Nhiều người có thói quen mua nước cam đóng hộp tiện lợi trong siêu thị để bổ sung vitamin C mỗi ngày thay vì tự vắt cam tươi. Tuy nhiên, không ít người băn khoăn liệu qua quá trình chế biến công nghiệp và xử lý nhiệt, lượng vitamin C quý giá trong hộp nước cam còn lại bao nhiêu so với ly nước cam vừa vắt tại nhà?

Thực tế khoa học cho thấy nước cam đóng hộp vẫn giữ được một phần vitamin C, nhưng tỷ lệ vitamin C hoạt tính sinh học suy giảm đáng kể so với cam tươi [1]. Quá trình thanh trùng nhiệt cùng điều kiện bảo quản sau đó khiến vi chất này liên tục bị phân hủy theo thời gian [2], [3].

Nước cam đóng hộp và cam tươi khác biệt thế nào?

Cam tươi vắt tại nhà giữ được gần như nguyên vẹn hàm lượng vitamin C tự nhiên gồm L-ascorbic acid và dehydro-L-ascorbic acid [1]. Đây là hai dạng vitamin C có hoạt tính sinh học mà cơ thể con người hấp thu và sử dụng trực tiếp được [1]. Ngược lại, để nước cam đóng hộp để được lâu trên kệ hàng mà không bị ôi thiu hay nhiễm khuẩn, các nhà máy bắt buộc phải xử lý qua công đoạn thanh trùng bằng nhiệt [4], [5].

Nhiệt độ cao tác động trực tiếp đến cấu trúc phân tử của axit ascorbic [6], [1]. Một phần đáng kể vitamin C chuyển hóa thành các dẫn xuất không còn hoạt tính sinh học, tiêu biểu là axit 2,3-diketo-L-gulonic [1]. Người uống vẫn nạp vào cơ thể chất lỏng có vị cam, nhưng giá trị dinh dưỡng thực sự từ vitamin C đã vơi đi nhiều phần [1].

Bên cạnh đó, việc ép công nghiệp quy mô lớn có thể tách chiết được nhiều chất hơn từ vỏ và tép cam [5]. Cụ thể, khâu vắt công nghiệp giúp thu nhận lượng hợp chất phenolic cao hơn 22% và vitamin C tổng số cao hơn 25% so với phương pháp vắt thủ công bằng tay tại nhà [5]. Tuy nhiên, lượng vi chất này biến đổi ra sao khi qua các công đoạn nhiệt tiếp theo lại là câu chuyện hoàn toàn khác [5], [1].

Cơ chế phân hủy của vitamin C dưới tác động nhiệt và oxy

Axit ascorbic là một chất chống oxy hóa rất nhạy cảm với nhiệt độ, oxy hòa tan và độ pH [6], [5], [7]. Trong môi trường nước cam tự nhiên, L-ascorbic acid chiếm từ 77% đến 96% tổng năng lực chống oxy hóa của toàn bộ dịch quả [5]. Khi gặp nhiệt độ thanh trùng hoặc tiếp xúc với oxy còn sót lại trong bao bì, axit ascorbic bị oxy hóa và thoái hóa dần [3], [7].

Nghiên cứu về động học phản ứng chỉ ra rằng sự phân hủy của vitamin C trong nước cam thanh trùng tuân theo mô hình động học bậc một [3], [7]. Nghĩa là tốc độ hao hụt phụ thuộc trực tiếp vào nồng độ chất còn lại và tăng vọt khi nhiệt độ môi trường tăng lên [3], [7]. Trong quá trình này, năng lượng hoạt hóa cho sự phân hủy axit ascorbic dao động trong khoảng từ 22 đến 136 kJ/mol [3], hoặc từ 51 đến 135 kJ/mol tùy điều kiện đo đạc [7].

