Sự hình thành độc tố trong quá trình nướng amine dị vòng 90% Các biến đổi làm tổn thất về mặt dinh dưỡng trong quá trình nướng 90% Quá trình nướng, sự hình thành độc tố trong quá tr
ĐẶC ĐIỂM CỦA NGUYÊN LIỆU THỊT
Cấu trúc của thịt
Thịt gia súc bao gồm các mô cơ bản như mô cơ, mô liên kết, mô mỡ, mô sụn, xương và mô máu, mỗi loại có cấu trúc và thành phần hoá học riêng biệt Tỷ lệ và đặc tính của các mô này trong nguyên liệu thịt ảnh hưởng trực tiếp đến các tính chất quan trọng của thịt, đặc biệt là tính chất cảm quan.
Bảng 1: Tỷ lệ của từng loại mô trong thịt
Hình 1: Cấu trúc của cơ thịt
Mô cơ là loại mô có giá trị thực phẩm cao nhất, chiếm 35% trọng lượng của động vật Nó thực hiện các chức năng quan trọng như vận động, tuần hoàn và tiêu hóa Mô cơ bao gồm hai loại chính: cơ vân và cơ trơn, được cấu tạo từ các tế bào đa nhân có khả năng co giãn theo chiều dài, thường được gọi là sợi cơ.
Sợi cơ có kích thước từ 10-100µm và chiều dài khoảng 12cm, được chia thành ba phần chính: màng cơ, chất cơ và nhân Chất cơ không đồng nhất, bao gồm nhiều phần đặc nằm song song với trục cơ, được gọi là tơ cơ.
Mô cơ thường có màu đỏ thẫm hoặc đỏ nhạt, với sự khác biệt rõ rệt giữa động vật già và non Mô cơ của động vật già hoặc lao động nhiều có đặc điểm thô và rắn, màu sắc thẫm hơn so với mô cơ của động vật non hoặc động vật nuôi lấy thịt Ngoài ra, sự phát triển bắp cơ ở gia súc vỗ béo vượt trội hơn so với gia súc không vỗ béo, trong khi gia súc non phát triển tốt hơn gia súc già, và con đực thường có sự phát triển bắp cơ mạnh mẽ hơn con cái.
Mô cơ điển hình chứa 72–75% nước, 18.5–22% protein, 2–4% lipid và 1–1.4% chất khoáng, đồng thời tập trung nhiều vitamin và protein hoàn thiện Các khoáng chất như Ca, Mg, P, Na, K, S, Cl trong mô cơ ảnh hưởng đến tính tan và tính ngậm nước của mô Một số ion khoáng còn có vai trò quan trọng trong việc kích hoạt hoặc ức chế các phản ứng enzyme Thêm vào đó, mô cơ cũng chứa các khoáng vi lượng như Zn.
Cu, Mn, Co, I; các vitamin quan trọng như B1, B2, B6, B12, PP, H và một số các hợp chất bay hơi
Mô liên kết bao gồm các thành phần như gân, dây chằng, nội ngoại mạc cơ, và có vai trò quan trọng trong việc liên kết các bộ phận cơ thể, tham gia vào quá trình trao đổi chất và bảo vệ cơ thể Cấu trúc của mô liên kết được chia thành ba phần chính: chất nền, cấu trúc hình sợi và dịch mô Thành phần hoá học của mô liên kết bao gồm nước (57.6-62%), protein (21-40%), lipid (1-3.3%) và khoáng (0.4-0.7%).
Protein của mô liên kết là loại protein không hoàn thiện, khó tiêu hoá, bao gồm: colagen elastin, muxin, mocoit
Collagen là một loại protein có cấu trúc dạng sợi bền, không đàn hồi và không hòa tan trong nước, dung dịch muối hay dung dịch kiềm loãng Khi được đun lâu, collagen sẽ chuyển hóa thành gelatin, thường được sử dụng trong nấu đông và chế biến thịt hộp Nó chỉ bị phân hủy dưới tác động của enzyme gelatinase, và khi đã bị biến tính, collagen có thể bị phân hủy bởi enzyme proteinase Mặc dù cơ thể có khả năng đồng hóa collagen, nhưng quá trình này diễn ra chậm.
- Elastin cũng có cấu tạo hình sợi nhưng bền hơn calogen Khi ninh nấu không có khả năng tạo gelatin
- Muxin và mucoit chiếm một tỷ lệ nhỏ, chủ yếu tồn tại ở gian bào Chúng có thể tan được trong kiềm yếu, không bị đông vón bởi nhiệt
Mô liên kết đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối với mô cơ và là thành phần chính của thịt Sự hiện diện của mô liên kết làm tăng độ dai cứng của thịt, dẫn đến việc giảm giá trị dinh dưỡng của sản phẩm Đặc biệt, sức cản cắt của các loại bắp thịt khác nhau sẽ tăng lên khi lượng mô liên kết trong thịt nhiều hơn.
Mô mỡ là loại mô được hình thành từ cấu trúc liên kết xốp và chứa nhiều tế bào mỡ, đóng vai trò quan trọng trong việc dự trữ và cung cấp năng lượng cho cơ thể Mô mỡ được phân thành hai loại chính: mỡ trắng và mỡ nâu.
