زيت نباتي

يشير مصطلحالزيت النباتيإلى كلزيتمستخرج من مصادر طبيعيةنباتية، مثلزيت السمسموزيت الزيتونوزيت دوار الشمس وزيت الذرة وزيت فول الصوياوغيرها من الزيوت.وهو سائل أقل كثافة منالماءولا يمتزج معه غالبا بدون إضافة مواد وسيطة أغلبها كيماوية، وهو إيضاً عبارة عن أسترات ثلاثيةالأحماض الدهنيةوالغليسرول، وتسمى بالغليسيريدات الثلاثية، حيث تنتج من تفاعل بين الغليسيرول، وثلاث أنواع من أحماض دهنية متشابهة أو غير متشابهة.
عرف الإنسان إنتاج الزيت النباتي منذ أكثر من خمسة آلاف عام من نباتات مثل الزيتون وفول الصويا ودوار الشمس وجوزالهندوغيرها. والزيوت والدهون الغذائية هي ثالث مكون أساسي لغذاء الإنسان بعد السكريات والبروتينات، حيث عرفت أول معلومة عن التركيب الكيميائي لهما سنة 1823 ميلادية. كما أتاح التقدم العلمي معرفة مكونات الزيت المستخلص ومدى تأثيره على صحة الإنسان.
لقد كان زيت الزيتون جزءًا من الثقافة الإنسانية لآلاف السنين.تشير الأدلة الأثرية إلى أن الزيتون تم تحويله إلى زيت زيتون بحلول عام 6000 قبل الميلادو4500 قبل الميلاد فيفلسطين.جرى استخدام الزيوت النباتية في مصر القديمة بما يشمل زيت الأرز وزيت السرو وزيت الزيتون أثناء عمليةالتحنيط.
لقد تم استخدام الزيوت النباتية كوقود للإضاءة والطهي والأدوية والتشحيم.توقد تعرف الإنسان تعرف علىزيت النخيلقبل فترة طويلة في دول غرب ووسط أفريقيا، وكان التجار الأوروبيون الذين يتاجرون مع غرب أفريقيا يشترون زيت النخيل أحيانًا لاستخدامه كزيت للطهي في أوروبا. أصبح الزيت سلعة مطلوبة بشدة من قبل التجار البريطانيين لاستخدامها كمواد تشحيم صناعية للآلات أثناءالثورة الصناعيةفي بريطانيا.
شكل زيت النخيل الأساس لمنتجات الصابون، مثل منتج "Sunlight" من شركة ليفر براذرز (المعروفة الآن باسميونيليفر)، ومنتج "Palmolive" من شركة بي. جي. جونسون (المعروفة الآن باسمكولغيت - بالموليف)، وبحلول عام 1870 تقريبًا، شكل زيت النخيل الصادرات الأساسية لبعض دول غرب إفريقيا.
في عام 1780، أثبتكارل فيلهلم شيلأن الدهون مشتقة من الجلسرين. وبعد مرور ثلاثين عامًا، استنتجميشيل أوجين شيفرولأن هذه الدهون عبارة عنإستراتللأحماض الدهنية والجلسرين. في عام 1901، قدم الكيميائي الألمانيفيلهلم نورمان‏عملية هدرجةالدهون السائلة، مما أدى إلى إنتاج ما أصبح يعرف فيما بعدبالدهون المتحولةمما أدى إلى تطوير الإنتاج العالمي منالسمن النباتيوالتقصير النباتي.
تم تطويرزيت بذرة القطنفي الولايات المتحدة، وتم تسويقه بواسطةشركة بروكتر وغامبلعلى شكل كريمة تقصيرية -كريسكو- في أوائل عام 1911.تم تنقية الزيت المستخرجوهدرجتهجزئيًا للحصول على مادة صلبة في درجة حرارة الغرفة وبالتالي تقليد شحم الخنزير الطبيعي، وتم تعليبه تحت غاز النيتروجين. وبالمقارنة مع شحم الخنزير المذاب الذي كانت شركة بروكتر وغامبل تبيعه بالفعل للمستهلكين، كان كريسكو أرخص، وأسهل في الخلط في الوصفة، ويمكن تخزينه في درجة حرارة الغرفة لمدة عامين دون أن يتحول إلى زنخ.
