Chế biến thực phẩm bằng nhiệt và sự ổn định của chất dinh dưỡng

Chế biến thực phẩm bằng nhiệt sử dụng nhiệt độ được kiểm soát để làm cho thực phẩm an toàn và ổn định, thông qua các hoạt động như chần, tiệt trùng, khử trùng và nấu ăn. Chính nhiệt độ làm bất hoạt vi sinh vật và enzyme cũng thúc đẩy các thay đổi hóa học, vì vậy mối quan tâm chính là bao nhiêu chất lượng dinh dưỡng và cảm quan của thực phẩm còn lại sau quá trình xử lý.

Definition

Chế biến thực phẩm bằng nhiệt là việc áp dụng nhiệt vào thực phẩm để làm bất hoạt vi sinh vật và enzyme và để đạt được những thay đổi mong muốn về chất lượng, với sự ổn định của chất dinh dưỡng đề cập đến mức độ các chất dinh dưỡng nhạy cảm với nhiệt được giữ lại trong suốt quá trình.

Scope

Mục này bao gồm các hoạt động nhiệt chính, động học mà nhiệt làm bất hoạt vi khuẩn và làm suy giảm các chất dinh dưỡng nhạy cảm với nhiệt, và sự đánh đổi giữa việc đạt được an toàn và duy trì chất lượng. Đây là một chủ đề tham khảo và giáo dục về các nguyên tắc chế biến, không phải lời khuyên về nấu ăn hoặc chế độ ăn uống.

Core questions

• Cần bao nhiêu nhiệt để làm cho thực phẩm an toàn, và điều đó được định lượng như thế nào?
• Những chất dinh dưỡng nào dễ bị phân hủy nhiệt nhất?
• Làm thế nào để thiết kế các quy trình nhằm tối đa hóa việc giữ lại chất dinh dưỡng trong khi vẫn đảm bảo an toàn?
• Tại sao sự mất mát lại phụ thuộc vào các yếu tố như nhiệt độ, thời gian, hàm lượng nước và sự rửa trôi?

Key concepts

• Chần, tiệt trùng và khử trùng
• Bất hoạt vi sinh vật và enzyme
• Động học phân hủy nhiệt
• Vitamin dễ bị phân hủy bởi nhiệt (vitamin C, thiamin, folate)
• Tổn thất do rửa trôi
• Phản ứng Maillard và hóa nâu
• Tối ưu hóa thời gian-nhiệt độ

Mechanisms

Việc đun nóng làm tăng nhiệt độ của thực phẩm để sự bất hoạt của vi sinh vật và enzyme tuân theo động học thời gian-nhiệt độ, trong khi các chất dinh dưỡng nhạy cảm với nhiệt bị phân hủy theo các con đường phụ thuộc vào nhiệt độ riêng của chúng. Các vitamin tan trong nước như vitamin C, thiamin và folate đặc biệt dễ bị tổn thương, bị mất đi do cả sự phân hủy hóa học và do rửa trôi vào nước nấu hoặc nước chần; ví dụ, sự ổn định của thiamin phụ thuộc đồng thời vào nhiệt độ và hoạt độ nước. Nhiệt cũng tăng tốc phản ứng Maillard giữa đường khử và nhóm amino, làm thay đổi màu sắc, hương vị và khả năng hấp thụ của một số axit amin. Vì các mục tiêu an toàn và sự phân hủy chất dinh dưỡng phản ứng khác nhau với nhiệt độ và thời gian, các quá trình có thể được tối ưu hóa để ưu tiên giữ lại chất dinh dưỡng.

Clinical relevance

Xử lý nhiệt làm thay đổi hàm lượng chất dinh dưỡng của thực phẩm khi ăn, điều này có liên quan khi giải thích các bảng thành phần thực phẩm và ước tính lượng chất dinh dưỡng hấp thụ. Mục này mô tả cách nhiệt ảnh hưởng đến thành phần thực phẩm và không phải là cơ sở cho các quyết định chế độ ăn uống hoặc lâm sàng cá nhân.

Evidence & guidelines

Bằng chứng chủ yếu đến từ các nghiên cứu hóa học thực phẩm về sự giữ lại và động học phân hủy chất dinh dưỡng, bao gồm các đánh giá về sự giữ lại vitamin trong quá trình chần và các công trình thực nghiệm về sự ổn định của vitamin phụ thuộc vào nhiệt và hoạt độ nước. Các tổn thất được báo cáo phụ thuộc rất nhiều vào thực phẩm, chất dinh dưỡng và các điều kiện chế biến cụ thể, vì vậy các số liệu mang tính đặc thù theo điều kiện chứ không phải phổ quát.

History

Bảo quản bằng nhiệt trở thành một ngành khoa học sau khi Nicolas Appert chứng minh việc bảo quản bằng cách đun nóng trong các hộp kín vào đầu thế kỷ XIX và công trình sau này của Pasteur về sự bất hoạt vi sinh vật bằng nhiệt. Khoa học thực phẩm thế kỷ XX đã bổ sung động học định lượng về sự chết của vi khuẩn và sự phân hủy chất dinh dưỡng, cho phép các quá trình được thiết kế dựa trên các mối quan hệ thời gian-nhiệt độ có thể đo lường được và các nghiên cứu về sự giữ lại vitamin.

Debates

Cân bằng giữa an toàn và giữ lại chất dinh dưỡng

Xử lý nhiệt khắc nghiệt hơn làm tăng an toàn vi sinh và thời hạn sử dụng nhưng cũng làm tăng sự mất mát các chất dinh dưỡng nhạy cảm với nhiệt và chất lượng cảm quan; việc lựa chọn cường độ xử lý là một sự đánh đổi được thông báo bởi động học khác nhau của sự bất hoạt và phân hủy.

Key figures

• Theodore P. Labuza
• John D. Selman

Seminal works

• selman-1994
• labuza-1982-thiamin

Frequently asked questions

Tại sao việc nấu ăn làm giảm hàm lượng vitamin trong rau củ?

Các vitamin nhạy cảm với nhiệt như vitamin C và thiamin bị phân hủy theo nhiệt độ và thời gian, và các vitamin tan trong nước cũng bị mất do rửa trôi vào nước nấu, vì vậy mức độ mất mát phụ thuộc vào phương pháp và điều kiện sử dụng.

Chế biến nhiệt chỉ làm giảm chất dinh dưỡng phải không?

Không. Mục đích chính của nó là làm bất hoạt vi sinh vật và enzyme để làm cho thực phẩm an toàn và ổn định; mất chất dinh dưỡng là một tác dụng phụ mà quá trình chế biến có thể được thiết kế để giảm thiểu.