Khi vitamin C bị nhiệt phân hủy, nó không chỉ biến mất đơn thuần mà còn tham gia vào các phản ứng hóa nâu phi enzym cùng với các loại đường khử như fructose và glucose [6], [3]. Quá trình này sản sinh ra các hợp chất như furfural và 5-hydroxymethylfurfural (HMF) [6], [3]. Mức độ pH càng thấp (ví dụ giảm từ 3,8 xuống 1,5) thì tốc độ thoái hóa axit ascorbic và tốc độ tạo thành furfural, HMF càng tăng mạnh, khiến nước cam sẫm màu và suy giảm phẩm chất dinh dưỡng [6].

Bằng chứng khoa học: Nước cam mất bao nhiêu vitamin C?

Một nghiên cứu công bố năm 1976 đã tiến hành phân tích nồng độ các dẫn xuất của axit ascorbic trên nhiều chế phẩm nước cam khác nhau [1]. Các nhà khoa học đo lường L-ascorbic acid, dehydro-L-ascorbic acid (dạng có hoạt tính) và axit 2,3-diketo-L-gulonic (dạng mất hoạt tính) [1]. Kết quả chỉ ra rằng nước cam tươi chỉ chứa từ 4 đến 7 mg/100 ml axit ascorbic không hoạt tính [1]. Trong khi đó, nước cam thanh trùng chứa tới 15 đến 30 mg/100 ml dẫn xuất không hoạt tính này, tức cao hơn tới 400% so với cam tươi [1].

Đặc biệt, nghiên cứu này kết luận các mẫu nước cam tươi tự nhiên chứa lượng vitamin C có hoạt tính sinh học cao hơn tới 100% so với các mẫu nước cam đã qua thanh trùng nhiệt [1]. Sự biến động lớn về thành phần dẫn xuất khiến khả năng hấp thu vitamin C từ nước cam đóng hộp giảm sút nghiêm trọng [1].

Nghiên cứu công bố năm 2002 đánh giá 5 quy trình công nghiệp gồm vắt, thanh trùng nhẹ, thanh trùng tiêu chuẩn, cô đặc và cấp đông [5]. Kết quả cho thấy thanh trùng nhẹ và tiêu chuẩn làm tăng nhẹ lượng vitamin C tổng số đo được do giải phóng thêm từ các phần chất rắn của cam, nhưng trong phần thịt quả (tép cam), thanh trùng làm suy giảm 47% tổng năng lực chống oxy hóa [5]. Đồng thời, quá trình thanh trùng làm hao hụt các hợp chất phenolic quý trong tép cam như dẫn xuất caffeic acid mất 34,5%, vicenin 2 mất 30,7% và narirutin mất 28% [5]. Cấp đông cũng làm sụt giảm nghiêm trọng hàm lượng phenolic tổng số [5].

Một nghiên cứu công bố năm 2005 tại Tây Ban Nha theo dõi nước cam thanh trùng tối thiểu bảo quản lạnh ở hai mức nhiệt độ là 4 độ C và 10 độ C [2]. Sự suy giảm nồng độ axit ascorbic theo thời gian tuân theo một đường thẳng tuyến tính [2]. Ở mức nhiệt 10 độ C, tốc độ biến đổi của axit ascorbic và HMF diễn ra mạnh hơn rõ rệt so với mức 4 độ C [2]. Hạn sử dụng của sản phẩm được xác định đạt ít nhất 42 ngày ở 4 độ C nhưng rút ngắn xuống chỉ còn 35 ngày ở 10 độ C [2].

Nghiên cứu năm 2005 so sánh công nghệ gia nhiệt điện trở khối (ohmic heating) với phương pháp thanh trùng nhiệt truyền thống ở nước cam bảo quản tại 4 độ C [4]. Đường cong suy giảm axit ascorbic ở cả hai phương pháp đều giảm tuyến tính theo thời gian lưu trữ [4]. Dù cả hai cách xử lý nhiệt đều ức chế vi sinh vật phát triển trong suốt 105 ngày, phương pháp gia nhiệt điện trở giữ được hàm lượng các hợp chất hương (như decanal, octanal, limonene, pinene, myrcene) cao hơn và cho thời hạn cảm quan trên 100 ngày, dài gần gấp đôi so với thanh trùng truyền thống [4].