Mô mỡ dưới da và trong da của gia súc có sự khác biệt tùy thuộc vào loại gia súc, độ tuổi, mức độ gầy béo và vị trí Thành phần hóa học của mô mỡ bao gồm: nước chiếm từ 2-21%, protein từ 0.5-7.2%, lipid từ 70-97%, cùng với một lượng nhỏ lipoid, khoáng chất, sắc tố và vitamin.
Mỡ cần thiết cho sự hấp thu những vitamin hòa tan trong chất béo vào ruột non
Mỡ động vật chứa nhiều vitamin hòa tan trong chất béo và các acid béo không no như acid linoleic, acid linolenic và acid arachidonic, góp phần tạo ra giá trị sinh học của nó Cơ thể con người không thể tự tổng hợp acid linoleic và acid linolenic, trong khi acid arachidonic chỉ được sản xuất từ hai acid này.
1.4 Mô xương và mô sụn:
Bộ xương động vật được cấu tạo từ mô xương, bao gồm chất cơ bản đặc và chất xốp bên trong Chất cơ bản đặc chứa 20–25% nước và 75–80% chất khô, trong đó 30% là protein và 45% là hợp chất vô cơ Các sợi xương (osein) tương tự collagen, phân bố trong chất cơ bản đặc Phần vô cơ chủ yếu gồm 84–85% Ca3(PO4)2, 9.5–10.2% CaCO3, và các ion khoáng như Na, K, Fe, Cl Tủy xương, chứa nhiều tế bào mỡ, làm tăng giá trị thực phẩm của xương Tuy nhiên, giá trị thực phẩm của xương thấp hơn nhiều so với mô cơ, dẫn đến chất lượng thịt kém khi hàm lượng xương cao.
Sụn là mô cấu tạo từ chất cơ bản đặc, bao gồm tế bào và sợi collagen, elastin Trong súc thịt, có hai loại sụn chính là sụn xơ và sụn trong Sụn trong có màu sữa, bao phủ bề mặt các khớp xương và sụn sườn, trong khi sụn xơ có dạng nửa trong suốt, nằm giữa các thân đốt sống và gắn chặt dây gân với xương.
Hàm lượng máu trung bình ở lợn dao động từ 4.5–5% so với khối lượng sống Khi tiến hành cắt tiết, khoảng 40–60% máu sẽ chảy ra, trong khi lượng máu còn lại tồn tại trong các mao mạch của mô, cơ quan và da Thành phần máu bao gồm 16.4–18.5% protein, 79–82% nước, 0,6–0,7% chất hữu cơ phi protein và 0.8–1% chất khoáng Máu được cấu thành từ các thành phần hữu sinh và huyết tương lỏng, trong đó protein máu dễ bị thủy phân bởi các enzyme tiêu hóa.
Thành phần dinh dưỡng của thịt
Thành phần hóa học của thịt phụ thuộc vào giống heo, tuổi giết mổ, trạng thái trước khi giết mổ và vị trí miếng thịt Thịt chứa các thành phần dinh dưỡng như protein, lipid, glucid, nước, khoáng và vitamin Trong đó, giá trị dinh dưỡng chủ yếu đến từ protein, với đầy đủ và tỷ lệ cân bằng các amino acid cần thiết.
8 axit cần thiết cho cơ thể, trong đó hàm lượng lipid trong thịt đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường năng lượng Lipid không chỉ làm tăng giá trị năng lượng của thịt mà còn góp phần nâng cao hương vị của sản phẩm.
Bảng 2: Thành phần hóa học của thịt thay đổi theo thể trạng của heo
Bảng 3: Thành phần vitamin trong thịt
Bảng 4: Thành phần khoáng trong thịt (mg% khối lượng thịt)
Khoáng Hàm lượng (mg% so với thịt)
Bảng 5: Thành phần các axit amin không thay thế trong thịt
Acid amin Hàm lượng (% trong protein)
Bảng 6: Thành phần acid béo trong thịt (mg/100g thịt)
Acid béo no Acid béo không no một nối đôi
Acid béo không no nhiều nối đôi
QUÁ TRÌNH NƯỚNG
Định nghĩa
Nướng là một phương pháp chế biến thực phẩm, trong đó nhiệt được sử dụng để xử lý nguyên liệu, mang lại hương vị và màu sắc đặc trưng cho món ăn.
Cơ sở khoa học của quá trình nướng: Quá trình nướng là kết quả của việc xảy ra đồng thời hai quá trình truyền nhiệt và truyền khối
Truyền nhiệt là quá trình cung cấp nhiệt cho nguyên liệu thông qua bề mặt nóng của vỉ hoặc không khí nóng trong thiết bị nướng Nguyên liệu nhận nhiệt từ ba cơ chế khác nhau.
