كيفية تقوية الزيوت الطبيعية دون الحصول على الدهون المتحولة

من أجل إطالة العمر الافتراضي للأغذية، عادة ما يضيف المصنعون الهيدروجين إلى الزيوت الطبيعية. إلا أن هذه العملية تؤدي أيضاً إلى قبول الدهون المتحولة التي لها آثار ضارة على الصحة، مثل رفع مستويات الكولسترول الضار وزيادة خطر الإصابة بأمراض القلب. 

من أجل إطالة العمر الافتراضي للأغذية، يضيف المصنعون عادة الهيدروجين إلى الزيوت الطبيعية - وهي عملية تسمى الهدرجة [إدخال ذرة الهيدروجين في مركب]. إلا أن هذه العملية تؤدي أيضاً إلى قبول الدهون المتحولة التي لها آثار ضارة على الصحة، مثل رفع مستويات الكولسترول الضار وزيادة خطر الإصابة بأمراض القلب.

توجد الدهون المتحولة في الزيوت النباتية والسمن والبسكويت والبسكويت والوجبات الخفيفة. توصي السلطات الصحية في جميع أنحاء العالم بتقليل استهلاك الدهون المتحولة. الآن، قام الكيميائيون من جامعة كاليفورنيا ريفرسايد في كاليفورنيا بتطوير محفز - مادة تسرع التفاعل الكيميائي - والتي تسمح بتقليل الزيوت مع تقليل كميات الدهون المتحولة التي يتم الحصول عليها.

وفي تجاربهم، استخدم الباحثون، بقيادة فرانسيسكو زايرا، أستاذ الكيمياء، البلاتين، وهو محفز شائع في مثل هذه العمليات. ما يقرب من ثمانين في المئة من جميع العمليات الكيميائية الصناعية تستخدم المواد الحفازة. مع مبيعات عالمية سنوية تبلغ حوالي ألف وخمسمائة مليار دولار، تساهم المحفزات بحوالي خمسة وثلاثين بالمائة من الإنتاج المحلي العالمي. يتم استخدامها في إنتاج المنتجات والبتروكيماويات الزراعية والمنتجات الصيدلانية ومستحضرات التجميل والمواد الغذائية والبوليمرات.

ومن خلال التحكم في بنية جزيئات البلاتين، تمكنت مجموعة البحث من إنتاج محفز أكثر انتقائية. تشير الانتقائية التحفيزية إلى قدرة المحفز على "تفضيل" مسار تفاعل كيميائي معين من بين مجموعة واسعة ممكنة من الاختيارات. في هذه الحالة، يشير الانتقاء إلى التسمين الجزئي للدهون دون الحصول على الدهون المتحولة. ووجد فريق البحث أن نشاط المحفز البلاتيني يكون أكثر انتقائية عندما ترتب الجسيمات نفسها في مصفوفة رباعية السطوح، حيث تنتظم الذرات المختلفة في نظام بلوري سداسي الشكل، يشبه قرص العسل. تتيح الجسيمات التي تحتوي على هذا الهيكل إمكانية استلام أيزومر cis، وهو غير ضار بالصحة، من الدهون المتصلبة. ووجد الباحثون أن أنواعا أخرى من البلورات تؤدي إلى تلقي الدهون المتحولة.

يُشار إلى المحفزات البلاتينية من النوع الذي يستخدمه الفريق على أنها غير متجانسة لأنها توجد في مرحلة مختلفة (صلبة) عن تلك الموجودة في المواد المتفاعلة (السائلة أو الغازية). بالمقارنة مع المحفزات المتجانسة، التي يكون فيها المحفز في نفس الطور (السائل) مثل المواد المتفاعلة، تتمتع المحفزات غير المتجانسة بمزايا التحضير البسيط، والتعامل المريح، والفصل السهل عن خليط التفاعل، وإعادة التدوير، والاستقرار العالي، والتكلفة المنخفضة.

ومع ذلك، فإن عيبها الرئيسي، على عكس المحفزات المتجانسة التي تكون جزيئية، يكمن في حقيقة أن استخدام المحفزات غير المتجانسة يتطلب تشتتها كجزيئات صغيرة في ركيزة ذات مساحة سطحية عالية من أجل تحسين نشاطها. وفي أغلب الأحيان، يؤدي هذا إلى الحصول على محفزات ذات أسطح تحتوي على هياكل غير موحدة.

يعد البحث أيضًا إنجازًا لأنه يوضح لأول مرة أنه يمكن تحقيق انتقائية عالية باستخدام محفزات غير متجانسة مثل البلاتين من خلال التحكم في بنية سطحها.

"كلما تم التحكم في تحضير المحفزات، كلما كان من الأسهل توجيه الانتقائية التحفيزية لعملية كيميائية فريدة من نوعها"، يوضح الباحث. "يظهر بحثنا أنه من الممكن تحضير محفزات غير متجانسة توفر تحكمًا متزايدًا فيما يتعلق بالانتقائية. وهذا يفتح آفاقًا جديدة، كما نأمل، لقدرة الكيميائيين على تحقيق الانتقائية للتفاعلات الأخرى أيضًا من خلال تصميم محفزات فريدة غير متجانسة ذات هياكل محددة.

ويضيف الباحث: "يظهر بحثنا أنه بفضل التقدم الجديد في علم النانو، يمكن إنتاج محفزات غير متجانسة انتقائية للغاية ومتقدمة للغاية من خلال التحكم في بنيتها". "في هذا الجانب، يغير بحثنا المفهوم المقبول فيما يتعلق بالمحفزات غير المتجانسة. يمكن لهذه المحفزات الآن أن تتنافس بشكل أفضل مع المحفزات المتجانسة، والتي تستخدم عادة في الصناعة في التفاعلات التي تتطلب انتقائية عالية للغاية مثل تلك المستخدمة في إنتاج المستحضرات الصيدلانية وغيرها من المواد الكيميائية الدقيقة.

ظهرت نتائج البحث هذا الشهر في النسخة الإلكترونية من مجلة Nature Materials، واستمرارًا للبحث، تخطط مجموعة العلماء للعثور على تفاعلات أخرى تكون فيها الانتقائية العالية ضرورية. ويخطط الباحثون أيضًا لتحسين الطرق الاصطناعية المستخدمة للحصول على محفزات انتقائية.

لإشعار الباحثين