Táo cắt lát để vài phút đã chuyển nâu, chuối bóc vỏ bị thâm, bơ dầm sẫm màu, khoai tây gọt vỏ ngả xám, nước mía để lâu chuyển đen. Đây là hóa nâu do enzyme (enzymatic browning), một trong những nguyên nhân gây tổn thất lớn nhất cho rau quả tươi, rau quả cắt sẵn và nước ép. Ước tính một phần đáng kể tổn thất sau thu hoạch của trái cây nhiệt đới có liên quan đến hiện tượng này.

Hóa nâu do enzyme là gì?

Hóa nâu do enzyme là quá trình các hợp chất phenol tự nhiên trong rau quả bị enzyme oxy hóa khi có mặt oxy, tạo thành quinone. Quinone rất hoạt động, tự trùng hợp và phản ứng với axit amin, protein, tạo thành sắc tố nâu, đen gọi là melanin. Khác với phản ứng Maillard hay phản ứng caramel hóa (hóa nâu không do enzyme, cần nhiệt), hóa nâu do enzyme xảy ra ở nhiệt độ thường và rất nhanh.

Cơ chế: ba yếu tố cần đồng thời

  • Enzyme: chủ yếu là polyphenol oxidase (PPO), chứa đồng ở trung tâm hoạt động, còn gọi là tyrosinase, catechol oxidase. Peroxidase cũng góp phần trong một số trường hợp.
  • Cơ chất phenol: axit chlorogenic (táo, khoai tây, cà phê), catechin (chè, táo, lê), tyrosine (khoai tây, nấm), dopamine (chuối).
  • Oxy.

Trong tế bào nguyên vẹn, enzyme nằm ở lạp thể còn phenol nằm trong không bào nên chúng không gặp nhau. Khi rau quả bị cắt, giập, gọt, đông lạnh – rã đông hoặc lão hóa, màng tế bào vỡ, enzyme tiếp xúc cơ chất và oxy, phản ứng bắt đầu ngay lập tức. Vì vậy vết dập trên trái cây chuyển nâu dù vỏ không rách.

Rau quả dễ bị hóa nâu

  • Trái cây: táo, lê, chuối, bơ, đào, mơ, vải (vỏ), nhãn, sầu riêng (cơm bị thâm khi bảo quản), mãng cầu, mít.
  • Rau củ: khoai tây, khoai lang, củ sen, ngó sen, cà tím, rau diếp, nấm.
  • Nước ép và đồ uống: nước mía, nước táo, nước ép lê, nước dừa (chuyển hồng).
  • Hải sản: tôm, cua bị “đốm đen” (melanosis) sau đánh bắt cũng do PPO.

Hậu quả

  • Thay đổi màu sắc, làm giảm giá trị thương mại, người tiêu dùng nghĩ sản phẩm không tươi.
  • Thay đổi mùi vị: tạo vị đắng, chát, mùi lạ.
  • Giảm giá trị dinh dưỡng: mất polyphenol và vitamin C.
  • Rút ngắn hạn sử dụng của rau quả cắt sẵn, salad đóng gói.

Các biện pháp kiểm soát

Nguyên tắc là loại bỏ ít nhất một trong ba yếu tố, hoặc khử quinone trước khi chúng trùng hợp.

1. Bất hoạt enzyme bằng nhiệt

Chần bằng nước nóng hoặc hơi nước trước khi sấy, đông lạnh, đóng hộp là cách hiệu quả nhất, vì PPO thường bị biến tính ở khoảng 70–90 °C sau vài phút. Nhược điểm là làm mềm cấu trúc và thay đổi hương vị, nên không áp dụng cho sản phẩm tươi cắt sẵn.

2. Hạ pH

PPO hoạt động tốt nhất ở pH khoảng 5–7; dưới pH 3 hoạt tính giảm mạnh. Axit citric, axit malic, nước chanh được dùng như chất điều chỉnh độ axit vừa hạ pH vừa tạo phức với đồng của enzyme.

3. Chất chống oxy hóa và chất khử

  • Axit ascorbic (E300) và muối ascorbat: khử quinone về lại phenol không màu. Khi vitamin C bị dùng hết, hóa nâu tiếp tục, nên cần đủ liều.
  • Cysteine: phản ứng với quinone tạo hợp chất không màu.
  • Canxi ascorbat: vừa chống hóa nâu vừa giữ độ giòn cho táo cắt lát.
  • Sulfite: rất hiệu quả nhưng có thể gây phản ứng ở người nhạy cảm (đặc biệt người hen suyễn), đã bị cấm dùng trên rau quả tươi bán sống ở Mỹ từ năm 1986 và phải ghi nhãn ở nhiều thị trường.

4. Loại bỏ oxy

Ngâm rau quả cắt trong nước, nước muối loãng, siro; đóng gói chân không hoặc bao gói khí quyển điều chỉnh giảm oxy; phủ màng bao ăn được.

5. Nhiệt độ thấp

Làm lạnh làm chậm nhưng không dừng phản ứng. Đông lạnh không bất hoạt enzyme; khi rã đông, tế bào đã vỡ khiến hóa nâu xảy ra nhanh hơn, vì vậy rau quả đông lạnh thường được chần trước.

6. Công nghệ khác

Xử lý áp suất cao kết hợp nhiệt độ vừa phải, chiếu xạ UV, khí ozone, chất ức chế tự nhiên (dịch dứa, mật ong, chiết xuất trà), và chọn giống ít PPO. Một số giống táo, khoai tây được chỉnh sửa gen để giảm biểu hiện PPO đã được thương mại hóa ở một số nước.

Khi hóa nâu do enzyme là điều mong muốn

  • Trà đen và trà ô long: giai đoạn “lên men” thực chất là oxy hóa polyphenol bởi PPO, tạo theaflavin và thearubigin cho màu đỏ nâu và vị đậm. Trà xanh được sao hoặc hấp ngay để bất hoạt enzyme.
  • Cacao và cà phê: quá trình ủ, lên men hạt có đóng góp của hóa nâu enzyme vào màu và hương.
  • Nho khô, chà là, mận khô: màu nâu sẫm đặc trưng.

Đo hóa nâu

  • Đo màu bằng máy đo màu theo hệ CIE L*a*b*: chỉ số L* giảm cho thấy sản phẩm sẫm màu hơn.
  • Đo hoạt tính PPO bằng phương pháp quang phổ với cơ chất catechol.
  • Đánh giá cảm quan màu sắc theo thời gian bảo quản.

Gợi ý cho sản phẩm rau quả cắt sẵn

  • Dùng dao sắc để giảm số tế bào bị dập.
  • Rửa ngay sau khi cắt để loại dịch tế bào chứa enzyme và phenol.
  • Nhúng dung dịch chống hóa nâu (ascorbat, citric, canxi) phù hợp từng loại quả.
  • Làm ráo, đóng gói giảm oxy và giữ lạnh 0–5 °C trong suốt chuỗi lạnh.

Câu hỏi thường gặp

Táo bị thâm có ăn được không? Có. Hóa nâu do enzyme không làm thực phẩm độc hại, chỉ giảm cảm quan và một phần dinh dưỡng. Tuy nhiên vết nâu do dập nặng có thể đi kèm hư hỏng vi sinh, cần quan sát kỹ.

Vắt chanh lên bơ, táo có thật sự hiệu quả? Có. Nước chanh vừa hạ pH vừa chứa vitamin C khử quinone, làm chậm đáng kể quá trình thâm, dù không ngăn hoàn toàn.

Thuật ngữ liên quan

Đọc thêm: Ngành Công Nghệ Thực Phẩm Là Gì? Tổng Quan A-Z