Sự bức xạ nhiệt từ thành thiết bị nướng: bức xạ được nguyên liệu hấp thu rồi chuyển thành nhiệt
Sự đối lưu nhiệt do dòng chuyển động của không khí nóng trong thiết bị: người ta thường dùng quạt để thổi không khí nóng trong thiết bị nướng
Sự dẫn nhiệt do tiếp xúc giữa bề mặt nguyên liệu và bề mặt khay chứa nguyên liệu
Nhiệt chuyển từ thiết bị nướng sang thức ăn khi sử dụng nướng chủ yếu thông qua bức xạ nhiệt
Khi thực phẩm tiếp xúc với nhiệt, quá trình dẫn nhiệt là yếu tố chính giúp truyền nhiệt từ bề mặt vào bên trong nguyên liệu Nhiệt độ bề mặt tăng lên, và nhiệt sẽ tiếp tục di chuyển vào sâu trong cấu trúc thực phẩm Tuy nhiên, hệ số dẫn nhiệt của thực phẩm thường thấp, dẫn đến tốc độ truyền nhiệt từ bề mặt đến tâm thực phẩm diễn ra chậm.
Truyền khối trong quá trình nướng xảy ra khi độ ẩm của không khí trong thiết bị nướng thấp, dẫn đến sự hình thành gradient áp suất hơi nước Khi nguyên liệu được đưa vào, ẩm từ bề mặt sẽ bay hơi vào không khí xung quanh, làm giảm độ ẩm tại bề mặt so với vùng tâm Hiện tượng này khiến ẩm từ vùng tâm di chuyển ra bề mặt Nếu tốc độ thoát ẩm từ bề mặt lớn hơn tốc độ di chuyển ẩm từ tâm ra bề mặt, vùng bốc hơi sẽ tiến sâu vào cấu trúc nguyên liệu, làm cho bề mặt nguyên liệu khô hơn và tạo thành một lớp vỏ bao bọc.
Trong quá trình nướng, nhiệt độ bề mặt của nguyên liệu có thể dao động từ 110 đến 240ºC, gần đạt đến nhiệt độ không khí nóng trong thiết bị nướng Các quá trình này ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và hương vị của thực phẩm.
Trong ngành công nghiệp thực phẩm, quá trình chế biến diễn ra ở áp suất khí quyển, khiến nhiệt độ tại tâm nguyên liệu không vượt quá 100ºC Để phản ứng Maillard xảy ra, thực phẩm cần đạt nhiệt độ tối thiểu là 155°C (310°F).
Mục đích công nghệ
Quá trình nướng giúp làm chín nguyên liệu, đồng thời cải thiện các chỉ tiêu chất lượng của chúng Sau khi nướng, khả năng hấp thu và tiêu hóa các hợp chất dinh dưỡng trong sản phẩm sẽ được nâng cao, mang lại lợi ích cho cơ thể.
Quá trình nướng thực phẩm ở nhiệt độ cao giúp tiêu diệt vi sinh vật và ức chế enzym có trong nguyên liệu, từ đó cải thiện chỉ tiêu vi sinh của thực phẩm.
Nhiều hợp chất hương, bao gồm một số andehit, hình thành trong quá trình nướng thịt, góp phần tạo nên mùi đặc trưng và hoàn thiện chỉ tiêu cảm quan của sản phẩm Hương thơm nướng đặc biệt và hương vị độc đáo của thịt nướng đến từ phản ứng Maillard.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nướng
Nhiệt độ nướng đóng vai trò quan trọng trong quá trình chế biến thực phẩm Khi nhiệt độ tăng, tốc độ phản ứng của các hợp chất trong nguyên liệu cũng tăng theo, dẫn đến sự biến đổi nhanh chóng của cấu trúc nguyên liệu, đặc biệt là trong các phản ứng hóa học như oxy hóa chất béo và phân hủy amino acid, đường Tuy nhiên, nếu nhiệt độ quá cao, các phản ứng hóa học có thể diễn ra quá mức, làm giảm chất lượng sản phẩm và tạo ra các hợp chất có hại cho sức khỏe người tiêu dùng.
Thời gian nướng ảnh hưởng lớn đến chất lượng nguyên liệu; thời gian càng dài, mức độ biến đổi các chỉ tiêu chất lượng càng cao Hơn nữa, nướng lâu sẽ giảm năng suất thiết bị và tăng chi phí năng lượng.
Độ ẩm không khí trong thiết bị nướng có ảnh hưởng lớn đến quá trình thoát ẩm của nguyên liệu, từ đó tác động đến chất lượng sản phẩm nướng Khi độ ẩm không khí thấp, thời gian nướng sẽ được rút ngắn, giúp cải thiện hiệu quả nấu nướng.
Các phương pháp nướng
Trong các thiết bị nướng truyền thống như bếp than, người ta sử dụng các nguồn nhiệt như gas, FO và than củi để nướng thực phẩm Nhiệt được cung cấp từ dưới vĩ chứa nguyên liệu thông qua cơ chế bức xạ và đối lưu, giúp thực phẩm chín đều.
Ngoài ra có thể cấp nhiệt trực tiếp bằng vi sóng
Hình 2: Bếp than Hình 3: Lò vi sóng
Nguyên liệu được gia nhiệt bằng cơ chế bức xạ, sử dụng gas, dầu, hơi nước hoặc điện trở Thiết bị nướng được bố trí ở phía dưới hoặc phía trên vĩ hoặc băng tải chứa nguyên liệu Nhiệt từ thiết bị sẽ bức xạ tới nguyên liệu, dẫn đến quá trình nướng diễn ra hiệu quả.
