六員 + 1 個五員），C3 上 OH
膽固醇 (Cholesterol)：動物固醇主體，前驅物為膽汁酸、vit D₃
植物固醇 (Phytosterols)：β-sitosterol、stigmasterol
植物固醇可降低膽固醇吸收（競爭性結合）→ 機能食品（Benecol, Take Control）
食用脂質中：動物含豐富膽固醇，植物以 phytosterols 為主
高血膽固醇（特別 LDL）→ 動脈硬化風險

🐝 蠟 (Waxes)

定義：長鏈脂肪酸 + 長鏈醇（酯）
實際上常含：固醇酯、酮、醛、烷醇
分類（依來源）：
→ 動物：蜂蠟（beeswax）
→ 植物：卡那巴蠟（carnauba）、虫白蠟
→ 礦物：石油蠟
食品用途：
→ 塗在水果表皮 → 抑制水分流失
→ 糖果包覆增亮
→ 巧克力薄殼

🍃 鞘脂質 (Sphingolipids)

含 sphingosine 骨架（不是甘油）。主要在神經細胞膜，食品脂質中量少。

主題 1f · 脂肪酸組成 + 精製

食用脂的指紋與純化

食品	16:0	18:0	18:1	18:2	飽和%
橄欖油	14	3	71	10	16
菜籽油 (canola)	4	2	61	19	5.5
玉米油	12	2	28	57	14
大豆油	11	4	23	53	15
亞麻仁油	5	5	20	16	10 (18:3=53)
椰子油	8	3	7	2	92
可可脂	26	35	35	3	60
奶油 (butterfat)	26	13	28	2	63
豬油	26	12	45	10	39
大西洋鮭	16	3	21	1	23 (DHA+EPA)

★ 反芻動物（牛、羊）有瘤胃菌氫化 → 高飽和 + trans / CLA

精製四步驟

1. Degumming 脫膠
加 1-3% 水 60-80°C → 磷脂水合凝集 → 過濾
大豆油副產物 = lecithin
2. Neutralization 中和
加 NaOH 中和游離脂肪酸 → 皂粒分離
降低 smoke point 干擾
3. Bleaching 脫色
白土 / 矽 / 碳吸附色素（葉綠素、類胡蘿蔔素）
80-110°C 真空操作
4. Deodorization 脫臭
180-270°C 真空蒸汽蒸餾 → 移除醛/酮揮發物
⚠️ 副作用：產生 trans 脂肪酸

主題 2a · 物理性質

三酸甘油酯 vs 水：幾乎所有性質都不同

性質	三油酸甘油酯	水
分子量	885	18
熔點 °C	5	0
密度 kg/m³	910	998
黏度 mPa·s	~50	1.0
熱導率 W/m·K	0.170	0.598
比熱 J/g·K	1.98	4.18
介電常數	3	80.2
表面張力 mN/m	~35	72.8
折射率	1.46	1.333

⭐ 油的密度小（浮）、黏度高、不導電、低介電（不溶離子）

液態油：牛頓流體，25°C 黏度 30-60 mPa·s
例外：蓖麻油（含 -OH 形成氫鍵）黏度極高
固態脂的「塑性 (plastic) 行為」：
→ τ < τ₀（屈服應力）→ 像固體
→ τ ≥ τ₀ → 像液體
→ 稱為「Bingham 塑性體」
原因：油基質中分散的脂肪結晶網路（fat crystal network）

τ = G·γ (when τ < τ₀)
τ − τ₀ = η·γ̇ (when τ ≥ τ₀)

熱性質

smoke / flash / fire point：油脂熱穩定性指標
純 TAG 比 free fatty acids 穩定

主題 2b · 固體脂含量 (SFC)

為何巧克力陡降熔化，奶油慢慢軟化？

SFC (Solid Fat Content)：給定溫度下固態脂肪的百分比
食用脂含多種 TAG → 沒有單一熔點，有熔程 (plastic range)
純 TAG (POP, SOS)：陡峭曲線（窄熔程）
混合脂（butterfat）：寬熔程，多階段熔化
可可脂：32°C 集中熔化 → 入口即化
奶油：4-40°C 慢慢軟化 → 易塗抹
測量方法：DSC（熱譜）、dilatometry（體積）、NMR（首選）

SFC 對食品的意義

抹醬：4°C SFC ~50%（可塗）、20°C ~30%（不流）
巧克力：25°C SFC > 60%（不軟）、32°C → 0%（融化）
糖果：脂霜花 (bloom) 與 SFC 變化有關

