Khoai tây chiên từ lâu đã trở thành món ăn khoái khẩu của nhiều gia đình, đặc biệt là trẻ nhỏ, nhờ hương vị thơm giòn và màu vàng ươm bắt mắt. Tuy nhiên, đằng sau màu sắc hấp dẫn đó lại là sự hiện diện của acrylamide – một hợp chất hóa học được xếp vào nhóm có nguy cơ gây hại cho sức khỏe con người [1], [2]. Rất nhiều người tiêu dùng lo lắng tự hỏi: Liệu acrylamide có phải là hóa chất bảo quản được thêm vào, hay chất này tự sinh ra trong chảo dầu sôi?

Câu trả lời đã được khoa học làm sáng tỏ: Acrylamide hoàn toàn không phải chất phụ gia nhân tạo, mà là sản phẩm phụ được tạo ra một cách tự nhiên qua phản ứng nhiệt độ cao giữa đường khử và một loại axit amin có sẵn trong củ khoai tây [1], [3].

Acrylamide hình thành như thế nào trong củ khoai tây?

Về mặt hóa học, sự hình thành acrylamide bắt nguồn từ phản ứng Maillard – chuỗi phản ứng hóa học phi enzym giữa nhóm axit amin tự do và đường khử khi thực phẩm bị đun nóng ở nhiệt độ cao [3]. Phản ứng Maillard chính là "chìa khóa" tạo nên mùi thơm nồng nàn, vị ngon đặc trưng và màu sắc nâu vàng hấp dẫn cho bề mặt thực phẩm nướng, chiên [3], [4].

Tuy nhiên, mặt trái của phản ứng này là tạo ra các chất gây ô nhiễm không mong muốn [3]. Khi axit amin tham gia phản ứng là asparagine tự do, kết hợp cùng các loại đường khử quen thuộc như glucose và fructose dưới tác động của nhiệt độ chiên nướng cao, acrylamide sẽ được hình thành [3]. Đáng chú ý, phản ứng Maillard sinh ra acrylamide chỉ diễn ra trong các phương pháp chế biến nhiệt khô hoặc chiên ngập dầu ở nhiệt độ cao như chiên, nướng bánh hay quay, trong khi phương pháp luộc lại không làm xuất hiện hợp chất này [3].

Về bản chất phân bố, acrylamide tập trung nhiều nhất ở lớp vỏ ngoài giòn rụm của miếng khoai tây chiên, nơi tiếp xúc trực tiếp với dầu nóng và có hiện tượng thoát ẩm mạnh nhất [1]. Năm 1994, Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế (IARC) đã phân loại acrylamide công nghiệp là chất có khả năng gây ung thư cho con người (Nhóm 2A) dựa trên các nghiên cứu gây ung thư ở loài gặm nhấm, đồng thời hợp chất này cũng được biết đến là một chất độc thần kinh [2]. Đến năm 2002, các nhà khoa học đã chính thức phát hiện acrylamide tồn tại ở nồng độ cao trong nhiều loại thực phẩm chế biến qua nhiệt độ [2].

Bằng chứng khoa học về nguồn gốc và các yếu tố chi phối

Để kiểm soát sự hình thành của hợp chất này, các nhà khoa học đã tiến hành nhiều thực nghiệm công phu nhằm phân tích từng mắt xích trong chuỗi chế biến khoai tây.

Một nghiên cứu năm 2014 đã phân tích củ của 13 giống khoai tây (Solanum tuberosum) từ vụ mùa năm 2010, bao gồm 5 giống chuyên làm bim bim khoai tây, 7 giống chuyên làm khoai tây chiên que và 1 giống chuyên để luộc [3]. Mẫu khoai được kiểm tra ngay sau thu hoạch và sau 6 tháng bảo quản ở nhiệt độ 9 độ C [3]. Kết quả đo lường trên bột khoai gia nhiệt cho thấy lượng acrylamide hình thành tương quan thuận với nồng độ glucose và fructose [3]. Riêng ở các giống khoai tây chiên que có hàm lượng đường cao hơn, sự tạo thành acrylamide còn tương quan trực tiếp với nồng độ asparagine tự do [3]. Quá trình bảo quản 6 tháng ở 9 độ C cũng tác động rõ rệt nhưng phụ thuộc vào từng giống đối với lượng đường, axit amin và tiềm năng sinh acrylamide [3].

