Nồi áp suất từ lâu đã trở thành thiết bị quen thuộc trong gian bếp của nhiều gia đình nhờ khả năng ninh nhừ các loại ngũ cốc nguyên hạt nhanh chóng và tiện lợi. Tuy nhiên, thời gian gần đây, không ít người tiêu dùng cảm thấy lo lắng trước thông tin các món ăn giàu tinh bột khi chịu tác động nhiệt độ cao có thể sinh ra acrylamide – một chất tiềm ẩn nguy cơ gây ung thư. Điều này khiến nhiều người băn khoăn liệu môi trường áp suất cao, nhiệt độ vượt mức sôi thông thường trong nồi áp suất có thúc đẩy việc tạo ra hợp chất độc hại này từ gạo, yến mạch, đậu hay ngô hay không.
Câu trả lời ngắn gọn là nguy cơ hình thành acrylamide khi nấu ngũ cốc trong nồi áp suất ở mức rất thấp, gần như không đáng kể so với phương pháp nướng khô hay chiên rán. Mặc dù nhiệt độ bên trong nồi áp suất có thể đạt mức 115 đến 121 độ C, nhưng sự hiện diện dồi dào của nước và hơi ẩm đóng vai trò như một màng chắn tự nhiên ngăn chặn phản ứng tạo độc chất nhiệt. Sự khác biệt căn bản giữa môi trường ẩm ướt và môi trường nhiệt khô chính là yếu tố quyết định lượng acrylamide sinh ra trong thực phẩm.
Bản chất hóa học và cơ chế hình thành acrylamide trong thực phẩm
Để hiểu rõ mức độ an toàn của nồi áp suất, trước hết cần nhìn nhận bản chất hình thành của chất acrylamide. Đây là một hợp chất hóa học được xếp vào nhóm chất có khả năng gây ung thư ở người và thu hút sự chú ý lớn từ giới khoa học y tế [1]. Hợp chất này chủ yếu phát sinh qua phản ứng Maillard, một chuỗi phản ứng nhiệt giữa các phân tử đường khử và axit amin tự do [2].
Phản ứng Maillard chính là cơ chế tạo nên mùi thơm hấp dẫn cùng màu vàng nâu bắt mắt trên bề mặt các món bánh mì, hạt nướng hay khoai tây chiên [2]. Trong số các thành phần tham gia phản ứng, axit amin asparagine tự do cùng với các hợp chất chứa nhóm carbonyl đóng vai trò là tiền chất cốt lõi [1]. Dưới tác động của nhiệt độ nấu nướng điển hình, asparagine liên kết với đường để tạo thành một bazơ Schiff trung gian [1].
Quá trình phản ứng sau đó sẽ trải qua bước khử carboxyl và loại bỏ amoniac hoặc imine bị thế để giải phóng ra phân tử acrylamide hoàn chỉnh [1]. Cơ chế này đã được xác nhận bằng các nghiên cứu đồng vị và phân tích khối phổ trên các hệ mô hình thực nghiệm [1]. Thậm chí, khi sử dụng enzyme asparaginase để loại bỏ chọn lọc asparagine trong nguyên liệu, lượng acrylamide tạo ra sau khi gia nhiệt đã suy giảm đáng kể [1].
Ở các loại ngũ cốc, hàm lượng asparagine tự do và các loại đường hòa tan là những yếu tố quyết định trực tiếp đến tiềm năng sinh acrylamide [3]. Một nghiên cứu phân tích trên các giống lúa mạch đen được trồng tại Hungary, Pháp, Ba Lan và Vương quốc Anh từ năm 2005 đến năm 2007 cho thấy nồng độ asparagine tự do là nhân tố chi phối chính lượng acrylamide hình thành trong bột khi gia nhiệt, tương tự như ở lúa mì [3]. Bên cạnh đó, các loại đường như sucrose, glucose, maltose và fructose cũng tham gia vào quá trình này, trong đó nồng độ sucrose chịu sự kiểm soát di truyền mạnh mẽ [3].
