Kemiska reaktioner hos fetter och oljor
Fetter och oljor kan delta i en mängd olika kemiska reaktioner – eftersom triglycerider är estrar kan de till exempel hydrolyseras i närvaro av en syra, en bas eller specifika enzymer som kallas lipaser. Hydrolysen av fetter och oljor i närvaro av en bas används för att göra tvål och kallas saponifiering. Idag framställs de flesta tvålar genom hydrolys av triglycerider (ofta från talg, kokosolja eller båda) med hjälp av vatten under högt tryck och hög temperatur . Natriumkarbonat eller natriumhydroxid används sedan för att omvandla fettsyrorna till deras natriumsalter (tvålmolekyler):
Närmare tittande: Såpa
Ordinär tvål är en blandning av natriumsalter av olika fettsyror, som framställs genom en av de äldsta organiska synteser som människan har gjort (näst efter jäsning av socker för att framställa etylalkohol). Både fenicierna (600 f.Kr.) och romarna tillverkade tvål av djurfett och träaska. Trots detta började man inte tillverka tvål i stor skala förrän på 1700-talet. Traditionellt tillverkades tvål genom att smält fett eller talg behandlades med ett litet överskott av alkali i stora öppna kar. Blandningen värmdes upp och ånga bubblades genom den. När förtvålningen var klar fälldes tvålen ut ur blandningen genom tillsats av natriumklorid (NaCl), avlägsnades genom filtrering och tvättades flera gånger med vatten. Den löstes sedan upp i vatten och fälldes på nytt genom tillsats av mer NaCl. Den glycerol som producerades i reaktionen återvanns också från de vattenhaltiga tvättlösningarna.
Pumice eller sand tillsätts för att framställa skurtvål, medan ingredienser som parfymer eller färgämnen tillsätts för att framställa väldoftande, färgade tvålar. Genom att blåsa luft genom smält tvål framställs en flytande tvål. Mjuka tvålar, som tillverkas med kaliumsalter, är dyrare men ger ett finare lödder och är mer lättlösliga. De används i flytande tvålar, schampon och rakkrämer.
Skit och smuts fastnar vanligen på hud, kläder och andra ytor genom att de förenas med kroppsoljor, matfett, smörjfetter och liknande ämnen som fungerar som lim. Eftersom dessa ämnen inte är blandbara i vatten, hjälper tvätt med enbart vatten föga för att avlägsna dem. Tvål tar dock bort dem eftersom tvålmolekylerna har en dubbel natur. Den ena änden, som kallas huvudet, har en jonisk laddning (en karboxylatjon) och löser sig därför i vatten, medan den andra änden, svansen, har en kolvätenstruktur och löser sig i oljor. Kolväteavslutningarna löser sig i jorden, de joniska huvudena stannar kvar i vattenfasen och tvålen bryter upp oljan i små tvålinkapslade droppar, så kallade miceller, som sprids i hela lösningen. Dropparna stöter bort varandra på grund av sina laddade ytor och går inte samman. Eftersom oljan inte längre ”limmar” fast smutsen på den smutsiga ytan (hud, tyg, tallrik) kan den tvålinkapslade smutsen lätt sköljas bort.
Dubbelbindningarna i fetter och oljor kan genomgå hydrogenering och även oxidering. Hydrering av vegetabiliska oljor för att producera halvfasta fetter är en viktig process inom livsmedelsindustrin. Kemiskt sett är den i huvudsak identisk med den katalytiska hydreringsreaktion som beskrivs för alkener.
I kommersiella processer styrs antalet dubbelbindningar som hydreras noggrant för att producera fetter med önskad konsistens (mjuka och smidiga). Billiga och rikligt förekommande vegetabiliska oljor (raps, majs, sojabönor) omvandlas på så sätt till margarin och matfett. Vid framställning av margarin blandas till exempel delvis hydrerade oljor med vatten, salt och fettfri torrmjölk tillsammans med aromämnen, färgämnen och vitamin A och D, som tillsätts för att ge smöret ett utseende, en smak och en näring som liknar smöret. (Konserveringsmedel och antioxidanter tillsätts också.) I de flesta kommersiella jordnötssmör har jordnötsoljan delvis hydrerats för att förhindra att den separeras. Konsumenter skulle kunna minska mängden mättat fett i sin kost genom att använda de ursprungliga obearbetade oljorna på sina livsmedel, men de flesta människor sprider hellre margarin på sitt rostat bröd än häller olja på det.
Många människor har bytt från smör till margarin eller vegetabilisk shortening på grund av oro för att mättade animaliska fetter kan höja kolesterolnivåerna i blodet och resultera i igensatta artärer. Vid hydrering av vegetabiliska oljor sker dock en isomeriseringsreaktion som ger upphov till de transfettsyror som nämns i den inledande uppsatsen. Studier har dock visat att transfettsyror också höjer kolesterolnivåerna och ökar förekomsten av hjärtsjukdomar. Transfettsyror har inte den böjning i sina strukturer som förekommer i cis-fettsyror och packar därför tätt ihop på samma sätt som de mättade fettsyrorna. Konsumenterna rekommenderas nu att använda fleromättade oljor och mjukt eller flytande margarin och minska sin totala fettkonsumtion till mindre än 30 % av det totala kaloriintaget varje dag.
Fetter och oljor som kommer i kontakt med fuktig luft i rumstemperatur genomgår så småningom oxidations- och hydrolysreaktioner som gör att de blir härskna och får en karakteristisk obehaglig lukt. En orsak till lukten är att flyktiga fettsyror frigörs genom hydrolys av esterbindningarna. Smör frigör till exempel illaluktande smör-, kapryl- och kaprinsyror. Mikroorganismer i luften producerar lipaser som katalyserar denna process. Hydrolytisk härskning kan enkelt förhindras genom att täcka fettet eller oljan och förvara den i kylskåp.
En annan orsak till flyktiga, illaluktande föreningar är oxidation av de omättade fettsyrekomponenterna, särskilt den lätt oxiderade strukturella enheten
i fleromättade fettsyror, till exempel linolsyra och linolensyra. En särskilt stötande produkt, som bildas genom oxidativ klyvning av båda dubbelbindningarna i denna enhet, är en förening som kallas malonaldehyd.
Ranciditet är ett stort bekymmer för livsmedelsindustrin, vilket är anledningen till att livsmedelskemister alltid letar efter nya och bättre antioxidanter, ämnen som tillsätts i mycket små mängder (0,001 %-0,01 %) för att förhindra oxidation och på så sätt undertrycka ranciditet. Antioxidanter är föreningar vars affinitet för syre är större än för lipiderna i livsmedlet. De fungerar alltså genom att företrädesvis minska tillgången på syre som absorberas i produkten. Eftersom E-vitamin har antioxidativa egenskaper bidrar det till att minska skadorna på lipider i kroppen, särskilt på omättade fettsyror som finns i cellmembranens lipider.