科学网—杂说油和脂（2）液体与固体
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2026-8-19 07:42
| 个人分类: 科学与生活 | 系统分类: 科普集锦
杂说油和脂（2）液体与固体
油脂就是脂肪。油是在常温下呈液体的脂肪，而脂是常温下凝固的脂肪。
我们日常生活所用到的油脂很多，通常用得到这些油脂的来源来命名这些油脂。例如，从牛乳中提取的油脂称乳脂（奶油），从猪肉中提取的称猪脂（猪油），橄榄油是从油橄榄中提取的（不是我们作为休闲食品的橄榄，是原产于地中海沿岸地区的树种，如外国作品中作为和平象征的橄榄枝），其他如棕榈油、大豆油、菜籽油、花生油等，从名称就知道其来源。
脂肪是脂肪酸的甘油酯或者称酰基甘油，其中三酰基甘油约占总量的95%以上，所以一般就称脂肪是三脂肪酸甘油酯或三酰基甘油。油脂中往往还混杂有少量的二酰基甘油和一酰基甘油，以及极少量的游离脂肪酸、磷脂等。
无论是从动物体内提取的脂肪还是从植物中提取的脂肪，都不是纯净的某一种脂肪酸甘油酯，而是多种脂肪酸甘油酯的混合物。所以，油脂没有固定的熔点和沸点。这些脂肪酸甘油酯中含有的脂肪酸主要有下面几种（按脂肪酸中含碳原子的个数排列）：
十二酸（月桂酸）、十四酸（肉豆蔻酸）、十六酸（棕榈酸）、十八酸（硬脂酸）、二十酸（花生酸）、ω-6十六烯酸（棕榈油酸）、ω-9十八烯酸（油酸）、ω-6十八碳二烯酸（亚油酸）、ω-3十八碳三烯酸（α-亚麻酸）、ω-6二十碳四烯酸（花生四烯酸）、ω-3二十碳五烯酸（EPA）、ω-9二十二烯酸（芥酸）、ω-3二十二碳六烯酸（DHA）等。有的动物油脂如乳脂中还有少量的如己酸、辛酸、癸酸等所谓短链脂肪酸，这是“膻”味的来源。
虽然每一种油脂中含有的脂肪酸品种很多，而且即使是同一种油脂，也会因为产地不同、生物品种不同、生长环境不同而引起所含的各种脂肪酸的含量不同，但是，它们所含脂肪酸的相对比例还是可以找到一个大致的平均值。下面是一些油脂所含脂肪酸的大致比例。
猪油 ：棕榈酸 22–26%、硬脂酸 12–16%、油酸 42–48%、亚油酸 8–12%、α-亚麻酸<1%。
牛油 ：棕榈酸 24–28%、硬脂酸 14–18%、油酸 40–46%、亚油酸 2–4%。
羊脂 ：棕榈酸 22–26%、硬脂酸 16–20%、油酸 40–44%、亚油酸 1–3%。
奶油（乳脂） ：棕榈酸 24–28%、硬脂酸 8–12%、油酸 24–28%、月桂酸、肉豆蔻酸以及己酸、辛酸、葵酸等合计约 10–15%、亚油酸 2–4%。
鸡油 ：棕榈酸 20–24%、硬脂酸 6–9%、油酸 42–48%、亚油酸 18–22%。
深海 鱼油：棕榈酸 8–12%、硬脂酸 2–4%、油酸 10–15%、 EPA10 –18% 、 DHA 8 –15% 。
橄榄油 ：棕榈酸 7–12%、硬脂酸 0.5–3%、 油酸 55–83% 、亚油酸 3–20%、α-亚麻酸 0.1–1.5%。
茶籽油（山茶油） ：棕榈酸 6–10%、硬脂酸 1–3%、 油酸 74–82% 、亚油酸 8–14%、α-亚麻酸 0.5–1.5%。
花生油 ：棕榈酸 9–12%、硬脂酸 2–4%、油酸 38–52%、 亚油酸 28–38% 、α-亚麻酸 0–1%。
大豆油 ：棕榈酸 8–11%、硬脂酸 3–5%、油酸 17–26%、 亚油酸 50–56% 、 α-亚麻酸 6–9% 。
菜籽油（低芥酸） ：棕榈酸 4–6%、硬脂酸 1–2%、 油酸 58–62% 、亚油酸 18–22%、 α-亚麻酸 8–11% 。
葵花籽油（普通） ：棕榈酸 4–7%、硬脂酸 2–4%、油酸 15–25%、 亚油酸 60–70% 。
玉米油 ：棕榈酸 9–12%、硬脂酸 1–3%、油酸 22–30%、 亚油酸 52–60% 、α-麻酸 0.5–1.5%。
芝麻油 ：棕榈酸 7–9%、硬脂酸 4–6%、油酸 38–44%、 亚油酸 40–46% 。
椰子油 ： 月桂酸45–53% 、棕榈酸 7–10%、肉豆蔻酸15–20%、油酸 5–9%、亚油酸 1–3%。
棕榈油 ：棕榈酸 42–46%、油酸 38–42%、硬脂酸 3–5%、亚油酸 9–12%。
亚麻籽油 ：棕榈酸 5–8%、硬脂酸 2–4%、油酸 15–25%、亚油酸 12–18%、 α-亚麻酸 50–60% 。
我们仔细看过这些油脂的脂肪酸含量，结合上一篇所说的分子间相互作用的规律，就可以来讨论各种油和脂的是否容易凝固的问题了。
首先看一下上一篇所说的分子间作用力的规律用于脂肪酸的情况。
对于同一类脂肪酸，分子量大的也就是碳链长的脂肪酸，其分子间相互作用大，所以熔点高。
