บทเรียนที่ 2 ปฏิกิริยาการเกิดไขมัน

ปฏิกิริยาการเกิดไขมัน

ในการจำแนกไขมันและน้ำมันจะพิจารณาจากส่วนที่เกิดจากกรดไขมันในเอสเทอร์นั้น ถ้ามี 1 โมเลกุลจัดเป็นมอนอกลีเซอไรด์(monoglyceride)  ถ้ามี 2 โมเลกุลจัดเป็นไดกลีเซอไรด์ (diglyceride  และถ้ามี 3 โมเลกุลจัดเป็นไตรกลีเซอไรด์ (triglyceride)

ปฏิกิริยาการเกิดไขมันเป็นปฏิกิริยาการเกิดเอสเทอร์ (esterification) นั่นเอง  เช่น ปฏิกิริยาการเกิดไตรกลีเซอไรด์จากกลีเซอรอล 1 โมเลกุลรวมกับกรดไขมัน 3 โมเลกุล จะได้ไตรกลีเซอไรด์  (หรือไตรเอซิลกลีเซอรอล)  1 โมเลกุล ดังสมการ

ไขมันหรือไตรกลีเซอไรด์ที่มีหมู่ R1 , R2, R3  เหมือนกันเรียกว่า ไตรกลีเซอไรด์อย่างง่าย (simple triglyceride) แต่ถ้า 2 หรือ 3 หมู่ต่างกันก็จะเรียกว่าไตรกลีเซอไรด์ผสม (mix triglyceride) ไขมันและน้ำมันในธรรมชาติจะเป็นไตรกลีเซอไรด์ผสมเป็นส่วนใหญ่

ตัวอย่างปฏิกิริยาการเกิดไขมันไตรสเตียรินจากปฏิกิริยาระหว่างกลีเซอรอล 1 โมเลกุลกับกรดสเตียริก 3 โมเลกุล โดยมีตัวเร่งปฏิกิริยา จัดเป็นปฏิกิริยาขจัดน้ำ (dehydration reaction) จะได้ไขมันไตรสเตียริน 1 โมเลกุล และน้ำ 3 โมเลกุล ดังนี้

บทเรียนที่ 3 ฟอสโฟไลปิด

ฟอสโฟลิพิด (phospholipid) คือ ลิพิด (lipid) ซึ่งเกิดจากการรวมตัวของ กลีเซอรอล (glycerol) 1 โมเลกุล ของกรดไขมัน (fatty acid) 2 โมเลกุล และกรดฟอสฟาริก 1 โมเลกุล ในโมเลกุลมีทั้งส่วนที่ชอบน้ำ (hydrophilic) ในไม่ชอบน้ำ (hydrophobic) สามารถใช้เป็นอิมัลซิไฟเออร์ (emulsifier) ช่วยทำให้อิมัลชัน (emulsion) คงตัว

ในธรรมชาติพบเป็นส่วนประกอบของ เยื่อหุ้มเซล (cell membrane) เช่น เลซิติน (lecithin)

บทเรียนที่ 4 ทำความรู้จักกับไขมันและน้ำมัน

ความสำคัญของไขมันและน้ำมันในร่างกาย

น้ำมันจากสัตว์ เช่น น้ำมันหมู ไขวัว เนย มักมีกรดไขมันอิ่มตัวเป็นองค์ประกอบสูงกว่ามากจึงมีสภาพเป็นของแข็ง กรดไขมันอิ่มตัวซึ่งส่วนใหญ่พบในน้ำมันสัตว์ ไขมันสัตว์และน้ำมันมะพร้าว เป็นต้น กรดไขมันต่างๆ เหล่านี้เมื่อดูดซึมเข้าร่างกายแล้ว ถ้ามีส่วนเหลือจากร่างกายใช้จะถูกเก็บไว้ในรูปของไขมันโดยส่วนใหญ่แล้วจะมีจุดหลอมเหลวสูง ซึ่งอาจทำให้เกิดปัญหากับหลอดเลือดในภายหลังได้เพราะเกิดการแข็งตัวของกรดไขมันจับตัวอยู่ตามหลอดเลือด