Nghiên cứu mô phỏng máy tính năm 2020 đã phát triển mô hình truyền nhiệt và truyền khối kết hợp động học phản ứng Maillard để tìm giải pháp giảm acrylamide [1]. Nhóm nghiên cứu chỉ ra rằng việc áp dụng phương pháp chiên theo từng bước nhiệt độ (TSFA) giúp hàm lượng nước tăng lên đáng kể, đồng thời giảm nhiệt độ bề mặt và hạ lượng acrylamide trong miếng khoai xuống còn 57% so với khi chiên thông thường không qua quy trình TSFA [1]. Mô phỏng cũng khẳng định lớp vỏ ngoài của miếng khoai chứa hàm lượng acrylamide cao nhất [1].

Một nghiên cứu năm 2022 thực hiện trong điều kiện gia đình đã khảo sát tác động của các biện pháp xử lý ngâm và phương pháp chiên [5]. Kết quả cho thấy khoai tây ngâm trong nước lạnh 60 và 120 phút giúp độ ẩm sau đó khác biệt đáng kể so với mẫu không ngâm hoặc chỉ ngâm 15 phút [5]. Chần khoai trong nước ở nhiệt độ 60-80 độ C trong 5-15 phút trước khi chiên giúp tăng độ ẩm của miếng khoai [5]. Khi chần ở khoảng 55-70 độ C, enzyme pectinesterase được kích hoạt làm giảm độ xốp của que khoai, nhờ đó giảm bớt lượng dầu ngấm vào thực phẩm [5]. Ngược lại, chiên ngập dầu khiến độ ẩm giảm sâu so với chiên trên chảo phẳng, và độ ẩm của mẫu chiên ngập dầu giảm xuống dưới 40% sẽ khiến hàm lượng acrylamide vượt quá mức chuẩn quy định [5].

Cũng trong năm 2022, một nghiên cứu khác tập trung so sánh giữa nồi chiên không dầu (nhiệt độ 180-200 độ C trong 12-24 phút) và chiên ngập dầu (180 độ C trong 6 phút) [6]. Kết quả ghi nhận độ sẫm màu, độ cứng cùng các mối nguy Maillard (gồm acrylamide, 5-hydroxymethylfurfural, methylglyoxal và glyoxal) đều tăng đều đặn theo thời gian và nhiệt độ chiên không dầu [6]. Hàm lượng ẩm tương quan nghịch với hàm lượng các mối nguy Maillard với hệ số tương quan từ -0,53 đến 0,94 [6]. Tuy nhiên, so với chiên ngập dầu ở 180 độ C trong 6 phút, chiên không dầu giúp giảm acrylamide tối đa tới 47,31% và giảm 5-hydroxymethylfurfural tới 57,04% [6]. Về khả năng tiêu hóa tinh bột, chiên không dầu tạo ra tỷ lệ tinh bột tiêu hóa chậm cao hơn (48,54-58,42%) và tinh bột kháng thấp hơn (20,08-29,34%) so với chiên ngập dầu (lần lượt là 45,59% và 35,22%), góp phần giúp đường huyết cân bằng hơn sau khi ăn [6].

Nghiên cứu năm 2011 về chế biến tại nhà trên các sản phẩm khoai tây đông lạnh chiên sơ sẵn trên thị trường đã phát hiện lượng acrylamide trung bình có sẵn trong các sản phẩm đông lạnh này trước khi chế biến là 322 microgam/kg [2]. Khi đem chế biến ở 180 độ C trong 3 phút và 220 độ C trong 10 phút bằng các phương pháp như rang/nướng, chiên chảo, chiên ngập dầu và lò vi sóng, hàm lượng acrylamide trong mọi sản phẩm đều gia tăng đáng kể theo nhiệt độ và thời gian nấu [2]. Đáng chú ý, phương pháp nướng tạo ra lượng acrylamide thấp hơn có ý nghĩa thống kê so với quay bằng lò vi sóng dù ở cùng điều kiện thời gian và nhiệt độ [2].

Bên cạnh đó, nghiên cứu năm 2006 đã chứng minh rằng việc kết hợp phủ màng bề mặt và sấy khô sơ bộ một phần que khoai có thể giảm tới 75% lượng acrylamide so với mẫu không xử lý mà vẫn giữ được độ nâu giòn [4]. Việc bổ sung nhũ tương nước/dầu chứa glutamine ở pha nước cũng giúp giảm acrylamide trên bề mặt ở cùng mức độ vàng nâu [4].

