Nhiều gia đình thường có thói quen rang thơm hạt cải hoặc thả nguyên hạt vào các món canh, súp và món hầm để gia tăng hương vị ấm nồng cho bữa ăn. Tuy nhiên, không ít người thắc mắc liệu các hoạt chất quý, đặc biệt là các hợp chất có tiềm năng chống ung thư tự nhiên trong loại hạt này, có bị phá hủy dưới sức nóng của bếp lửa hay không.

Câu trả lời ngắn gọn là nhiệt độ nấu nướng thông thường làm suy giảm nghiêm trọng hoặc triệt tiêu enzym kích hoạt, đồng thời khiến hoạt chất chống ung thư sinigrin bị hòa tan hoặc biến tính hoàn toàn [1]. Dù vậy, bạn vẫn có thể tận dụng được một phần dưỡng chất này nếu hiểu rõ cơ chế chịu nhiệt và biết áp dụng phương pháp chế biến phù hợp.

Cơ chế biến đổi của hợp chất chống ung thư trong hạt cải

Trong các loại hạt cải, đặc biệt là cải đen và cải nâu, hợp chất tự nhiên chiếm ưu thế là sinigrin, một dạng glucosinolate béo [1], [2]. Bản thân sinigrin không có vị cay nồng và cũng chưa thể hiện hoạt tính sinh học mạnh mẽ khi còn nằm nguyên vẹn bên trong tế bào thực vật [3].

Tác dụng sinh học chỉ xuất hiện khi tế bào hạt cải bị nghiền nát, giải phóng enzym myrosinase tiếp xúc với sinigrin [2], [3]. Dưới tác động xúc tác của enzym này trong môi trường nước, sinigrin nhanh chóng bị thủy phân để tạo thành allyl isothiocyanate (AITC), một chất có hoạt tính sinh học cao và tạo ra mùi vị cay nồng đặc trưng [2], [3]. Tuy nhiên, cặp đôi hoạt chất và enzym này lại có phản ứng hoàn toàn khác nhau khi gặp nhiệt độ cao của quá trình nấu nướng.

Khi bị đun nấu, nồng độ các glucosinolate nói chung thường bị sụt giảm [1]. Sự suy giảm này xuất phát từ hai nguyên nhân chính: một phần bị phân hủy do nhiệt và một phần lớn bị hòa tan, thất thoát trực tiếp vào nước luộc hoặc nước canh [1]. Đáng chú ý hơn, nhiệt độ cao còn làm biến tính và vô hiệu hóa hoàn toàn enzym myrosinase, khiến phản ứng tạo ra chất chống ung thư AITC không thể diễn ra [1].

Enzym myrosinase: Mắt xích nhạy cảm trước nhiệt độ

Để làm rõ mức độ bền nhiệt của enzym myrosinase, các nhà khoa học đã tiến hành nhiều thử nghiệm đo lường trên các giống hạt cải khác nhau. Nghiên cứu công bố năm 2022 cho thấy khả năng chịu nhiệt của enzym myrosinase chiết xuất từ hạt cải vàng, cải nâu và cải đen chỉ giới hạn tối đa ở mốc 60 độ C [4]. Khi vượt qua ngưỡng 60 độ C, hoạt tính xúc tác của enzym ở cả ba loại hạt đều sụt giảm rõ rệt [4].

Cụ thể, enzym từ hạt cải vàng chỉ duy trì sự ổn định tối đa đến 50 độ C và bị mất tới 79% hoạt tính khi nhiệt độ đạt 60 độ C [4]. Khi tiếp xúc với mức nhiệt 70 độ C trong 10 phút, enzym trong hạt cải vàng bị triệt tiêu hoàn toàn hoạt tính, trong khi enzym từ hạt cải đen chỉ còn giữ được 41% và hạt cải nâu còn 65% [4]. Một nghiên cứu khác cũng xác nhận rằng việc tiếp xúc với nhiệt độ 60 độ C chỉ trong vỏn vẹn 10 phút đã đủ để làm bất hoạt enzym myrosinase ở các loài hạt cải [4].

Một nghiên cứu công bố năm 2015 đo lường cụ thể hơn về hoạt tính ban đầu và sự mất mát của enzym dưới tác động nhiệt [5]. Trước khi xử lý, hoạt tính enzym myrosinase ở hạt cải nâu đạt mức cao nhất với 2,75 đơn vị/mL, tiếp đến là hạt cải đen với 1,50 đơn vị/mL và hạt cải vàng chỉ đạt 0,63 đơn vị/mL [5]. Khi chỉ áp dụng xử lý nhiệt ở 70 độ C trong vòng 10 phút, tỷ lệ duy trì hoạt tính của enzym lần lượt là 0% đối với hạt cải vàng, 59% đối với hạt cải đen và 35% đối với hạt cải nâu [5].