ส่วนกรดไขมันกลุ่มที่จำเป็นต่อร่างกาย (Essential fatty acids) ได้แก่ กรดไลโนเลนิก (Linolenic acid) กรดไลโนเลอิก (Linoleic acid) และกรดอะราชิโนดิก (Arachidonic acid) เป็นต้น ซึ่งกรดกลุ่มนี้ร่างกายไม่สามารถสังเคราะห์ได้เองเหมือนกรดไขมันอิ่มตัว จำเป็นต้องได้รับจากสารอาหารเท่านั้น กรดไลโนเลอิก และกรดไลโนเลนิก จะมีความจำเป็นอย่างมากต่อสภาพร่างกาย เช่น

- จำเป็นต่อการทำงานของเยื่อหุ้มเซลล์ร่างกาย
- จำเป็นต่อการทำงานของระบบสืบพันธุ์
- จำเป็นต่อการนำโคเลสเตอรอลไปใช้ให้เกิดประโยชน์
- จำเป็นต่อการเจริญเติบโตของทารกและเด็ก
- เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์โปรสตาแกลนติน (Prostaglandin) PG ซึ่งเป็นฮอร์โมน ในเนื้อเยื่อสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ทำหน้าที่เกี่ยวกับการทำงานของกล้ามเนื้อเรียบ
- ช่วยป้องกันไม่ให้ผิวหนังอักเสบ เป็นต้น หากร่างกายขาดสาร 2 ชนิดนี้นานเกินไป จะทำให้ผิวหนังแตกแห้ง และผมร่วงได้

เมื่อเรารับประทานอาหารที่เป็นไขมันและน้ำมันเข้าไป จะถูกย่อยที่ลำไส้เล็กโดยไขมันและน้ำมันจะถูกน้ำดีทำให้เป็นอีมัลชันก่อน จากนั้นเอ็นไซม์ไลเปส (Lipase) จะเร่งปฏิกิริยาไฮโดรลิซิส ย่อยไขมัน และน้ำมันให้กลายเป็นกรดไขมันและกลีเซอรอล และถูกดูดซึมไปยังส่วนต่างๆ ของร่างกาย เพื่อเป็นแหล่งพลังงานในร่างกาย แต่ถ้าร่างกายใช้ไม่หมดจะสะสมเป็นเนื้อเยื่อไขมันอยู่ในร่างกายทำให้อ้วนได้ ไขมันและน้ำมันนอกจากร่างกายจะได้จากการรับประทานอาหารประเภทไขมัน และน้ำมันโดยตรงแล้วร่างกายเรายังสามารถเปลี่ยนอาหารประเภทแป้ง และน้ำตาลให้เป็นไขมันได้อีกด้วย ดังนั้นคนที่รับประทานอาหารประเภทแป้งและน้ำตาลมากเกินไปก็จะทำให้อ้วนได้เช่นเดียวกัน

ปริมาณไขมันที่ควรบริโภค 

ยังไม่มีการกำหนดว่าในวันหนึ่งๆ บุคคลควรบริโภคไขมันปริมาณเท่าใด มีแต่การแนะนำว่าไม่ควรบริโภคมากเกินไปเพราะมีหลักฐานว่า ไขมันในอาหารมีความเกี่ยวข้องกับโรคหลอดโลหิตและหัวใจ สภาอาหารและโภชนาการของสหรัฐฯ แนะนำให้บริโภคไขมันจากพืชซึ่งเป็นไขมันประเภทไม่อิ่มตัว เพราะพบว่าสามารถลดโคเลสเตอรอล ซึ่งเป็นสาเหตุของหลอดโลหิตแข็งได้บ้าง หลังจากการค้นคว้าจำนวนมาก สภาอาหารและโภชนาการของสหรัฐฯ แนะนำเพิ่มเติมว่าอาหารของทารกควรมีไขมันไม่น้อยกว่าร้อยละ 15 ของแคลอรีทั้งหมด เพื่อจะได้รับกรดไขมันจำเป็นเพียงพอต่อความเจริญเติบโตของร่างกาย