Môi trường ẩm áp suất cao và nướng khô: Sự khác biệt về nhiệt sinh độc tố
Điểm mấu chốt để đánh giá độc tố nhiệt giữa nồi áp suất và lò nướng khô nằm ở phương thức truyền nhiệt và sự hiện diện của độ ẩm. Acrylamide thường hình thành chủ yếu trong các loại thực phẩm giàu carbohydrate qua các quy trình chế biến ở nhiệt độ cao như chiên, nướng bánh, rang nướng khô và đùn ép [4]. Những phương pháp nấu khô này đòi hỏi bề mặt thực phẩm phải mất nước nhanh chóng và đạt đến nhiệt độ trên 150 độ C [4].
Khi thực phẩm được chiên hoặc nướng khô, nước trên bề mặt bốc hơi hoàn toàn, cho phép nhiệt độ tại lớp vỏ tăng vọt và kích hoạt phản ứng Maillard mạnh mẽ [4]. Thử nghiệm cho thấy khoai tây chiên ở nhiệt độ từ 150 đến 190 độ C trong thời gian tối đa 10 phút tạo ra lượng acrylamide dao động từ 55 đến 2.130 microgam/kg trọng lượng tươi [4]. Nồng độ độc chất cao nhất luôn rơi vào những mẫu chiên lâu nhất, nhiệt độ cao nhất và có bề mặt cháy nâu sẫm nhất [4].
Ngược lại hoàn toàn với môi trường khô ráo, nồi áp suất hoạt động dựa trên cơ chế giữ kín hơi nước để gia tăng áp suất bên trong buồng nấu. Trong điều kiện áp suất thông thường của nồi gia dụng, nhiệt độ sôi của nước chỉ tăng lên khoảng 115 đến 121 độ C. Toàn bộ hạt ngũ cốc luôn được ngâm chìm trong nước hoặc bao bọc bởi luồng hơi nước bão hòa.
Trong môi trường giàu nước, hoạt độ nước cao sẽ ức chế mạnh mẽ các bước ngưng tụ ban đầu giữa đường và axit amin tự do để tạo thành bazơ Schiff [1]. Thêm vào đó, nhiệt độ trong nồi áp suất không bao giờ vượt quá giới hạn sôi của hỗn hợp nước dưới áp suất, tức là không thể đạt đến dải nhiệt độ 150 đến 190 độ C vốn là điều kiện thuận lợi cho phản ứng phân hủy nhiệt sinh acrylamide [4]. Do đó, ngũ cốc nấu bằng nồi áp suất chỉ trải qua quá trình hồ hóa tinh bột và làm mềm protein chứ không xảy ra phản ứng cháy sém.
Bằng chứng khoa học về phương pháp chế biến và mức sinh acrylamide
Các nghiên cứu thực nghiệm đã làm sáng tỏ sự khác biệt rõ rệt về nồng độ độc tố sinh ra giữa các phương pháp chế biến ẩm ướt và phương pháp dùng nhiệt khô hoặc dầu nóng. Một nghiên cứu công bố năm 2023 đã so sánh trực tiếp lượng acrylamide hình thành trong giá đỗ xanh qua các hình thức nấu nướng khác nhau [5]. Kết quả cho thấy phương pháp luộc trong nước giữ lượng acrylamide ở mức rất thấp, chỉ dưới 42 ng/g, nằm dưới giới hạn định lượng của thiết bị [5].
Trong khi đó, mẫu xào ở nhiệt độ cao đến trung bình lại ghi nhận nồng độ acrylamide dao động rất rộng, từ dưới 29 ng/g lên tới mức đỉnh điểm là 6.900 ng/g [5]. Điều này minh chứng rằng sự hiện diện của nước ở trạng thái đun sôi giúp kiểm soát lượng độc chất nhiệt sinh ra ở mức tối thiểu so với việc chế biến với nhiệt khô và dầu mỡ [5]. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc rửa sạch nguyên liệu trước khi xào và đảo đều nhanh tay để tránh cháy xém bề mặt là biện pháp hữu hiệu làm giảm lượng acrylamide [5].
