Nồi chiên không dầu đang là thiết bị quen thuộc trong gian bếp hiện đại, được nhiều gia đình tận dụng để rang các loại hạt ngũ cốc như hạnh nhân, hạt dẻ hay hạt cải thay cho chảo rang truyền thống. Tiện lợi và nhanh gọn là điều rõ ràng, nhưng liệu nhiệt độ luồng khí nóng tuần hoàn có làm biến tính, hao hụt các hợp chất polyphenol quý giá và hoạt tính chống oxy hóa tự nhiên vốn có của hạt hay không?
Câu trả lời từ các phân tích thực nghiệm cho thấy phương pháp xử lý nhiệt bằng khí nóng không làm phá hủy toàn bộ dưỡng chất như nhiều người lo ngại. Ngược lại, khi cài đặt nhiệt độ và thời gian hợp lý, luồng khí nóng đối lưu còn hỗ trợ giải phóng các liên kết polyphenol nội tại và kích hoạt phản ứng tạo chất mới, bảo toàn hoặc thậm chí làm gia tăng một số chỉ số chống oxy hóa của hạt.
Cơ chế biến đổi polyphenol dưới luồng khí nóng đối lưu
Các loại hạt tự nhiên chứa nhiều hợp chất chống oxy hóa phenolic, bao gồm cả dạng tự do lẫn dạng liên kết sâu trong thành tế bào vỏ và nhân hạt [1]. Khác với chiên ngập dầu truyền nhiệt chủ yếu bằng cơ chế dẫn nhiệt qua chất béo lỏng, nồi chiên không dầu và phương pháp rang khí nóng vận hành trên nguyên lý đối lưu không khí [2]. Sự khác biệt này hạn chế tối đa việc chất béo ngoài thẩm thấu vào cấu trúc rỗng của hạt khi nước bay hơi, đồng thời điều tiết tốc độ biến đổi hóa học [2].
Nhiệt độ khí nóng tác động lên chất lượng hạt qua hai quá trình đồng thời: phản ứng Maillard và quá trình giải phóng polyphenol liên kết [3]. Tác động nhiệt phá vỡ các liên kết hóa thực vật phức tạp, làm tăng độ chiết xuất của các axit phenolic tự nhiên ra khỏi mô hạt [3]. Đồng thời, các sản phẩm nâu hóa hình thành từ phản ứng Maillard sinh ra trong quá trình gia nhiệt đóng vai trò như các chất chống oxy hóa bổ sung, bù đắp lượng hoạt chất nhạy cảm nhiệt bị phân hủy [3].
Bằng chứng từ hạt cải: Nhiệt độ và thời gian quyết định hoạt tính
Nghiên cứu công bố năm 2021 đã đánh giá hiệu quả tiền xử lý hạt cải bằng nồi chiên không dầu nhằm thu hồi canolol và các dẫn xuất sinapate ưa dầu [4]. Nghiên cứu tiến hành xử lý hạt, bột hạt, bã hạt, cám và bột mịn từ nhiều giống hạt cải khác nhau ở các mốc nhiệt độ 160 độ C, 170 độ C và 180 độ C tương ứng với các khoảng thời gian 5, 10, 15 và 20 phút [4]. Sau quá trình xử lý nhiệt, dầu được chiết tách bằng phương pháp Soxtec, tách chiết sinapate qua hệ dung môi hexane-methanol và phân tích định lượng bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao ghép đầu dò dãy diode (HPLC-DAD) cùng các thử nghiệm DPPH, FRAP [4].
Kết quả cho thấy việc thu hồi các hợp chất sinapate hòa tan trong dầu phụ thuộc trực tiếp vào mối quan hệ thời gian - nhiệt độ [4]. Điều kiện tối ưu khi dùng nồi chiên không dầu là 180 độ C trong 15 phút, đem lại hàm lượng canolol tối đa cũng như các hợp chất sinapate tan trong dầu khác [4]. Đặc biệt, dầu ép từ hạt cải vàng phẩm cấp thấp rang ở 180 độ C trong 20 phút đạt hàm lượng polyphenol tổng số (TPC) cao nhất với mức 3402,22 +- 58,79 mg GAE/g dầu, cho thấy hoạt tính khử gốc tự do DPPH, khử sắt FRAP và ức chế oxy hóa axit linoleic vượt trội [4].