ในประเทศไทยเรายังไม่มีการกำหนดแต่เห็นด้วยว่า เด็กทารกควรจะได้รับแคลอรีจากไขมันบ้างเพราะการกินอาหารของคนไทยโดยเฉพาะในภาคอีสาน และภาคเหนือมีปริมาณน้อยเกินไป นักโภชนาการไทยประมาณว่าเด็กควรจะกินไขมันไม่น้อยกว่าร้อยละ 20-25 ของแคลอรีทั้งหมดและเน้นเรื่องการกินไขมันจากพืชให้มากเพื่อป้องกันอันตรายซึ่งอาจเกิดขึ้นกับหัวใจและหลอดโลหิต

แต่ถ้าคนเรากินไขมันน้อยเกินไป อาจจะไม่ได้รับพลังงานเพียงพอทำให้น้ำหนักตัวน้อย และอาจขาดวิตามินประเภทที่ละลายในไขมัน เช่น เอ ดี อี เค ด้วย

อย่างไรก็ตามถ้าเราลองพิจารณาอาหารไทยตามร้านค้าประเภทจานด่วนจะเห็นว่า ข้าวราดแกงทั้งหลายเป็นกับข้าวที่ใช้กะทิทั้งสิ้น ทั้งแกงเผ็ด แกงเขียวหวาน แกงคั่ว แกงแดง ฉู่ฉี่ ห่อหมกแม้แต่น้ำพริกยังราดกะทิ บรรดาผัดไม่ว่าจะเป็นผัดผัก ผัดเผ็ด ผัดพริกขิง ก็จะเห็นน้ำมันลอยเป็นแพ พวกอาหารทอด ไข่เจียว ไข่ดาว หมูทอด ไก่ทอด ปลาทอด เนื้อทอด ซึ่งต้องทอดในน้ำมันท่วม ทำให้มีน้ำมันค้างในอาหารเหล่านี้ในปริมาณมาก

ดังนั้น การรับประทานอาหารประเภทไขมันในปริมาณมาก และบ่อยเกินไป ไม่ว่าจะเป็นอาหารชาติไหน ทั้งฝรั่ง ไทย จีน ถ้าไม่เลี่ยงอาหาร ผัด ทอด อาหารใส่กะทิ เนื้อติดมัน หนังไก่ หนังปลา แคบหมู ไม่ย้อนกลับไปมองอาหารประเภทผักผลไม้ อาหารพร่องไขมัน คนไทยเราก็คงหนีโรคอ้วนไม่พ้น ปัญหาโรคภัยไข้เจ็บก็จะทวีมากขึ้น โดยเฉพาะในปัจจุบันพบว่าผู้ที่รับประทานอาหารที่มีไขมันสูงมีความเสี่ยงต่อการเกิดมะเร็งเต้านม มะเร็งลำไส้ใหญ่ มะเร็งต่อมลูกหมาก และมะเร็งตับอ่อน และน่าแปลกที่ไขมันกลุ่มที่สร้างปัญหามะเร็งมากที่สุด มักเป็นกรดไขมันชนิดไม่อิ่มตัวสูง (Polyunsatualted Fatty Acid) กลุ่มโอเมก้า6 ในน้ำมันพืชหลายชนิด เช่น น้ำมันเมล็ดทานตะวัน น้ำมันถั่วเหลือง น้ำมันดอกคำฝอย น้ำมันข้าวโพด ฯลฯ มีกรดไขมันไม่อิ่มตัวสูงในปริมาณมาก กรดไขมันชนิดนี้ไม่คงตัว หากได้รับความร้อนมาก สัมผัสอากาศนาน ใช้ปรุงอาหารซ้ำหลายๆ ครั้ง กรดไขมันอาจแตกตัวหรือเกิดอนุมูลอิสระ หากผู้บริโภคได้รับอนุมูลอิสระจากกรดไขมันพวกนี้ไปมากๆ ก็อาจเสี่ยงต่อการเป็นมะเร็งได้มากเช่นกัน