Hình 4: Bếp nướng điện
Các mối nguy hại có thể xảy ra làm ảnh hưởng đến chất lượng dinh dưỡng của nguyên liệu trong quá trình nướng
dưỡng của nguyên liệu trong quá trình nướng:
Mối nguy hại từ thịt nguyên liệu:
Mối nguy hóa học: Dư lượng thuốc thú ý và kim loại nặng, hóa chất bảo quản,…
Mối nguy sinh học: Vi sinh vật, kí sinh trùng gây bệnh,…
Mối nguy hại từ quá trình sơ chế nguyên liệu (cắt thịt, ướp thịt)
Mối nguy vật lý: Bụi bẩn, Rỉ sét từ dụng cụ cắt
Mối nguy hóa học: Thịt để lâu ngoài không khí dễ dẫn đến phản ứng oxy hóa
Mối nguy sinh học: Khả năng nhiễm vi sinh vật có sẵn trong dụng cụ
Mối nguy hại trong quá trình nướng:
Mối nguy vật lý trong môi trường làm việc bao gồm gỉ sét từ dụng cụ, bụi bẩn từ môi trường, và tro từ than nướng Bên cạnh đó, mối nguy hóa học cũng đáng chú ý với sự hình thành các hợp chất độc hại có thể gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người.
CÁC BIẾN ĐỔI CỦA THỊT TRONG QUÁ TRÌNH NƯỚNG
Các biến đổi về mặt dinh dưỡng trong quá trình nướng
Khi đun nóng protein ở nhiệt độ 70°C, chúng sẽ bị đông vón và thoái hóa, trong khi nấu trong môi trường axit (như canh chua) có thể xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn Sự đông vón vừa phải giúp protein dễ tiêu hóa, nhưng nếu nấu ở nhiệt độ cao quá lâu, giá trị dinh dưỡng của protein sẽ giảm do hình thành các liên kết khó tiêu Quá trình này thường xảy ra khi nướng hoặc hâm nóng thực phẩm ở nhiệt độ cao, hoặc rán thịt cá trong dầu mỡ quá lâu Do đó, với thực phẩm giàu đạm như thịt, cá và trứng, cần nấu ở nhiệt độ tối thiểu 70°C, tốt nhất là 100°C để đảm bảo chín và diệt khuẩn.
1.2 Biến đổi collagen: Ở trạng thái tự nhiên, collagen bị enzyme pepsin và collagenase thủy phân một phần làm thịt mềm dần Chỉ sau khi thịt chín bởi nhiệt mới được trypsin, chymotrypsin và cacboxy peptidase (các enzyme trong hệ tiêu hóa) thủy phân triệt để
Khi nhiệt độ đạt 55°C, collagen co ngắn 1/3 chiều dài ban đầu; ở 61°C, collagen co ngắn thêm và khi gần 100°C, collagen hòa tan, tạo ra gelatin Sự gelatin hóa diễn ra nhanh chóng ở nhiệt độ 115−125°C Gelatin có tính chất keo và khả năng giữ nước tốt, giúp thịt nướng trở nên mềm mại.
Chất lượng protein trong các mô liên kết thấp do collagen và elastin chứa ít axit amin có lưu huỳnh, chỉ khoảng 0,8g mỗi axit amin trên 100g protein tổng Trong khi đó, thịt chất lượng tốt có hàm lượng axit amin chứa lưu huỳnh cao hơn, khoảng 1,3g đến 2,6g Mặc dù thịt chứa mô liên kết khó hấp thụ và tiêu hóa, nhưng nó vẫn có chỉ số NPU thấp hơn (0,5) so với NPU của các loại thịt tốt (0,75 – 0,8).
1.3 Biến đổi của acid amin
Khi gia nhiệt nướng ở nhiệt độ vừa phải: protein chỉ bị biến tính
Khi nướng ở nhiệt độ từ 110-115 °C, các sản phẩm giàu protein như thịt sẽ làm phá hủy một phần các gốc xistin và xistein, dẫn đến sự hình thành H2S, dimetylsunful, axit xisteic và nhiều hợp chất bay hơi khác, tạo nên màu sắc đặc trưng cho sản phẩm.
Khi nhiệt độ nướng trên 200 o C thì tryptophan sẽ bị vòng hóa để tạo ra α, β hoặc γ cacbonlin
Khi thực phẩm giàu protein được gia nhiệt ở nhiệt độ trên 200 độ C trong môi trường pH trung tính hoặc kiềm, sẽ xảy ra các phản ứng hóa học quan trọng.
Thủy phân các liên kết peptid và đồng hóa các gốc axit amin, tạo ra hỗn hợp rexemic do đó làm giảm giá trị dinh dưỡng đi 50%
Quá trình phá hủy một số axit amin diễn ra khi arginine chuyển thành ornitin, ure, sitrulin và ammoniac Đồng thời, xistein cũng bị chuyển hóa thành dehydroalamin Ngoài ra, khi gia nhiệt trong môi trường kiềm, các axit amin như serin, treonun và lizin cũng bị ảnh hưởng và phá hủy.