Tác động của nhiệt khô còn thể hiện rõ qua độ đậm nhạt của màu sắc bề mặt thực phẩm trong quá trình nướng bánh [4]. Khi phân tích các lát bánh mì nướng, lát bánh mì nướng cháy sẫm sinh ra từ 43,7 đến 610,7 microgam/kg acrylamide, cao hơn đáng kể so với bánh mì nướng vừa có mức 10,9 đến 213,7 microgam/kg hoặc bánh mì nướng nhạt màu chỉ ở mức 8,27 đến 217,5 microgam/kg [4]. Màu sắc bề mặt đo bằng máy đo màu quang phổ có sự tương quan chặt chẽ với hàm lượng acrylamide tích tụ trong sản phẩm [4].
Một khía cạnh khác cần xem xét là phương pháp gia nhiệt vi sóng. Một nghiên cứu năm 2005 về ảnh hưởng của vi sóng lên khoai tây nghiền cho thấy việc kéo dài thời gian gia nhiệt từ 100 giây lên 150 giây đã khiến lượng acrylamide tăng vọt gấp 140 lần [6]. Hiện tượng này xảy ra do sóng viba tạo nhiệt không đồng đều, dẫn đến hiện tượng nhiệt phân cục bộ tại các vị trí tập trung năng lượng cao [6]. Trong nồi áp suất thông thường, nhiệt lượng được truyền tải đều khắp nhờ đối lưu của khối nước sôi và hơi nước, hoàn toàn không xảy ra hiện tượng quá nhiệt hay nhiệt phân cục bộ như trong lò vi sóng [6].
Nghiên cứu về chất béo gia nhiệt ở 180 độ C cũng cho thấy sự kết hợp giữa nhiệt khô và dầu thực vật chưa bão hòa thúc đẩy tạo acrylamide rất mạnh [7]. Khi đun asparagine cùng các loại dầu ăn ở 180 độ C, dầu đậu nành sinh ra tới 2.447 ng/g acrylamide và dầu cọ olein sinh ra 1.442 ng/g [7]. Ngược lại, mỡ động vật bão hòa sinh ra ít hơn hẳn với mỡ lợn là 366 ng/g và bơ ghee là 211 ng/g [7]. Do nồi áp suất chủ yếu sử dụng nước làm dung môi nấu ngũ cốc chứ không dùng dầu chiên ở 180 độ C, nguy cơ tương tác lipid - axit amin để sinh acrylamide bị triệt tiêu hoàn toàn [7].
Các nhà khoa học cũng từng kiểm tra liệu các hợp chất polyacrylamide dùng trong nông nghiệp có thể bị nhiệt phân tạo thành acrylamide tự do khi nấu ăn hay không [8]. Thử nghiệm gia nhiệt polyacrylamide ở 175 độ C trong 15 đến 30 phút ở cả môi trường khô và môi trường dầu mỡ cho thấy tỷ lệ phân hủy thành acrylamide tự do là không đáng kể, dưới 0,04% [8]. Thậm chí lượng acrylamide tồn dư ban đầu trong polymer còn giảm đi từ 50% đến 80% sau khi gia nhiệt [8]. Điều này củng cố thêm rằng các sản phẩm nông sản tự nhiên không tích tụ acrylamide từ nguồn polymer này [8].
Đánh giá lợi ích và những giới hạn của bằng chứng hiện có
Các bằng chứng khoa học hiện nay đều chỉ ra rằng phương pháp nấu ngũ cốc bằng môi trường ẩm ướt như nồi áp suất là lựa chọn tối ưu để hạn chế tối đa các độc tố sinh ra do nhiệt [5], [4]. Phương pháp này tận dụng được ưu điểm của việc gia nhiệt là tiêu diệt vi sinh vật gây hại, làm mềm hạt ngũ cốc và cải thiện khả năng tiêu hóa mà không kích hoạt phản ứng tạo độc chất nguy hại [2]. Nước đóng vai trò là chất điều hòa nhiệt hoàn hảo, ngăn không cho nhiệt độ cục bộ vượt qua ngưỡng an toàn.