主題 2c · 結晶過程

過冷 → 成核 → 生長：三步控制晶型

① 過冷 (Supercooling)

純油可在熔點下方 10°C+ 不結晶
ΔT = T_mp − T 越大，成核越易
原因：成核需要克服活化能（界面能）

② 成核 (Nucleation)

ΔG = (4/3)πr³·(ΔH_fus·ΔT/T_mp) + 4πr²γᵢ
r* = 2γᵢ·T_mp / (ΔH_fus·ΔT)
J = A·exp(−ΔG*/kT)

均質成核：純油
異質成核：含雜質 / 結晶種子 → 更易（lower ΔG*）
過冷越大 → r* 越小 → 成核率 J 上升
但過冷太大 → 黏度上升 → 擴散限制 → J 反而下降
→ 成核率有最佳溫度

③ 晶體生長 (Crystal Growth)

核心半徑 r > r* 後，分子持續加上去
速率受擴散與表面整合控制
過冷大 → 多核 → 小晶體
過冷小 → 少核 → 大晶體

食品意義

巧克力 tempering（調溫）：控制過冷 → 形成β晶 → 入口即化
瑪琪琳製造：快速冷凍噴霧 → 小晶體 → 順滑塗抹
冰淇淋：油脂結晶 + 冰晶共存 → 多階段控制
脂霜花 (bloom)：儲存中晶型轉變 → 表面析晶 → 變白

⭐ 冷卻速率決定一切：快速 → 多核小晶 → 順滑；慢速 → 少核大晶 → 粗糙

主題 2d · 多態性 (Polymorphism)

同樣的 TAG，三種晶型，命運不同

α 晶 (Hexagonal)

最不穩定、最低熔點
快速冷卻得到（kinetic）
例：SSS α-form 55°C

用途：起始相，會自發轉變

β' 晶 (Orthorhombic)

中間穩定度、中間熔點
適中冷卻 + 攪拌（margarine）
例：SSS β'-form 63°C

用途：瑪琪琳、shortening
細針狀晶 → 平滑質地

β 晶 (Triclinic)

最穩定、最高熔點
慢速冷卻或長期儲存得到
例：SSS β-form 73°C

用途：可可脂（巧克力 form V/β₂）
大平板晶 → 光亮、脆

巧克力 6 種多態性（form I-VI）：
Form V (β₂)：32°C 熔，最理想 → 「snap」聲、亮、入口即化
Form VI：35°C 熔，過於穩定 → 質地差 → bloom 起霜

巧克力 Tempering（調溫）

① 加熱到 45-50°C 全熔
② 冷至 27°C（產生多核包括β）
③ 升回 30-32°C（融化 α、β'，留下β）
④ 鑄模成型 → 只剩β晶

主題 3a · 水解酸敗 (Hydrolytic Rancidity)

游離脂肪酸：乳製品的「酸味」

機制：水 + 脂酶 (lipase) → 切斷 TAG → 游離脂肪酸 (FFA)
結果：
→ 異味（短鏈 FFA 揮發；牛奶 → 「酸臭」）
→ smoke point 下降（炸油劣化）
→ 起泡
→ 加速氧化（FFA 比 TAG 更易氧化）
來源：
→ 內源酵素（牛奶 lipase 在均質後活化）
→ 微生物 lipase
→ 高溫水解（炸油）

控制方法

巴氏殺菌 → 滅活 lipase
炸油定期過濾（吸附 FFA）
避免水進入油脂系統
低 pH 或加抗微生物劑

例外：水解酸敗有時是「想要的」
★ 起司熟成（Cheddar、Parmesan）
★ 橄欖油第一次冷壓（風味）
★ 巧克力可可脂醇化

關鍵：可控的、特定脂肪酸的釋出 = 風味；不受控全部釋出 = 缺陷

脂質精製中的 FFA

原油含 FFA 0.5-5%
NaOH 中和 → 皂粒 → 移除
商業精製油 FFA < 0.05%

橄欖油等級：
Extra Virgin: FFA < 0.8%
Virgin: FFA < 2%
Lampante: FFA > 2%（需精製）

主題 3b · 氧化機制：起始 (Initiation) [180 分鐘休息點]