Việc tạo liên kết cầu đồng hóa trị kiểu lizinoalanin, ornitinoalanin hoặc lantionin với gốc dehydroalanin (DHA) trong chuỗi polypeptit có thể làm ảnh hưởng đến tính chất của protein, đặc biệt là ở bề mặt tiếp xúc khi chịu nhiệt độ cao Trong quá trình nướng, hầu hết các enzyme bị vô hoạt, dẫn đến sự giảm giá trị dinh dưỡng của protein Ngoài ra, một số axit amin như lysine và tryptophan cũng bị phân hủy, làm giảm thêm giá trị dinh dưỡng của thực phẩm nướng.
Sự thất thoát amino acid xảy ra do phản ứng Maillard giữa nhóm khử của đường và nhóm amino tự do của amino acid, tạo ra melanoidin, góp phần vào màu sắc và hương vị đặc trưng của sản phẩm Tuy nhiên, sản phẩm từ phản ứng Maillard không bị phân giải trong quá trình tiêu hóa, dẫn đến việc một lượng amino acid trở nên vô giá trị.
Bảng 7: Tổn thất của một số amino acid trong quá trình nướng
Amino acid % biến đổi so với amino acid ban đầu
Chất béo là thành phần thực phẩm dễ bị oxy hóa nhất, quá trình này bắt đầu từ phản ứng tự oxi hóa, oxy hóa quang học và oxy hóa xúc tác enzyme lipoxygenase Sự oxy hóa chất béo phụ thuộc vào tính chất của nguyên liệu và các điều kiện nướng.
Chất béo, bao gồm dầu và mỡ, không bị biến đổi đáng kể khi đun nóng ở nhiệt độ dưới 102 o C, chỉ xảy ra sự hóa lỏng Tuy nhiên, khi nấu ở nhiệt độ cao trong thời gian dài, axit béo không no sẽ bị ôxy hóa, làm mất đi giá trị dinh dưỡng Các liên kết kép trong cấu trúc axit béo này cũng bị phá vỡ, tạo ra các sản phẩm trung gian như peroxit và aldehyt, có hại cho sức khỏe Khi nướng thực phẩm, mỡ chảy ra và tạo mùi thơm, nhưng thực chất đó là carbuahydro thơm vòng, một tác nhân tiềm ẩn gây ung thư.
1.5 Biến đổi của các chất khoáng và vitamin
Trong quá trình nấu nướng, các chất khoáng như canxi, phospho, kali và magiê có thể bị biến đổi về số lượng do hòa tan vào nước Do đó, để đảm bảo sức khỏe tốt nhất, người tiêu dùng nên ăn cả phần cái và nước.
Vitamin là các thành phần dinh dưỡng dễ bị biến đổi, đặc biệt là vitamin tan trong nước như vitamin C và nhóm B Các vitamin tan trong dầu như A, D, E, K tương đối bền vững với nhiệt độ, nhưng vẫn mất từ 15-20% trong quá trình nấu nướng Vitamin C rất dễ bị phân hủy do nhiệt độ cao và dễ hòa tan trong nước, mất đến 50% khi nấu Trong nhóm B, vitamin B1 là kém bền vững nhất, mất khoảng 30%, trong khi vitamin B2 và PP hầu như không bị phân hủy Để giảm thiểu sự mất mát vitamin, nên tiêu thụ thực phẩm ngay sau khi nướng.
Bảng 8: Tổn thất của một số vitamin trong quá trình nướng
(% so với hàm lượng vitamin ban đầu)
Vitamin Nhiệt độ thiết bị nướng: 150 o C Nhiệt độ thiết bị nướng:
Nhiệt độ tại tâm: 84 o C Nhiệt độ tại tâm: 98 o C
Việc nấu nướng hợp lý không chỉ giúp bảo toàn dinh dưỡng mà còn đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, từ đó nâng cao khả năng hấp thu chất dinh dưỡng của cơ thể Đồng thời, phương pháp này cũng góp phần ngăn ngừa sự hình thành các chất độc hại có thể ảnh hưởng đến sức khỏe.
Một số biến đổi khác trong quá trình nướng thịt
Trong quá trình nướng, nguyên liệu hình thành gradient nhiệt độ và thường xuất hiện lớp vỏ bao bọc Các tính chất như hình dạng, thể tích và cấu trúc của nguyên liệu bị thay đổi Khi nguyên liệu được đưa vào thiết bị nướng, sự chênh lệch độ ẩm giữa không khí và nguyên liệu tạo ra gradient áp suất hơi nước, khiến độ ẩm từ bề mặt nguyên liệu bay hơi vào không khí xung quanh Điều này dẫn đến độ ẩm ở bề mặt thấp hơn so với trung tâm, làm cho ẩm từ vùng trung tâm dịch chuyển ra bề mặt Tuy nhiên, tốc độ thoát ẩm từ bề mặt nhanh hơn so với tốc độ chuyển dịch ẩm từ trung tâm, dẫn đến bề mặt nguyên liệu khô hơn và hình thành lớp vỏ bao bọc Những biến đổi này, trong giới hạn nhất định, có thể mang lại lợi ích cho chất lượng sản phẩm.
Khối lượng nguyên liệu sau khi nướng thường giảm do sự bốc hơi nước và phân hủy các chất bởi nhiệt, cùng với việc một phần nước liên kết thoát ra ngoài.
Trong quá trình nướng thịt, có thể xảy ra hiện tượng thịt bị cháy đen ở bề mặt, điều này là do sự biến đổi của các tơ cơ khi nhiệt độ tăng cao.
