Khái niệm Lipid và quá trình biến chất Lipid trong chế biến thực phẩm

Lipid hay chất béo là một thành phần quan trọng trong khẩu phần ăn và trong sản phẩm thực phẩm. Những hiểu biết về việc biến chất của nó sẽ giúp chúng ta làm tốt hơn công việc của người sản xuất thực phẩm.

Khái quát về Lipid

Chất béo (Lipid) trong thực phẩm gồm 3 loại chính là triglycerid, phosphorlipid và cholesterol. Triglycerid chuỗi dài cần được tiêu hóa thành glycerol và các acid béo mới được hấp thu, trong khi triglycerid chuỗi trung bình hoặc ngắn, phosphorlipid và cholesterol được hấp thu mà không cần tiêu hóa.

Chất béo trong thực phẩm có từ hai nguồn khác nhau: động vật và thực vật. Các chất béo có nguồn gốc động vật thường gọi là mỡ, chất béo nguồn gốc thực vật thường được gọi là dầu. Các loại chất béo động vật thường chứa nhiều acid béo no (acid béo bão hòa) dễ bị đông đặc hơn trong khi các chất béo thực vật có nhiều acid béo không no (acid béo chưa bão hòa) thường có nhiệt độ đông đặc thấp hơn. Acid béo không no có lợi cho sức khỏe hơn, nhất là đối với hệ tim mạch, nên về mặt nguyên tắc các loại chất béo có nhiệt độ đông đặc càng thấp thì càng tốt cho sức khỏe và ngược lại. Mỡ cá dù có nguồn gốc động vật, nhưng chứa nhiều acid béo không no (Omega-3, Omega-6, Omega-9…) nên ít đông đặc và được xem là một loại chất béo tốt. Dầu thực vật nếu đã được no hóa (ví dụ làm margarine, shorterning…) hoặc dầu của các cây họ cọ (dầu cọ, dầu dừa…) cũng có nhiệt độ đông đặc cao hơn nên không có lợi cho sức khỏe.

Trong bếp ăn gia đình, cần lưu ý luôn phải có cùng lúc 2 loại dầu. Các chất béo no chịu được nhiệt độ cao hơn và ít sinh ra các độc chất hơn trong quá trình chế biến thực phẩm nên phải có loại dầu nặng (cooking oil) dùng để chiên ở nhiệt độ cao. Acid béo không no dù tốt cho sức khỏe nhưng dễ bị phân hủy và sinh ra độc tố khi dùng ở nhiệt độ cao kéo dài nên cần có loại dầu nhẹ (salade oil) để trộn xà lách, nấu cháo cho trẻ em, tẩm ướp thực phẩm…

Chất béo khi chế biến ở nhiệt độ cao kéo dài hoặc bảo quản không tốt thường bị phân hủy và sinh các độc chất (acrolein, các gốc oxy hóa…) có thể gây ngộ độc cấp hoặc tổn thương tế bào về lâu dài. Vì vậy cần bảo quản chất béo ở nơi tối, mát, khô ráo, và không dùng lại dầu mỡ đã qua sử dụng.

Đồng phân hình học thường ở dạng cis, khi đun nóng sẽ chuyển sang dạng trans. Đối với các acid béo thì ở đồng phân dạng cis sẽ dễ tiêu hóa, kém bền vững, nhiệt độ nóng chảy thấp hơn các acid béo đồng phân trans.

Biến chất do nhiệt

Chủ yếu quá trình biến đổi do nhiệt của lipid xảy ra mãnh liệt trong quá trình chiên. Cụ thể các phản ứng quan trọng sau:

Dầu luôn bị oxi hóa trong suốt quá trình chiên. Các acid béo đã bị oxi hóa sẽ tạo sản phẩm là lactone và andehyde, các hợp chất này sẽ tạo mùi cho món ăn chiên. Hầu hết các hợp chất này có nguồn gốc từ acid linoleic.

Quá trình tự oxi hóa của các acid béo chưa bão hòa có thể gây nổ bởi sự tạo thành các gốc tự do. Các gốc này được giải phóng khi một acid béo chưa bão hòa tiếp xúc trực tiếp với oxi trong không khí với sự có mặt của kim loại như đồng, niken, sắt. Các acid béo bao gồm các acid béo liên kết (trong phân tử triacylglycerol) và các acid béo tự do có sẵn trong dầu tinh khiết hoặc được sinh ra từ phản ứng thủy phân trong suốt quá trình chiên.

Kết quả của quá trình này sẽ làm cho dầu cũng như món ăn có màu sậm hơn, mùi vị khó chịu hơn, đặc biệt là dầu sử dụng lại nhiều lần.

Các gốc tự do có thề làm tăng phản ứng oxi hóa hóa học trong dầu. Dầu càng chiên đi chiên lại thì sự tạo thành các gốc tự do càng cao, do sự phân hủy các acid béo chưa bão hòa càng lớn.

Khi nấu, chất béo chuyển dần từng phần nhỏ từ sản phẩm vào nước theo mức độ nóng chảy của nó.

Lượng mỡ sau khi tách từ sản phẩm đem nấu vào nước, phần lớn tập hợp lại trên bề mặt nước cà chỉ có một phần nhỏ bị nhũ tương hóa, nghĩa là mỡ bị phân tán trong nước dưới những hình cầu rất nhỏ.

