Tóm tắt sơ lược
Chất lượng của chế độ dinh dưỡng là một yếu tố hạn chế quan trọng đối với dinh dưỡng đầy đủ trong nhiều bối cảnh/môi trường thiếu thốn nguồn cung. Một khía cạnh của chất lượng chế độ ăn uống liên quan đến tính đầy đủ của lượng chất dinh dưỡng vi lượng tiêu thụ là khả dụng sinh học (bioavailability). Một số phương pháp chế biến/xử lý và chuẩn bị thực phẩm tại nhà truyền thống có thể được sử dụng để tăng cường sinh khả dụng của các chất dinh dưỡng vi lượng trong chế độ ăn nền thực vật. Những phương pháp này bao gồm xử lý nhiệt (thermal processing), chế biến cơ khí (mechanical processing), ngâm (soaking), lên men (fermentation) và nảy mầm/ủ mầm (germination/malting). Mục đích của những phương pháp này là tăng khả năng tiếp cận về mặt lý-hóa của các dưỡng chất vi lượng, giảm hàm lượng các chất phản/kháng dinh dưỡng (các hợp chất tự nhiên hoặc tổng hợp gây trở ngại cho sự hấp thụ dưỡng chất – ND), đơn cử như phytate, hoặc tăng hàm lượng các hợp chất giúp cải thiện sinh khả dụng. Một sự kết hợp giữa các phương pháp này có thể sẽ cần thiết cho việc đảm bảo tạo ra ảnh hưởng tích cực và đáng kể đến sự đầy đủ dưỡng chất vi lượng. Một sự can thiệp dài hạn tạo cơ hội cho cá nhân tham gia ở Malawi mà sử dụng những phương pháp này kết hợp với việc thúc đẩy tiêu thụ các loại thực phẩm giàu dưỡng chất vi lượng khác, bao gồm các loại thực phẩm có nguồn gốc động vật, đã cải thiện được cả huyết sắc tố lẫn khối cơ thể nạc, và giảm bớt tỷ lệ nhiễm khuẩn phổ biến so với những sự can thiệp ở trẻ có kiểm soát. Sự phù hợp của những phương pháp này và tác động của chúng đối với tình trạng dinh dưỡng cũng như kết quả sức khỏe chức năng cần được đánh giá một cách sâu rộng hơn.
Ở các cộng đồng nghèo tài nguyên, rõ ràng là vấn nạn suy dinh dưỡng không chỉ xảy ra bởi tình trạng thiếu thốn thức ăn mà còn là vì chất lượng dinh dưỡng của nguồn cung cấp thực phẩm sẵn có quá kém, đặc biệt là trong các chế độ ăn uống nền thực vật mà chỉ bao gồm một lượng nhỏ các loại thực phẩm có nguồn gốc động vật giàu dưỡng chất vi lượng. Khả dụng sinh học thấp của các chất dinh dưỡng, phát sinh từ sự hiện diện của các chất phản dinh dưỡng chẳng hạn như phytate, polyphenol, và oxalate, là một yếu tố khác hạn chế chất lượng của các chế độ ăn uống chủ yếu thiên về thực vật. Do các dân số có nguồn thu nhập thấp phụ thuộc quá nặng nề vào các loại ngũ cốc như một nguồn thực phẩm, nên những ảnh hưởng tiêu cực của sinh khả dụng khoáng chất thấp với tình trạng khoáng chất và sức khỏe về sau là khá đáng kể. Một loạt biện pháp can thiệp phù hợp với người nghèo ở vùng nông thôn cần được cân nhắc để khắc phục những hạn chế này.
Một số phương pháp xử lý và chuẩn bị thực phẩm truyền thống có thể được áp dụng ở cấp độ hộ gia đình để tăng cường khả dụng sinh học của các chất dinh dưỡng vi lượng trong chế độ ăn uống nền thực vật. Những phương pháp này bao gồm xử lý nhiệt, chế biến cơ khí, ngâm, lên men, và nảy mầm/ủ mầm. Sau đây, chúng tôi xin được nói rõ hơn về từng phương pháp; bên cạnh đó thì bạn đọc cũng có thể tham khảo thêm các nguồn thông tin khác liên quan đến chủ đề này ở trên mạng.