脂質氧化第一步：奪 H 形成自由基

反應：L-H + 起始劑 → L· + H·
L·：alkyl radical（碳中心自由基）
易被奪 H 的位置：
→ pentadiene 中間 C（雙鍵之間的 -CH₂-）
→ C-H 鍵能 80 kcal/mol（vs 烷基 98 kcal/mol）
不飽和度 ↑ → 易被氧化：
→ 18:1 (oleic) 基準 1×
→ 18:2 (linoleic) 10-40×
→ 18:3 (linolenic) ~80×
→ 20:4 (arachidonic) ~160×
形成後重排：自由基去定域化 → 雙鍵移位、產生 trans 雙鍵

起始劑：金屬離子（Fe²⁺）、光、熱、 ^·OH、脂氧合酶 LOX、輻射

主題 3c · 增殖 + 終止

氧化的自催化本質

② 增殖 (Propagation)

L· + ³O₂ → LOO· (peroxyl)
LOO· + L'H → LOOH + L'·
LOOH = 脂氫過氧化物（無味，但是「炸彈」）

① L· + O₂ 是擴散控制反應（極快）
② LOO· 是高能自由基，可奪另一條 L'H 的 H
③ 產生新的 L'· → 鏈式反應
1 個起始事件 → 無限產生 LOOH
因此自由基鏈式反應 = autoxidation

③ 終止 (Termination)

LOO· + LOO· → LOOL + O₂ (大氣下)
L· + L· → L-L (低 O₂、炸油)

兩自由基結合形成非自由基產物。低 O₂ 時炸油會聚合（C-C 交聯）。

⚠️ 關鍵理解：
LOOH 本身無臭味！它是「炸彈」中間物。
真正的酸敗味來自 LOOH 之後的β-斷裂（下一頁）。

氧化動力學的 lag phase

★ 抗氧化劑「延長」lag phase；不能反轉已經氧化的油

主題 3d · β-斷裂 → 風味醛

真正的酸敗臭味：低分子量醛、酮

LOOH 分解：在 Fe²⁺ 或熱、光下分解
LOOH → LO·（alkoxyl radical）+ ·OH
LO· 比 LOO· 更高能 → 攻擊 C-C 鍵
β-scission：切斷 LO· 旁邊的 C-C → 產生:
→ 低分子量醛（揮發、有味）
→ 蘇格蘭/海腥/油耗味
例：亞油酸 9-LOOH 分解：
→ 切碳端：辛酸鹽 + 2,4-decadienal（炸薯條香）
→ 切甲基端：壬酸 + 3-nonenal

來源	典型氣味分子	感覺
ω-6 (玉米、大豆)	hexanal, 2,4-decadienal	草青、豆腥
ω-3 (亞麻、魚)	3-hexenal, propanal	魚腥
奶油	diacetyl, butanal	奶油氧化味
炸油	2,4-decadienal	「炸薯條香」

主題 4a · 促氧化劑總覽

三大類促氧化劑，各有機制

🌟 直接生成 LOOH

單線態氧 ¹O₂：比 ³O₂ 快 1500×
來源：光敏化（葉綠素、riboflavin、myoglobin + 光）
與雙鍵直接反應「ene 加成」
脂氧合酶 LOX：酵素催化
來源：大豆、蔬果（破碎時釋放）
非血基鐵酵素

⚡ 生成自由基

離子輻射：水 → ·OH（最強奪 H）
食品輻射滅菌的副作用
UV / 可見光：直接激發 LOOH 分解
熱：加速所有反應

🔬 分解 LOOH

過渡金屬：Fe, Cu
Fenton: Fe²⁺ + H₂O₂ → Fe³⁺ + ·OH + OH⁻
Fe²⁺ 比 Fe³⁺ 快 10⁵×
血基蛋白：myoglobin、hemoglobin、cytochrome、peroxidase
熱變性後反而更活

💡 食品中的典型量：
高品質油 LOOH ~1-100 nmol/g（vs 生物體內 ~1 pmol/g）→ 高 40-1000 倍，因萃取與精製過程氧化。

主題 4b · 單線態氧 + LOX 詳解

兩個「加速器」的特殊機制

🌞 單線態氧 (¹O₂)

³O₂ (基態)：兩個未配對電子（雙基），自旋向同 → 不能直接攻擊雙鍵
¹O₂ (激發態)：自旋反向 → 能直接與雙鍵反應
由光敏化生成：
→ 葉綠素、核黃素、myoglobin + 光 → 激發態
→ 能量轉給 ³O₂ → ¹O₂
反應產物：每個雙鍵都產生 LOOH（亞油酸 → 4 種）
對比：自由基只產生 2 種（碳 9 和 13）