Tuy nhiên, các dữ liệu nghiên cứu cũng có những giới hạn nhất định. Phần lớn các mô hình nghiên cứu tập trung đo lường acrylamide trên các sản phẩm nướng khô như bánh mì, khoai tây chiên, ngũ cốc ăn liền qua máy đùn ép hoặc dầu thực vật đun nóng [7], [2], [4]. Số lượng nghiên cứu đo đạc chuyên biệt từng miligam dịch nấu trong các chu trình nồi áp suất gia dụng đối với từng loại ngũ cốc cụ thể vẫn còn ít hơn so với mảng nướng khô thương phẩm.
Hơn nữa, nồng độ các tiền chất như asparagine tự do trong ngũ cốc phụ thuộc rất lớn vào giống cây trồng và điều kiện thổ nhưỡng, thời tiết thu hoạch [3]. Nghiên cứu chỉ ra tỷ lệ biến thiên nồng độ asparagine tự do do kiểu gen giống ở lúa mạch đen là 23%, phần còn lại chịu ảnh hưởng của môi trường và sự tương tác giữa gen với môi trường [3]. Do đó, lượng tiền chất ban đầu có thể khác nhau giữa các lô ngũ cốc, dù cách chế biến bằng nồi áp suất vẫn bảo đảm mức độ kiểm soát an toàn cao nhất [3].
Những hiểu lầm phổ biến khi chế biến ngũ cốc tại nhà
Nhiều người lầm tưởng rằng cứ sử dụng nhiệt độ trên 100 độ C là chắc chắn sẽ sinh ra acrylamide. Đây là một quan niệm chưa chuẩn xác về mặt hóa học. Phản ứng Maillard tạo acrylamide đòi hỏi cả hai điều kiện: nhiệt độ cao thường trên 120 độ C và môi trường khô ráo thiếu nước ở bề mặt tiếp xúc [1], [4]. Trong nồi áp suất, tuy nhiệt độ có thể chạm ngưỡng 121 độ C nhưng môi trường ngập nước hoàn toàn làm chậm và ngăn chặn phản ứng này xảy ra [1].
Một hiểu lầm khác là cho rằng màu sẫm của cháo hoặc cơm ngũ cốc sau khi nấu bằng nồi áp suất là do hình thành chất độc. Thực tế, màu sắc của các món ngũ cốc nấu nhừ thường bắt nguồn từ sắc tố tự nhiên có sẵn trong lớp vỏ cám của gạo lứt, đậu đen, yến mạch hoặc gạo huyết rồng. Đây không phải là màu nâu cháy do phản ứng Maillard hay sự phân hủy nhiệt tạo nên như trường hợp của bánh mì nướng cháy hay khoai tây chiên giòn [4].
Nhiều người cũng nghĩ rằng ngũ cốc nào cũng sinh ra lượng acrylamide giống nhau khi gặp nhiệt. Nghiên cứu trên ngũ cốc cho thấy lúa mạch đen chứa hàm lượng proline tự do cao hơn nhiều so với hạt lúa mì, giúp lượng acrylamide tạo ra trên mỗi đơn vị asparagine ở bột lúa mạch đen thấp hơn so với bột lúa mì [3]. Sự khác biệt về thành phần sinh hóa tự nhiên của từng loại hạt mang lại phản ứng nhiệt hoàn toàn khác nhau [3].
Nhóm đối tượng cần thận trọng và cách kiểm soát trong bữa ăn
Mặc dù việc nấu ngũ cốc trong nồi áp suất rất an toàn trước nguy cơ acrylamide, một số nhóm đối tượng vẫn cần lưu ý đặc biệt đến chế độ dinh dưỡng tổng thể. Những người mắc bệnh lý chuyển hóa như đái tháo đường cần chú ý rằng nồi áp suất có thể làm tinh bột trong ngũ cốc bị hồ hóa hoàn toàn, khiến chỉ số đường huyết của món ăn tăng nhanh hơn so với cách nấu chín tới. Bệnh nhân có bệnh nền cần tham khảo ý kiến bác sĩ hoặc chuyên gia dinh dưỡng để điều chỉnh khẩu phần carbohydrate phù hợp.
