Matoljans viskositet och omättade fettsyror

Kemisk bakgrund

Experimentet

En typisk mätserie

Så här kan resultatet från en mätning av tiden för olika matoljor att rinna genom en pipett se ut.

matolja fleromättade fettsyror (%) tid (min:sek)
solrosolja 61 2:47
majsolja 58,5 2:55
rapsolja 30-35 3:07
jordnötsolja 27 3:30
olivolja 10 3:41
Trenden är att viskositeten minskar med andelen fleromättade fettsyror i matoljan.
Bild: © Staffan Johansson

Mättade eller omättade fettsyror

Fettsyrorna som är byggstenar i våra matoljor skiljer sig genom att de har olika längd på kolvätekedjan samt om det förekommer en eller flera dubbelbindningar mellan kolen i kedjan. Finns det inga dubbelbindningar i fettsyran kallas den mättad. Förekommer det dubbelbindningar i kolkedjan kallas den omättad. Fettsyran är enkelomättad om det finns en dubbelbindning i kolkedjan och fleromättad om det förekommer två eller flera.

exempel på mättad fettsyra: stearinsyra
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH
exempel på enkelomättad fettsyra: oleinsyra
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH
exempel på fleromättad fettsyra: linolensyra
CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH

Molekylernas struktur och storlek påverkar viskositeten

Om en olja innehåller omättade fettsyror finns dubbelbindningar på kolkedjan. Detta resulterar i att dessa fettsyror har svårare att packa ihop sig och oljan blir då flytande även vid lägre temperaturer. Vid jämförelse mellan olika oljor kan man konstatera att den olja som innehåller flest omättade fettsyror också blir mer lättflytande. Med detta experiment kan man se en tydlig koppling mellan oljans viskositet och andelen fleromättade fettsyror. Om man däremot adderar andelen enkelomättade och fleromättade fettsyror kan man se att det borde vara jordnötsoljan som skulle ha tagit längst tid och rapsoljan kortast. Det är alltså inte bara andelen omättade fettsyror som påverkar oljornas viskositet utan även fördelningen mellan enkel- och fleromättade fettsyror.

Som tabellen visar innehåller olivoljan mer omättade fettsyror än jordnötsoljan men eftersom jordnötsoljan har en större andel fleromättade fettsyror (27%) än olivoljan (10%) kommer detta att göra så att tiden det tar för oljorna att rinna igenom pipetten blir kortare.

matolja mättade
fettsyror
(%) 		enkelt
omättade
fettsyror
(%) 		fleromättade
fettsyror
(%) 		omega3
(%) 		omega6
(%) 		tid (min:sek)
solrosolja 11,5  27,5 61 - 61 2:47
majsolja 13  28,5 58,5 - 56 2:55
rapsolja 4-7 50-65 30-35 4-12 12-13 3:07
jordnötsolja 20 53 27 - 22 3:30
olivolja 15 75 10 - - 3:41

Fetter

Förening mellan glycerol och fettsyra

Triglyceridens fettsyror R1, R3 och R3 är bundna med esterbildning till glycerolskelettet.
Bild: © Svante Åberg

Fetter är uppbyggda av fyra byggstenar, alkoholen glycerol samt tre fettsyror. Fetter kallas därför även för triglycerider. Vilka dessa fettsyror är beror på var fettet kommer ifrån. Fetter från djurriket kallas för animaliska fetter och fetter från växtriket kallas för vegetabiliska. Det är de olika fettsyrorna som ger de olika fetterna deras speciella egenskaper, t.ex. smältpunkter. Bindningarna mellan glycerolen och fettsyrorna kallas esterbindningar. Dessa kan brytas om vatten finns närvarande och om temperaturen är hög. Esterbindningen kan även brytas om det finns fettspjälkande enzymer närvarande i livsmedlet. Då lossnar fettsyrorna från glycerolen.