يعتبر فول الصويا غنيا بالبروتين، وكان الزيت متوسط اللزوجة المستخرج منه يحتوي على نسبة عالية من الأحماض الدهنية غير المشبعة. أنشأهنري فوردمختبرًا لأبحاث فول الصويا، وقام بتطوير البلاستيك المصنوع من فول الصويا والصوف الصناعي المصنوع من فول الصويا، كما قام ببناء سيارة "مصنوعة بالكامل تقريبًا" من فول الصويا.كان لدى روجر دراكيت منتج جديد ناجح معويندكس، لكنه استثمر بشكل كبير في أبحاث فول الصويا، حيث رأى أنه استثمار ذكي.بحلول الخمسينيات والستينيات من القرن العشرين، أصبح زيت فول الصويا هو الزيت النباتي الأكثر شعبية في الولايات المتحدة؛ واليوم يأتي في المرتبة الثانية بعدزيت النخيل. في عامي 2018 و2019، بلغ الإنتاج العالمي 57.4 مليون طن متري، وكان من بين المنتجين الرئيسيينالصين(16.6 مليون طن متري)،والولايات المتحدة(10.9 مليون طن متري)،والأرجنتين(8.4 مليون طن متري)،والبرازيل(8.2 مليون طن متري)، والاتحادالأوروبي(3.2 مليون طن متري).
وشهدت أوائل القرن العشرين أيضًا بداية استخدامالزيت النباتي كوقودفيمحركات الديزلوفي مواقد التدفئة الزيتية. قامرودلف ديزلبتصميم محركه ليعمل بالزيت النباتي. وكان يأمل أن تؤدي هذه الفكرة إلى جعل محركاته أكثر جاذبية للمزارعين الذين يملكون مصدرًا للوقود متاحًا بسهولة. تم تشغيل أول محرك ديزل بقوته الذاتية لأول مرة فيمدينة أوغسبورغبألمانيا، في 10 أغسطس 1893، علىزيت الفول السودانيفقط. وفي ذكرى هذا الحدث، تم إعلان يوم 10 أغسطس "اليوم العالمي للديزل الحيوي".تم منح أول براءة اختراع للديزل الحيوي في عام 1937.وقد حفز النقص الدوري في البترول البحث في الزيوت النباتية كبديل للديزل خلال ثلاثينيات وأربعينيات القرن العشرين، ومرة أخرى في السبعينيات وأوائل الثمانينيات عندما تمتع الزيت النباتي بأعلى مستوى من الاهتمام العلمي. وشهدت سبعينيات القرن العشرين أيضًا تأسيس أول مؤسسة تجارية تسمح للمستهلكين بتشغيل الزيت النباتي مباشرة في مركباتهم. ومع ذلك، فإنوقود الديزل الحيوي، الذي يتم إنتاجه من الزيوت أو الدهون باستخدامعملية الاسترة المتبادلة،‏ يستخدم على نطاق أوسع. وفي ظل قيادة البرازيل، قامت العديد من البلدان ببناءمصانع لإنتاج الديزل الحيوي‏ خلال تسعينيات القرن العشرين، وهو الآن متاح على نطاق واسع للاستخدام في المركبات الآلية، وهوالوقود الحيويالأكثر شيوعاً في أوروبا اليوم. في فرنسا، يتم دمج الديزل الحيوي بنسبة 8% في الوقود المستخدم في جميع المركبات الفرنسية التي تعمل بالديزل.
في منتصف سبعينيات القرن العشرين، قام باحثون كنديون بتطوير صنف من بذور اللفت يحتوي على نسبة منخفضة من حمض الإيروسيك. وافقتإدارة الغذاء والدواءالأمريكية على استخدام اسم الكانولا في يناير 1985، وبدأ المزارعون الأمريكيون في زراعة مساحات كبيرة في ذلك الربيع. يحتوي زيت الكانولا على نسبة أقل من الدهون المشبعة، ونسبة أعلى من الدهون الأحادية غير المشبعة. يعتبر زيت الكانولا رقيقًا جدًا (على عكس زيت الذرة) وعديم النكهة (على عكس زيت الزيتون)، لذا فهو ينجح إلى حد كبير عن طريق استبدال زيت الصويا، تمامًا كما نجح زيت الصويا إلى حد كبير عن طريق استبدال زيت بذرة القطن.
