氢化 | 发现杂志

对于注重健康的社会成员来说，有几条饮食戒律：你应该避免高果糖玉米糖浆，远离听起来像喷气燃料中的成分，并警惕部分氢化油。油本身并非天生就是坏的；那么，添加氢如何将其转化为所有加工食品的祸根呢？

“氢化”这个通用术语指的是“氢与有机化合物的反应”。有机化合物是指任何含有碳原子的分子化合物。用于改性油的过程在技术上被称为“催化氢化”，因为它在催化剂的存在下发生，催化剂有助于加速反应。

氢化通常用于改善油的风味稳定性和保质期。未经氢化的油会变质，因为其不饱和碳原子可以自由地与空气中的氧原子键合，形成过氧化物，从而使变质的脂肪产生“异味”。有时，油，特别是植物油，只会部分氢化。完全氢化会产生只含饱和脂肪的产品，这种产品通常具有固体蜡状稠度，不适合烹饪、烘焙或食用。完全氢化的植物油将类似于蜡烛，熔点高于60°C [1]。

那么油是如何氢化的呢？通常，将精炼油和细粉状镍（催化剂）的混合物泵入一个大容量圆柱形压力反应器中。加热盘管将油加热到120-188°C（248-370°F），压力为1-6个大气压 [1]。氢气被泵入反应器底部，并不断搅拌以使上升的气泡均匀分布在液态油中。高温、高压和催化剂的存在确保油中未达到其完全氢键容量的碳（“不饱和”碳）与氢原子形成新的化学键，从而变得越来越“饱和”氢。当它们完全氢化时，油分子开始变直并相互粘附，导致液态油凝固 [2]。

向油分子中添加氢原子有什么不好呢？每向分子中添加一个氢，脂肪的一个碳-碳双键就被两个新键取代，每个新键都与一个氢原子相连。如果我们继续这个过程，直到没有双键留下，我们就会得到一个完全饱和的脂肪。因为饱和脂肪更线性，它们会很好地堆叠在一起，并可能增加体内胆固醇水平。如果在氢化过程中脂肪分子保留一个或几个双键，分子就会呈反式或顺式构型。正如你可能已经猜到的那样，这就是臭名昭著的反式脂肪的由来。在顺式脂肪中，两个氢原子占据双键的同一侧，迫使分子在键处扭曲。在反式脂肪中，氢原子横穿双键，没有形成扭曲。这是一个微小的差异，但对它们的生物学作用有着深远的影响。几项研究表明，摄入更多反式脂肪会增加心血管疾病的风险。[5]

但是氢化并不仅限于能够接触到压力罐的人类。生活在牛和其他反刍动物瘤胃中的微生物可以在没有任何花哨的压力罐或催化剂的情况下“生物氢化”脂肪 [3]。

Photo Credits (Flickr/Ruud Cuypers) — 照片鸣谢 (Flickr/Ruud Cuypers)

照片鸣谢 (Flickr/Ruud Cuypers)

研究脂肪的科学家早就知道反刍动物组织中的脂肪比非反刍动物的更饱和 [3]。草和其他典型的反刍动物饲料富含不饱和脂肪酸，但这些脂肪在肉类和牛奶中的浓度却很低。

当食物进入瘤胃（本质上是一个大型发酵罐，旨在分解动物的纤维餐）时，肠道微生物会催化一系列化学转化。例如，瘤胃微生物通过脂肪分解和生物氢化来转化脂质。

通过脂肪分解，微生物会分解长脂肪分子的键，从而产生更简单的脂肪酸。不饱和脂肪酸也会发生生物氢化，这个过程与工业氢化非常相似，但由微生物而非金属催化 [3]。

由于这种生物氢化作用，乳制品通常含有5-10%的反式脂肪酸[2]，任何饮用牛奶或食用黄油、牛油或牛肉的人都会摄入这些脂肪酸。然而，重要的是要注意，反刍动物脂肪中主要的反式脂肪酸（疫苗酸）与植物油氢化产生的主要反式脂肪酸[2]不同。工业氢化产生的高摄入量反式脂肪已被充分证明与心血管疾病有关，而疫苗酸的临床和啮齿动物研究尚未发现如此强的相关性。[4]这些反刍动物脂肪甚至可能保护我们的心脏免受这些疾病的侵害，但还需要进一步研究。[5]

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