Nghiên cứu công bố năm 2015 trên nước cam đỏ thanh trùng bảo quản trong 1 tháng ở dải nhiệt từ 4 đến 37 độ C khẳng định nhiệt độ bảo quản và công đoạn khử khí (deaeration) là hai yếu tố then chốt ảnh hưởng đến tốc độ mất vitamin C [7]. Việc bổ sung tăng cường axit ascorbic ở mức 100 hoặc 200 mg/L không giúp làm chậm tốc độ thoái hóa của vi chất này hay giữ bền màu sắc của nước cam [7].

Nghiên cứu công bố năm 2003 thử nghiệm điều chỉnh thế oxy hóa khử bằng khí trên nước cam thanh trùng lưu trữ ở 15 độ C trong 7 tuần [8]. Việc sục khí nitơ (N2) hoặc hỗn hợp nitơ - hydro (N2-H2) làm giảm thế oxy hóa khử, giúp tăng độ bền màu và độ ổn định của axit ascorbic so với mẫu không sục khí (+360 mV) [8]. Điều này chứng minh rằng việc loại bỏ oxy ngay sau khi xử lý nhiệt là điều kiện bắt buộc để bảo vệ vitamin C còn sót lại [8].

Điểm mạnh và giới hạn của các bằng chứng hiện có

Các bằng chứng khoa học nêu trên đều sử dụng các phương pháp phân tích hóa học hiện đại như sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) và quang phổ để định lượng chính xác từng đồng phân của axit ascorbic [5], [7], [1]. Các mô hình động học cũng phản ánh rất rõ quy luật biến đổi của dưỡng chất trong các điều kiện nhiệt độ thực tế [2], [3], [7].

Dù vậy, người tiêu dùng cần lưu ý giới hạn của các dữ liệu này. Một số nghiên cứu được thực hiện trên hệ mô hình nước cam hoặc trong điều kiện phòng thí nghiệm mô phỏng nhiệt độ đẩy nhanh (như 37 đến 42 độ C) [6], [3], [7]. Điều kiện này giúp đẩy nhanh phản ứng để tính toán động học chứ không hoàn toàn tương đồng với nhiệt độ bảo quản thực tế tại ngăn mát gia đình. Hơn nữa, công nghệ chế biến thực phẩm liên tục thay đổi với nhiều cải tiến về bao bì và kỹ thuật đóng chai khử khí hiện đại hơn [7], [8].

Những hiểu lầm thường gặp khi chọn nước cam

Nhiều người tin rằng nước cam đóng hộp có ghi chữ "100% nguyên chất" thì hàm lượng dinh dưỡng không khác gì cam tươi vừa hái trên cây. Trên thực tế, dù không thêm đường hay hương liệu nhân tạo, nhiệt độ thanh trùng bắt buộc trong quy trình đóng hộp đã biến đổi một lượng lớn vitamin C hoạt tính sinh học thành dạng bất hoạt [1].

Một ngộ nhận khác là nước cam đóng hộp để ở nhiệt độ phòng hay tủ lạnh cũng như nhau miễn là chưa mở nắp. Nghiên cứu khoa học chỉ rõ nhiệt độ lưu trữ càng cao thì tốc độ phân hủy vitamin C càng diễn ra nhanh chóng [2], [3], [7]. Để nước cam ở môi trường ấm nóng sẽ kích thích phản ứng giữa đường và axit ascorbic tạo thành HMF và làm nước cam nhanh chóng đổi màu sậm [6], [3].