食品例：奶粉、奶油的「日光味 (sunlight flavor)」← 核黃素產生 ¹O₂

控制：避光、加 β-胡蘿蔔素（淬滅 ¹O₂）

🌱 脂氧合酶 (LOX, Lipoxygenase)

來源：大豆、豆科、馬鈴薯、番茄、蘋果 etc.
含非血基鐵（Fe³⁺）
催化雙鍵脂肪酸 → 特異位置 LOOH
大豆 LOX-1：產生 13-LOOH（特異性高）
大豆 LOX-2：產生 9-LOOH + 13-LOOH
食品意義：
→ 大豆/豆漿的「豆腥味」
→ 切開的蔬果風味產生
→ 麵團「鬆」（拉力下降）
控制：熱失活、低溫、品種改良

⭐ 巴氏殺菌豆漿：先 80°C 5 分鐘滅活 LOX 再萃取，可大幅減少豆腥味。

主題 4c · 過渡金屬 + 螯合

Fe、Cu：最強的促氧化劑

Fenton 反應：

Fe²⁺ + H₂O₂ → Fe³⁺ + ·OH + OH⁻
Fe²⁺ + LOOH → Fe³⁺ + LO· + OH⁻
(Fe²⁺ 比 Fe³⁺ 快 10⁵×)

Haber-Weiss 循環：Fe³⁺ + O₂·⁻ → Fe²⁺ + O₂；ascorbate 可還原 Fe³⁺→Fe²⁺ → 反而促氧化
Cu 比 Fe 快 50×（分解 H₂O₂），但食品含量少
來源：
→ 原料（肉中 myoglobin、植物 Fe）
→ 加工設備（鋼鐵、銅管）
→ 水質、添加物
水活性低時金屬反而更活（無水殼保護 LOOH）

螯合劑 (Chelators)

螯合劑	機制	食品用
EDTA	強螯合，全配位	沙拉醬、罐頭
檸檬酸	多配位 + 油溶	油脂精製 (0.01%)
聚磷酸鹽	多 PO 端配位	肉類、水產
phytate	植酸	穀類本身就有
蛋白質	transferrin、casein、ferritin	乳製品內源

⚠️ EDTA 配比決定效果：
EDTA/Fe < 1 → 反而促氧（部分結合，更活）
EDTA/Fe > 1 → 抑氧

主題 5a · 自由基清除劑 (FRS)

tocopherol、BHT 等：用低能自由基「制服」高能自由基

LOO· (高能) + FRS-H → LOOH + FRS· (低能)
關鍵：FRS· 因共振穩定，不再奪 H

為什麼 FRS 主要與 LOO· 反應？(不是 ·OH)
→ Propagation 是慢速步驟 → LOO· 濃度最高
→ LOO· 能量低於 ·OH，FRS-H 鍵能不夠對付 ·OH
FRS 還原電位必須低於 LOO· (1000 mV)：
→ α-tocopherol 500 mV
→ catechol 530 mV
→ ascorbate 282 mV
每個 FRS 可中和 2 個自由基（先 LOO·，再與 FRS· 結合）

FRS 種類

FRS	性質	用途
α-tocopherol (Vit E)	天然，脂溶	植物油
BHA / BHT	合成，脂溶	動物脂、油
TBHQ	合成，較極性	炸油
Propyl gallate	合成，極性	水/油皆可
Rosemary 萃取	天然（carnosic acid）	「乾淨標籤」食品

主題 5b · 抗氧化協同 + 矛盾

1+1 > 2：三種協同 + 抗氧化矛盾

🤝 三種協同效應

① FRS + FRS 再生：α-tocopherol + ascorbic acid
tocopherol-· + ascorbate → tocopherol + ascorbate-·
tocopherol 可被回收使用
② FRS + 螯合劑：BHT + EDTA
EDTA 螯合 Fe → 減少起始 → BHT 消耗少
③ FRS + 單線態淬滅：tocopherol + β-胡蘿蔔素
各自針對不同氧化機制

天然 vs 合成

天然	合成
tocopherol, ascorbic, rosemary, tea polyphenol	BHT, BHA, TBHQ, PG
消費者偏好（clean label）	更穩定、便宜
受限：揮發、變色	逐步被淘汰（公眾疑慮）

⚠️ 抗氧化矛盾 (Paradox)