Ở mức nhiệt trên 70 độ C, phần lớn rau củ và các loại mầm thường bị vô hiệu hóa enzym myrosinase [6]. Dù một vài dấu vết phân hủy glucosinolate rất nhỏ vẫn được ghi nhận ở nhiệt độ trên 85 độ C, các nhà khoa học giải thích điều này bắt nguồn từ enzym desulphatase bền nhiệt xúc tác thủy phân liên kết thioglucosidic chứ không phải do myrosinase còn sống sót [4].

Sinigrin bền nhiệt ra sao và biến đổi thế nào khi đun sôi?

Khác với enzym myrosinase mang bản chất protein dễ biến tính, bản thân hoạt chất sinigrin có độ bền tương đối tốt hơn ở nhiệt độ thường. Nghiên cứu thực nghiệm cho thấy sinigrin tinh khiết tương đối ổn định trong môi trường nước đệm có độ pH dao động từ 5,00 đến 7,00, nhưng độ ổn định giảm xuống khi môi trường chuyển sang kiềm ở mức pH 9,00 [2]. Hoạt chất AITC sau khi được tạo thành cũng thể hiện tính ổn định tốt hơn trong môi trường nước đất so với nước đệm thông thường ở cùng thang pH [2].

Tuy nhiên, trước sức nóng khắc nghiệt của việc đun sôi trực tiếp, sinigrin không thể duy trì cấu trúc nguyên vẹn. Nghiên cứu tổng quan năm 2021 khẳng định hoạt chất sinigrin hoàn toàn biến mất sau khi trải qua quá trình đun sôi [1]. Trong khi một số hợp chất chuyển hóa khác như 5-vinyloxazolidine-2-thione có nguồn gốc từ progoitrin hay chất dẫn xuất từ glucoiberin có thể thoát khỏi sự phân hủy một phần, sinigrin lại bị phá hủy triệt để [1].

Điều này chứng minh rằng thói quen đun sôi sùng sục hạt cải trong thời gian dài không chỉ làm tê liệt enzym myrosinase mà còn xóa sổ luôn cả nguồn tiền chất sinigrin quý giá [1]. Hậu quả là lượng isothiocyanate hữu ích mà cơ thể có thể hấp thu gần như không còn sau quá trình nấu chín quá kỹ [1].

Bằng chứng về sự cứu cánh từ hệ vi sinh đường ruột

Một câu hỏi lớn được đặt ra: Nếu enzym myrosinase tự nhiên trong hạt cải đã bị phá hủy hoàn toàn bởi nhiệt độ, liệu cơ thể người có thể tạo ra hợp chất chống ung thư được nữa hay không? Các nhà khoa học phát hiện ra rằng hệ tiêu hóa của chúng ta sở hữu một cơ chế bù đắp kỳ diệu nhờ vào các vi sinh vật đường ruột [1].

Khi hạt cải được nấu chín trong các món súp hoặc món hầm, một lượng glucosinolate nguyên vẹn vẫn có thể vượt qua dạ dày và ruột non để tiến vào đại tràng [1]. Dù một phần glucosinolate bị thủy phân ở dạ dày hoặc được hấp thu qua khuếch tán thụ động tại ruột non, lượng tồn dư khi xuống đến kết tràng sẽ được các chủng vi khuẩn tiếp nhận [1]. Tại đây, các chủng vi khuẩn đường ruột có hoạt tính tương tự enzym myrosinase sẽ tiến hành thủy phân glucosinolate để giải phóng isothiocyanate, amine hoặc nitrile [1].

Khả năng này đã được chứng minh cụ thể trong một nghiên cứu trong phòng thí nghiệm khi sàng lọc 42 chủng vi khuẩn axit lactic [7]. Các nhà khoa học đã phân lập được chủng vi khuẩn Lactobacillus agilis ký hiệu R16 sở hữu khả năng phân giải sinigrin rất mạnh mẽ [7]. Đáng chú ý, hoạt tính phân giải này chỉ xảy ra khi sử dụng các tế bào vi khuẩn còn nguyên vẹn, chuyển hóa sinigrin thành AITC và glucose [7]. Chủng vi khuẩn này thậm chí phát triển tốt trên dịch chiết hạt cải nâu và thực hiện quá trình phân giải hoạt chất thuận lợi [7]. Dù vậy, sự hiện diện của đường glucose tự do có thể ức chế hoạt tính enzym của vi khuẩn này [7].

