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人造奶油的化學

96/03/06 31304

蘇明德｜嘉義大學應用化學系

「奶油」（butter）是歐、美各國人們喜歡吃的食品，在過去，它曾經被翻譯成「乳脂」或「白脫」，甚至到了現在，在中國大陸還被稱作「黃油」。奶油是從牛乳中提取的脂肪，也就是用油脂分離機把牛乳分離成稀乳油以後，經過發酵、攪拌、凝集、壓製而成的黃色半固體物質。

奶油的脂肪含量高達80％以上，其餘的大部分是水，還有少量乳糖、蛋白質、礦物質、維生素、色素等。奶油有淡、鹹等多種口味，可以塗抹在麵包上食用，也可以用來製造糕點、糖果等。奶油傳入中國以後，也讓不少人開始喜歡它。

在1869年，法國當時鬧「奶油」荒，金錢和愛情都不能換得「奶油」。法國皇帝拿破崙三世考慮到軍隊的供給，因而發布命令：「因為考慮到民眾的情況，特別撥出一筆獎金，獎勵能發明一種如『奶油』那樣地營養，而且可口的替代物的人。」法國化學家麥琪－毛里斯（Hippolyte Mege-Mouriez）受到獎金的吸引，開始進行「人造奶油」的研發，並在1870年發明了人造奶油。

他把牛油（牛脂肪）、碳酸鉀和一種豬、牛、羊等哺乳類動物胃液中的胃蛋白酶共同蒸煮，再把這些混合物放進水壓機中，分離成兩部分。一部分是未充分變化的硬脂，另一部分則再混合牛乳、水，進行充分攪拌，一直達到適宜的稠厚程度，壓製成「人造奶油」。

他先後在英國和法國取得專利，並在19世紀的70年代初，在巴黎附近的帕塞建廠生產。一開始產品命名成「oleumargarine」，其中的「oleum」是拉丁文的「油」，而「margarine」是拉丁文的「珍珠」，兩詞綴合起來也就是「油珍珠」。後來oleum被省略掉，簡稱作margarine，我們譯成「乳瑪琳」，也就是在臺灣可以買到的「人造奶油」。

不過今天的人造奶油已經不再是當時的產品了。當時的人造奶油在歐洲市場並不受歡迎，認為是一種「土奶油」，甚至在加拿大和南非等國，還禁止製造呢！

今天的人造奶油是以植物油為原料，經過加氫反應，也就是「氫化反應」而製成的。「加氫反應」就是把氫原子加到不飽和的分子中，使它轉變成飽和的分子。

化學家在19世紀初經過分析，確定奶油、牛油、豬油等固體動物油脂中，主要的成分是飽和脂肪酸酯類，也就是分子中含氫的原子數達到飽和。相反地，大豆油、花生油、棉子油等液體植物油脂，主要的成分是不飽和脂肪酸酯類，也就是分子中的氫原子數還沒有飽和。

「加氫反應」是法國化學家薩巴第埃和他的學生的研究成果，他們從1897年開始研究有機化學中的多相催化反應，證明不同的催化劑會產生不同的反應。在1900年，他們試圖把金屬鎳與乙烯結合，形成鎳的揮發性化合物。雖然實驗結果失敗，不能獲得鎳和乙烯結合的化合物，卻意外地得到了乙烷。

經過分析，確定部分的乙烯被分解，形成碳和氫氣。氫氣再和未分解的乙烯經過鎳的催化作用後，可以形成乙烷。

乙烯是不飽和的碳氫化合物，它的分子結構中有一個雙鍵，而乙烷是飽和的碳氫化合物。就這樣子，薩巴第埃讓不飽和化合物轉變成飽和化合物，完成了加氫反應。接著他們又成功地使不飽和的苯轉變成環己烷。

在1901年，他們共同發表一項研究成果：不飽和物質的蒸氣和過量的氫氣一起通過還原的鎳，在適當的溫度下，能轉變成飽和化合物。他們還提出，這種直接的「氫化反應」，也可以使液態的脂肪酸（以油酸來說）轉變成固態的脂肪酸（硬脂酸），而且這種反應很容易進行，只要使鎳催化劑懸浮在油中，並有過量氫氣存在，液態油就能變成固態脂。這也就為油的氫化和「人造奶油」開闢了一條康莊大道，薩巴第埃也因此獲得1912年的諾貝爾化學獎。

在1902年，德國化學家諾曼按照薩巴第埃的理論，取得了「利用催化氫化使油硬化」的德國專利。他把氫氣鼓入含有分散懸浮鎳粉的油中，使油硬化，濾去鎳後，再添加色素、維生素等製成「人造奶油」。接著，他在1903年取得英國的專利，先後在歐洲和美國各地建廠，利用廉價的花生油、棉子油等製成半固態的「人造奶油」。臺灣現在也生產這一類的人造奶油，在市場也可以容易地買到。花生醬等就是用這種「人造奶油」和研磨過的花生調和製成的。

液態植物油經過加氫反應後所得到的固體脂肪，不僅可以用來製造人造奶油，也可以用來製造食用油、化妝品、肥皂等。「加氫反應」不僅使液態油轉變成固態脂肪，也可以使石油中的不飽和碳氫化合物轉變成飽和化合物，或者把重油轉化成汽油，提高了石油品質。

看完以上「人造奶油」化學的介紹後，你是否也想試試製造其他新鮮、可口的「人造食物」，或許可以經由你的實驗，得到前所未見的科學大發現呢！

資料來源

《科學發展》2007年3月，411期，46 ~ 47頁

人造奶油(2) 科發月刊(5210)

人造奶油的化學

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