Margarine, shortening làm bánh, bơ thực vật, kem phủ bánh từng là những phát minh “cách mạng” giúp biến dầu thực vật rẻ tiền thành chất béo rắn, bền, dễ sử dụng. Công nghệ đứng sau là hydro hóa. Nhưng chính công nghệ này cũng là nguồn chính của chất béo chuyển hóa công nghiệp, chất bị WHO kêu gọi loại bỏ khỏi chuỗi thực phẩm toàn cầu.

Hydro hóa là gì?

Hydro hóa (hydrogenation) là phản ứng cộng hydro vào các liên kết đôi C=C của axit béo không bão hòa, với sự có mặt của chất xúc tác (thường là niken), ở nhiệt độ khoảng 150–220 °C và áp suất hydro vừa phải. Kết quả là dầu lỏng trở nên bão hòa hơn, có điểm nóng chảy cao hơn, chuyển sang dạng bán rắn hoặc rắn, đồng thời bền hơn với oxy hóa.

Phản ứng hydro hóa dầu được phát triển đầu thế kỷ 20 (nhà hóa học Đức Wilhelm Normann được cấp bằng sáng chế năm 1902), và shortening thực vật thương mại đầu tiên ra đời năm 1911, mở đầu cho ngành công nghiệp chất béo hiện đại.

Mục đích của hydro hóa

  • Tăng độ cứng và điểm nóng chảy: tạo chất béo dạng rắn dẻo cho margarine, shortening, chất béo làm bánh, kem thực vật.
  • Tăng độ bền oxy hóa: giảm axit béo không bão hòa đa dễ bị oxy hóa (như linolenic trong dầu đậu nành), kéo dài hạn sử dụng, phù hợp chiên công nghiệp.
  • Thay thế mỡ động vật, bơ: rẻ hơn, nguồn cung ổn định.

Hydro hóa một phần và hydro hóa hoàn toàn

  • Hydro hóa một phần (partial hydrogenation): chỉ bão hòa một phần liên kết đôi. Trong quá trình này, nhiều liên kết đôi không được cộng hydro mà bị đồng phân hóa từ dạng cis sang dạng trans và di chuyển vị trí, tạo ra lượng lớn axit béo chuyển hóa (có thể chiếm vài chục phần trăm tổng axit béo). Dầu hydro hóa một phần (PHO) từng là nguồn chính của chất béo chuyển hóa trong bánh quy, bánh ngọt, snack, thức ăn chiên, kem phủ.
  • Hydro hóa hoàn toàn (full hydrogenation): bão hòa gần như toàn bộ liên kết đôi, tạo chất béo rất cứng (giàu axit stearic), lượng chất béo chuyển hóa rất thấp. Chất béo này quá cứng để dùng trực tiếp, nên thường được phối trộn với dầu lỏng và chuyển ester hóa để đạt độ dẻo mong muốn.

Chỉ số theo dõi quá trình

Mức độ hydro hóa được theo dõi bằng chỉ số iod (giảm dần khi liên kết đôi bị bão hòa), điểm nóng chảy, hàm lượng chất béo rắn ở các nhiệt độ (SFC) và thành phần axit béo, đặc biệt là hàm lượng trans. Điều kiện phản ứng (nhiệt độ, áp suất, loại xúc tác, tốc độ khuấy) ảnh hưởng đến tính chọn lọc và lượng trans tạo thành.

Chất béo chuyển hóa và sức khỏe

Bằng chứng khoa học từ thập niên 1990 cho thấy chất béo chuyển hóa công nghiệp làm tăng LDL-cholesterol (“xấu”), giảm HDL-cholesterol (“tốt”) và làm tăng nguy cơ bệnh tim mạch rõ rệt hơn cả chất béo bão hòa. WHO ước tính chất béo chuyển hóa liên quan đến hàng trăm nghìn ca tử vong do bệnh tim mạch mỗi năm và khuyến nghị lượng ăn vào dưới 1% tổng năng lượng.