Nhiều người cũng nghĩ rằng chỉ cần chọn loại nước cam có ghi "bổ sung thêm vitamin C" là giải quyết được vấn đề hao hụt. Tuy nhiên, nghiên cứu trên nước cam đỏ cho thấy việc bổ sung vi chất này với lượng 100-200 mg/L không làm thay đổi bản chất động học phân hủy của axit ascorbic trong quá trình bảo quản [7]. Nếu điều kiện lưu trữ không chuẩn, lượng bổ sung này cũng sẽ thoái hóa theo thời gian [6], [7].

Ai nên thận trọng khi dùng nước cam đóng hộp?

Những người đang cần phục hồi sức khỏe hoặc thiếu hụt vitamin C nghiêm trọng không nên coi nước cam đóng hộp là nguồn bổ sung vi chất duy nhất hay tối ưu nhất [1]. Hàm lượng vitamin C hữu dụng thực tế cơ thể nhận được thấp hơn khá nhiều so với số liệu ghi trên nhãn dinh dưỡng tổng [1].

Người mắc bệnh đái tháo đường hoặc rối loạn đường huyết cần đặc biệt chú ý. Nước cam công nghiệp thường trải qua quá trình lắng lọc làm mất đi phần lớn chất xơ tự nhiên và các hợp chất chống oxy hóa trong tép cam [5]. Sự hiện diện của các loại đường tự do như fructose và glucose với nồng độ cao trong nước cam thanh trùng có thể làm tăng nhanh đường huyết [6], [3]. Bệnh nhân có bệnh lý nền về chuyển hóa cần tham khảo ý kiến bác sĩ chuyên khoa hoặc chuyên gia dinh dưỡng để điều chỉnh lượng uống phù hợp.

Người có vấn đề về dạ dày hoặc trào ngược dạ dày thực quản cũng nên cẩn trọng. Độ axit tự nhiên của nước cam kết hợp với các sản phẩm phụ sinh ra trong quá trình thoái hóa như furfural có thể gây kích ứng niêm mạc đường tiêu hóa nhạy cảm [6], [3].

Cách uống và bảo quản để giữ tối đa dưỡng chất

Nếu có điều kiện thời gian, lựa chọn tốt nhất cho sức khỏe vẫn là uống nước cam tươi tự vắt tại nhà và dùng ngay sau khi vắt [1]. Cách làm này hạn chế tối đa thời gian tiếp xúc với không khí và nhiệt độ phòng, giữ trọn vẹn L-ascorbic acid có hoạt tính sinh học cao [1].

Trong trường hợp cần sử dụng nước cam đóng hộp vì tính tiện lợi, người tiêu dùng nên áp dụng các nguyên tắc bảo quản nghiêm ngặt dựa trên khoa học:

  • Luôn ưu tiên chọn các hộp nước cam đặt trong tủ mát của siêu thị thay vì các sản phẩm để ở kệ nhiệt độ phòng [2], [3].
  • Giữ nước cam trong ngăn mát tủ lạnh ở nhiệt độ khoảng 4 độ C; tránh để ở mức 10 độ C hoặc nhiệt độ phòng vì vitamin C sẽ thoái hóa nhanh hơn rất nhiều [2], [7].
  • Sau khi mở nắp, nên dùng hết trong thời gian ngắn nhất có thể để hạn chế oxy xâm nhập kích hoạt phản ứng phân hủy vi chất [7], [8].
  • Kiểm tra màu sắc sản phẩm: Nếu nước cam có dấu hiệu chuyển sang màu nâu sẫm, điều đó chứng tỏ axit ascorbic đã bị thoái hóa nặng và tạo ra nhiều sản phẩm phụ như HMF [6], [3].

Nước cam đóng hộp là giải pháp giải khát tiện lợi nhưng không thể thay thế hoàn toàn giá trị sinh học của trái cây tươi [5], [1]. Hiểu đúng về sự hao hụt vitamin C dưới tác động của nhiệt độ và bảo quản giúp mỗi người có lựa chọn tiêu dùng thông thái hơn cho sức khỏe bản thân và gia đình [2], [1].