Về mặt thị trường, nghiên cứu năm 2019 khảo sát thực phẩm thương mại cho thấy mức độ sẫm màu bề mặt là chỉ số đáng tin cậy để nhận biết lượng acrylamide trong các sản phẩm khoai tây [7]. Khoai tây chiên que có hàm lượng acrylamide cao hơn thường tối màu và có sắc đỏ hơn (giảm độ sáng L* và tăng giá trị đỏ a*) [7]. Trong khi đó, bim bim khoai tây có hàm lượng acrylamide cao nhất lại chuyển sang màu vàng đậm hơn và tối màu hơn (giảm độ sáng L* và tăng giá trị vàng b*) [7].

Cuối cùng, nghiên cứu năm 2017 về quá trình tiêu hóa trong ống nghiệm cho thấy quá trình tiêu hóa tại dạ dày làm tăng lượng acrylamide trong hầu hết thực phẩm (bánh quy ngọt tăng mạnh nhất từ 30 lên 150 microgam/kg) [8]. Dẫu vậy, đến cuối giai đoạn ruột non, lượng acrylamide ở khoai tây chiên que có giá trị tương đương về mặt thống kê (p = 0,132), còn ở bim bim khoai tây thậm chí lại thấp hơn mức ban đầu trước khi tiêu hóa (p = 0,027) [8]. Quan trọng hơn, lượng acrylamide thấp ở các mẫu khoai đã qua chần và chiên không dầu vẫn duy trì ở mức thấp hơn hẳn so với mẫu chiên ngập dầu kể cả sau khi đã qua hệ tiêu hóa [8].

Giá trị và giới hạn của các bằng chứng hiện nay

Các dữ liệu thực nghiệm đã giúp các cơ quan an toàn thực phẩm như Cơ quan An toàn Thực phẩm Châu Âu (EFSA) và Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) ban hành các hướng dẫn, khuyến nghị nhằm giảm thiểu acrylamide trong thực phẩm nung nóng [1]. Việc hiểu rõ mối quan hệ giữa nhiệt độ, thời gian và tiền chất (asparagine, đường khử) mở ra nhiều giải pháp công nghệ hữu ích cho ngành sản xuất thực phẩm [1], [3].

Tuy nhiên, người tiêu dùng cũng cần nhìn nhận giới hạn của các bằng chứng này. Hầu hết các thử nghiệm đánh giá độc tính và nguy cơ gây ung thư của acrylamide ban đầu đều thực hiện trên động vật gặm nhấm với liều lượng công nghiệp [2]. Ngoài ra, các phân tích tiêu hóa mới chỉ dừng lại ở mô hình mô phỏng đường tiêu hóa trong phòng thí nghiệm [8]. Nhiều biện pháp kỹ thuật như dùng nhũ tương glutamine hay phủ màng công nghệ cao rất khó thực hiện tại gian bếp gia đình bình thường [4].

Những hiểu lầm thường gặp về acrylamide trong khoai tây

Một hiểu lầm phổ biến là cho rằng khoai tây chiên màu càng đậm, giòn rụm thì càng ngon và vô hại. Thực tế, sự đổi màu sẫm nâu là dấu hiệu trực tiếp của giai đoạn cuối phản ứng Maillard, tương quan mật thiết với sự tích tụ acrylamide [5], [7]. Miếng khoai chiên bị sẫm màu, cháy xém hoặc đỏ sẫm chứa lượng acrylamide cao hơn nhiều so với miếng khoai vàng sáng [7].

Nhiều người cũng tin rằng khoai tây mua dạng đông lạnh đóng gói sẵn là hoàn toàn "sạch" hóa chất nhiệt. Nghiên cứu thực tế đã chỉ ra rằng các sản phẩm khoai tây đông lạnh chiên sơ sẵn trên thị trường vốn đã chứa lượng acrylamide nền trung bình khoảng 322 microgam/kg do nhà máy đã qua xử lý nhiệt sơ bộ [2]. Do đó, nếu người tiêu dùng đem về chiên lại ở nhiệt độ quá cao hoặc quá lâu, lượng chất này sẽ tăng vọt [2].

Ngoài ra, quan niệm dùng lò vi sóng luôn an toàn hơn nướng thông thường cũng chưa chính xác đối với khoai tây. Dữ liệu thực nghiệm cho thấy việc gia nhiệt khoai tây bằng lò vi sóng tạo điều kiện sinh ra acrylamide cao hơn so với phương pháp nướng ở cùng nhiệt độ và thời gian [2].