Fetter i kosten

När vi äter något som innehåller fett måste fettsyrorna frigöras för att vi ska kunna använda dessa som byggstenar i kroppen. Eftersom kroppen inte på egen hand tillverka alla de viktiga fettsyror som vi behöver är det viktigt att vi får i oss dessa genom kosten. Vi bör däremot inte få i oss för mycket fett eftersom det ökar risken för övervikt och hjärt-, kärlrelaterade sjukdomar. Enligt svenska näringsrekommendationer bör högst en tredjedel av energiintaget utgöras av fett. Vi bör däremot inte få i oss för mycket fett.

LDL och HDL

Fetterna som vi får i oss via kosten transporteras i blodet i form av lipoproteiner. Dessa är uppbyggda av ett ytskikt av kolesterol, fosfolipider och proteiner som gör fettet vattenlösligt samt en kärna av triglycerider, kolesterolestrar och estrar av fettlösliga vitaminer.

Det finns fyra klasser av lipoproteiner varav LDL (low density lipoproteins) och HDL (high density lipoproteins) är de vanligast förekommande. LDL kan tas upp av makrofager i blodådrornas väggar. Detta är sannolikt ett viktigt steg i utvecklingen av ateroskleros (åderförkalkning). LDL kallas därför för det "onda kolesterolet". HDL har däremot i en rad undersökningar visat sig medföra en lägre risk för hjärt-kärlsjukdom. HDL kallas för det "goda kolesterolet".

Typen av fett vi får i oss via kosten är av större betydelse än den totala mängden. Mättade fettsyror påverkar halten av LDL-kolesterolhalten i blodet. Om mättade fettsyror byts ut mot omättade minskar också LDL-halten. Mängden HDL kan man förutom ändrade kostvanor påverka genom en förändrad livsstil. Fysisk aktivitet har visat sig höja HDL-halten i blodet.

Varför innehåller fiskar nyttigt fett?

Hos feta fiskar som lax och sill lagras fettet i muskulaturen. Fiskfett innehåller mer omättade fettsyror än fett från däggdjur och fåglar. Detta har sin förklaring i att fiskar till skillnad från däggdjur och fåglar är växelvarma och anpassar sin kroppstemperatur efter omgivningens (vattnets) temperatur. Eftersom vattentemperaturen ofta är låg måste fiskarna ha fetter som är flytande vid låga temperaturer. Fetter med låg stelningstemperatur innehåller mycket omättade fettsyror.

Hur gör växter?

Växter lagrar i allmänhet sin energi som kolhydrater. I vissa fröer, nötter och frukter lagras dock en del av energin i form av fett. Exempel på livsmedel där vi hittar sådana här fetter är raps- och solrosfrön, jordnötter, kokosnötter, sojabönor, kakaobönor och oliver. Fettet är tänkta att användas av nästa generation, d.v.s. den planta som skall växa ur fröet. Vegetabiliska fetter innehåller i allmänhet mera omättade fettsyror än animaliska fetter.

Några vanliga fettsyror

De fyra vanligaste fettsyrorna i livsmedel är palmitinsyra, stearinsyra, oleinsyra (= oljesyra) och linolsyra. I många matoljor, bl.a. solrosolja, majsolja och sojaolja innehåller en stor andel linolsyra. Raps och sojaolja är goda källor till α-linolensyra. Olivolja, men också rapsolja, är rik på oljesyra. Många nötter innehåller också en stor mängd oljesyra.

Mättade karboxylsyror är raka, omättade böjda.
Bild: © Svante Åberg

Viskositet

Viskositet är en fysikalisk egenskap som kan ses som ett mått på friktionen i en vätska eller gas. En lättflytande vätska som t.ex. etanol har låg viskositet medan olja som är "tjockare", har hög viskositet. Det är Newton som ligger bakom teorin som behandlar denna egenskap och de vätskor och gaser som kan beskrivas med denna teori kallas newtonska.

Newtonska vätskor

Hos Newtonska vätskor är viskositeten bara beroende av temperaturen. Däremot har flödeshastigheten eller tiden ingen inverkan. Exempel på Newtonska vätskor är

Icke-Newtonska vätskor

Hos icke-Newtonska vätskor inverkar flödeshastigheten på viskositeten. Det har alltså betydelse hur snabbt du rör om i vätskan för hur tjockflytande den är. För vissa vätskor påverkar tiden viskositeten, för andra inte.