17 cao trên 75 0 C thì sẽ xảy ra phản ứng sulfua để tạo ra H2S làm đen thịt và tạo mùi …làm giảm chất lượng của sản phẩm
Hàm lượng đường trong thịt chỉ từ 0.2-0.5%, nhưng khi nướng ở nhiệt độ cao, hiện tượng caramel hóa xảy ra, tạo ra các chất sậm màu và hợp chất bay hơi, làm tăng màu sắc và tạo hương caramel hấp dẫn cho sản phẩm.
Tùy theo nhiệt độ và thời gian nướng mà thành phần sản phẩm của phản ứng caramel hóa sẽ thay đổi
2.3 Hóa sinh và sinh học:
Trong quá trình nướng dưới nhiệt độ cao sẽ chấm dứt sự trao đổi chất của tế bào vi sinh vật và mô của nguyên liệu
Mật độ các vi sinh vật sau quá trình nướng sẽ giảm đi đáng kể Đồng thời các enzyme sẽ bị vô hoạt bất thuận nghịch
Nhiệt độ trong quá trình nướng thường cao hơn các quá trình xử lý nhiệt khác Trong quá trình nướng, protein sẽ bị biến tính bất thuận nghịch
Biến đổi hóa lý quan trọng nhất trong quá trình nướng là sự bay hơi của nước, cùng với việc chất béo trong nguyên liệu bị hóa lỏng và thoát ra ngoài Những biến đổi này tạo ra các mao dẫn bên trong sản phẩm, dẫn đến sự thay đổi cấu trúc của sản phẩm so với nguyên liệu ban đầu.
Ngoài các thành phần tan trong chất béo, một số axit amin dễ bay hơi cũng sẽ bị mất đi qua hơi nước và dòng chất béo hóa lỏng.
Các biện pháp hạn chế sự thất thoát dinh dưỡng
Trong quá trình chế biến thịt, một lượng lớn khối lượng bị thất thoát do mất nước và chất béo hòa tan, cùng với hơi ẩm bị mất do nhiệt Sự thay đổi này làm biến đổi tỷ lệ phần trăm của protein, chất béo và khoáng chất so với thịt tươi ban đầu, và mức độ chế biến cũng ảnh hưởng đáng kể đến kết quả này Ngoài ra, các vitamin B thường bị thất thoát nhiều trong khi lượng muối khoáng được giữ lại từ 80-100%.
Sự hấp dẫn của thịt phụ thuộc vào độ mềm của nó, được hình thành từ nước và chất béo Hơi nước trên bề mặt thịt dễ bị mất trong quá trình chế biến, và nếu nấu quá lâu, thịt sẽ trở nên khô do lượng nước và chất béo giảm, dẫn đến giảm độ mềm và sự hấp dẫn của thịt.
SỰ HÌNH THÀNH CÁC HỢP CHẤT ĐỘC HẠI TRONG QUÁ TRÌNH NƯỚNG
Sự hình thành hợp chất Hydrocarbon thơm đa vòng
Hydrocacbon thơm đa vòng (PAHs) là các hợp chất hình thành khi thực phẩm được chế biến ở nhiệt độ cao, chẳng hạn như khi nướng trực tiếp trên lửa Những hợp chất này tồn tại phổ biến trong môi trường, bao gồm nước, đất, bụi và khói thuốc lá, cũng như trong một số loại thực phẩm như cà phê rang, bánh mì nướng và thịt xông khói.
PAHs được xác định là có khả năng gây biến đổi gen, dẫn đến sự thay đổi DNA và tăng nguy cơ ung thư Một nghiên cứu đã điều tra ảnh hưởng của quá trình nướng ở các mức độ khác nhau đối với bốn loại PAHs, bao gồm Benzo.
Anthracen (B A), Chrysene (Chr), Benzo [b] fluoranthene (B [b] F), và Benzo [a] pyrene (B [a] P) là các hợp chất PAH được chiết xuất và xác định bằng phương pháp khí sắc ký khối phổ (GC-MS) Nghiên cứu cho thấy rằng việc nướng thịt cùng một đợt đốt than với sự đốt cháy ổn định giúp giảm thiểu PAHs Cụ thể, tổng lượng bốn loại PAH giảm từ 48-89% với việc loại bỏ giọt và 41-74% với việc loại bỏ khói trong thịt lợn và thịt bò so với phương pháp nướng thông thường Bài báo cũng phân tích thành phần của giọt thịt, trong đó chất béo là thành phần chính Yếu tố quan trọng nhất dẫn đến sự hình thành PAHs trong quá trình nướng là khói từ việc đốt cháy không hoàn toàn chất béo giọt vào lửa.
