دانشمندان: چرا روغن هنگام فریز شدن «یخ» واقعی نمی‌زند؟ آزمایش جذاب IFLScience پاسخ می‌دهد

وقتی صحبت از انجماد می‌شود، ذهن همه ما مستقیم به «یخ‌زدن آب» می‌رود؛ فرآیندی ساده و آشنا که مولکول‌های آب در آن به‌شکل منظم کنار هم قرار می‌گیرند و ساختار بلوری یخ را می‌سازند. اما سؤال جالب‌تر این است: اگر همان کار را با روغن انجام دهیم چه می‌شود؟ چرا روغن—با وجود قرار گرفتن در فریزر یا حتی نیتروژن مایع—هرگز مثل یخ سفت و شفاف نمی‌شود؟ پاسخ این معما نه‌تنها جذاب است، بلکه در شیمی، مواد غذایی، صنایع آرایشی و حتی فیزیک حالت‌های ماده اهمیت دارد.

روغن‌ها برخلاف آب ترکیبات بسیار پیچیده‌تری دارند. مولکول‌های آن‌ها عمدتاً از «زنجیره‌های بلند هیدروکربنی» ساخته شده‌اند که به‌طور طبیعی نمی‌توانند ساختار بلوری منظم تشکیل دهند. این یعنی هنگام سرد شدن، برخلاف آب که دستورالعمل مشخصی برای چیدمان دارد، مولکول‌های روغن دچار نوعی آشفتگی می‌شوند و به‌جای یخ‌زدن به شکل جامد بلوری، وارد حالتی نیمه‌جامد یا ژله‌مانند می‌شوند.

دانشمندان IFLScience در آزمایشی ساده اما دیدنی، چند نوع روغن—از جمله روغن آفتابگردان، روغن زیتون و روغن نارگیل—را تا دماهای بسیار پایین سرد کردند. نتیجه روشن بود: حتی با کاهش شدید دما، اغلب روغن‌ها فقط «کدر» می‌شوند، سپس بافتی خمیری و دانه‌دانه پیدا می‌کنند؛ ولی همچنان یخ بلوری واقعی نمی‌زنند.

اما دلیل دقیق این رفتار چیست؟

بیشتر روغن‌ها مخلوط پیچیده‌ای از اسیدهای چرب با طول و درجهٔ اشباع متفاوت هستند. این تنوع باعث می‌شود مولکول‌ها نتوانند هنگام سرد شدن در یک الگوی منظم کنار هم قرار بگیرند؛ چیزی که برای تشکیل «بلور جامد» ضروری است. نتیجه این است که روغن‌ها معمولاً نقطه ذوب مشخصی ندارند و به‌جای یک دمای مشخص، طیف وسیعی از دماها را برای تغییر حالت تجربه می‌کنند.

به همین دلیل است که روغن زیتون در یخچال «دونه‌دونه» و سفیدک‌دار می‌شود، ولی سفت یک‌دست نمی‌شود. روغن نارگیل اما چون درصد بالایی از اسیدهای چرب کاملاً اشباع دارد، بیشتر از بقیه قابلیت انجماد بلوری دارد—و به همین دلیل سریع‌تر «جامد» به‌نظر می‌رسد.

از دید علمی، رفتار روغن‌ها در انجماد ارتباط مستقیم با پدیدهٔ کریستالیزاسیون، «چیدمان مولکولی»، «پیوندهای بین‌مولکولی» و «آشفتگی حرارتی» دارد. هرچه زنجیره‌ها منظم‌تر و یکدست‌تر باشند، احتمال تشکیل بلور بالا می‌رود. هرچه ترکیب پیچیده‌تر و نامنظم‌تر باشد، حالت خمیری بیشتر می‌شود.

این همان دلیلی است که چرا صنعت مواد غذایی با تغییر نسبت چربی‌های اشباع به غیراشباع، می‌تواند محصولاتی مثل مارگارین با بافت‌های مختلف تولید کند.

آزمایش IFLScience نشان می‌دهد که روغن نه‌تنها «یخ» نمی‌زند، بلکه اصلاً قرار نیست مثل آب رفتار کند—چون ساختار مولکولی‌اش برای این کار ساخته نشده. نتیجه؟ انجماد روغن بیشتر شبیه تبدیل‌شدنش به «واکس» است تا کریستال یخ.