כיצד ניתן להקשות שמנים טבעיים ללא קבלת שומני טרנס

לשם הארכת חיי המדף של מזון, יצרנים בדר”כ מוסיפים מימן לשמנים טבעיים. אולם, תהליך זה מביא גם לקבלה של שומני טרנס שהינם בעלי השפעות מזיקות לבריאות, כגון העלאת רמות הכולסטרול המזיק והגברת הסיכון למחלות לב 

לשם הארכת חיי המדף של מזון, יצרנים בדר”כ מוסיפים מימן לשמנים טבעיים – תהליך הקרוי מִמְנוּן [hydrogenation, הכנסת אטום מימן לתוך תרכובת]. אולם, תהליך זה מביא גם לקבלה של שומני טרנס שהינם בעלי השפעות מזיקות לבריאות, כגון העלאת רמות הכולסטרול המזיק והגברת הסיכון למחלות לב.

שומני טרנס מצויים בשומן צמחי, מרגרינות, קרקרים, עוגיות וחטיפים. רשויות בריאות כלל עולמיות ממליצות על הפחתת הצריכה של שומני טרנס. עתה, כימאים מאוניברסיטת UC Riverside בקליפורניה פיתחו זרז – חומר המזרז תגובה כימית – המאפשר ממנון של שמנים תוך מזעור כמויות שומני הטרנס המתקבלים.

בניסויים שלהם, החוקרים, בראשותו של Francisco Zaera, פרופסור לכימיה, השתמשו בפלטינה, זרז שכיח בתהליכים כגון אלו. כמעט כשמונים אחוזים מסך התהליכים הכימיים התעשייתיים משתמשים בזרזים. עם מכירות שנתיות עולמיות של כאלף וחמש מאות מיליארדי דולרים, זרזים תורמים כשלושים וחמישה אחוזים לייצור הביתי העולמי. הם משמשים בייצור של מוצרים, פטרו- ואגרו-כימיקלים, מוצרי-רוקחות, מוצרי קוסמטיקה, מזון ופולימרים.

ע”י בקרת המבנה של חלקיקי הפלטינה קבוצת המחקר הצליחה לייצר זרז בררני יותר. בררנות קטליטית מתייחסת ליכולתו של הזרז “להעדיף” מסלול תגובה כימית מסוים מתוך מבחר רחב אפשרי. במקרה הזה, בררנות מתייחסת לממנון החלקי של השומנים מבלי לקבל שומני טרנס. צוות המחקר מצא כי פעילותו של זרז הפלטינה הינה הבררנית ביותר כאשר החלקיקים מסתדרים במערך אַרְבְּעוֹנִי (טטראהדרלי) בו האטומים השונים מאורגנים במערכת גבישית שִׁשָּׁנִית (הקסאגונלית), בדומה לחלת-דבש. חלקיקים בעלי מבנה זה מאפשרים את קבלתו של איזומר הציס הבלתי-מזיק לבריאות של השומן המוקשה. החוקרים מצאו כי גבישים מסוגים אחרים מובילים לקבלת שומני טרנס דווקא.

מתייחסים אל זרזי פלטינה מהסוג בו השתמש הצוות כאל הטרוגניים מכיוון שהם קיימים בפאזה שונה (מוצק) מאלו של המגיבים (נוזל או גז). בהשוואה לזרזים הומוגניים, בהם הזרז מצוי באותה הפאזה (נוזל) כשל המגיבים, זרזים הטרוגניים הינם בעלי יתרונות של הכנה פשוטה, טיפול נוח, הפרדה קלה מתערובת התגובה, מחזור, יציבות גבוהה ועלות נמוכה.

אולם, החיסרון העיקרי שלהם, שלא כמו בזרזים הומוגניים שהינם מולקולאריים, טמון בעובדה כי השימוש בזרזים הטרוגניים מחייב את פיזורם כחלקיקים זעירים במצע בעל שטח פנים גבוה לשם מיטוב פעילותם. לרוב, הדבר מביא לקבלת זרזים בעלי משטחים המכילים מבנים לא אחידים.

המחקר הינו פריצת דרך גם מכיוון שהוא מדגים לראשונה כי ניתן להשיג בררנות גבוהה בשימוש בזרזים הטרוגניים כגון פלטינה באמצעות בקרת המבנה של פני השטח שלהם.

“ככל שאופן ההכנה של הזרזים יותר מבוקר, כך ניתן להכווין ביתר קלות את הבררנות הקטליטית של תהליך כימי ייחודי,” מסביר החוקר. “המחקר שלנו מראה כי אפשר להכין זרזים הטרוגניים המספקים בקרה מוגברת לגביי הבררנות. הדבר פותח אפיקים חדשים, אנו מקווים, ליכולתם של כימאים להשיג בררנות גם עבור תגובות אחרות באמצעות תכנון של זרזים הטרוגניים ייחודיים בעלי מבנים מוגדרים.”

“המחקר שלנו מראה כי, תודות להתקדמויות חדשות במדעי הננו, ניתן לייצר זרזים הטרוגניים בררניים מאוד ומתקדמים ביותר באמצעות בקרת המבנה שלהם,” מוסיף החוקר. “בהיבט הזה, המחקר שלנו משנה את התפיסה המקובלת לגביי זרזים הטרוגניים. זרזים אלו יכולים עתה להתחרות באופן טוב יותר בזרזים הומוגניים, המשמשים בתעשייה באופן שכיח בתגובות הדורשות בררנות גבוהה ביותר כגון אלו המעורבות בייצור של חומרי-רפואה וכימיקלים עדינים אחרים.”

ממצאי המחקר הופיעו החודש במהדורה האלקטרונית של כתב-העת .Nature Materials / כהמשך למחקר, קבוצת המדענים מתכננת למצוא תגובות אחרות בהן בררנות גבוהה הינה חיונית. החוקרים מתכננים גם לשפר את השיטות הסינתטיות המשמשות לקבלת זרזים בררניים.

להודעה של החוקרים