Nhiều gia đình thường có thói quen tiện tay cất khoai tây sống vào ngăn mát tủ lạnh cùng các loại rau củ khác nhằm giữ củ tươi lâu và ngăn nảy mầm. Tuy nhiên, nếu củ khoai tây đó sau này được mang đi chiên hoặc nướng ở nhiệt độ cao, thói quen tưởng chừng vô hại này lại là một sai lầm nghiêm trọng đối với sức khỏe.
Câu trả lời ngắn gọn là bạn tuyệt đối không nên để khoai tây sống trong tủ lạnh nếu dự định chiên rán, bởi nhiệt độ thấp sẽ kích hoạt quá trình chuyển hóa tinh bột thành đường tự do, khiến lượng chất độc hại acrylamide tăng vọt trong quá trình chế biến [1, 5].
Thói quen tai hại từ ngăn mát tủ lạnh
Trong đời sống thường ngày, bảo quản thực phẩm trong tủ lạnh luôn được xem là phương pháp tiêu chuẩn để kéo dài thời hạn sử dụng và ngăn ngừa thối rữa. Đối với khoai tây, việc bảo quản lạnh dưới 7 độ C thực tế có tác dụng ức chế mầm mọc và giảm thiểu hao hụt tự nhiên ở các củ phục vụ mục đích ăn tươi thông thường [1].
Thế nhưng, khi củ khoai tây được định sẵn để làm khoai tây chiên hoặc khoai tây lát mỏng giòn, việc đặt chúng vào ngăn mát tủ lạnh (thường dao động từ 2 đến 6 độ C) lại tạo ra biến đổi tiêu cực [1, 5]. Nhiều người tiêu dùng hoàn toàn bất ngờ khi mẻ khoai chiên lấy từ tủ lạnh ra nhanh chóng bị cháy sẫm màu, có vị đắng gắt và chứa lượng hợp chất không mong muốn cao gấp nhiều lần so với khoai để ở nhiệt độ phòng [3, 4].
Cơ chế "ngọt hóa do lạnh" biến tinh bột thành đường
Bên trong củ khoai tây sống đang bảo quản ở nhiệt độ thấp diễn ra một phản ứng sinh lý thực vật đặc thù được các nhà khoa học gọi là "ngọt hóa do lạnh" (cold-induced sweetening) [1, 2, 3]. Khi nhiệt độ môi trường hạ xuống dưới 10 độ C, các enzyme thủy phân trong mô củ bắt đầu phân cắt tinh bột dự trữ thành đường sucrose [1, 3].
Tiếp theo chu trình này, enzyme acid invertase trong tế bào củ sẽ đảm nhận việc cắt nhỏ phân tử sucrose thành hai loại đường khử đơn giản là glucose và fructose [2]. Ở củ tươi mới thu hoạch hoặc bảo quản ở mức nhiệt tối ưu, lượng đường khử này duy trì ở mức rất thấp, nhưng môi trường lạnh buốt của tủ lạnh sẽ đẩy nhanh quá trình tích tụ đường tự do một cách mất kiểm soát [3, 4].
Nghiên cứu cũng ghi nhận sự tích lũy đường khử này có liên quan mật thiết đến phản ứng oxy hóa màng tế bào của củ khoai tây khi chịu áp lực rét buốt [3]. Tế bào khoai tây bị tổn thương thúc đẩy chuỗi enzyme hoạt động mạnh hơn, biến củ khoai tây giàu tinh bột dẻo bùi thành một kho chứa đầy các loại đường khử dễ phản ứng [2, 3].
Phản ứng Maillard và sự hình thành chất có thể gây ung thư
Vấn đề thực sự bùng nổ khi bạn mang những củ khoai tây thừa đường này đem chiên rán hoặc nướng ở nhiệt độ vượt quá 120 độ C [1]. Khi tiếp xúc với nhiệt độ cao của dầu mỡ, đường khử (glucose và fructose) sẽ lập tức phản ứng với axit amin tự do có sẵn dồi dào trong khoai tây là asparagine, tạo nên phản ứng hóa nâu kinh điển mang tên phản ứng Maillard [1, 3, 5].
Phản ứng Maillard giúp tạo nên màu vàng cánh gián và mùi thơm đặc trưng cho nhiều món nướng, nhưng khi lượng đường khử quá cao, phản ứng này sẽ diễn ra quá mức khiến bề mặt khoai bị sẫm màu cục bộ và có vị đắng khét [2]. Đáng lo ngại hơn cả, sản phẩm phụ không thể tránh khỏi đi kèm với quá trình này chính là acrylamide [1, 3].