Quy định loại bỏ dầu hydro hóa một phần

  • Hoa Kỳ: năm 2015, FDA kết luận dầu hydro hóa một phần không còn được công nhận chung là an toàn (GRAS), với lộ trình loại bỏ khỏi thực phẩm từ năm 2018 (một số trường hợp được gia hạn đến 2020).
  • WHO: năm 2018 khởi động sáng kiến REPLACE, kêu gọi các nước loại bỏ chất béo chuyển hóa công nghiệp, với hai chính sách “thực hành tốt nhất”: giới hạn chất béo chuyển hóa công nghiệp ở mức 2 g/100 g tổng chất béo trong mọi thực phẩm, hoặc cấm sản xuất và sử dụng dầu hydro hóa một phần.
  • Nhiều quốc gia như Đan Mạch (tiên phong từ 2003), Canada, các nước EU, Thái Lan, Ấn Độ đã ban hành giới hạn hoặc lệnh cấm. Việt Nam cũng đang xây dựng và triển khai các quy định hạn chế chất béo chuyển hóa; doanh nghiệp cần theo dõi văn bản hiện hành của Bộ Y tế.

Các giải pháp thay thế

  • Dầu cọ và các phân đoạn dầu cọ (stearin, olein, mid-fraction): tự nhiên có nhiều chất béo rắn, không cần hydro hóa; là giải pháp thay thế phổ biến nhất, dù làm tăng chất béo bão hòa.
  • Chuyển ester hóa hỗn hợp dầu lỏng với chất béo hydro hóa hoàn toàn hoặc stearin: điều chỉnh độ dẻo mà không tạo trans.
  • Dầu có độ bền cao từ giống cây cải tiến: dầu hướng dương, cải, đậu nành giàu oleic, ít linolenic, dùng cho chiên thay dầu hydro hóa.
  • Dầu nhiệt đới: dầu dừa, dầu hạt cọ cho kem phủ, bánh kẹo.
  • Công nghệ mới: oleogel (dầu lỏng được tạo cấu trúc bằng sáp, ethylcellulose), nhũ tương có cấu trúc, phối trộn chất béo tối ưu.

Ảnh hưởng đến thực phẩm khi thay thế

Thay thế dầu hydro hóa một phần không đơn giản: chất béo mới phải đáp ứng độ dẻo, khả năng tạo bọt kem, độ giòn bánh, khả năng chịu nhiệt khi vận chuyển ở khí hậu nóng, độ bền oxy hóa. Đặc tính kết tinh (xem hiện tượng đa hình) của chất béo thay thế ảnh hưởng mạnh đến cấu trúc sản phẩm, đòi hỏi R&D điều chỉnh công thức và quy trình.

Những điều cần biết khi đọc nhãn

  • Thành phần “dầu thực vật hydro hóa một phần” (partially hydrogenated vegetable oil) là dấu hiệu sản phẩm có thể chứa chất béo chuyển hóa.
  • “Dầu hydro hóa hoàn toàn” chứa rất ít trans nhưng giàu chất béo bão hòa.
  • Ở một số nước, sản phẩm có dưới một ngưỡng nhỏ trans trên một khẩu phần được phép ghi “0 g chất béo chuyển hóa”, nên người tiêu dùng vẫn nên xem danh sách thành phần.

Câu hỏi thường gặp

Chất béo chuyển hóa tự nhiên có hại như loại công nghiệp? Sữa, thịt bò, thịt cừu chứa một lượng nhỏ chất béo chuyển hóa tự nhiên (như axit vaccenic) do vi sinh vật dạ cỏ tạo ra. Với lượng tiêu thụ thông thường, bằng chứng về tác hại thấp hơn nhiều so với chất béo chuyển hóa công nghiệp.

Hydro hóa có để lại niken trong dầu không? Chất xúc tác niken được lọc bỏ sau phản ứng; dầu thành phẩm chỉ còn dư lượng rất thấp và được kiểm soát theo tiêu chuẩn.

Thuật ngữ liên quan

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