Nhiều gia đình có thói quen mua khoai tây về rồi cất ngay vào ngăn mát tủ lạnh để củ không mọc mầm hay hỏng thối. Cách làm tưởng chừng tiện lợi này thực tế lại tiềm ẩn nguy cơ gây hại cho sức khỏe. Khi chế biến khoai tây bảo quản lạnh ở nhiệt độ cao, món ăn không chỉ mất đi hương vị thơm ngon mà còn sinh ra các hợp chất bất lợi cho cơ thể.
Lý do chính là nhiệt độ thấp của tủ lạnh kích hoạt phản ứng biến đổi tinh bột thành đường tự do trong củ khoai [1]. Khi mang chiên rán hoặc nướng, lượng đường tích tụ này kết hợp với axit amin tạo ra acrylamide – chất hóa học được xếp vào nhóm có khả năng gây ung thư cho con người [2].
Hiện tượng "ngọt hóa do lạnh" biến đổi tinh bột khoai tây
Khoai tây tươi sau thu hoạch vẫn là một cơ thể sống có các hoạt động trao đổi chất tự nhiên [2]. Khi bị đặt vào môi trường nhiệt độ thấp dưới 10 độ C, củ khoai phản ứng bằng hiện tượng sinh lý gọi là "ngọt hóa do lạnh" (cold-induced sweetening - CIS) [1]. Hiện tượng này xảy ra do tinh bột bị phân giải thành đường sucrose, sau đó enzyme invertase tiếp tục cắt sucrose thành các phân tử đường khử tự do gồm glucose và fructose [1].
Mục đích sinh học của việc tích trữ đường này là phản ứng tự vệ tự nhiên của tế bào thực vật trước thời tiết lạnh giá [3]. Tuy nhiên, đối với người sử dụng, sự xuất hiện quá mức của các loại đường khử tự do này lại làm thay đổi hoàn toàn chất lượng dinh dưỡng của củ khoai [4].
Nhiều nghiên cứu ghi nhận rằng việc lưu trữ củ ở nhiệt độ lạnh 4 độ C làm hàm lượng đường glucose tăng vọt gấp 12 lần chỉ sau một tháng [5]. Lượng đường dư thừa này khiến khoai có vị ngọt lạ và cấu trúc mềm nhũn sau khi chế biến [1].
Sự hình thành chất độc acrylamide khi chiên rán ở nhiệt độ cao
Khi khoai tây tích tụ nhiều đường khử được đem nấu ở nhiệt độ trên 120 độ C, phản ứng Maillard bắt đầu diễn ra mãnh liệt [2]. Đây là phản ứng hóa nâu phi enzyme giữa đường khử tự do và axit amin tự do, đặc biệt là asparagine có sẵn trong củ [2].
Chính phản ứng hóa học này tạo ra acrylamide như một sản phẩm phụ không mong muốn trong quá trình chế biến [2, 3]. Các sản phẩm khoai tây chiên giòn hay khoai tây thái sợi chiên làm từ củ bị ngọt hóa do lạnh thường có màu nâu sẫm, thậm chí cháy đen và có vị đắng gắt [3, 5].
Acrylamide là một chất độc thần kinh và đã được phân loại vào Nhóm 2A, tức nhóm các hợp chất "có thể gây ung thư cho con người" [2, 6]. Khoai tây chiên hiện là một trong những nguồn đóng góp lượng acrylamide từ chế độ ăn uống lớn nhất tại Liên minh Châu Âu [2]. Nhận thức được mối nguy này, Ủy ban Châu Âu đã phải ban hành các mức chỉ dẫn nhằm kiểm soát hàm lượng acrylamide trong thực phẩm, ví dụ như 600 microgam/kg đối với khoai tây chiên lát dày và 100 microgam/kg đối với khoai tây chiên giòn [2].
Các bằng chứng khoa học về nhiệt độ lưu trữ và acrylamide
Nhiều công trình khoa học đã đo lường chính xác tác động của nhiệt độ trữ lạnh tới lượng độc tố sinh ra trong khoai tây.