Tidsberoende icke-Newtonska vätskor

Här är några exempel på icke-Newtonska vätskor som inte förändrar sin viskositet med tiden:

Mätning av viskositet

Bild: © Svante Åberg

Viskositeten hos en vätska kan mätas genom att fylla en pipett med vätskan och sedan mäta hur lång tid det tar innan all vätska runnit ut. En annan metod är att släppa ned en kula i vätskan och mäta hur lång tid det tar innan kulan når bottnen. Det är lämpligt att ha vätskan i ett ganska högt kärl för att tiderna ska bli tillräckligt långa.

Bild: © Svante Åberg

Metoderna fungerar bara med Newtonska vätskor, dvs vätskor vars viskositet är oberoende av flödeshastighet och tid. Man får bara ett relativt mått på viskositeten, men det är ett enkelt sätt att jämföra olika vätskor.

En bättre metod är att sänka ned en roterande cylinder i en bägare med vätskan och mäta hur stor vridningskraften blir på bägaren. Det fungerar även för icke-Newtonska vätskor.


Fördjupning

Livsmedel

Maten håller igång oss

Livsmedel behövs för att hålla igång vårt biologiska maskineri. Det är via maten som vi får energi att röra oss, tänka, men också att växa och reparera våra celler i kroppen. Kroppens maskineri är oerhört komplicerat, men det klarar att styra flödena av både energi och näring till kroppens olika delar vid rätt tillfälle. Kroppen hanterar också att ta hand om de restprodukter som vi måste göra oss av med.

Processerna i kroppen när maten bryts ned, fördelas, omvandlas och görs av med, är i grund och botten kemiska reaktioner som drivs av energin i maten. Maskinen är vår biologiska kropp, men de enskilda reaktionerna är kemiska. På så sätt kan man säga att vår kropp är en kemisk maskin.

Matens ursprung

Ursprungligen hittade vi vår föda i naturen. I det moderna samhället är de flesta livsmedlen processade på något sätt. Även livsmedel som inte är processade i sig är ofta odlade eller uppfödda med metoder som skiljer sig från det som sker i naturen. Syftet är att öka produktionen och att säkerställa kvalitén.

Att livsmedlen inte är helt naturligt producerade behöver inte vara ett problem. Det är bra att vi kan producera mera med mindre resurser. Det är också bra att vi har koll på kvalitén. Men vissa saker är inte bra. Tillsatser som gör att livsmedlen får längre hållbarhet, ser mer aptitliga ut och smakar bättre är inte alltid nyttiga, även som det kan verka så.

Grunden till all produktion av livsmedel är solens energi och växternas fotosyntes. I nästa steg kan djuren äta växterna och producera kött som vi sedan kan äta, men ursprunget är växterna. Men om inte djuren och människorna fanns, så skulle växterna till slut bli utan koldioxid som de behöver för sin fotosyntes. Djur och människor andas ut koldioxid. Kropparna bryts också ned till koldioxid och mineraler när de förmultnar. Detta tar växterna hand om, ofta med svamparna som mellanled. Det hela är ett kretslopp där både växter, svampar och djur ingår. Allt levande både äter och äts. Det som får kretsloppet att hålla igång är strålningen från solen.

Tycke och smak

Genom evolutionen har vi lärt oss att välja vad som är bra med hjälp av lukten och smaken. Oftast är det som vi gillar också nyttigt. När maten är skämd, brukar den börja lukta illa, vilket gör att vi inte äter det som kan göra oss sjuka.

Men det vi tycker om är inte nödvändigtvis bra för oss. Sötma är en signal att maten är bra, vilket stämde väl när människan levde nära naturen och behövde den energi man kunde finna. Men nu finns socker i överflöd. Det blir för mycket av det goda, så att vi blir feta och får sjukdomar som karies och diabetes.