ارتفع إنتاج الزيوت النباتية بنسبة 125% بين عامي 2000 و2020، مدفوعًا بزيادة حادة في إنتاجزيت النخيل.
يتم استهلاك العديد من الزيوت النباتية بشكل مباشر أو غير مباشر كمكونات في الطعام - وهو الدور الذي تتقاسمه مع بعضالدهون الحيوانية، بما في ذلكالزبدةوالسمنوشحم الخنزيروالسمن البلدي. وتخدم الزيوت عددًا من الأغراض في هذا الدور:
يمكن تسخين الزيوت إلى درجات حرارة أعلى بكثير من نقطة غليان الماء، 100 °م (212 °ف)، وتستخدملقلي الأطعمة. يجب أن يكون للزيوت المستخدمة لهذا الغرضنقطة وميضعالية. وتشمل هذه الزيوت كل من زيوت الطهي الرئيسية - زيتفول الصويا،وزيت بذور اللفت،وزيت الكانولا،وزيت عباد الشمس،وزيت القرطم،وزيت الفول السوداني،وزيت بذور القطن، وما إلى ذلك - والزيوت الاستوائية، مثلزيت جوز الهند،وزيت النخيل، وزيتنخالة الأرز. تحظى الأخيرة بتقدير خاص في الثقافات الآسيوية للطهي على درجات حرارة عالية، بسبب نقاط الوميض العالية بشكل غير عادي.
يتم استخدام العديد من الزيوت النباتية في صناعة الصابون ومنتجات البشرة والشموع والعطور وغيرها من منتجات العناية الشخصية ومستحضرات التجميل. بعض الزيوت مناسبة بشكل خاصكزيوت تجفيف، وتستخدم في صناعة الدهانات ومنتجات معالجة الأخشاب الأخرى. يتم استخدامها في إنتاج راتنجالألكيد. على سبيل المثال، يتم استخدام زيت الدمار (مزيج من زيت بذر الكتان وراتينجالدمار) بشكل حصري تقريبًا في معالجة هياكل القوارب الخشبية. يتم استخدام الزيوت النباتية بشكل متزايد في الصناعة الكهربائيةكعوازللأن الزيوت النباتية ليست سامة للبيئةوقابلة للتحلل البيولوجيإذا انسكبت ولها نقاطوميضونار عالية. ومع ذلك، فإن الزيوت النباتية أقل استقرارا كيميائيا، لذلك يتم استخدامها عموما في الأنظمة التي لا تتعرضللأكسجين، وهي أكثر تكلفة من نواتج التقطير النفطي الخام. يتم تصنيع رباعيات الإسترات الاصطناعية، والتي تشبه الزيوت النباتية ولكنها تحتوي على أربع سلاسل من الأحماض الدهنية مقارنة بالسلاسل الثلاث الموجودة في الإستر الطبيعي، عن طريقاسترة فيشر. تتمتع رباعيات الإسترات بشكل عام بثبات عالي تجاه الأكسدة وقد تم استخدامها في زيوت التشحيم للمحركات. يتم استخدام الزيت النباتي لإنتاجالسوائل الهيدروليكيةالقابلة للتحلل البيولوجيوموادالتشحيم.
من بين العوامل التي تحد من استخدام الزيوت النباتية في الصناعة هو أن جميع هذه الزيوت معرضةللتلف. لذلك، فإن الزيوت الأكثر ثباتًا، مثلزيت البنأوالزيت المعدني، تعتبر مفضلة للاستخدامات الصناعية. يوجدلزيت الخروعالعديد من الاستخدامات الصناعية، وذلك بسبب وجود مجموعةالهيدروكسيلعلى الأحماض الدهنية. يعتبر زيت الخروع من المواد الأولية المستخدمة في تصنيعالنايلون 11‏. يمكن أيضًا تفاعل زيت الخروع معإبيكلورهيدرينلصنع إيثر جليسيديل يستخدم كمخفف ومرن مع راتنجاتالإيبوكسي.