Ai nên thận trọng với món khoai tây chiên?

Acrylamide là một chất độc thần kinh và được xếp vào nhóm có khả năng gây ung thư [2]. Mặc dù cơ thể có cơ chế chuyển hóa nhất định, một số đối tượng vẫn cần đặc biệt thận trọng:

  • Trẻ nhỏ và thanh thiếu niên: Đây là nhóm thường tiêu thụ lượng khoai tây chiên và bim bim nhiều nhất, trong khi trọng lượng cơ thể nhỏ khiến mức phơi nhiễm acrylamide trên mỗi kg thể trọng cao hơn người lớn.
  • Người có bệnh lý nền về chuyển hóa hoặc tiêu hóa: Khoai tây chiên ngập dầu chứa nhiều chất béo hấp thụ thay thế lượng nước thoát ra [5], gây thêm gánh nặng cho hệ tiêu hóa và tim mạch.
  • Người đang kiểm soát đường huyết: Dù nồi chiên không dầu giúp tạo ra lượng tinh bột tiêu hóa chậm tốt hơn [6], khoai tây nhìn chung vẫn là thực phẩm giàu tinh bột chuyển hóa nhanh nếu ăn quá nhiều. Bệnh nhân có bệnh nền cần tham khảo ý kiến chuyên gia y tế về chế độ ăn uống phù hợp.

Cách chế biến khoai tây an toàn tại gian bếp gia đình

Dựa trên các nghiên cứu khoa học, người nội trợ hoàn toàn có thể chủ động cắt giảm đáng kể lượng acrylamide sinh ra khi chuẩn bị món khoai tây chiên tại nhà:

  • Chọn cách nấu phù hợp: Luộc khoai không tạo ra phản ứng sinh acrylamide [3]. Nếu muốn ăn khoai giòn, nướng truyền thống sinh ít acrylamide hơn lò vi sóng [2], và chiên bằng nồi chiên không dầu giúp giảm lượng acrylamide tối đa tới 47,31% so với chiên ngập dầu truyền thống [6].
  • Sơ chế trước khi chiên: Nên ngâm lát khoai tây trong nước lạnh từ 60 đến 120 phút [5]. Tốt hơn hết, hãy chần khoai trong nước nóng ở mức 60-80 độ C từ 5-15 phút trước khi chế biến [5]. Việc chần khoai ở 55-70 độ C giúp kích hoạt pectinesterase làm giảm độ xốp, từ đó hạn chế hút dầu mỡ [5]. Ngoài ra, ngâm trong dung dịch muối ăn (NaCl) hoặc axit citric cũng hỗ trợ duy trì độ ẩm cho khoai [5].
  • Kiểm soát nhiệt độ và thời gian: Không nên chiên nướng ở nhiệt độ quá cao trong thời gian dài [6], [2]. Áp dụng việc hạ nhiệt độ ở giai đoạn cuối của quá trình nấu có thể giúp giảm lượng acrylamide tích tụ [1]. Tránh để nhiệt độ chiên lên tới 200-220 độ C kéo dài [6], [2].
  • Nhìn màu sắc để dừng lửa: Quan sát màu bề mặt là cách đánh giá độ an toàn rất chuẩn xác [5], [7]. Chỉ nên chiên khoai đến khi đạt màu vàng tươi sáng (giá trị L* cao) [6], [7]. Cần loại bỏ ngay các miếng khoai bị cháy viền, sẫm màu hoặc ngả sang sắc đỏ nâu đậm [7].

Khoai tây chiên là món ăn hấp dẫn nhưng tiềm ẩn nguy cơ hình thành acrylamide từ phản ứng Maillard tự nhiên giữa đường khử và asparagine khi gặp nhiệt độ cao [3]. Việc loại bỏ hoàn toàn món ăn này khỏi thực đơn có thể không cần thiết, nhưng hiểu rõ nguồn gốc của chất độc hại này sẽ giúp chúng ta có cách chế biến thông minh hơn. Bằng cách sơ chế chần ngâm kỹ lưỡng, kiểm soát nhiệt độ chiên vừa phải và chỉ ăn những mẻ khoai vàng sáng, bạn hoàn toàn có thể bảo vệ sức khỏe cho cả gia đình mà vẫn thưởng thức được hương vị thơm ngon.