Một nghiên cứu công bố năm 2008 đã phân tích lượng acrylamide tạo thành khi khoai tây bảo quản ở 4 độ C trong 1 tháng được đem chế biến [5]. Khi chiên sơ rồi chiên hoàn thiện trong 2 phút 45 giây, mẫu khoai đối chứng chứa 126 ng/g acrylamide [5]. Khi kéo dài thời gian chiên lên 4 phút, lượng acrylamide trong củ khoai đối chứng đã tăng vọt lên mức 1097 ng/g, đồng thời xuất hiện màu nâu sẫm [5]. Nghiên cứu cũng xác nhận hệ số tương quan giữa nồng độ asparagine trong củ và hàm lượng acrylamide lên tới 0,9074 [5].
Nghiên cứu kiểm tra chất lượng khoai tây năm 2017 chỉ ra rằng các củ dành cho thị trường chế biến chiên rán cần được giữ ở mức nhiệt cao hơn từ 8-13 độ C [2]. Mức nhiệt dưới 7 độ C chỉ phù hợp cho nhu cầu ăn tươi không qua chiên nướng nhiệt độ cao [2].
Khảo sát lưu trữ dài hạn công bố năm 2019 theo dõi khoai tây từ tháng 11 năm 2009 đến tháng 7 năm 2010 đã ghi nhận sự khác biệt cực lớn giữa các giống khoai [6]. Giống khoai Hermes sau thời gian lưu trữ dài đã tạo ra mức acrylamide lên tới hơn 5.000 microgam/kg khi làm khoai chiên giòn, trong khi giống Lady Claire giữ mức khoảng 100 microgam/kg [6]. Giống Lady Rosetta ban đầu có lượng acrylamide tương đương Lady Claire nhưng đến cuối đợt bảo quản đã tăng vọt gần 20 lần, lên 2.013 microgam/kg [6]. Để giảm thiểu rủi ro, quy định của Liên minh Châu Âu năm 2017 đã ấn định mức nhiệt bảo quản khoai tây tối thiểu là 6 độ C, thông thường khuyến nghị từ 8,5-9,5 độ C [6].
Một nghiên cứu khác thử nghiệm 6 giống khoai tây thương phẩm (Lady Claire, Verdi, Kiebitz, Pirol, Agria và Markies) khi trữ ở 4 độ C và 8 độ C trong 4,5 tháng [4]. Kết quả cho thấy các giống nhạy cảm với lạnh như Pirol, Agria và Markies bị tích lũy đường glucose mạnh ở nhiệt độ thấp, khiến sản phẩm khoai tây chiên sau 2 tháng trữ ở 4 độ C có màu từ nâu đến đen [4].
Cơ chế di truyền và các giải pháp can thiệp sinh học
Các nhà khoa học phát hiện enzyme vacuolar acid invertase (VInv) đóng vai trò then chốt trong việc thủy phân đường tại không bào tế bào khoai tây khi gặp lạnh [3, 6].
Một nghiên cứu năm 2010 chứng minh rằng việc làm câm gen mã hóa enzyme này giúp ngăn chặn sự tích lũy đường khử [7]. Nhờ đó, khoai tây chiên làm từ các dòng củ này giảm tới 15 lần lượng acrylamide sinh ra và giữ được màu sáng đẹp dù trước đó đã bảo quản ở 4 độ C [7]. Nghiên cứu năm 2013 cũng chỉ ra rằng việc biểu hiện vượt mức gen ức chế vacuolar invertase inhibitor (INH2) ở những giống nhạy cảm giúp kìm hãm hoạt tính của invertase, từ đó làm giảm rõ rệt lượng đường khử và acrylamide khi chiên rán [1].
Năm 2023, một nghiên cứu xác định thêm vai trò của protein vận chuyển đường StTST1 trên màng không bào [8]. Khi biểu hiện của StTST1 bị ức chế, quá trình phân giải tinh bột giảm bớt, giúp hạ thấp lượng đường khử và giảm nồng độ acrylamide trong khoai chiên sau khi trữ lạnh [8].
Ngoài giải pháp di truyền, các can thiệp vật lý cũng được thử nghiệm. Nghiên cứu năm 2017 áp dụng chiếu xạ tia UV-C trong 1 giờ lên giống khoai 'Atlantic' trước khi bảo quản ở 4 độ C trong 28 ngày [3]. Biện pháp này giúp ngăn ngừa tổn thương oxy hóa tế bào và giảm đáng kể lượng tích tụ đường fructose và glucose thông qua việc điều hòa các gen liên quan [3].