Ảnh hưởng của các phương pháp chế biến và công nghệ thực phẩm

Cách thức thu hoạch, nghiền nát và phối trộn gia vị tạo ra sự khác biệt khổng lồ đối với hàm lượng hoạt chất sinh học cuối cùng. Một nghiên cứu năm 2018 kiểm tra ba giống hạt cải Brassica juncea từ hai vụ mùa cho thấy giống Centennial của Canada có xu hướng tích lũy hàm lượng glucosinolate cao hơn các giống từ Pháp và Ukraine [3]. Khi chế biến thành mù tạt dạng nguyên hạt, mức độ thất thoát isothiocyanate tổng số và sinigrin thấp hơn nhiều so với việc chế biến thành mù tạt mịn kiểu Dijon [3].

Các nhà nghiên cứu cũng quan sát thấy hạt cải để nguyên có hàm lượng sinigrin cao hơn nhưng nồng độ sản phẩm phân hủy isothiocyanate lại thấp hơn so với các chế phẩm mù tạt đã qua nghiền trộn [1]. Ngược lại, mù tạt thành phẩm dạng nguyên hạt chứa ít sinigrin hơn nhưng lại dồi dào isothiocyanate do enzym myrosinase đã được kích hoạt giải phóng hoạt chất dưới điều kiện môi trường có độ chua và độ mặn thích hợp [1].

Trong quy mô công nghiệp chế biến, các kỹ thuật bảo tồn hoạt chất hiện đại cũng đang được áp dụng. Việc kết hợp áp suất cao từ 200 đến 400 MPa ở nhiệt độ 60 đến 80 độ C giúp hạn chế sự bất hoạt enzym myrosinase tốt hơn nhiều so với việc chỉ xử lý nhiệt đơn thuần [5], [6]. Điển hình là khi kết hợp áp suất 300 MPa ở 70 độ C trong 10 phút, tỷ lệ giữ lại enzym myrosinase ở hạt cải vàng, cải đen và cải nâu đạt lần lượt 20%, 80% và 65%, vượt trội hoàn toàn so với mức giữ lại khi chỉ dùng nhiệt [5].

Ngoài ra, quá trình khử hoạt tính enzym bằng nhiệt trong công nghiệp cũng làm biến đổi cấu trúc protein napin trong hạt cải vàng [8]. Quá trình này làm bộc lộ biểu mô dị ứng Sin a 1, khiến khả năng gắn kết kháng thể ban đầu tăng lên, nhưng sau đó lại khiến protein dễ bị phân giải hơn trong quá trình tiêu hóa dạ dày ruột, dẫn đến giảm 30% khả năng gắn kháng thể sau tiêu hóa [8].

Những hiểu lầm phổ biến khi sử dụng hạt cải

Nhiều người lầm tưởng rằng chỉ cần ngửi thấy mùi thơm khi rang hạt cải trên chảo nóng là toàn bộ dưỡng chất đã được kích hoạt tối đa. Thực tế, việc rang ở nhiệt độ chảo thường xuyên vượt quá 100 độ C sẽ nhanh chóng phá hủy enzym myrosinase chỉ sau vài phút ngắn ngủi [4]. Mùi thơm bốc lên là các hợp chất hương vị dễ bay hơi, không đồng nghĩa với việc nồng độ chất chống ung thư AITC được bảo toàn.

Một hiểu lầm khác là hạt cải nấu chín hoàn toàn mất đi giá trị sinh học đối với sức khỏe. Mặc dù enzym tự thân của hạt bị tiêu diệt, lượng glucosinolate nguyên vẹn còn sót lại vẫn có cơ hội được hệ vi sinh đường ruột chuyển hóa một phần thành hoạt chất có lợi [1], [7]. Tuy nhiên, hiệu suất chuyển đổi từ vi khuẩn đại tràng thường chậm và phụ thuộc vào hệ vi sinh của từng cá nhân, không thể đạt mức chuyển đổi nhanh và trọn vẹn như khi enzym myrosinase tự nhiên còn sống [1].