「親水抗氧化劑在 O/W 乳液中效果差，而疏水抗氧化劑在 bulk 油中效果差」
即所謂「antioxidant paradox」

O/W 乳液中（油滴在水裡）：
→ 氧化發生在油-水界面
→ 非極性抗氧化劑富集在界面 → 效果好
→ 親水抗氧化劑跑到水相，無用
Bulk 油中：
→ 氧化發生在反向微胞中（含痕量水 + 金屬）
→ 極性抗氧化劑富集在這些區 → 效果好
→ 非極性抗氧化劑均勻分散，效果差

⭐ 實務：選抗氧化劑要看食品基質（bulk 油 vs 乳液）。例如 ascorbyl palmitate 為兩性：油溶卻富集水界面。

主題 6a · Trans 脂肪 + 氫化 (300 分鐘 · 最後一節)

部分氫化油的健康陰影

🔧 氫化 (Hydrogenation)

目的：把液態油（不飽和）變成半固態（飽和）
過程：油 + H₂ + Ni 催化 @ 150-200°C
結果：18:2 → 18:1 → 18:0
副作用：不完全氫化時 cis → trans 異構化
產生 trans-18:1 (elaidic acid)，熔點 44°C 像飽和脂

⚠️ Trans 脂肪的健康影響

↑ LDL（壞膽固醇）
↓ HDL（好膽固醇，與飽和脂不同）
↑ 心血管疾病風險（比 SFA 更嚴重）
2018 美國 FDA 禁用，台灣 2018 跟進
食品標示：每份 <0.5 g 可標 0 g

🔄 改良技術

① 完全氫化 + interesterification：
→ 全飽和油 + 液態油混合
→ 酵素或化學重新分配 FA
→ 無 trans，又有固體脂功能
② 分餾 (Fractionation)：
→ 控制溫度分離高/低熔點 TAG
→ 棕櫚油分餾成 stearin + olein
③ 育種改良：
→ 高油酸大豆油 / 葵花油
→ 取代部分氫化油

反芻動物天然 trans（牛奶、牛肉中的 CLA）：與工業 trans 不同，可能有益健康（抗癌、減脂）。

主題 6b · 機能性脂質

脂質可以是機能性食品成分

🐟 ω-3 脂肪酸

EPA (20:5)、DHA (22:6)
來源：深海魚（鮭、鯖、沙丁）
效益：↓ TAG、抗發炎、腦發育
α-linolenic (亞麻、奇亞) → 體內轉 EPA/DHA（效率 < 5%）
建議：500 mg/day EPA+DHA
食品強化：藻油、魚油膠囊

🐄 CLA (共軛亞油酸)

Conjugated Linoleic Acid
來源：反芻動物產品（牛、羊、奶）
瘤胃菌將 linoleic 異構化
效益：減脂、抗癌（動物研究）
人類研究結果混合
商業 CLA 補充劑常見

🌱 植物固醇

β-sitosterol、stigmasterol、campesterol
來源：植物油、堅果、種子
機制：競爭膽固醇吸收
每天 2 g 可降 LDL 10%
機能食品：Benecol、Take Control 抹醬
FDA 認可降膽固醇宣稱

🥕 類胡蘿蔔素 (Carotenoids)

> 600 種，黃-紅-橘色
β-胡蘿蔔素：維生素 A 前體
茄紅素 (lycopene)：抗氧化、抗攝護腺癌
葉黃素 (lutein)、玉米黃素 (zeaxanthin)：眼睛健康
主要功能：強力 ¹O₂ 物理淬滅劑（耗散能量為熱）
9+ 共軛雙鍵 → 有效淬滅

🥄 低卡脂質替代品

Salatrim：短鏈 SFA + 長鏈於 sn-2 → 5 kcal/g (vs 9)
Olestra：蔗糖 + 6-8 FA 酯（不被消化吸收）→ 0 kcal
缺點：油溶維生素吸收下降；可能腹瀉
diacylglycerol oil：減少脂肪堆積

主題 6c · TAG 改性技術

脂質改性的五大方法

技術	原理	產品
Blending	不同油直接混	沙拉油
Fractionation	溫度控制結晶分離	棕櫚油 → stearin + olein
Hydrogenation	+ H₂，飽和化	瑪琪琳、酥油
Interesterification	FA 重新隨機分配	無 trans 酥油
Genetic engineering	育種改變植物 FA 組成	高油酸大豆