ตามซูเปอร์มาร์เก็ตในต่างประเทศมักติดคำแนะนำไว้ว่าอย่าใช้น้ำมันพืชประเภทกรดไขมันไม่อิ่มตัวสูงปรุงอาหารที่ใช้ความร้อนสูง แต่ให้ใช้น้ำมันสลัด หากคิดจะใช้ไขมันปรุงอาหารที่ใช้ความร้อนสูงเป็นเวลานานๆ ให้ใช้พวกมาร์การีน (เนยเทียม) แทน 

บทเรียนที่ 5 การเปลี่ยนแปลงของไขมันและน้ำมัน 

การเปลี่ยนแปลงทางเคมีของไขมันและน้ำมัน

1.  ปฏิกิริยาลิโพไลซิส เป็นการแตกสลายของโมเลกุลของไขมันและน้ำมัน มีการเปลี่ยนแปลงเคมีเนื่องจากปฏิกิริยาต่างๆ ดังนี้คือ การแตกของพันธะเอสเทอร์ของลิพิด  ซึ่งอาจเกิดจากปฏิกิริยาที่เร่งโดยเอ็นไซม์หรือเร่งโดยความร้อนร่วมกับความชื้น ทำให้ได้กรดไขมันอิสระซึ่งกรดไขมันอิสระเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันได้ง่ายกว่ากรดไขมันที่อยู่ในรูปแบบเอสเทอร์ของ กลีเซอรอล จึงเป็นปฏิกิริยาหลักที่ทำให้เกิดการเสื่อมเสียของน้ำมันที่ใช้ในการทอด  เพราะความชื้นจากอาหารที่ถ่ายเทมายังน้ำมัน  และอุณหภูมิสูงของน้ำมันในขณะทอด  และการเกิดลิโพไลซิสของน้ำมัน  จะทำให้จุดเกิดควันของน้ำมันที่ผ่านการทอดลดลง เพราะน้ำมันมีกรดไขมันอิสระเพิ่มขึ้น สำหรับเอนไซม์ในสัตว์นั้นจะเร่งให้เกิดปฏิกิริยาลิโพไลซิสเมื่อสัตว์ตายลง ดังนั้นไขมันที่ได้จากสัตว์ควรรีบให้ความร้อน  เช่น การเจียวมันหมูเพื่อทำลายเอนไซม์ สำหรับน้ำมันดิบนั้นจะเกิดปฏิกิริยาลิโพไลซิสแล้วให้กรดไขมันขนาดเล็ก ซึ่งเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันต่อไปจนเกิดกลิ่นเหม็นหืน(rancid flavor) ส่วนไขมันที่ได้จากพวกเมล็ดต่างชนิดกันจะเกิดปฏิกิริยาลิโพไลซิสจนได้กรดไขมันอิสระในปริมาณที่แตกต่างกันไปเมื่อแก่จัดและถูกเก็บเกี่ยว ดังนั้นหลังการสกัดไขมันจากพืชจึงต้องสะเทินกรดไขมันอิสระด้วยสารละลายด่าง

ตารางที่  3.6  สมบัติทางเคมีของไขมันและน้ำมันบางชนิด

ที่มา : นิธิยา (2549)

2. ปฏิกิริยาออกซิเดชัน เป็นปฏิกิริยาระหว่างกรดไขมันที่ไม่อิ่มตัวกับออกซิเจน ทำให้อาหารที่มีน้ำมันหรือไขมันเป็นองค์ประกอบอยู่เกิดการเปลี่ยนแปลงจนได้กลิ่นรสที่ไม่พึงประสงค์ ทำให้คุณค่าทางโภชนาการของอาหารลดลง สารที่เกิดขึ้นบางชนิดมีแนวโน้มเป็นสารพิษ อย่างไรก็ตามการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันในสภาวะที่ควบคุมจนได้ระดับปฏิกิริยาที่เหมาะสมก็ทำให้อาหารมีกลิ่นรสที่พึงประสงค์ เช่น การเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันในเนยแข็งที่บ่มหรือการเกิดกลิ่นรสของอาหารทอดบางชนิดซึ่งจะได้กล่าวในรายละเอียดต่อไป

3. ปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชัน เป็นการเติมไฮโดรเจนเข้าไปยังคาร์บอน  ณ  ตำแหน่งที่ไม่อิ่มตัวของกรดไขมัน ทำให้กรดไขมันเปลี่ยนจากชนิดที่ไม่อิ่มตัวมาเป็นชนิดที่อิ่มตัว ทำให้เปลี่ยนจากน้ำมันมาเป็นไขมันเนื่องจากเมื่อกรดไขมันอิ่มตัวมากขึ้นจุดหลอมเหลวจะเพิ่มขึ้นจึงทำให้เปลี่ยนสถานะจากของเหลวเป็นของแข็ง นิยมใช้ในการทำเนยขาวและเนยเทียม   อย่างไรก็ตามระหว่างกระบวนการทำไฮโดรจิเนชันจะทำให้กรดไขมันจำนวนหนึ่งถูกเปลี่ยนไปอยู่ในรูปทรานส์ไอโซเมอร์ การผลิตเนยขาวหรือเนยเทียมในระดับอุตสาหกรรมมีการผ่านกาซไฮโดรเจนที่ความดันสูงลงน้ำมันโดยใช้ไอออนของโลหะหนัก เช่น  นิเกิลหรือพลาตินัมเป็นสารเร่งปฏิกิริยา

4. ปฏิกิริยาฮาโลจิเนชัน เป็นการเติมสารจำพวกฮาโลเจนเข้าไปยังคาร์บอน ณ ตำแหน่งที่ไม่อิ่มตัวของกรดไขมันจึงทำให้สามารถใช้ปฏิกิริยานี้ตรวจสอบหาระดับความไม่อิ่มตัวของกรดไขมันโดยการเติมไอโอดีนในสภาวะที่เป็นกรดและในที่ที่ไม่มีแสงสว่าง ทั้งนี้เพราะเมื่อมีแสงแทนที่ไอโอดีนจะถูกเติม ณ คาร์บอนที่ไม่อิ่มตัว ไอโอดีนจะไปแทนที่ไฮโดรเจนในคาร์บอนที่อิ่มตัวมากกว่า การหาระดับความไม่อิ่มตัวของกรดไขมันโดยการเติมไอโอดีนทำให้ได้ค่าไอโอดีนดังกล่าวแล้วในหัวข้อสมบัติทางเคมีของไขมันและน้ำ     

5. ปฏิกิริยาการสลายตัวของน้ำมันเนื่องจากความร้อนสูง เมื่อน้ำมันได้รับความร้อนสูง เช่น การทอดอาหารในน้ำมันที่อุณหภูมิสูง น้ำมันที่ใช้ในการทอดจะเกิดการเปลี่ยนแปลงต่างๆ  พร้อมกันคือ ไขมันสัมผัสกับอากาศจึงเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันอย่างรวดเร็วจนในที่สุดได้กรดอินทรีย์และสารไฮโดรคาร์บอนที่ระเหยง่ายและคีโตน ไตรเมอร์ อีพอกไซด์ แอลกอฮอลล์และ ไดเมอร์ภายใต้ความร้อนสูง ในขณะเดียวกันไอน้ำที่ระเหยออกจากอาหารจะก่อให้เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสของน้ำมันที่ใช้ทอดอาหาร ทำให้ได้กรดไขมันอิสระ ไดกลีเซอไรด์ มอโนกลีเซอไรด์และกลีเซอรีน 

นอกจากนี้อาหารที่ทอดจะละลายสารบางชนิดที่ละลายได้ในน้ำมันออกมาสู่น้ำมัน

ปฏิกิริยาต่างๆ ที่เกิดขึ้นในเวลาใกล้เคียงกันและรวดเร็วเป็นผลให้น้ำมันเสื่อมคุณภาพเช่น เกิดควัน เกิดฟอง และมีสีเข้มขึ้น มีความหนืดมากขึ้น