Cũng có quan điểm cho rằng chỉ cần bảo quản hạt cải trong nước là hoạt chất sẽ được giữ nguyên vẹn. Thực tế, khi hạt bị nghiền vỡ và hòa tan trong nước, sinigrin tan rất nhanh và bị phân giải ngay lập tức bởi enzym nội sinh hòa tan cùng [2]. Hoạt chất AITC tạo ra sau đó rất dễ bay hơi hoặc suy thoái dần nếu tiếp xúc với môi trường có độ kiềm cao [2].

Những đối tượng cần thận trọng khi dùng hạt cải

Mặc dù mang lại nhiều lợi ích tiềm năng, hạt cải và các chế phẩm từ hạt cải không hoàn toàn vô hại với tất cả mọi người. Hạt cải vàng chứa thành phần protein napin mang biểu mô kháng nguyên Sin a 1, có khả năng kích hoạt phản ứng miễn dịch và gây dị ứng ở những người có cơ địa nhạy cảm [8]. Quá trình xử lý nhiệt công nghiệp có thể làm phơi bày biểu mô này nhiều hơn trên bề mặt phân tử trước khi bị tiêu hóa [8].

Những người mắc các bệnh lý viêm loét dạ dày tá tràng nghiêm trọng cũng nên hạn chế ăn quá nhiều chế phẩm hạt cải sống có độ cay nồng cao. Nồng độ AITC tự do dồi dào có thể gây kích ứng mạnh niêm mạc đường tiêu hóa đang tổn thương.

Ngoài ra, người có tiền sử bệnh lý tuyến giáp cần lưu ý khi tiêu thụ lượng lớn các loại hạt thuộc họ cải qua thời gian dài. Khi sinigrin và các glucosinolate bị thủy phân, chúng có thể giải phóng các dẫn xuất làm ảnh hưởng đến quá trình hấp thu i-ốt của tuyến giáp [1]. Những ai đang điều trị bệnh lý nền hoặc đang sử dụng thuốc theo toa luôn cần tham khảo ý kiến bác sĩ chuyên khoa trước khi muốn bổ sung hạt cải như một liệu pháp dinh dưỡng thường xuyên.

Cách sử dụng hạt cải thông minh để bảo toàn hoạt chất

Để tối ưu hóa lượng hợp chất chống ung thư từ hạt cải trong bữa ăn gia đình, bạn có thể áp dụng các bước thực tế dưới đây:

  • Nghiền trước khi nấu: Hãy nghiền nát hoặc giã nhỏ hạt cải ở nhiệt độ phòng và để yên trong khoảng 10 đến 15 phút trước khi chế biến [2], [3]. Khoảng thời gian này giúp enzym myrosinase kịp thời tiếp xúc với sinigrin và chuyển hóa thành AITC ổn định trước khi nhiệt độ bếp phá hủy enzym [2], [3].
  • Thêm vào ở bước cuối cùng: Nếu nấu súp, canh hoặc món hầm, tránh thả hạt cải ngay từ đầu chu trình đun sôi [1]. Thay vào đó, bạn nên nêm bột hạt cải hoặc hạt cải đã nghiền vào món ăn ngay khi vừa tắt bếp hoặc khi thức ăn đã nguội bớt dưới 60 độ C để tránh làm enzym bị bất hoạt trong 10 phút đầu [4].
  • Ưu tiên mù tạt nguyên hạt: Kết quả nghiên cứu cho thấy các loại mù tạt dạng nguyên hạt giữ được lượng sinigrin và isothiocyanate cao hơn hẳn các loại gia vị nghiền mịn thông thường [3]. Bạn có thể sử dụng mù tạt nguyên hạt làm nước xốt trộn salad nguội để hấp thu trọn vẹn hoạt chất mà không qua tác động nhiệt.
  • Chăm sóc hệ vi sinh ruột: Vì vi khuẩn có ích như Lactobacillus agilis có khả năng chuyển hóa sinigrin thành AITC tại đại tràng [7], việc duy trì chế độ ăn giàu chất xơ và bổ sung men vi sinh sống sẽ hỗ trợ tối đa việc tận dụng glucosinolate từ các món hạt cải đã lỡ nấu chín [1], [7].

Nấu chín ở nhiệt độ cao thực sự làm phân hủy hợp chất chống ung thư sinigrin và vô hiệu hóa enzym myrosinase trong hạt cải [1], [4]. Tuy nhiên, chỉ cần thay đổi nhỏ bằng cách nghiền hạt trước khi đun hoặc sử dụng trực tiếp ở dạng gia vị nguyên hạt, bạn hoàn toàn có thể bảo toàn trọn vẹn nguồn dưỡng chất quý báu này cho sức khỏe cả gia đình.