Kết quả của sự nhũ tương hóa là bề mặt tiếp xúc của chất béo với nước sôi sẽ tăng mạnh, và do đó tạo điều kiện thuận lợi hơn cho sự phân giải mỡ. Qua sự phân giải này, các acid béo được hình thành chủ yếu là acid stearic và palmitic.

Biến chất do các phản ứng và enzyme

Phản ứng phân hủy

Sự tạo thành của các sản phẩm của sự phân hủy không bay hơi là do sự oxi hóa và polymer hóa các acid béo không bão hòa. Sản phẩm của nó như chất xúc tác trong phản ứng gốc và gia tăng sự phân hủy. Các aldehyde ảnh hưởng đến hương vị của thực phẩm chiên ở nhiệt độ cao. 2 – Trans – 4 – trans – decadienal góp phần làm cho hương vị dịu nhẹ trong khi các aldehyde khác tạo mùi khó chịu.

Biểu hiện đầu tiên của sự phân hủy mạnh chất béo là hiện tượng sinh khỏi. Ngoài ra, sự tạo thành dimer và một số các oligomer khác là dấu hiệu của sự phân hủy chất béo.

Phản ứng polyme hóa

Trong điều kiện kỵ khí, sự thủy phân, phản ứng isomer hóa và polymer hóa là những phản ứng chính. Liên kết đơn C – C là liên kết chính trong các dimer và trimer đã được gia nhiệt. Sự tạo thành các polyme làm tăng độ nhớt.

Có hai loại polymer được tạo thành từ dầu chiên, bao gồm:

• Polyme oxi hóa
• Polyme nhiệt hóa

Polyme oxi hóa

Polyme oxi hóa được tạo thành từ sự oxi hóa khi các gốc tự do kết thúc phản ứng chuỗi trong quá trình tự oxi hóa. Khi một phân tử triacylglycerol bị bẽ gãy trong quá trình tự oxi hóa, một phần các phân tử triacylglycerol không bị loại ra trong quá trình khử mùi sẽ phản ứng với với nhau, tạo thành dime, trime hoặc polyme.

Các polyme oxi hóa không phải lúc nào cũng tạo mùi ôi cho món ăn chiên mới. Tuy nhiên, mùi ôi trong quá trình bảo quản sản phẩm có thể xuất hiện trong vài ngày sau ngày sản xuất và sự oxi hóa hoặc mùi ôi có thể xuất hiện trong sản phẩm trước ngày hết hạn được ghi trên sản phẩm. Những phản ứng trên xảy ra là do các biến cố sau xảy ra:

Các polyme oxi hóa có nhiều gốc tự do có thể bị phân hủy trong quá trình bảo quản sản phẩm chiên gây ra sự biến chất.

Một số phân tử polyme oxi hóa có thể chứa một lượng lớn oxi hơn các phân tử triacylglycerol. Khi các polyme oxi hóa bị phân giải, chúng sẽ sản xuất ra các gốc tự do và giải phóng oxi.

Các gốc tự do và sự giải phóng oxi có thể tiếp tục quá trình tự oxi hóa trong sản phẩm trong quá trình bảo quản.

Phản ứng này có thể được tiếp diễn ngay cả khi sản phẩm được bảo quản lạnh đông.

Một số nghiên cứu gọi phản ứng này là “sự oxi hóa ngầm”. Chế biến dầu không đúng cách sẽ chứa một nồng độ các gốc tự do ngay cả khi đã dầu đã qua giai đoạn khử mùi.

Polyme nhiệt hóa

Quá trình polyme hóa của dầu xảy ra dưới tác động của nhiệt có hoặc không có sự có mặt của oxi. Nhiệt độ có thể phân giải các phân tử dầu hoặc acid béo. Các hợp chất sau khi phân giải sẽ phản ứng với nhau tạo ra các phân tử có phân tử lượng lớn, gọi là các polyme nhiệt hóa. Trong quá trình chiên, nếu nhiệt độ chiên quá cao và thời gian chiên quá lâu sẽ tạo ra một lượng lớn polyme nhiệt hóa.

Phản ứng thủy phân

Trong quá trình chiên, ở nhiệt độ cao, khoảng 1000^oC (2120^oF) hoặc dưới 2600^oC (5000^oF), nước trong thực phẩm sẽ thoát ra và phản ứng với triacylglycerol. Các phân tử triacylglycerol sẽ bị cắt mạch tạo thành các acid béo tự do (FFA) và các phân tử diacylglycerol (DG). Dầu và nước sẽ hòa tan vào nhau tạo thành hỗn hợp dầu/nước trong suốt quá trình chiên. Vì thế, thể tích của dầu sau khi chiên sẽ tăng lên (do có thêm một lượng nước đã hòa vào đó).  Quá trình phản ứng thùy phân được tóm tắt như sau:

Triacylglycerol + H₂O → Acid béo tự do (FFA) + Diacylglycerol

Hầu hết các loại dầu đều bị thủy phân khi chiên vì trong thực phẩm luôn có nước – điều kiện tối thiểu để phản ứng thủy phân có thề xảy ra. Phản ứng thủy phân sẽ làm cho dầu bị chua và dễ bị oxi hóa – thể hiện sự biến chất của lipid.

FOODNK