Quá trình xử lý nhiệt
Quá trình xử lý nhiệt có thể cải thiện khả dụng sinh học của các chất dinh dưỡng vi lượng chẳng hạn như thiamin và i ốt bằng cách phá hủy các nhân tố kháng dinh dưỡng ví dụ như goitrogen (chất làm gián đoạn quá trình sản xuất hormone tuyến giáp bằng cách can thiệp vào sự hấp thu i ốt trong tuyến giáp – ND) và thiaminase (một loại enzyme chuyển hóa hoặc phá vỡ thiamine thành hai phần phân tử – ND), và nó cũng có thể làm suy biến phytate, một chất gây ức chế sự hấp thu sắt, kẽm và canxi mạnh, phụ thuộc vào loại thực vật, nhiệt độ, và độ pH. Song, có một số bằng chứng chỉ ra rằng việc luộc các loại củ và chần lá xanh không làm mất quá nhiều axit phytic (từ 5-15%). Quá trình xử lý nhiệt còn có thể tăng cường sinh khả dụng của thiamin, vitamin B6, niacin, axit folic, và carotenoid (một dạng sắc tố hữu cơ có tự nhiên trong các loại thực vật – ND) bằng cách giải phóng chúng khỏi “cạm bẫy” trong ma trận thực vật. Tuy nhiên, việc những sự cải thiện như vậy trong khả dụng sinh học có bù đắp được cho những tổn thất trong hoạt động của các loại vitamin không chịu nhiệt và hòa tan trong nước (ví dụ như thiamin, riboflavin (vitamin B2), vitamin C, axit folic) hay không đến nay vẫn chưa được xác định rõ. Để giảm thiểu quá trình ôxy hóa của các carotenoid và sự hao hụt dưỡng chất trong nước nấu, các bạn có thể rút ngắn thời gian nấu nướng và sử dụng phương pháp hấp thay vì luộc.
Chế biến cơ khí
Máy nghiền gia đình được sử dụng để tách cám và/hoặc mầm khỏi các loại ngũ cốc, từ đó có thể làm giảm hàm lượng phytate của chúng khi chất này nằm ở lớp aleurone ngoài cùng (ví dụ như gạo, cao lương, và lúa mì) hoặc trong phần mầm (đơn cử như ngô). Nhờ vậy mà khả dụng sinh học của sắt, kẽm, và canxi có thể được tăng cường, tuy nhiên thì hàm lượng khoáng chất và một số vitamin của những loại ngũ cốc đã được nghiền này đồng thời cũng bị suy giảm. Ở một số nước công nghiệp, bột ngũ cốc xay nghiền được làm giàu thêm để bù đắp lượng dưỡng chất vi lượng bị mất. Các phương pháp có thể giảm bớt hàm lượng phytate của ngũ cốc trong khi vẫn duy trì được hàm lượng dưỡng chất vi lượng tối đa là có lợi nhất, trong đó phải kể đến phương pháp ngâm, lên men, và nảy mầm/ủ mầm, như sẽ được đề cập kỹ hơn ở phần dưới.
Quá trình chế biến cơ khí rau củ có thể giúp cải thiện khả dụng sinh học của các carotenoid bằng cách phá vỡ lớp màng dưới mức tế bào mà ở đó chúng bị ràng buộc, và làm chúng trở nên dễ tiếp cận hơn cho quá trình micell (vi hạt) hóa. Kết quả từ nhiều nghiên cứu so sánh trực tiếp các phương pháp chế biến cơ khí khác nhau lại không mấy rõ ràng và chắc chắn. Ảnh hưởng này cần một sự định lượng hiệu quả hơn giữa những quần thể bị thiếu hụt vitamin A, và mức độ liên quan của nó với sự thích nghi của các phương thức chuẩn bị thông dụng cũng cần được nghiên cứu.
Ngâm
Ngâm ngũ cốc và phần lớn các loại bột làm từ đậu đỗ (nhưng không phải ngũ cốc nguyên cám hoặc hạt khô) trong nước có thể dẫn đến sự khuếch tán chủ động của phytate trong natri, kali, hoặc magiê hòa tan trong nước, mà sau đó có thể được loại bỏ bằng cách chắt/gạn nước. Mức độ giảm phytate còn phụ thuộc vào loại thực phẩm, độ pH, thời gian và điều kiện ngâm. Một quy trình ngâm đơn giản phù hợp với các hộ gia đình tự cung tự cấp ở vùng nông thôn đã được phát triển mà theo báo cáo là có thể giảm hàm lượng phytate của bột ngô chưa tinh chế xuống xấp xỉ 50%. Việc này rất quan trọng vì một số nghiên cứu đồng vị trong cơ thể sống (in vivo) ở người trưởng thành và trẻ sơ sinh gần đây đã báo cáo những cải thiện trong sự hấp thu sắt, kẽm, và canxi trong các loại thực phẩm ngũ cốc được chế biến và chuẩn bị với hàm lượng phytate thuyên giảm. Một số loại polyphenol và oxalate lần lượt gây ức chế sự hấp thụ sắt và canxi cũng có thể mất đi nhờ vào quá trình ngâm.