Acrylamide hình thành chủ yếu từ con đường khử amin và khử carboxyl của asparagine tự do khi có mặt của đường khử ở nhiệt độ cao [1]. Hợp chất này đã được Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế (IARC) xếp vào Nhóm 2A, tức nhóm các chất "có thể gây ung thư cho con người" [1]. Khoai tây chiên và các sản phẩm từ khoai tây chế biến nhiệt cao là một trong những nguồn đóng góp chính vào lượng acrylamide dung nạp qua chế độ ăn uống của người dân [1]. Để bảo vệ sức khỏe cộng đồng, Ủy ban Châu Âu từng ban hành các mức chỉ dẫn vào năm 2011 và tiếp tục siết chặt điều chỉnh giảm vào năm 2013, cụ thể khuyến nghị mức acrylamide không vượt quá 100 microgam/kg đối với khoai tây lát mỏng (bim bim) và 600 microgam/kg đối với khoai tây chiên kiểu Pháp [1].
Các bằng chứng nghiên cứu khoa học nói lên điều gì?
Hàng loạt thí nghiệm thực nghiệm trên khắp thế giới đã chứng minh rõ mối liên hệ trực tiếp giữa nhiệt độ bảo quản thấp, sự bùng nổ đường khử và hàm lượng acrylamide trong thành phẩm chiên.
Một nghiên cứu công bố năm 2008 đã tiến hành theo dõi sự biến đổi sinh hóa khi đưa khoai tây từ ngưỡng nhiệt thông thường (7 đến 10 độ C) xuống trữ lạnh ở 4 độ C trong vòng 1 tháng [4]. Kết quả cho thấy hàm lượng đường glucose trong củ sau thời gian trữ lạnh đạt tới 8,8 ± 0,37 mg/g trọng lượng tươi, tức là tăng vọt gấp 12 lần so với thời điểm củ khoai mới thu hoạch [4].
Khi các nhà nghiên cứu lấy lô khoai bảo quản lạnh này đem chần, cắt thanh, chiên sơ rồi chiên hoàn thiện trong 2 phút 45 giây, hàm lượng acrylamide trong mẫu đối chứng đạt 126 ng/g [4]. Nhưng khi thời gian chiên hoàn thiện kéo dài lên 4 phút, khoai tây chuyển sang màu nâu đậm và lượng acrylamide trong mẫu khoai đối chứng đã vọt lên tới 1097 ng/g, cho thấy thời gian chiên càng lâu trong điều kiện thừa đường khử thì mức độ tích tụ độc chất càng khổng lồ [4]. Thử nghiệm cũng ghi nhận hệ số tương quan giữa hàm lượng asparagine và lượng acrylamide đạt tới 0,9074 [4].
Trước đó, một nghiên cứu chuyên sâu vào năm 2005 được thực hiện trên ba giống khoai tây phổ biến gồm Bintje, Ramos và Saturna tại Bỉ, Hà Lan và miền bắc nước Pháp [5]. Các tác giả nhận thấy việc bảo quản ở nhiệt độ thấp 4 độ C so với 8 độ C đã thúc đẩy mạnh mẽ sự tạo thành acrylamide do sự gia tăng đột biến của lượng đường khử [5]. Phân tích thống kê trên 160 mẫu (n = 160) khẳng định lượng đường khử giải thích tới 84% sự biến thiên của hàm lượng acrylamide trong khoai tây chiên (hệ số xác định R² = 0,84) [5]. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc sử dụng hóa chất ức chế mọc mầm hoàn toàn không làm thay đổi thành phần củ hay ảnh hưởng đến sự hình thành acrylamide [5].
Cũng trong năm 2005, một công trình khảo sát tại thị trường Nhật Bản phát hiện hầu hết các loại snack khoai tây chiên và bim bim làm từ củ khoai tây nguyên bản đều có nồng độ acrylamide vượt mức 1000 microgam/kg [6]. Trong khi đó, các loại snack không làm từ củ khoai tây nguyên khối như bánh gạo hay khoai lang ngào đường chỉ có hàm lượng dưới 350 microgam/kg, còn mì ăn liền chế biến sẵn đa phần dưới 100 microgam/kg [6]. Khi phân tích điều kiện tồn trữ, các nhà nghiên cứu ghi nhận hàm lượng đường trong củ khoai tăng mạnh suốt thời gian bảo quản lạnh và lượng acrylamide khi chiên cũng tăng theo tương ứng [6]. Điểm mấu chốt là nồng độ asparagine và các axit amin khác hầu như không đổi khi để lạnh, chứng minh rằng chính lượng đường khử mới là yếu tố giới hạn mang tính quyết định nồng độ acrylamide sinh ra [6].
