هدرجة الدهون

هدرجة الدهون هي عملية دمج الدهون غير المشبعة مع الهيدروجين لتحويلها جزئياً أو كلياً إلى دهون مشبعة . وعادةً ما تتم هذه الهدرجة باستخدام الزيوت النباتية السائلة، مما ينتج عنه دهون صلبة أو شبه صلبة . ^{[ 1 ]}

يؤدي تغيير درجة تشبع الدهون إلى تغيير بعض الخصائص الفيزيائية الهامة، مثل نطاق الانصهار، ولهذا السبب تتحول الزيوت السائلة إلى شبه صلبة. تُفضل الدهون الصلبة أو شبه الصلبة في بعض المخبوزات مثل البسكويت وعجينة الفطائر، لأن طريقة امتزاج الدهون مع الدقيق تُنتج قوامًا أكثر تفتتًا مرغوبًا في المنتج المخبوز. ولأن الزيوت النباتية المهدرجة جزئيًا أرخص من الدهون الحيوانية، ومتوفرة بدرجات قوام متنوعة، ولها خصائص أخرى مرغوبة مثل زيادة مقاومتها للأكسدة وفترة صلاحية أطول ، فهي الدهون السائدة المستخدمة كبديل للدهون المهدرجة في معظم المخبوزات التجارية.

تتم هذه العملية عادة تحت ضغط عالٍ جداً، بمساعدة عامل حفاز من النيكل يتم إزالته من المنتج النهائي.

تتم عملية هدرجة الزيوت النباتية بتسخين مزيج من الزيت النباتي ومحفز معدني، عادةً ما يكون النيكل، في ظروف شبه مفرغة من الهواء إلى درجات حرارة عالية جدًا، ثم إدخال غاز الهيدروجين. يؤدي ذلك إلى كسر الروابط الثنائية بين ذرات الكربون في الزيت. فتصبح كل ذرة كربون مرتبطة برابطة أحادية مع ذرة هيدروجين واحدة، وتختفي الروابط الثنائية بين ذرات الكربون.

تؤدي الهدرجة الكاملة إلى تحويل جميع الدهون غير المشبعة إلى دهون مشبعة عن طريق تحويل جميع الروابط المزدوجة في الدهون إلى روابط أحادية. أما الهدرجة الجزئية فتقلل بعض الروابط المزدوجة، وليس كلها، عن طريق استبدالها جزئيًا بروابط أحادية. ويتم التحكم في درجة الهدرجة من خلال تحديد كمية الهيدروجين، ودرجة حرارة التفاعل، ومدة التفاعل، ونوع العامل المساعد. ^{[ 2 ]}

عمل بول ساباتيه، الحائز على جائزة نوبل، في أواخر تسعينيات القرن التاسع عشر على تطوير كيمياء الهدرجة. ^{[ 3 ]} وبينما اقتصرت دراسة ساباتيه على هدرجة الأبخرة فقط، أثبت الكيميائي الألماني فيلهلم نورمان في عام 1901 إمكانية هدرجة الزيوت السائلة، وحصل على براءة اختراع للعملية في عام 1902. ^{[ 4 ] [ 5 ]} وقد مكّنت عملية الهدرجة التي ابتكرها نورمان من تثبيت زيت الحوت أو زيت السمك بأسعار معقولة للاستهلاك البشري، وهي ممارسة ظلت سرية لتجنب استياء المستهلكين. ^{[ 6 ]} وخلال الفترة من 1905 إلى 1910، أنشأ نورمان منشأة لتصلب الدهون في شركة هيرفورد . وفي الوقت نفسه، تم توسيع نطاق الاختراع ليشمل مصنعًا كبيرًا في وارينغتون ، إنجلترا، في شركة جوزيف كروسفيلد وأولاده المحدودة . لم يستغرق الأمر سوى عامين حتى أصبح من الممكن إنتاج الدهون المتصلبة بنجاح في مصنع وارينغتون، حيث بدأ الإنتاج في أواخر عام 1909. وبلغ إجمالي إنتاج السنة الأولى ما يقارب 3000 طن. ^{[ 6 ]} في عام 1909، استحوذت شركة بروكتر آند غامبل على حقوق براءة اختراع نورمان في الولايات المتحدة؛ ^{[ 7 ]} وفي عام 1911، بدأت الشركة بتسويق أول سمن مهدرج ، وهو كريسكو (المكون في معظمه من زيت بذرة القطن المهدرج جزئيًا ). وحققت الشركة نجاحًا إضافيًا بفضل أسلوب التسويق الذي اعتمد على توزيع كتب طبخ مجانية تضمنت جميع وصفاتها استخدام كريسكو.

