Last Updated on 11 พฤศจิกายน 2022 by siamroommate
การหืนในอาหารมักเกิดกับอาหารที่มีไขมันและน้ำมันเป็นองค์ประกอบ ซึ่งไขมันและน้ำมันแต่ละชนิดมีองค์ประกอบและโครงสร้างทางเคมีของโมเลกุลต่างกัน ทำให้สมบัติทางเคมีและการเกิดปฏิกิริยากับสารต่างๆนั้นแตกต่างกัน โดยพบว่าการเสื่อมสภาพของไขมันและน้ำมันมักเกิดจากปฏิกิริยาทางเคมี 2 ปฏิกิริยาหลัก คือ
1. ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส (hydrolysis)
การไฮโดรไลซิสไขมันหรือน้ำมันเกิดขึ้นเมื่อน้ำทำปฏิกิริยากับไตรกลีเซอไรด์ (triglyceride) ซึ่งจะได้กลีเซอรอล (glycerol) โมโนและไดกลีเซอไรด์ (mono-and diglyceride) และกรดไขมันอิสระ (free fatty acid) ในบางกรณีการไฮโดรไลซิสไขมันหรือน้ำมันอาจเป็นผลมาจากเอนไซม์ไลเปส (lipase) จึงทำให้ความบริสุทธิ์ของน้ำมันลดลง แต่เอนไซม์เหล่านี้มักถูกทำลายหรือมีฤทธิ์ลดลงในสภาวะที่มีอุณหภูมิสูง เช่น การทำน้ำมันให้บริสุทธิ์ (refining) การไฮโดรไลซิสไขมันและน้ำมันมักเกิดขึ้นอย่างมากในกระบวนการแปรรูปอาหารโดยใช้อุณหภูมิสูง เช่น การทอดแบบน้ำมันท่วม (deep fat frying) ของอาหารที่มีน้ำเป็นองค์ประกอบสูง เช่น มันฝรั่ง โดยมีผลทำให้จุดเกิดควัน (smoke point) ของน้ำมันลดลง เกิดฟองในระหว่างการทอด เกิดการกัดกร่อนเครื่องมือที่ใช้ในระหว่างการแปรรูปอันเนื่องมาจากกรดไขมันอิสระ และเกิด bitter หรือ soapy flavor อันเนื่องจากกรดไขมันอิสระ(โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้น้ำมันมะพร้าวหรือน้ำมันปาล์ม)
2. ปฏิกิริยาออกซิเดชัน (oxidation)
1. initial stage เป็นขั้นที่เกิดการสร้างอนุมูลอิสระ (free radical) จากไขมันและน้ำมัน โดยแสง ความร้อน โลหะอิออน และออกซิเจน ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นบริเวณหมู่เมธิลีน (methylene group) ที่เชื่อมอยู่กับคาร์บอนที่สร้างพันธะคู่กับคาร์บอนตัวถัดไป ในขั้นตอนนี้จะได้อนุมูลอิสระของไขมัน (fat free radical)
2. propagation stage เป็นขั้นตอนที่อนุมูลอิสระของไขมันที่เกิดขึ้นมานั้นทำปฏิกิริยากับออกซิเจนเกิดเป็นอนุมูลอิสระของเปอร์ออกไซด์ (peroxide free radical) อนุมูลอิสระของเปอร์ออกไซด์ที่ได้ทำปฏิกิริยาต่อกับไฮโดรเจนของไขมันเกิดเป็นไฮโดรเปอร์ออกไซด์ (hydroperoxide) และอนุมูลอิสระของไขมัน ซึ่งจะทำปฏิกิริยาต่อๆไปได้อีกในขั้นตอนนี้ ปฏิกิริยาซึ่งอนุมูลอิสระของไขมันทำปฏิกิริยากับออกซิเจนมีลักษณะเป็นปฏิกิริยาลูกโซ่ (chain reaction)
3. terminal stage เป็นขั้นตอนที่อนุมูลอิสระเกิดรวมตัวกันในแบบต่างๆ ซึ่งการรวมตัวเช่นนี้สามารถทำให้ปฏิกิริยาหยุดได้ นอกจากนั้นไฮโดรเปอร์ออกไซด์ที่เกิดขึ้น อาจแตกสลายเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีขนาดเล็กลงได้ เช่น อัลดีไฮด์ (aldehyde) คีโตน (ketone) และกรดต่างๆ ซึ่งล้วนแต่มีผลทำให้เกิดกลิ่นไม่พึประสงค์ ดังสมการ
ปัจจัยที่มีผลต่อปฏิกิริยาการเกิดออกซิเดชันของไขมัน
1. ความร้อน: การเกิดออกซิเดชันเป็นปฏิกิริยาทางเคมีอย่างหนึ่ง ดังนั้นเมื่อมีการเพิ่มอุณหภูมิทุกๆ 10 องศาเซลเซียสจึงมีผลทำให้ปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น 2 เท่า
2. แสง: รังสีอัลตร้าไวโอเลตสามารถเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน
3. โลหะหนัก: เหล็กและทองแดงในปริมาณ 1 ส่วนในล้านส่วน มีผลเร่งปฏิกิริยาได้เป็นอย่างดี
4. ภาวะที่เป็นด่าง: ภาวะด่างมีส่วนทำให้เกิดการสร้างอนุมูลอิสระได้ ปฏิกิริยาจึงเกิดได้เร็วขึ้น
5. ระดับความไม่อิ่มตัว (degree of unsaturation): จำนวนและตำแหน่งของพันธะคู่ในโมเลกุลของ
ไขมันมีความสัมพันธ์โดยตรงกับการเกิดออกซิเดชัน อย่างเช่น กรดลิโนเลนิค (linolenic acid, C18:3)
สามารถถูกออกซิไดซ์ได้ง่ายกว่ากรดโอเลอิค (oleic acid, C18:1)
6. รงควัตถุ: รงควัตถุที่พบโดยทั่วไปในน้ำมันพืชมีส่วนเร่งให้ปฏิกิริยาออกซิเดชันเกิดได้เร็วขึ้น เช่น
คลอโรฟิลล์
7. ออกซิเจน: ออกซิเจนมีผลเร่งการเกิดออกซิเดชัน