Nghiên cứu công bố năm 2019 tiếp tục làm sáng tỏ tầm quan trọng của nhiệt độ qua việc theo dõi củ khoai từ tháng 11/2009 đến tháng 7/2010 [7]. Sự chênh lệch acrylamide giữa các giống khoai tây sau thời gian bảo quản là vô cùng lớn: giống Lady Claire giữ mức ổn định khoảng 100 microgam/kg xuyên suốt chu kỳ, nhưng giống Hermes lại tăng vọt lên mức trên 5.000 microgam/kg khi kết thúc tồn trữ [7]. Tương tự, giống Lady Rosetta có mức khởi điểm ngang với Lady Claire (khoảng 104 microgam/kg) nhưng đến cuối kỳ lưu trữ đã tăng gần 20 lần, chạm mốc 2013 microgam/kg [7].
Từ các dữ liệu này, Quy định (EU) 2017/2158 của Ủy ban Châu Âu đã chính thức bắt buộc các cơ sở sản xuất phải kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ trữ khoai tây chế biến, quy định mức nhiệt tối thiểu không được dưới 6 độ C và thông thường phải duy trì từ 8,5 đến 9,5 độ C [7].
Lợi ích, giới hạn bằng chứng và các hiểu lầm phổ biến
Một hiểu lầm rất phổ biến là người tiêu dùng cho rằng cứ cất thực phẩm vào tủ lạnh là an toàn tuyệt đối. Thực tế, nhiệt độ lạnh chỉ giúp làm chậm quá trình vi khuẩn phân hủy hay trì hoãn mọc mầm, nhưng lại kích hoạt biến đổi sinh hóa bất lợi bên trong cấu trúc củ khoai [1, 2].
Một hiểu lầm khác là lo sợ ăn khoai tây để tủ lạnh dưới bất kỳ hình thức nào cũng sinh độc. Điều này không chính xác. Phản ứng Maillard tạo acrylamide chỉ xảy ra ở nhiệt độ cao vượt 120 độ C khi chiên, nướng hoặc quay [1]. Nếu bạn dùng củ khoai tây bảo quản lạnh để nấu canh, luộc hoặc hầm trong nước sôi (nhiệt độ chỉ quanh mức 100 độ C), phản ứng sinh acrylamide sẽ không diễn ra, dù củ khoai luộc lúc này có thể có vị ngọt lợ hơi khác lạ do thừa đường.
Về giới hạn bằng chứng, các nhà nghiên cứu lưu ý rằng mức độ "ngọt hóa do lạnh" không giống nhau ở mọi củ khoai tây mà còn phụ thuộc chặt chẽ vào đặc tính từng giống khoai và điều kiện thổ nhưỡng nơi trồng [1, 5, 8]. Một số giống khoai có khả năng kháng ngọt hóa tự nhiên nhờ biểu hiện của các gene ức chế enzyme invertase [2].
Ngoài ra, hiện tượng tích tụ đường này có tính chất thuận nghịch một phần [1, 5]. Nghiên cứu năm 2005 cho thấy nếu đem những củ khoai tây đã lỡ bảo quản lạnh ở 4 độ C ra "phục hồi thể trạng" ở môi trường 15 độ C trong vòng 3 tuần liên tục, lượng đường khử trong củ sẽ giảm đi đáng kể, giúp hạn chế rủi ro sinh acrylamide khi chiên [5]. Dẫu vậy, việc chờ đợi 3 tuần ở điều kiện 15 độ C hoàn toàn không thực tế và khó áp dụng trong gian bếp gia đình.
Ai nên đặc biệt thận trọng với khoai tây chiên thừa đường?