Smaken för maten är också en kulturell fråga. Den mat vi lär oss tycka om från barnsben tycker vi oftast om resten av livet. Det finns också kulturella aversioner mot vissa typer av mat. I Sverige är vi inte vana att äta insekter, men insekter är förträfflig mat som är både nyttig och miljövänlig.


material på avancerad nivå kommer att läggas in här

Fettsyror i matolja

Allmänt om fettsyror

Triglyceridens fettsyror R1, R3 och R3 är bundna med esterbildning till glycerolskelettet.
Bild: © Svante Åberg

Fetter är fettsyror bundna till glycerol. Kemiskt sett är detta en triester som bildats genom en reaktion mellan en karboxylsyra, i detta fall en fettsyra, och en glycerol. Glycerolen utgör ryggraden på molekylen medan fettsyrorna sticker ut som armar åt ena hållet (se bild). Det som avgör vad det blir för typ av fett är den eller de fettsyror som fäster på glycerolen.

Det finns mättade och omättade fettsyror. De omättade fettsyrorna delas i sin tur in i enkelomättade och fleromättade. Mättade fetter förekommer i animaliska fetter, mejeriprodukter, palmolja m.m. Omättade fetter förekommer i vegetabilier så som avokado, nötter, solros- och rapsolja m.m. men även fisk och skaldjur.

Mättade fettsyror

Ordet mättad kommer från att kolkedjan är mättad med väte, dvs. varje kolatom binder maximalt med väteatomer, två eller tre beroende på placering i kedjan. Mättade fettsyror bildar raka kedjor vilket gör att de kan packas tätare och ger därmed en bra form av energilagring hos organismer.

De mättade fettsyrorna innehåller inga dubbelbindningar eller funktionella grupper. Dubbelbindningar är när atomer delar två elektroner i en kovalent bindning. Funktionella grupper är grupper av atomer inom molekylen som är ansvariga för de kemiska egenskaper som molekylen har. Mättade fettsyror förekommer framför allt i fasta fetter, såsom smör och andra animaliska fetter. De mättade fettsyrorna har på grund av sin raka struktur och täta packning höga smältpunkter.

Omättade fettsyror

Omättade fettsyror innehåller en eller fler dubbelbindningar mellan kolen i kolkedjan. Fettsyran binder inte maximalt antal väte, den är omättat på väte. Kolen på båda sidor om dubbelbindningen kan förekomma i cis- eller transform. I cisformen ligger de angränsande kolen på samma sida av dubbelbindningen, vilket gör att kolkedjan böjer sig och dess frihet att forma sig minskas. Vissa fettsyror såsom arakidonsyra har fyra dubbelbindningar och får då en kraftig böj och där med en betydligt minskad flexibilitet. Böjarna i kolkedjan gör att molekylerna i fettsyrorna inte kan packas så hårt, vilket gör att smältpunkten sjunker och de flesta omättade fettsyror förekommer normalt i flytande form vid rumstemperatur. I transformen ligger de angränsande kolen på olika sidor av dubbelbindningen, vilket gör att kolkedjan förblir rakare. Transfetterna är mer lika de mättade fetterna i sin struktur och förekommer nästan i inte alls naturligt, utan är ett resultat av människans påverkan.


material på avancerad nivå kommer att läggas in här

Solrosolja

Solrosolja har vid 25°C en ungefärlig densitet på 0,917 g/cm3.

Solrosolja produceras från de oljerika (50 % fett) solrosfröna. Solrosolja innehåller framför allt linolsyra . Linolsyra har två dubbelbindningar i kolkedjan och omvandlas till arakidonsyra i kroppen Dessa två är så kallade omega-6 fettsyror. Essentiella fettsyror kan inte bildas i kroppen utan måste tillföras via kosten. Fettsyror spelar en viktig roll för hjärtcellerna då de är en viktig energikälla för den mekaniska och elektriska aktiviteten i hjärtat.