★ interesterification（酯交換）是無 trans 取代部分氫化的關鍵技術

Interesterification 詳解

化學法：NaOCH₃ 催化，隨機重排
酵素法：sn-1, 3 特異 lipase → 保留 sn-2 原本 FA
應用案例：
→ 棕櫚硬脂 + 大豆油 → 酯交換 → 無 trans 烘焙油
→ 椰子油 + 高油酸油 → 可可脂替代品 (CBR)
→ 嬰兒配方奶（模擬人乳 TAG，palmitic at sn-2）

⭐ cocoa butter equivalent (CBE)：用 shea butter + palm 中段酯交換得到，可與可可脂混用（價格與供應穩定）。

章節結語 · 360 分鐘走完

從一個脂肪酸，
到一塊巧克力的命運

學會了什麼

• 脂肪酸命名、cis/trans 影響熔點
• TAG 結構、sn 位置生物意義
• SFC 與塑性、α/β'/β 多態性
• 巧克力 tempering 原理
• 氧化三階段、β-scission 風味
• 促氧化劑（¹O₂, LOX, Fe/Cu）
• 抗氧化（FRS, 螯合, 淬滅）+ 矛盾

下一步應用

• 油脂工業：精製、改性、調溫
• 烘焙：shortening、瑪琪琳、酥皮
• 糖果：巧克力 form V、tempering
• 包裝：阻光、低 O₂、脫氧劑
• 機能食品：ω-3、phytosterols、CLA
• 低卡：Salatrim、interesterification

延伸學習

• Ch.2 水活性對氧化的影響
• Ch.3 amylose-lipid complex
• Ch.5 蛋白質-脂質氧化交互
• Ch.6 風味（hexanal, 2,4-decadienal）
• Ch.7 脂酶、LOX、SOD 酵素

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脂質Lipids

六大主題串成 6 小時旅程

脂質結構與分類

物理性質與結晶

脂質氧化機制

促氧化劑 (Prooxidants)

抗氧化系統

食品脂質與健康

飽和脂肪酸：直鏈、緊密堆疊、高熔點

雙鍵改變幾何 → 改變熔點

必需脂肪酸 (Essential FA)

99% 食品脂質是 TAG，sn 位置決定生物效應

兩條尾、一個頭：天然乳化劑

固醇與蠟：少量但關鍵

🐮 固醇 (Sterols)

🐝 蠟 (Waxes)

🍃 鞘脂質 (Sphingolipids)

食用脂的指紋與純化

精製四步驟

三酸甘油酯 vs 水：幾乎所有性質都不同

熱性質

為何巧克力陡降熔化，奶油慢慢軟化？

SFC 對食品的意義

過冷 → 成核 → 生長：三步控制晶型

① 過冷 (Supercooling)

② 成核 (Nucleation)

③ 晶體生長 (Crystal Growth)

食品意義

同樣的 TAG，三種晶型，命運不同

α 晶 (Hexagonal)

β' 晶 (Orthorhombic)

β 晶 (Triclinic)

巧克力 Tempering（調溫）

游離脂肪酸：乳製品的「酸味」

控制方法

脂質精製中的 FFA

脂質氧化第一步：奪 H 形成自由基

氧化的自催化本質

② 增殖 (Propagation)

③ 終止 (Termination)

氧化動力學的 lag phase

真正的酸敗臭味：低分子量醛、酮

三大類促氧化劑，各有機制

🌟 直接生成 LOOH

⚡ 生成自由基

🔬 分解 LOOH

兩個「加速器」的特殊機制

🌞 單線態氧 (¹O₂)

🌱 脂氧合酶 (LOX, Lipoxygenase)

Fe、Cu：最強的促氧化劑

螯合劑 (Chelators)

tocopherol、BHT 等：用低能自由基「制服」高能自由基

FRS 種類

1+1 > 2：三種協同 + 抗氧化矛盾

🤝 三種協同效應

天然 vs 合成

⚠️ 抗氧化矛盾 (Paradox)

部分氫化油的健康陰影

🔧 氫化 (Hydrogenation)

⚠️ Trans 脂肪的健康影響

🔄 改良技術

脂質可以是機能性食品成分

🐟 ω-3 脂肪酸

🐄 CLA (共軛亞油酸)

🌱 植物固醇

🥕 類胡蘿蔔素 (Carotenoids)

🥄 低卡脂質替代品

脂質改性的五大方法

Interesterification 詳解

從一個脂肪酸，到一塊巧克力的命運

學會了什麼

下一步應用

延伸學習

脂質
Lipids

從一個脂肪酸，
到一塊巧克力的命運