Protein là thành phần chính trong nhiều loại thực phẩm như thịt, cá, trứng, sữa, đậu, ngũ cốc hay các sản phẩm chế biến từ chúng. Không chỉ cung cấp năng lượng và acid amin thiết yếu, protein còn tạo nên cấu trúc, hương vị và độ hấp dẫn cảm quan của món ăn. Tuy nhiên, trong quá trình chế biến, protein không giữ nguyên dạng ban đầu mà trải qua nhiều biến đổi vật lý và hóa học. Những biến đổi này có thể mang lại lợi ích, giúp thực phẩm dễ tiêu hóa và an toàn hơn, nhưng cũng có thể gây thất thoát dinh dưỡng hoặc hình thành các hợp chất không mong muốn. Hiểu rõ sự biến đổi của protein trong chế biến là chìa khóa để lựa chọn phương pháp nấu nướng phù hợp và tối ưu giá trị dinh dưỡng.
Biến đổi đầu tiên và phổ biến nhất là hiện tượng biến tính protein (denaturation). Khi chịu tác động của nhiệt độ, pH, muối hoặc dung môi, cấu trúc bậc ba và bậc bốn của protein bị phá vỡ, khiến phân tử “mở xoắn” và thay đổi tính chất. Ví dụ, lòng trắng trứng sống trong suốt nhưng khi nấu chín lại đông đặc và trắng đục, chính là do albumin biến tính. Biến tính làm mất hoạt tính sinh học ban đầu, song đồng thời tạo điều kiện để enzyme tiêu hóa dễ tiếp cận, giúp cơ thể hấp thu acid amin hiệu quả hơn. Đây là lý do tại sao trứng chín dễ tiêu hóa hơn trứng sống, hay thịt nấu chín lại bổ dưỡng và an toàn hơn thịt sống.
Song song với biến tính là quá trình đông tụ protein (coagulation). Khi nhiệt độ tăng, các chuỗi polypeptide đã bị biến tính sẽ gắn kết lại với nhau, hình thành mạng lưới bền chặt, làm thực phẩm trở nên rắn chắc. Đây là hiện tượng thường thấy khi nấu thịt, làm đậu phụ hoặc chế biến sữa thành phô mai. Đông tụ không chỉ tạo cấu trúc mà còn quyết định độ ngon miệng. Tuy nhiên, nếu chế biến quá lâu hoặc quá nhiệt, mạng lưới đông tụ quá chặt sẽ làm thịt bị khô, dai, kém hấp dẫn.
Một biến đổi quan trọng khác là phản ứng Maillard, xảy ra giữa nhóm amino của acid amin và nhóm carbonyl của đường khử khi gia nhiệt. Đây là phản ứng tạo màu nâu và hương vị đặc trưng cho thực phẩm nướng, rang hoặc chiên. Chính nhờ Maillard mà thịt nướng có mùi thơm hấp dẫn, bánh mì có vỏ vàng giòn, cà phê và cacao có hương vị đậm đà. Tuy nhiên, phản ứng này cũng làm mất đi một phần acid amin thiết yếu như lysine, đồng thời có thể tạo ra các sản phẩm phụ không mong muốn như acrylamide. Vì vậy, phản ứng Maillard được coi là “con dao hai lưỡi”: vừa góp phần tạo hương vị, vừa tiềm ẩn nguy cơ sức khỏe nếu lạm dụng chế biến ở nhiệt độ quá cao.
Ngoài Maillard, protein còn có thể trải qua quá trình thủy phân trong chế biến. Thủy phân là sự cắt đứt liên kết peptide, giải phóng các chuỗi peptide ngắn và acid amin tự do. Quá trình này có thể xảy ra nhờ enzyme tự nhiên, do vi sinh vật trong quá trình lên men, hoặc do xử lý bằng acid/kiềm. Sữa chua, nước mắm, tương đều là ví dụ điển hình: protein ban đầu đã được phân giải thành các hợp chất nhỏ hơn, tạo hương vị đặc trưng, dễ tiêu hóa và thậm chí có hoạt tính sinh học có lợi. Trong công nghệ thực phẩm, thủy phân có kiểm soát còn được ứng dụng để sản xuất bột protein dễ hấp thu cho người già, trẻ em hoặc bệnh nhân.
Một khía cạnh quan trọng khác là sự oxy hóa protein trong chế biến và bảo quản. Dưới tác động của nhiệt độ cao, ánh sáng hoặc sự hiện diện của gốc tự do, các acid amin chứa lưu huỳnh như cysteine và methionine dễ bị oxy hóa, dẫn đến thay đổi mùi vị, mất giá trị dinh dưỡng và giảm khả năng tiêu hóa. Trong các sản phẩm thịt chế biến sẵn, sự oxy hóa protein còn liên quan đến hiện tượng đổi màu và giảm chất lượng cảm quan. Công nghệ đóng gói chân không, bổ sung chất chống oxy hóa tự nhiên như vitamin E hoặc polyphenol được áp dụng để hạn chế biến đổi này.
Không thể bỏ qua tổn thất dinh dưỡng do chế biến. Trong quá trình nấu nướng, đặc biệt là luộc, một phần protein hòa tan và acid amin có thể bị thất thoát vào nước. Nếu nước luộc bị bỏ đi, giá trị dinh dưỡng của món ăn sẽ giảm đáng kể. Đó là lý do trong ẩm thực truyền thống, người Việt thường tận dụng nước luộc thịt để nấu canh, vừa tiết kiệm vừa giữ lại dưỡng chất. Ngược lại, chiên, nướng ở nhiệt độ cao tuy giữ protein không bị thất thoát vào nước, nhưng lại dễ tạo các hợp chất oxy hóa, gây hại nếu tiêu thụ lâu dài.
Từ góc độ cảm quan, sự biến đổi của protein trong chế biến chính là chìa khóa để tạo nên độ ngon của món ăn. Hương vị thịt nướng, vỏ bánh mì giòn vàng, độ mềm của đậu phụ hay độ béo ngậy của phô mai đều bắt nguồn từ những biến đổi phức tạp của protein. Do đó, các nhà khoa học thực phẩm và đầu bếp đều quan tâm đến việc kiểm soát biến đổi này sao cho vừa đảm bảo dinh dưỡng, vừa tối ưu trải nghiệm ẩm thực.
Tóm lại, protein trong thực phẩm trải qua nhiều biến đổi trong quá trình chế biến: biến tính, đông tụ, phản ứng Maillard, thủy phân, oxy hóa và thất thoát dinh dưỡng. Những biến đổi này có thể tích cực, giúp tăng khả năng tiêu hóa, tạo cấu trúc và hương vị hấp dẫn; nhưng cũng có thể tiêu cực, làm mất acid amin, giảm giá trị dinh dưỡng và sinh ra hợp chất không tốt cho sức khỏe. Vì vậy, lựa chọn phương pháp chế biến hợp lý – như hấp, hầm, luộc, kết hợp với lên men tự nhiên – là cách tốt nhất để cân bằng giữa dinh dưỡng, an toàn và cảm quan. Sự hiểu biết về biến đổi protein không chỉ có ý nghĩa trong nghiên cứu công nghệ thực phẩm mà còn giúp mỗi người làm chủ bữa ăn của mình, tận dụng tối đa lợi ích từ dưỡng chất quý giá này.