Hiểu lầm phổ biến khi bảo quản khoai tây tại nhà
Nhiều người nội trợ cho rằng cất khoai vào tủ lạnh là cách tốt nhất để củ không bị thối hoặc mọc mầm độc. Mặc dù nhiệt độ 4 độ C ức chế sự mọc mầm hiệu quả trong suốt nhiều tháng [4], môi trường này lại kích hoạt toàn bộ chuỗi phản ứng ngọt hóa tai hại đã phân tích [1, 5].
Một sai lầm khác là nghĩ rằng củ khoai tây có vị ngọt hơn sau khi cất tủ lạnh là khoai ngon và đậm đà hơn. Vị ngọt này thực chất là dấu hiệu cảnh báo tinh bột đã phân hủy thành các loại đường tự do nguy hiểm cho việc chế biến nhiệt cao [2, 3].
Nhiều người cũng tin rằng chỉ cần gọt vỏ thật dày là có thể loại bỏ hết các chất độc hại sinh ra do bảo quản lạnh. Tuy nhiên, sự phân giải tinh bột thành đường diễn ra khắp toàn bộ mô tế bào củ chứ không chỉ nằm ở lớp vỏ ngoài [1, 8].
Ai cần đặc biệt lưu ý nguy cơ từ acrylamide?
Trẻ em và thanh thiếu niên là nhóm tiêu thụ các món ăn vặt từ khoai tây chiên, bim bim với tần suất lớn. Do trọng lượng cơ thể nhỏ hơn người lớn, tỷ lệ phơi nhiễm acrylamide trên mỗi kilôgam cân nặng ở trẻ em thường cao hơn, đòi hỏi gia đình phải chú trọng khâu lựa chọn và bảo quản nguyên liệu.
Những người có tiền sử bệnh lý tim mạch, tiểu đường hoặc người đang cần kiểm soát lượng đường tiêu thụ cũng nên cẩn trọng. Việc tiêu thụ khoai tây chứa hàm lượng đường tự do cao hơn mức bình thường sẽ gây xáo trộn đường huyết nhanh hơn sau ăn [1].
Người tiêu dùng thường xuyên tự chế biến các món khoai tây chiên, nướng bằng nồi chiên không dầu hay chảo dầu tại nhà cần tuyệt đối tránh dùng củ đã qua trữ lạnh.
Hướng dẫn lưu trữ và chế biến khoai tây an toàn tại gia đình
Để hạn chế tối đa sự hình thành đường khử và acrylamide, khoai tây tươi cần được bảo quản ở nơi khô ráo, thoáng khí và tránh ánh sáng trực tiếp. Mức nhiệt độ bảo quản lý tưởng được các cơ quan an toàn thực phẩm khuyến nghị là từ 8,5 đến 9,5 độ C, không nên để xuống dưới 6 độ C [6]. Tại gia đình không có kho lạnh điều nhiệt, cất khoai ở nhiệt độ phòng nơi góc tối mát mẻ là lựa chọn an toàn hơn nhiều so với việc bỏ vào tủ lạnh thông thường.
Nếu lỡ để khoai tây trong môi trường lạnh, hiện tượng tích tụ đường có thể được đảo ngược một phần bằng kỹ thuật phục hồi nhiệt [2]. Nghiên cứu chỉ ra rằng với giống khoai Markies, việc tăng dần nhiệt độ từ 4 độ C lên 15 độ C đã giúp giảm tới 80% mức biểu hiện của gen VInv, nhờ đó giảm đáng kể lượng acrylamide sinh ra sau đó [4]. Do đó, nếu củ đã bị lạnh, bạn nên để khoai ra ngoài nhiệt độ phòng ấm áp một thời gian trước khi chế biến [2, 5].
Khi phát hiện củ khoai tây có dấu hiệu mọc mầm, chuyển màu xanh hoặc sau khi chiên bị cháy sẫm màu và có vị đắng, bạn nên loại bỏ ngay [2, 3]. Việc duy trì thói quen lưu trữ thực phẩm đúng cách là biện pháp đơn giản nhưng hiệu quả nhất để bảo vệ sức khỏe cả gia đình khỏi các chất độc hại tích tụ âm thầm.