يتم استخدام الزيت النباتي في إنتاج بعض أغذية الحيوانات الأليفة. تقول رابطة مسؤولي مراقبة الأعلاف الأمريكيينأن الزيت النباتي في هذا السياق هو كل منتج من أصل نباتي الذي يتم الحصول عليه عن طريق استخراج الزيت من البذور أو الفواكه التي تتم معالجتها لأغراض صالحة للأكل.
تُستخدم الزيوت النباتية أيضًا في صناعةالديزل الحيوي، والذي يمكن استخدامه مثل الديزل التقليدي.يتم استخدام بعضمخاليط الزيوت النباتيةفي المركبات غير المعدلة، ولكنالزيت النباتي النقي، المعروف أيضًا باسم زيت النبات النقي، يحتاج إلى مركبات معدة خصيصًا تحتوي على طريقة لتسخين الزيت لتقليللُزوجته. يتزايد استخدامالزيوت النباتية كبديل للطاقةويتزايد توفر وقودالديزل الحيوي في جميع أنحاء العالم‏.
تقدراللجنة الوطنية لتغير المناخ‏ أن إجمالي صافي توفير الغازات المسببة للاحتباس الحراري عند استخدام الزيوت النباتية بدلاً من البدائل القائمة على الوقود الأحفوري لإنتاج الوقود يتراوح من 18 إلى 100%.
تتضمن عملية إنتاج الزيوت النباتية إزالة الزيت من مكونات النبات، وعادةً البذور. يمكن القيام بذلك عن طريق الاستخلاص الميكانيكي باستخداممطحنة زيتأو الاستخلاص الكيميائي باستخدام المذيب. ومن الممكن بعد ذلك تنقية الزيت المستخرج، وإذا لزم الأمر، تكريره أو تعديله كيميائيًا.
يمكن استخلاص الزيوت عن طريق الاستخراج الميكانيكي، والذي يسمى "السحق" أو "الضغط". تُستخدم هذه الطريقة عادةً لإنتاج الزيوت التقليدية (مثل زيت الزيتون وجوز الهند وما إلى ذلك). هناك عدة أنواع مختلفة من الاستخراج الميكانيكي.يعد الاستخلاصبالضغط الطارد‏ أمرًا شائعًا، على الرغم من استخداممكبس اللولب‏،ومكبس الكبش، والغاني (الهاون والمدقة) أيضًا. تُستخدم معاصر البذور الزيتية بشكل شائع في البلدان النامية، بين الأشخاص الذين قد تكون طرق الاستخراج الأخرى باهظة التكلفة بالنسبة لهم؛ ويُستخدم الغاني بشكل أساسي في الهند.تختلف كمية الزيت المستخرج باستخدام هذه الطرق بشكل كبير، كما هو موضح في الجدول التالي لاستخراجزبدة المورا‏ في الهند:
إن معالجة الزيوت النباتية في التطبيقات التجارية يتم عادة عن طريق الاستخلاص الكيميائي، باستخدام المستخلصات المذيبة، والتي تنتج غلات أعلى وأسرع وأقل تكلفة. المذيب الأكثر شيوعًا هوالهكسانالمشتق من البترول. تُستخدم هذه التقنية في معظم الزيوت الصناعية "الحديثة" مثل زيت فول الصويا والذرة. بعد الاستخلاص، يتم تبخير المذيب عن طريق تسخين الخليط إلى حوالي 149 °م (300 °ف).
يمكن استخدامثاني أكسيد الكربون فوق الحرجكبديل غير سام للمذيبات الأخرى.
يمكن تحويل الزيوت النباتية غير المشبعة عن طريقالهدرجةالجزئية أو الكاملة إلى زيوت ذات نقطة انصهار أعلى، وبعضها، مثلالسمن النباتي، يظل صلبًا في درجة حرارة الغرفة.