قبل عام ١٩١٠، كانت الدهون الغذائية في الدول الصناعية تتكون في الغالب من دهن الزبدة ، وشحم البقر ، وشحم الخنزير . خلال حكم نابليون في فرنسا في أوائل القرن التاسع عشر، تم ابتكار نوع من السمن النباتي لإطعام الجنود باستخدام الشحم واللبن الرائب. بدأ استيراد فول الصويا إلى الولايات المتحدة كمصدر للبروتين في أوائل القرن العشرين، مما أدى إلى وفرة زيت فول الصويا كمنتج ثانوي يمكن تحويله إلى دهون صلبة، وبالتالي معالجة نقص دهن الزبدة. مع ظهور التبريد، تميزت أنواع السمن النباتي المصنوعة من الدهون المهدرجة بميزة، وهي أنه على عكس الزبدة، يمكن إخراجها من الثلاجة ودهنها مباشرة على الخبز. أدت بعض التغييرات الطفيفة في التركيب الكيميائي للدهون المهدرجة إلى خصائص خبز أفضل مقارنة بشحم الخنزير. نتيجة لهذه العوامل، بدأ السمن النباتي المصنوع من زيت فول الصويا المهدرج جزئيًا يحل محل دهن الزبدة. بدأت الدهون المهدرجة جزئيا مثل Crisco و Spry ، التي تباع في إنجلترا، تحل محل الزبدة والسمن في خبز الخبز والفطائر والبسكويت والكعك في عام 1920. ^{[ 8 ]}

ازداد إنتاج الدهون المهدرجة جزئيًا بشكل مطرد في القرن العشرين مع استبدال الدهون الحيوانية بالدهون النباتية المُعالجة في الولايات المتحدة ودول غربية أخرى. في البداية، كان الدافع اقتصاديًا نظرًا لانخفاض تكلفة السمن النباتي والزيوت المهدرجة مقارنةً بالزبدة وشحم الخنزير، لا سيما بالنسبة للمطاعم والمصانع. مع ذلك، خلال ثمانينيات القرن الماضي، بدأت الجهات التنظيمية والأطباء وخبراء التغذية ووسائل الإعلام الصحية والمناهج التعليمية وكتب الطبخ بالترويج لأنظمة غذائية منخفضة الدهون المشبعة لأسباب صحية. استجابت جماعات المناصرة في الولايات المتحدة بالمطالبة باستبدال الدهون الحيوانية والدهون الاستوائية المشبعة ببدائل نباتية. شنّ مركز العلوم في المصلحة العامة (CSPI) حملة قوية ضد استخدام الشركات، بما في ذلك مطاعم الوجبات السريعة، للدهون المشبعة، مُروّجًا للدهون المتحولة كبديل صحي. كما نشرت الجمعية الوطنية لإنقاذ القلب إعلانات على صفحات كاملة في الصحف الكبرى، مُهاجمةً استخدام شحم البقر في بطاطس ماكدونالدز المقلية. حثّوا مطاعم الوجبات السريعة متعددة الجنسيات ومصنّعي الأغذية على التحوّل إلى الزيوت النباتية، واستجابت جميع الشركات المستهدفة تقريبًا باستبدال الدهون المشبعة بالدهون المتحولة. ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}

منذ ذلك الحين، اتجهت صناعة الأغذية إلى التخلي عن الدهون المهدرجة جزئياً استجابةً للمخاوف الصحية المتعلقة بالدهون المتحولة، ومتطلبات وضع العلامات، وإزالة الدهون المتحولة من المضافات الغذائية المسموح بها. ^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]} وقد استُبدلت هذه الدهون بالدهون المهدرجة كلياً، والزيوت النباتية التي تحتوي بطبيعتها على نسبة أعلى من الدهون المشبعة، وبالتالي تكون أكثر صلابة في درجة حرارة الغرفة، مثل زيت النخيل وزيت جوز الهند ، والدهون المُعدّلة التي لا تُنتج الدهون المتحولة.

يؤدي تحول بعض روابط الكربون غير المشبعة المتبقية إلى متصاوغاتها من نوع "سيس" إلى متصاوغات " ترانس " أثناء عملية الهدرجة الجزئية إلى إنتاج الدهون المتحولة ، التي قد تزيد من خطر الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية. ^{[ 15 ] [ 16 ]} يُفضل التحول من روابط "سيس" إلى روابط "ترانس" لأن طاقة تكوين "ترانس" أقل من طاقة تكوين "سيس" الطبيعي. عند الاتزان، تكون نسبة متصاوغات "ترانس" إلى متصاوغات "سيس" حوالي 2:1.

• زيت نباتي معالج بالهيدروجين

• شورتليف، ويليام؛ أويجي، أكيكو (2020). تاريخ الهدرجة والتقصير والسمن النباتي (1860-2020): ببليوغرافيا ومصدر مشروحان بشكل موسع (ملف PDF) . لافاييت، كاليفورنيا: مركز معلومات الصويا. ISBN 978-1-948436-18-2.