Bằng chứng trên hạt dẻ: Tác động nhiệt làm tăng hoạt tính chống oxy hóa
Cùng năm 2021, một nghiên cứu khác tập trung khảo sát ảnh hưởng của các phương pháp chế biến nhiệt gồm luộc, chiên và rang lò/khí nóng lên 29 hợp chất polyphenol và hoạt tính chống oxy hóa ở hạt dẻ ngọt (Castanea sativa Mill.) [1]. Nghiên cứu xác định chỉ số chống oxy hóa bằng phương pháp DPPH trên mẫu hạt và vỏ sau xử lý [1].
Ở hạt dẻ tươi, khả năng chống oxy hóa DPPH tập trung nhiều nhất ở lớp vỏ lụa trong (5,25 mg TE/g khối lượng khô) và vỏ ngoài (5,04 mg TE/g khối lượng khô), trong khi nhân hạt chỉ đạt 2,81 mg TE/g khối lượng khô [1]. Sau khi trải qua các phương pháp nhiệt gồm luộc, chiên ngập dầu và rang lò, hoạt tính chống oxy hóa trong hạt đều tăng lên so với hạt tươi, dao động từ 2,8 đến 3,51 mg TE/g khối lượng khô [1]. Sự gia tăng này được chứng minh là do hàm lượng polyphenol tổng số (TPC) được giải phóng nhiều hơn sau xử lý nhiệt [1].
Nghiên cứu trên quả phỉ và hạnh nhân: Khác biệt giữa vỏ và nhân
Một nghiên cứu năm 2017 theo dõi hạt phỉ rang khí nóng ở nhiệt độ 120 độ C trong thời gian 40 phút cho thấy độ bền oxy hóa của hạt tăng lên sau xử lý [5]. Tuy nhiên, xu hướng biến đổi của polyphenol tổng số và hoạt tính chống oxy hóa không đồng nhất theo thời gian, đòi hỏi điều kiện bảo quản hạt sau rang ở 4 độ C trong vòng 6 tháng để duy trì hoạt tính chống oxy hóa cao [5].
Đối với hạnh nhân và đậu phộng, nghiên cứu công bố năm 2017 chỉ ra sự phân hóa rõ rệt giữa lớp vỏ lụa và toàn bộ hạt [3]. Hoạt tính chống oxy hóa ưa nước (HORAC) trong vỏ lụa đậu phộng giảm đi khi cường độ rang tăng do sự thoái hóa nhiệt của các polyphenol bề mặt [3]. Ngược lại, hoạt tính chống oxy hóa tổng thể ở nguyên hạt lại tăng lên nhờ tăng khả năng trích xuất axit phenolic và sự xuất hiện của các hợp chất sản phẩm phản ứng Maillard [3]. Việc rang kéo dài cũng giúp hạt cashews tăng tới 60% chỉ số chống oxy hóa TEAC [3].
Vai trò bảo vệ của lớp vỏ tự nhiên khi rang nhiệt
Nghiên cứu về hạt thông chỉ ra rằng lớp vỏ bọc hạt nguyên vẹn có ảnh hưởng mang tính quyết định đến cấu trúc và hoạt tính chống oxy hóa sau rang [6]. Vỏ bọc tự nhiên giúp hạt đạt độ giòn mong muốn, tăng cường các hợp chất có hoạt tính sinh học và hoạt tính chống oxy hóa, làm giảm giá trị oxy hóa lipid tổng số tới 45,03% [6]. Lớp vỏ thúc đẩy sự liên kết giữa protein/polysaccharide với chuỗi acyl lipid, duy trì liên kết ẩm và hạn chế sự di động của chất béo tự do [6].
Tương tự, các dẫn liệu khoa học trên hạnh nhân và hạt dẻ xác nhận vỏ lụa chứa phần lớn hợp chất chống oxy hóa tự nhiên; chẳng hạn quả óc chó mất đi hơn 90% lượng chất chống oxy hóa nếu bị bóc bỏ lớp vỏ lụa bề mặt [1]. Nếu loại bỏ lớp màng này trước khi cho vào thiết bị khí nóng, khả năng chống oxy hóa tổng thể của hạt sụt giảm rất lớn [1].
