Kemiske reaktioner af fedtstoffer og olier
Fedtstoffer og olier kan deltage i en række kemiske reaktioner – fordi triglycerider er estere, kan de f.eks. hydrolyseres i nærværelse af en syre, en base eller specifikke enzymer, der er kendt som lipaser. Hydrolysen af fedtstoffer og olier i tilstedeværelse af en base bruges til at fremstille sæbe og kaldes forsæbning. I dag fremstilles de fleste sæber ved hydrolyse af triglycerider (ofte fra talg, kokosolie eller begge dele) ved hjælp af vand under højt tryk og høj temperatur . Derefter bruges natriumcarbonat eller natriumhydroxid til at omdanne fedtsyrerne til deres natriumsalte (sæbemolekyler):
Nærmere kigget: Sæbe
Ordinær sæbe er en blanding af natriumsalte af forskellige fedtsyrer, der fremstilles ved en af de ældste organiske synteser, som mennesket har praktiseret (kun overgået af fermentering af sukkerstoffer til fremstilling af ethylalkohol). Både fønikerne (600 f.Kr.) og romerne fremstillede sæbe af animalsk fedt og træaske. Alligevel begyndte man ikke at fremstille sæbe i stor stil før 1700-tallet. Sæbe blev traditionelt fremstillet ved at behandle smeltet svinefedt eller talg med et lille overskud af alkali i store åbne kar. Blandingen blev opvarmet, og damp blev boblet igennem den. Efter at forsæbningen var afsluttet, blev sæben udfældet fra blandingen ved at tilsætte natriumklorid (NaCl), fjernet ved filtrering og vasket flere gange med vand. Derefter blev den opløst i vand og genudfældet ved tilsætning af mere NaCl. Den glycerol, der blev produceret ved reaktionen, blev også genvundet fra de vandige vaskeopløsninger.
Pumice eller sand tilsættes for at fremstille skuresæbe, mens ingredienser som parfume eller farvestoffer tilsættes for at fremstille duftende, farvede sæber. Ved at blæse luft gennem smeltet sæbe fremstilles en flydende sæbe. Blød sæbe, der er fremstillet med kaliumsalte, er dyrere, men giver et finere skum og er mere opløseligt. De anvendes i flydende sæbe, shampoo og barbercreme.
Skidt og snavs klæber normalt til hud, tøj og andre overflader ved at blive kombineret med kropsolier, madlavningsfedt, smørefedt og lignende stoffer, der virker som lim. Da disse stoffer ikke kan blandes med vand, hjælper vask med vand alene ikke meget til at fjerne dem. Sæbe fjerner dem imidlertid, fordi sæbemolekyler har en dobbelt natur. Den ene ende, kaldet hovedet, bærer en ionisk ladning (en carboxylat-anion) og opløses derfor i vand; den anden ende, halen, har en kulbrintestruktur og opløses i olier. Kulbrintehalerne opløses i jorden; de ioniske hoveder forbliver i vandfasen, og sæben opdeler olien i små sæbeomsluttede dråber, kaldet miceller, som spredes i hele opløsningen. Dråberne støder hinanden fra sig på grund af deres ladede overflader og smelter ikke sammen. Da olien ikke længere “limer” snavset fast til den snavsede overflade (hud, klud, tallerken), kan det sæbeomsluttede snavs let skylles væk.
Dobbeltbindingerne i fedtstoffer og olier kan undergå hydrogenering og også oxidation. Hydrogenering af vegetabilske olier til fremstilling af halvfaste fedtstoffer er en vigtig proces i fødevareindustrien. Kemisk set er den stort set identisk med den katalytiske hydrogeneringsreaktion, der er beskrevet for alkener.
I kommercielle processer styres antallet af dobbeltbindinger, der hydrogeneres, nøje for at fremstille fedtstoffer med den ønskede konsistens (blødt og smidigt). Billige og rigelige vegetabilske olier (raps, majs og sojabønner) omdannes således til margarine og madlavningsfedt. Ved fremstillingen af margarine blandes f.eks. delvist hærdede olier med vand, salt og fedtfri tørmælk sammen med smagsstoffer, farvestoffer og A- og D-vitaminer, som tilsættes for at tilnærme sig smørets udseende, smag og næringsværdi. (Konserveringsmidler og antioxidanter er også tilsat.) I de fleste kommercielle jordnøddesmør er jordnøddeolien blevet delvist hydrogeneret for at forhindre, at den skiller sig ud. Forbrugerne kunne mindske mængden af mættet fedt i deres kost ved at bruge de originale uforarbejdede olier på deres mad, men de fleste mennesker vil hellere smøre margarine på deres toastbrød end at hælde olie på det.
Mange mennesker er gået fra smør til margarine eller vegetabilsk shortening på grund af bekymring for, at mættede animalske fedtstoffer kan øge kolesterolniveauet i blodet og resultere i tilstoppede arterier. Under hydrogenering af vegetabilske olier sker der imidlertid en isomeriseringsreaktion, som producerer de transfedtsyrer, der er nævnt i det indledende essay. Undersøgelser har imidlertid vist, at transfedtsyrer også øger kolesterolniveauet og øger forekomsten af hjertesygdomme. Transfedtsyrer har ikke den bøjning i deres strukturer, som forekommer i cis-fedtsyrer, og de pakker derfor tæt sammen på samme måde som de mættede fedtsyrer. Forbrugerne rådes nu til at bruge flerumættede olier og blød eller flydende margarine og reducere deres samlede fedtforbrug til mindre end 30 % af deres samlede kalorieindtag hver dag.
Fedtstoffer og olier, der er i kontakt med fugtig luft ved stuetemperatur, undergår til sidst oxidations- og hydrolysereaktioner, som får dem til at blive rancede og får en karakteristisk ubehagelig lugt. En af årsagerne til lugten er frigivelsen af flygtige fedtsyrer ved hydrolyse af esterbindingerne. Smør frigør f.eks. smør-, capryl- og capronsyrer, der lugter ildelugtende. Mikroorganismer i luften danner lipaser, der katalyserer denne proces. Hydrolytisk ranciditet kan let forhindres ved at dække fedtet eller olien til og opbevare den i køleskab.
En anden årsag til flygtige, lugtende forbindelser er oxidation af de umættede fedtsyrekomponenter, især den let oxiderede strukturelle enhed
i flerumættede fedtsyrer, såsom linolsyre og linolensyre. Et særligt stødende produkt, der dannes ved oxidativ spaltning af begge dobbeltbindinger i denne enhed, er en forbindelse kaldet malonaldehyd.
Ranciditet er et stort problem for fødevareindustrien, og derfor søger fødevarekemikere altid nye og bedre antioxidanter, stoffer, der tilsættes i meget små mængder (0,001%-0,01%) for at forhindre oxidation og dermed undertrykke ranciditet. Antioxidanter er forbindelser, hvis affinitet for ilt er større end for lipiderne i fødevarerne; de virker således ved fortrinsvis at reducere den ilt, der optages i produktet. Da E-vitamin har antioxidante egenskaber, bidrager det til at reducere skader på lipider i kroppen, især på umættede fedtsyrer, der findes i lipider i cellemembraner.