Việc tích lũy acrylamide qua chế độ ăn uống diễn ra âm thầm theo thời gian, do đó một số nhóm đối tượng sau đây cần đặc biệt lưu tâm:
Thứ nhất là trẻ nhỏ và thanh thiếu niên. Đây là nhóm đối tượng thường có sở thích ăn nhiều khoai tây chiên, bim bim khoai tây giòn. Với trọng lượng cơ thể nhỏ, lượng acrylamide tính trên mỗi kilôgam thể trọng mà trẻ hấp thu sẽ cao hơn nhiều so với người lớn khi cùng tiêu thụ một khẩu phần khoai chiên sẫm màu.
Thứ hai là những người có thói quen thường xuyên ăn thực phẩm chiên nướng nhiệt độ cao. Dù cơ thể có các cơ chế tự giải độc, việc nạp liên tục các chất thuộc nhóm có khả năng gây ung thư 2A sẽ gia tăng gánh nặng chuyển hóa cho gan và các cơ quan nội tạng [1].
Thứ ba là người có bệnh nền mạn tính hoặc hệ miễn dịch suy giảm. Những người đang theo dõi chế độ ăn kiểm soát chất sinh độc hoặc bệnh nhân đang điều trị bệnh lý nên tham khảo ý kiến bác sĩ chuyên khoa dinh dưỡng để thiết lập thực đơn lành mạnh, giảm thiểu các sản phẩm chiên rán công nghiệp hoặc tự chế biến sai quy cách.
Cách bảo quản và chế biến an toàn tại nhà
Để giữ được chất lượng củ khoai ngon nhất và ngăn chặn sự hình thành acrylamide, bạn có thể áp dụng các khuyến nghị khoa học sau:
Về nhiệt độ và nơi lưu trữ: Khoai tây dùng để chiên rán cần được giữ ở mức nhiệt mát mẻ nhưng không quá lạnh, lý tưởng là từ 8 đến 13 độ C [1], hoặc ít nhất trên 6 độ C theo tiêu chuẩn an toàn [7]. Tại gia đình, vị trí thích hợp nhất là góc bếp khô ráo, thoáng khí, tránh ánh sáng trực tiếp và tuyệt đối không cho vào ngăn mát tủ lạnh.
Xử lý củ trước khi chiên rán: Một nghiên cứu năm 2022 đã tổng hợp các giải pháp tiền xử lý tại nhà rất hiệu quả và ít tốn kém [8]. Trước khi cho khoai vào chảo dầu, bạn nên cắt lát hoặc cắt thanh rồi ngâm vào nước lạnh hoặc nước ấm [8].
Việc ngâm hoặc chần khoai tây trong nước giúp các tiền chất tạo acrylamide gồm đường khử và asparagine hòa tan bớt vào nước và thoát ra ngoài [8]. Việc chần khoai trong nước nóng ở mức nhiệt từ 55 đến 75 độ C còn thúc đẩy hồ hóa tinh bột, phá vỡ lớp màng tế bào bên ngoài, giúp khoai mềm xốp hơn, giảm lượng dầu mỡ ngấm vào củ khi chiên và làm màu sắc khoai chiên sáng đẹp hơn [8].
Gia tăng hiệu quả bằng phụ gia an toàn: Trong quá trình ngâm khoai, bạn có thể thêm một lượng nhỏ muối ăn (NaCl) hoặc axit citric (có trong nước cốt chanh) vào nước ngâm [8]. Việc hạ độ pH và tạo môi trường dung dịch phù hợp sẽ thúc đẩy nhanh quá trình đào thải đường khử và axit amin tự do ra khỏi thanh khoai tây, từ đó giảm thiểu tối đa lượng acrylamide thành phẩm [8].
Chế biến đúng độ lửa: Khi chiên khoai, hãy duy trì nhiệt độ dầu vừa phải, vớt khoai ra khi vừa đạt màu vàng sáng nhẹ hoặc vàng rơm. Cần loại bỏ những mẩu khoai bị cháy sém, chuyển sang màu nâu sẫm hoặc có vị đắng vì đó là nơi tập trung nồng độ acrylamide cao nhất [3, 4].
Nhìn chung, khoai tây vẫn là nguồn cung cấp carbohydrate và dinh dưỡng tuyệt vời nếu chúng ta hiểu rõ đặc tính sinh học của chúng. Bằng cách từ bỏ thói quen cất củ sống vào tủ lạnh, kết hợp ngâm chần nước trước khi rán, bạn hoàn toàn có thể thưởng thức món khoai chiên thơm ngon mà vẫn bảo vệ trọn vẹn sức khỏe cho cả gia đình.