Bảng 9: Hàm lượng PAH trong trong thịt bò và thịt heo suốt quá trình nướng ở thời điểm khác nhau
Chú thích: a : 12 phút sau khi đốt than b : 12 phút tiếp theo lần đầu tiên c : 12 phút tiếp theo lần thứ hai d : 12 phút tiếp theo lần thứ ba
Theo thời gian nướng, hàm lượng PAH tăng lên dần Hàm lượng này ở thịt bò cao hơn thịt heo
Cơ chế hình thành các hydrocarbon thơm đa vòng (PAH) vẫn chưa được làm rõ, nhưng có thể chúng xuất hiện từ sự đốt cháy không hoàn toàn các nguồn nguyên liệu chứa carbon Trong quá trình nướng thịt, hai nguồn chính tạo ra PAH là từ việc đốt cháy không hoàn toàn carbon vô định hình khi sử dụng than củi, và từ việc tan chảy của chất béo trong thịt Khi chất béo tiếp xúc với nhiệt, một phần bị đốt cháy hoàn toàn thành khí carbonic và hơi nước, trong khi phần còn lại bị đốt cháy không hoàn toàn, tạo ra PAH do các gốc acid béo không no Các hợp chất PAH này sau đó bám vào bề mặt thịt, làm tăng hàm lượng PAH trong sản phẩm.
Bảng 10: Một số hợp chất Hydrocarbon thơm đa vòng điển hình
Benzo[a]pyrene (BP) là hợp chất PAH phổ biến nhất, nổi tiếng vì độc tính gây ung thư Nghiên cứu cho thấy BP hình thành từ quá trình xử lý nhiệt của tinh bột, amino acid và acid béo ở nhiệt độ nấu nướng thông thường (370–390ºC) Cơ quan phân tích của Bộ Nông nghiệp Mỹ đã chỉ ra một số sản phẩm thịt có hàm lượng BP cao.
Bảng 11: Hàm lượng BP trong một số loại thực phẩm đã qua chế biến
Thực phẩm Hàm lượng BP (ppb)
Xúc xích nóng hun khói 0.8
Steak nướng bằng than củi 0.8
Barbecue thịt sườn 10.5 Độc tính và cơ chế gây độc:
Mức độ gây ung thư tương đối của BP và các hợp chất PAH khác được chỉ ra ở bảng sau:
Bảng 12: Mức độ gây ưng thư tương đối giữa các hợp chất PAH
Hợp chất PAH Độc lực tương đối
Dibenzo[ah]anthracene Trung bình
Dibenzo[ai]pyrene Trung bình
Khẩu phần chứa 25ppm BP cho chuột nhà trong 140 ngày gây ra bệnh bạch cầu ác tính và tổn thương tiền ung thư phổi, cùng với khối u dạ dày Hơn 60% chuột cống ăn khẩu phần 10mg BP ba lần mỗi tuần phát triển khối u da, trong khi tỷ lệ này giảm xuống 20% khi lượng BP giảm còn 3mg ba lần mỗi tuần Khi lượng BP vượt quá 10mg, tỷ lệ mắc khối u da tăng gần 100% BP cũng được vận chuyển qua nhau thai ở động vật và người mang thai, gây khối u ở thế hệ con, với khối u da và phổi là những tổn thương đầu tiên thường gặp ở động vật con.
Cơ chế hóa sinh của quá trình khởi phát ung thư do benzo[a]pyrene (BP) đã được nghiên cứu chi tiết BP không phải là chất gây ung thư hay đột biến trực tiếp, mà được chuyển hóa thành các sản phẩm trung gian hoạt động khác trong cơ thể Quá trình chuyển hóa BP bắt đầu với sự tham gia của cytochrome P450, xúc tác cho quá trình oxy hóa BP thành 7,8-epoxide Hợp chất này sau đó bị thủy phân thành 7,8-diol nhờ enzyme hydrolase, và tiếp tục bị oxy hóa bởi cytochrome P450 để tạo ra diolepoxide Diolepoxide là một chất gây đột biến mạnh mẽ mà không cần phải hoạt hóa, có khả năng phản ứng với nhiều thành phần trong tế bào, dẫn đến quá trình đột biến và đánh dấu bước đầu tiên trong sự khởi phát ung thư do benzo[a]pyrene.
Hình 5: Cơ chế chuyển hóa của benzo[a]pyrene trong cơ thể người
Sự hình thành độc tố chứa Amine dị vòng
Một số thực phẩm giàu protein như thịt bò, thịt gà và hải sản sấy khô có khả năng gây đột biến cao hơn khi được xử lý nhiệt Hoạt tính gây đột biến của các thực phẩm này tăng lên theo cường độ xử lý nhiệt Các nhà khoa học đã phát hiện rằng nguyên nhân chính gây ra khả năng gây đột biến ở sản phẩm nhiệt từ tryptophan là do sự hình thành các amine dị vòng (Heterocyclic amines - HAs) Những amine này chủ yếu được tạo ra trong quá trình chế biến thực phẩm giàu protein bằng nhiệt Người thường xuyên tiêu thụ thịt chiên nướng có nguy cơ mắc ung thư cao do phơi nhiễm với các hợp chất này.
Các hợp chất HA được chia làm hai nhóm chính:
Nhóm imidazoquinoline (IQ-type) được hình thành từ sự gia nhiệt hỗn hợp amino acid, saccharide và creatine ở nhiệt độ cao, tạo ra các hợp chất có vòng imidazole từ quá trình vòng hóa creatine Khung cấu trúc của các hợp chất IQ-type còn lại được hình thành từ pyridine và pyrazine thông qua thoái phân Strecker của amino acid và phản ứng Maillard của các hợp chất β-carbonyl Các amine dị vòng trong nhóm IQ-type bao gồm IQ, MeIQ, IQx, MeIQx, 4,8-DiMeIQx và PhIP, được coi là những amine dị vòng có khả năng gây đột biến mạnh nhất.