يتم هدرجة الزيوت النباتية عن طريق رفع مزيج من الزيوت النباتية ومحفز معدني (عادة النيكل) في شبه فراغ إلى درجات حرارة عالية جدًا، وإدخال الهيدروجين. ويؤدي هذا إلى كسر ذرات الكربون الموجودة في الزيت للروابط المزدوجة مع ذرات الكربون الأخرى. تصبح كل ذرة كربون مرتبطة برابطة أحادية مع ذرة هيدروجين فردية، ولا يمكن للرابطة المزدوجة بين ذرات الكربون أن توجد بعد الآن. الزيت المهدرج بالكامل، والذي يسمى أيضًابالدهون المشبعة، تم تحويل جميع روابطه المزدوجة إلى روابط أحادية. إذا تم ترك الزيتغير المشبعغير مهدرج بشكل كامل (لا يتم تقليل جميع الروابط المزدوجة إلى روابط أحادية)، فإنه يكون "زيتًا مهدرجًا جزئيًا" (PHO). يمكن هدرجة الزيت لزيادة مقاومتهللتزنخ(الأكسدة) أو لتغيير خصائصه الفيزيائية. مع زيادة درجة التشبع عن طريق الهدرجة الكاملة أو الجزئية، تزداد لزوجة الزيت ونقطة انصهاره.
في حين أن الهدرجة الكاملة تنتج أحماض دهنية مشبعة إلى حد كبير، فإن الهدرجة الجزئية تؤدي إلى تحويل الأحماض الدهنية غير المشبعة إلىأحماض دهنية متحولة غير مشبعةفي خليط الزيت بسبب الحرارة المستخدمة في الهدرجة. وقد ارتبطت الزيوت المهدرجة جزئيًا والدهون المتحولة الموجودة فيها بزيادة خطر الوفاة بسببأمراض القلب التاجية،من بين مخاطر صحية أخرى متزايدة. وقد أدت هذه المخاوف إلى إصدار لوائح تلزم بإزالة الزيوت المهدرجة جزئيًا من الأغذية.
عند معالجة الزيوت الصالحة للأكل يتم تسخين الزيت تحت الفراغ حتى يقترب من نقطة الدخان أو إلى حوالي 232 °م (450 °ف)،ويتم إدخال الماء في قاع الزيت. يتم تحويل الماء على الفور إلى بخار، والذي يتدفق عبر الزيت، حاملاً معه أي مواد كيميائية قابلة للذوبان في الماء. تعمل عملية التنقية بالبخار على إزالة الشوائب التي يمكن أن تضيف نكهات وروائح غير مرغوب فيها إلى الزيت. تعتبر إزالة الروائح الكريهة أمراً أساسياً في تصنيع الزيوت النباتية. تمر جميع زيوت فول الصويا والذرة والكانولا الموجودة على أرفف المتاجر الكبرى تقريبًا بمرحلة إزالة الروائح الكريهة التي تزيل كميات ضئيلة من الروائح والنكهات، وتفتح لون الزيت. ومع ذلك، فإن هذه العملية تؤدي عادة إلى مستويات أعلى من الأحماض الدهنية المتحولة وتقطير المركبات الطبيعية للزيت.
يمكن للأشخاص استنشاق ضباب الزيت النباتي في مكان العمل. حددتإدارة السلامة والصحة المهنيةالأمريكية (OSHA) الحد القانوني (حد التعرض المسموح به) للتعرض لضباب الزيت النباتي في مكان العمل بتعرض كلي في حدود 15 ملجم/موتعرض تنفسي في حدود 5 ملجم/معلى مدار يوم عمل مدته 8 ساعات. حددالمعهد الوطني الأمريكي للسلامة والصحة المهنية(NIOSH)حد التعرض الموصى به(REL) بتعرض كلي بمقدار 10 ملجم/موتعرض تنفسي بمقدار 5 ملغ/معلى مدار يوم عمل مدته 8 ساعات.
الإنتاجية النموذجية لبعض المحاصيل الزيتية، مقاسةبأطنانالزيت المنتجة لكلهكتار(hectare) من الأرض سنويًا (سنة). يعدزيت النخيلالمحصول الأعلى إنتاجية على الإطلاق، إذ إنه قادر على إنتاج حوالي 4 أطنان من زيت النخيل لكل هكتار سنويًا.