So sánh khí nóng đối lưu và phương pháp truyền nhiệt khác
Khí nóng trong nồi chiên tuần hoàn bằng đối lưu, làm giảm sự oxy hóa chất béo không kiểm soát so với chiên ngập dầu [2]. Khi chiên dầu ở 160-200 độ C, dầu thâm nhập vào các khoảng rỗng của hạt tạo ra nhiều sản phẩm oxy hóa lipid như 1-pentanol sinh ra từ axit linoleic và xuất hiện thêm 18 hợp chất bay hơi phụ [2]. Trong khi đó, rang hạt bằng khí nóng tạo ra ít hợp chất furanone và hợp chất chứa nitơ hơn, chủ yếu bảo tồn các aldehyde tự nhiên và hợp chất lưu huỳnh đặc trưng [2].
Tuy nhiên, giới hạn của thiết bị khí nóng đối lưu nằm ở chỗ sự đồng đều nhiệt phụ thuộc vào luồng gió và kích thước buồng nướng. Xử lý nhiệt ở mức quá cao hoặc quá lâu có thể làm suy giảm nghiêm trọng các sắc tố tự nhiên [7], đồng thời gây suy giảm lượng polyphenol ở các thành phần nhạy cảm ngoài vỏ trước khi kịp kích hoạt giải phóng chất có lợi bên trong lõi hạt [3].
Ai nên thận trọng khi sử dụng hạt rang nhiệt độ cao?
Hạt ngũ cốc rang qua nồi chiên không dầu có sự hình thành các sản phẩm nâu hóa Maillard [3]. Những người có bệnh lý nền về đường tiêu hóa nhạy cảm, người cần kiểm soát chặt chẽ các sản phẩm phản ứng nhiệt nâng cao hoặc người có cơ địa dị ứng hạt nên thận trọng khi dùng các loại hạt rang quá đậm màu.
Hạt sau khi rang nhiệt độ cao có hàm lượng chất béo tự do bị biến đổi cấu trúc cục bộ và sinh ra một số hợp chất oxy hóa lipid như hexanal hay 1-pentanol nếu kiểm soát nhiệt không chuẩn [2]. Bệnh nhân mắc các bệnh chuyển hóa mạn tính, rối loạn mỡ máu hoặc đang điều trị bệnh lý gan mật nên tham khảo ý kiến bác sĩ hoặc chuyên gia dinh dưỡng để cân đối lượng hạt sử dụng trong khẩu phần hàng ngày.
Hướng dẫn áp dụng thực tế an toàn và tối ưu dưỡng chất
Để thu được lượng polyphenol và hoạt tính chống oxy hóa tối đa mà không làm cháy khét hạt, người tiêu dùng nên áp dụng các thông số kỹ thuật đã được thực nghiệm chứng minh:
- Cài đặt nhiệt độ và thời gian: Duy trì mức nhiệt từ 160 độ C đến 180 độ C [4]. Đối với các loại hạt nhỏ như hạt cải, thời gian tối ưu là 15 đến 20 phút [4]. Với hạt có kích thước lớn, nên chia nhỏ thời gian để kiểm tra, tránh vượt quá ngưỡng chịu nhiệt làm thoái hóa hợp chất phenolic [3].
- Giữ nguyên vỏ màng: Luôn giữ lại lớp vỏ lụa tự nhiên của hạt dẻ, hạnh nhân hay vỏ bọc hạt thông khi rang bằng nồi chiên không dầu [2, 5]. Lớp vỏ này vừa chứa hơn 80-90% chất chống oxy hóa, vừa bảo vệ chất béo bên trong nhân không bị oxy hóa phân hủy [2, 5].
- Đảm bảo độ thoáng buồng chiên: Rải hạt thành một lớp mỏng duy nhất dưới đáy giỏ chiên để luồng khí đối lưu tiếp xúc đồng đều mọi bề mặt hạt [2]. Không xếp chồng hạt quá dày khiến nhiệt phân bổ không đều.
- Bảo quản sau chế biến: Hạt sau khi rang khí nóng nên được để nguội hoàn toàn rồi chứa trong hũ kín khí, bảo quản ở điều kiện nhiệt độ thấp khoảng 4 độ C để làm chậm tốc độ suy giảm hoạt tính chống oxy hóa [5].
Chế biến hạt ngũ cốc bằng nồi chiên không dầu là giải pháp tiện dụng và có cơ sở khoa học giúp giữ vững, thậm chí giải phóng thêm các polyphenol chống oxy hóa quan trọng [1, 2]. Tuy vậy, chìa khóa nằm ở việc kiểm soát nhiệt độ từ 160-180 độ C, giữ nguyên lớp vỏ màng bảo vệ và sử dụng hạt ở mức độ điều độ trong chế độ ăn cân bằng thường ngày.