再看一下饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸之间的差别。
直链的饱和脂肪酸的碳链上碳原子之间的键都是单键，每个碳原子的四个键都指向四面体的四个角，每两个键之间的夹角都是109度左右。由于单键旋转需要的能量不大（室温下的分子振动就可以达到这样的能量值），因此虽然相邻的几个碳原子之间似乎是“锯齿状”的，但是总的长链一般可以认为是近似线性的，所以直链的饱和脂肪酸之间可以靠得比较近。
不饱和脂肪酸有顺式和反式两种方式。所谓不饱和就是碳链上有双键，与双键原子相连的四个键都在同一个平面上，键角都是120度。因此与双键连接的两个氢原子和两个基团就有顺式和反式两种连接方式。如图
如图所示，R1、R2都是带有碳链的基团。R1、R2以及两个H与双键碳原子之间的四个键都在一个平面上。R1、R2都在双键同一侧的是顺式，R1、R2处在双键两侧的是反式。
如果顺式与反式要转化，就需要拉断双键的垂直于平面的p电子所成的π键，需要付出很大的能量，在室温下的分子振动做不到这一点。
自然生成的不饱和脂肪酸绝大多数是顺式的。由于碳链在双键处的这种“刚性”，顺式脂肪酸不能像饱和脂肪酸那样呈线性，而是呈弯曲状，多不饱和脂肪酸分子的弯曲程度更大，所以顺式脂肪酸分子之间的距离不能像饱和脂肪酸那样紧密，它们之间的相互作用就比较小。
拿同样有十八个碳原子的脂肪酸作比较：硬脂酸（饱和脂肪酸）的熔点是69 - 70℃；油酸（有一个双键的不饱和脂肪酸）熔点为13 - 14℃ ；亚油酸（有两个双键）的熔点为-5℃；而α-亚麻酸 （有三个双键）熔点 为-11℃ 。
由此可见，饱和脂肪酸分子间相互作用远远大于不饱和脂肪酸，所以它在常温下容易凝固，而多不饱和脂肪酸之间的相互作用又小于单不饱和脂肪酸，所以其熔点更低。
同样是饱和脂肪酸，十二碳月桂酸熔点为44-46℃；十六碳的棕榈酸熔点为63℃；十八碳的硬脂酸熔点69-70℃。这就是分子越大，其相互作用更大，更容易凝固。
反式不饱和脂肪酸，形状与饱和脂肪酸比较接近，也容易形成近似于线性分子，所以其分子间相互作用比较大，容易形成固体。
总之，对于脂肪酸的分子间相互作用，饱和脂肪酸分子间相互作用大于不饱和脂肪酸，因而容易凝结成固体。反式不饱和脂肪酸分子间相互作用接近于饱和脂肪酸，也容易凝结成固体。分子越大，分子间相互作用也越大。
由于脂肪是脂肪酸的甘油酯，而且主要是三个脂肪酸的甘油酯，所以脂肪的分子形状是“枝枝叉叉”的。虽然脂肪的分子量一般远大于脂肪酸，但是脂肪（三酰基甘油）分子之间的相互作用力，却都远远小于脂肪酸。
我们容易看到，我们日常所用植物油如菜籽油、大豆油、橄榄油等，它们的平均分子量都远远大于硬脂酸之类的脂肪酸，但是在常温下都是流动性相当好的液体。又如，橄榄油的脂肪酸中，油酸占了绝大部分，还有一些棕榈酸和硬脂酸，这些脂肪酸都容易凝结，但是橄榄油却依然流动性很好。
虽然脂肪分子是“枝枝叉叉”的，但是，如果这些“枝”比较直，也就是说，脂肪分子中的脂肪酸是饱和脂肪酸，其相互作用仍然比弯曲的“枝”即不饱和脂肪酸之间的相互作用大。也就是说，由饱和脂肪酸形成的脂肪会比由不饱和脂肪酸形成的脂肪熔点更高，在常温下更容易呈现固态。即 含有较多饱和脂肪酸的脂肪容易凝结，即使是含有碳链略短的脂肪酸也是如此。
例如动物脂肪如牛油和羊油，含有较多的饱和脂肪酸，所以在常温下就是比较硬而脆的固体。猪油含有的不饱和脂肪酸比牛油和羊油都多，所以常温下虽然也凝固了，但是很软，用勺子、筷子都能够挑起来。
而乳脂（奶油）中含有的中短链脂肪酸较多，所以乳脂通常也比较软。
又如椰子油所含有的脂肪酸基本上都是饱和脂肪酸，这些脂肪酸的碳链略短，椰子油只在热带地方有流动性，拿到温度稍低的地区，就容易凝固成为固体。
又如棕榈油，在常温下就呈半固态，主要就是含有较多的饱和脂肪酸。另外棕榈油中常常有一些游离脂肪酸，游离脂肪酸的熔点高，所以，含有的游离脂肪酸越多，棕榈油就越硬。（我们所说的脂肪中含有的脂肪酸，是指与甘油形成酯的脂肪酸，有时候，脂肪在也有少量游离状态的脂肪酸，就是这里所说的游离脂肪酸。）
我们常常看到这样的现象，在冬天比较低的室内温度下，花生油的下部容易凝结，而大豆油、菜籽油却依然流动性很好。这就是因为在花生油中，饱和脂肪酸的含量比较多的缘故。
总之，油脂所含有的脂肪酸中不饱和脂肪酸更多的，分子间相互作用较小，往往呈液态，流动性较好；饱和脂肪酸含量较多的，分子间相互作用较大，往往容易凝结，饱和脂肪酸越多，碳链越长，分子间相互作用越大，固体的脂肪就越硬。
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