Đối với những người đang phải theo dõi chức năng thận hoặc các bệnh lý mạn tính cần kiểm soát khoáng chất, việc ninh nhừ các loại ngũ cốc nguyên hạt hoặc đậu đỗ giải phóng nhiều kali và phốt pho vào phần nước nấu. Khi đó, người bệnh không nên tự ý dùng quá nhiều nước hầm đậm đặc mà cần tuân thủ hướng dẫn điều trị của nhân viên y tế.
Để giảm thiểu phơi nhiễm acrylamide nói chung trong đời sống hằng ngày, người tiêu dùng nên thận trọng với các nguồn thực phẩm chế biến khô khác. Các món khoai tây chiên sẫm màu, bánh quy nướng quá lửa hay bánh mì nướng cháy đen là nguồn chứa lượng acrylamide rất cao cần hạn chế trong thực đơn gia đình [4].
Hướng dẫn áp dụng thực tế để nấu ngũ cốc an toàn và thơm ngon
Để tận dụng tối đa lợi ích dinh dưỡng của ngũ cốc nguyên hạt khi sử dụng nồi áp suất, người nội trợ có thể áp dụng một số kỹ thuật sơ chế đơn giản đã được khoa học chứng minh. Việc ngâm ngũ cốc trong nước sạch trước khi chế biến giúp hạt ngậm đủ nước, hỗ trợ loại bỏ bớt một phần lượng đường tự do và axit amin hòa tan trên bề mặt hạt ra ngoài nước ngâm [4]. Tương tự như việc ngâm khoai tây trước khi chiên giúp hạ nồng độ acrylamide, ngâm và rửa ngũ cốc là bước vệ sinh hữu ích [5], [4].
Khi nấu bằng nồi áp suất, luôn bảo đảm tỷ lệ nước đủ ngập nguyên liệu theo khuyến nghị của từng loại ngũ cốc, thường từ tỷ lệ 1 phần hạt với 2 đến 3 phần nước. Cần tránh tình trạng cạn nước gây khét đáy nồi, bởi vì khi cạn nước, nhiệt độ đáy kim loại có thể vượt ngưỡng 150 độ C và bắt đầu kích hoạt phản ứng cháy khét tạo độc chất [4].
Thời gian ninh ngũ cốc nên được cài đặt vừa đủ theo từng loại hạt, chẳng hạn 15 đến 20 phút cho gạo lứt và 25 đến 30 phút cho các loại đậu đỗ cứng. Sau khi nấu chín, ngũ cốc nên được kết hợp cùng các loại rau củ luộc, nguồn đạm nạc và chất béo lành mạnh để tạo nên một bữa ăn cân bằng. Nếu muốn tạo mùi thơm cho ngũ cốc mà không sinh acrylamide, người dùng chỉ nên hấp hoặc ninh nhừ thay vì rang cháy sém trên chảo khô trước khi nấu.
Tóm lại, phương pháp nấu ngũ cốc bằng nồi áp suất là một giải pháp ẩm thực an toàn, lành mạnh và không đáng lo ngại về nguy cơ hình thành acrylamide [5], [4]. Môi trường nước và hơi ẩm dồi dào là tấm khiên vững chắc giúp vô hiệu hóa các phản ứng sinh độc tố nhiệt vốn chỉ xuất hiện trong lò nướng khô hay chảo dầu chiên [7], [4]. Duy trì chế độ ăn đa dạng, ưu tiên các món hấp luộc ngập nước và hạn chế thực phẩm chiên nướng cháy cạnh chính là chìa khóa bảo vệ sức khỏe lâu dài.