تشكل الزيوت النباتية التي تحتوي على الدهون الثلاثية التالية ما يقرب من كل الإنتاج العالمي من حيث الحجم. يتم استخدام جميعها كزيوت للطهي أو كزيتزيتون سائلأو لصنع الديزل الحيوي. وفقًا لوزارة الزراعة الأمريكية، بلغ إجمالي استهلاك العالم من الزيوت النباتية الرئيسية في عام 2007/2008 ما يلي:
تتضمن هذه الأرقام الاستخدام الصناعي والأعلاف الحيوانية. يتم استخدام غالبية إنتاج زيت بذور اللفت الأوروبي لإنتاج الديزل الحيوي، أو استخدامه مباشرة كوقود في سيارات الديزل، الأمر الذي قد يتطلب تعديلًا لتسخين الزيت لتقليللزوجتهالعالية.
وتشمل الزيوت الهامة الأخرى ما يلي:
الزيوت البذرية هي زيوت نباتية يتم الحصول عليها منالبذور(السويداء) وليس من أجزاء أخرى من النباتات. معظم الزيوت النباتية هي زيوت بذور. ومن الأمثلة على ذلك زيت عباد الشمس والذرة والسمسم.
إن الادعاءات القائلة أن زيوت البذور ليست صحية‏ غير مدعومة بالأدلة العلمية.
يتم استخراج الزيوت أولاً عن طريق الطرد أو الضغط البارد، ثم يتم طرد بقية الزيوت من المادة المتبقية باستخدام المذيبات. هذه الطريقة تستخدمها معاصر الزيت ذات القدرة الأكبر. وبما أن استهلاك الطاقة في المكبس الميكانيكي يزداد مع إطلاق المزيد من الزيت، فإنه من الأكثر كفاءة استخراج بقية الزيت (أكثر من حوالي 60%) عن طريق الاستخلاص بالمذيبات.
يتم إنتاج كمية كبيرة من الزيوت النباتية المستعملة وإعادة تدويرها، بشكل رئيسي منالمقالي الصناعية العميقةفي مصانع معالجة البطاطس ومصانعالوجبات الخفيفةومطاعم الوجبات السريعة.
يوجد للزيت المعاد تدويره العديد من الاستخدامات، بما في ذلك استخدامهكوقود مباشر، وكذلك في إنتاجالديزل الحيوي،وأعلاف الماشية، وأغذية الحيوانات الأليفة، والصابون، والمنظفات، ومستحضرات التجميل، والمواد الكيميائية الصناعية.
منذ عام 2002، حظر عدد متزايد من بلدانالاتحاد الأوروبياستخدام الزيوت النباتية المعاد تدويرها في الأعلاف الحيوانية. ومع ذلك، لا تزال زيوت الطهي المستعملة الناتجة عن تصنيع الأغذية، بالإضافة إلى زيت الطهي الطازج أو غير المستخدم، تُستخدم في تغذية الحيوانات.
بسبب قابلية الزيت للأكسدة نتيجة التعرض للأكسجين والحرارة والضوء، مما يؤدي إلى تكوين منتجاتالأكسدة، مثلالبيروكسيداتوالهيدروبيروكسيدات، فإن الزيوت النباتية الغنية بالأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة لها مدة صلاحية محدودة.
في كندا، يعد زيت النخيل أحد الزيوت النباتية الخمسة، إلى جانب زيت نواة النخيل، وزيت جوز الهند، وزيت الفول السوداني، وزبدة الكاكاو، والتي يجب ذكرها على وجه التحديد في قائمة المكونات الخاصة بمنتج غذائي.بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تحتوي الزيوت في المنتجات الغذائية الكندية التي تم تعديلها أو هدرجتها على كلمة "معدلة" أو "مهدرجة" عند إدراجها كمكون.يمكن ببساطة إدراج مزيج من الزيوت بخلاف الاستثناءات المذكورة أعلاه على أنه "زيت نباتي" فيكندا؛ ومع ذلك، إذا كان المنتج الغذائي عبارة عن زيت للطهي أو زيت سلطة أو زيت طعام، فيجب تحديد نوع الزيت وإدراج "زيت نباتي" كمكون غير مقبول.
منذ ديسمبر 2014، أصبح من المطلوب قانونًا من جميع المنتجات الغذائية المنتجة فيالاتحاد الأوروبيالإشارة إلى الزيت النباتي المحدد المستخدم في تصنيعها، وذلك بعد إدخال لائحة معلومات الأغذية للمستهلكين.