Nhóm amine dị vòng non-IQ-type bao gồm các hợp chất hữu cơ được hình thành từ tryptophan khi nhiệt độ đạt từ 100–225 độ C, với các sản phẩm như Trp-P-1, Trp-P-2, Glu-P-1, Glu-P-2, AαC và MeAαC Mặc dù một số hợp chất trong nhóm này có khả năng gây đột biến, nhưng chúng thường không có khả năng gây ung thư cao.
Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tạo amine dị vòng trong thực phẩm, bao gồm nồng độ cơ chất, chất hoạt hóa, chất ức chế, nhiệt độ, thời gian gia nhiệt, hoạt độ nước và pH Một số amine dị vòng hình thành khi hỗn hợp cơ chất được đun nóng ở nhiệt độ thấp (37-60°C) trong vài tuần, trong khi ở nhiệt độ cao (150-200°C), tốc độ phản ứng tăng nhanh Tuy nhiên, nếu thời gian gia nhiệt kéo dài, nồng độ của một số amine dị vòng có thể giảm Sự tạo thành amine dị vòng được thúc đẩy khi bề mặt sản phẩm có hoạt độ nước thấp Ngoài ra, sự hiện diện của lipid, ion Fe2+ và Fe3+ trong hỗn hợp cũng làm tăng tốc độ phản ứng do quá trình oxy hóa và hình thành gốc tự do.
Ảnh hưởng của sự hình thành độc tố về mặt dinh dưỡng
Xét về dinh dưỡng, quá trình nướng thịt không chỉ tạo ra các độc tố có thể gây đột biến và ung thư mà còn làm giảm hàm lượng amino acid trong sản phẩm Cụ thể, tryptophan là amino acid bị hao hụt nhiều nhất do nhiệt phân để tạo thành các amine dị vòng nhóm IQ, tiếp theo là phenylalanine, được chuyển hóa thành PhIP, và cuối cùng là acid glutamic, chuyển hóa thành Glu-P-1 và Glu-P-2.
Các biện pháp hạn chế sự tạo thành các độc tố trong quá trình nướng
Chuẩn bị nguyên liệu thịt trước khi nướng:
Khi chọn thịt để nướng, nên ưu tiên loại thịt ít mỡ hoặc cắt bỏ phần mỡ thừa trước khi chế biến Việc giảm bớt mỡ trong nguyên liệu không chỉ giúp giảm sự hình thành các giọt chất béo do lipid động vật tan chảy ở nhiệt độ cao, mà còn làm giảm lượng hydrocarbon thơm đa vòng được tạo ra từ quá trình đốt cháy không hoàn toàn các giọt chất béo này.
Cắt thịt thành các miếng nhỏ với độ dày vừa phải giúp tăng cường khả năng truyền nhiệt, từ đó giảm thời gian nướng mà vẫn đảm bảo chất lượng sản phẩm Việc này không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn hạn chế sự hình thành amine dị vòng, vì phản ứng tạo ra các hợp chất này cần một khoảng thời gian gia nhiệt nhất định để diễn ra.
Trước khi nướng thịt, nên ướp với các loại nước xốt tự nhiên như giấm, nước ép trái cây hoặc thảo mộc, vì chúng chứa chất chống oxy hóa giúp ngăn chặn sự hình thành amine thơm dị vòng trong quá trình nướng Tuy nhiên, cần hạn chế sử dụng đường trong ướp, vì khi nướng ở nhiệt độ cao, đường sẽ caramel hóa và tạo ra các hợp chất có thể gây hại cho sức khỏe.
Trong quá trình nướng thịt, việc trở các miếng thịt thường xuyên là cần thiết để tránh tình trạng nguyên liệu bị nóng quá mức Đồng thời, cần hạn chế tối đa sự than hóa trên bề mặt thịt Giữ cho bề mặt thịt không bị gia nhiệt quá độ sẽ giúp duy trì chất lượng và hương vị của món ăn.
24 chế phản ứng nhiệt phân tryptophan, do đó hạn chế sự tạo thành các amine thơm dị vòng
Nên thay thế nguồn cấp nhiệt trực tiếp như than củi bằng các nguồn cấp nhiệt gián tiếp để tránh sự nhiễm PAH từ việc đốt cháy không hoàn toàn Mặc dù phương pháp này có thể làm mất đi hương vị truyền thống, nhưng thực phẩm sẽ an toàn hơn Khi sử dụng than củi hay than hoa, cần đợi cho than cháy hoàn toàn không còn khói Ngoài ra, việc bọc thịt bằng giấy bạc hoặc lá chuối cũng giúp tránh tình trạng cháy khét.
Chất lượng vỉ nướng rất quan trọng khi chế biến thực phẩm Nên lựa chọn vỉ nướng làm bằng gốm chịu nhiệt cao và thép không gỉ để đảm bảo an toàn Tránh sử dụng vỉ nhôm hoặc vỉ sắt, vì sự phản ứng giữa kim loại và oxy trong quá trình nướng có thể tạo ra các chất độc hại.