Solrosoljans fettsyror
fettsyrahaltdensitetformelstruktur
linolsyra48 - 74%0,9025 g/cm3C18:2, C18H32O2
oljesyra14 - 40%0,895 g/cm3C18:1, C18H34O2
palmitinsyra4 - 9%0,85 g/cm3C16:0, C16H32O2
stearinsyra1 - 7%0,87 g/cm3C18:0, C18H36O2

Linolsyra

Solrosolja innehåller till största delen linolsyra, 48 - 74 % beroende på växtplats. Linolsyran har den kemiska formeln C18H32O2 och är en färglös vätska. Kemiskt sett är linolsyra en karboxylsyra med en kedja med 18 kolatomer och två dubbelbindningar, C18:2. Karboxylsyror är polära och därmed vattenlösliga, dock bara de kortare (1 - 4 kol) kedjorna. De längre kedjorna blir mer hydrofoba och är därför inte vattenlösliga. Den första dubbelbindningen i linolsyran sitter på 6:e kolet från omega-änden, den kolatom som sitter i metylgruppen sist i kedjan, vilket gör linolsyra till en omega-6 fettsyra. Linolsyra har en smältpunkt på -5°C.

Linolsyra. Numrering av kolatomerna börjar vid ?. I ?-6-fettsyror finns första dubbelbindningen vid kolatom 6.
Bild: © Wikipedia

Oljesyra

Solrosolja innehåller även 14 - 40 % oljesyra (oleinsyra). Oljesyra har den kemiska formeln C18H34O2 och är svagt gulaktig oljeaktig vätska med isterliknande lukt. Oljesyra är en enkelomättad omega-9 fettsyra som i övrigt finns mest i olivolja (55 - 80 %). Smältpunkten hos oljesyra ligger mellan 13 - 14°C vilket lätt syns i olivolja om den får stå kallt och oljesyran faller ut.

Palmitinsyra

Solrosolja innehåller mellan 4 - 9 % palmitinsyra. Palmitinsyra är ett av de vanligast förekommande mättade fetterna i växter och djur. Palmitinsyra har en smältpunkt mellan 63 - 64°C.

Stearinsyra

Solrosolja innehåller till en liten del (1 - 7 %) även stearinsyra, som är en mättad fettsyra. Stearinsyra är hård och vaxartad och har en smältpunkt på 69,9°C. Stearinsyra har många användningsområden så som ljus, tvål, oljepasteller och smink. Vissa estrar av stearinsyra används för att ge en glittrande effekt i smink och hygienartiklar.


material på avancerad nivå kommer att läggas in här

Transfetter

Transfetter är en oftast konstgjord variant av fett som kommer sig av att man omvandlar omättade fettsyror till mättade fettsyror genom att tillsätta väte. Kolkedjan får då en transform och smältpunkten ökar vilket gör att transfetter är fasta i rumstemperatur samt har längre hållbarhet.

Transfetter orsakar åderförkalkning

Till skillnad från de omättade fetterna så är inte transfetter essentiella utan kan i stället leda till kranskärlssjukdomar genom att höja halten av det onda kolesterolet och sänka halten av det goda kolesterolet i blodet. Kolesterol är en fettlöslig molekyl som i kroppen används för att bygga upp cellmembranen m.m. och transporteras runt i blodet med hjälp av lipoproteiner. Det betyder att vi måste ha en viss mängd av rätt kolesterol i blodet för att fungera.

Transfetterna ersätter rätt kolesterol med fel sort, vilket får kärlväggarna i hjärtat att täppas igen och förkalkas. När kärlväggarna förkalkas och blir tjockare får inte hjärtat tillräckligt med syre och kan drabbas av syrebrist och där med en hjärtinfarkt. Rätt kolesterol däremot kan transportera blodfetterna till levern för att förstöras. För att höja mängderna av det goda kolesterolet i kroppen är det bra att träna, hålla en låg vikt, inte röka, undvika transfetter, äta omättade fetter och undvika mättade fetter í maten samt äta mycket fibrer.

Cis- och transform hos en fettsyra
fettsyrasystematiskt namnstruktur
oljesyracis-9-oktadekensyra
elaidinsyratrans-9-oktadekensyra


material på avancerad nivå kommer att läggas in här