Quá trình lên men
Quá trình lên men có thể gây ra phản ứng thủy phân phytate thông qua hoạt động của các enzyme phytase vi sinh vật, cụ thể là thủy phân phytate để làm giảm lượng inositol phốt phát. Những phản ứng thủy phân như vậy là hết sức quan trọng vì các myo-inositol phốt phát với ít hơn 5 nhóm phốt phát (ví dụ, IP-1 đến IP-4) không tác động tiêu cực đến sự hấp thu kẽm, và những myo-inositol phốt phát với ít hơn 3 nhóm phốt phát cũng không gây ức chế sự hấp thu sắt thực vật.
Các phytase vi sinh vật bắt nguồn từ hệ vi thực vật trên bề mặt của các loại ngũ cốc và đậu đỗ hoặc từ việc nuôi cấy. Mức độ giảm nồng độ inositol phốt phát cao hơn trong quá trình lên men là khác nhau; đôi khi có đến 90% hoặc nhiều phytate hơn có thể được loại bỏ bằng quá trình lên men của ngô, đậu nành, cao lương, sắn, khoai sọ, đậu dải, và đậu lima (hay còn gọi là đậu bơ). Trong các loại ngũ cốc với hàm lượng tannin cao (ví dụ như kê bulrush (hương bồ) và cao lương đỏ), hoạt tính của phytase bị ức chế, khiến quá trình lên men trở thành một phương pháp giảm phytate kém hiệu quả hơn cho các loại ngũ cốc này. Quá trình lên men cũng có thể cải thiện chất lượng và tính tiêu hóa được của protein, hàm lượng vitamin B, cùng sự an toàn của vi sinh vật và việc duy trì chất lượng.
Các loại axit hữu cơ có trọng lượng phân tử thấp (chẳng hạn như axit citric, axit malic, và axit lactic) cũng có thể được sản sinh ra trong quá trình lên men và có thể tăng cường khả năng hấp thu sắt và kẽm thông qua sự hình thành của các phối tử hòa tan và đồng thời tạo ra độ pH thấp giúp tối ưu hóa hoạt tính của phytase nội sinh từ ngũ cốc hoặc các loại bột làm từ đậu đỗ. Hầu hết bằng chứng chỉ ra ảnh hưởng tăng cường của các loại axit hữu cơ đối với sự hấp thu sắt và kẽm đều được dựa vào những nghiên cứu về khả năng thẩm tách trong ống nghiệm (in vitro) và cần được xác nhận lại bằng các nghiên cứu hấp thu đồng vị ổn định trong cơ thể sống.
Quá trình nảy mầm/ủ mầm
Quá trình nảy mầm/ủ mầm làm tăng hoạt tính của phytase nội sinh trong ngũ cốc, các loại đậu đỗ, cùng các loại hạt dầu thông qua sự tổng hợp bắt đầu từ đầu, sự kích hoạt phytase nội tại, hoặc cả hai. Các loại ngũ cốc nhiệt đới chẳng hạn như ngô và cao lương có hoạt động phytase nội sinh thấp hơn lúa mạch đen, lúa mì, tiểu hắc mạch, tam giác mạch, và đại mạch. Do đó, hỗn hợp bột ngũ cốc được chuẩn bị từ các loại ngũ cốc đã nảy mầm hoặc chưa nảy mầm sẽ thúc đẩy một số phản ứng thủy phân phytate khi được chuẩn bị cũng như chế biến như món cháo dành cho trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ. Tỷ lệ thủy phân phytate thay đổi theo loài và giống cũng như giai đoạn nảy mầm, độ pH, độ ẩm, nhiệt độ (khoảng tối ưu là từ 45-57°C), khả năng hóa tan của phytate, cùng với sự hiện diện của một số tác nhân gây ức chế nhất định. Với những yếu tố vừa liệt kê cùng một số yếu tố khác được quan sát thấy trong quá trình lên men thì gạo, kê, và đậu xanh có mức giảm phytate lớn nhất.
Hoạt tính alpha-amylase cũng tăng lên trong quá trình nảy mầm của ngũ cốc, đặc biệt là với cao lương và kê. Loại enzyme này thủy phân amylase và amylopectin thành dextrin và maltose, từ đó làm giảm độ nhớt của cháo ngũ cốc sánh đặc mà không pha loãng và làm mất chất với nước, đồng thời còn tăng cường được mật độ năng lượng và chất dinh dưỡng của chúng. Một số tannin nhất định (hợp chất polyphenol có trong thực vật có khả năng tạo liên kết bền vững với các protein và các hợp chất hữu cơ phân tử khác cao như axit amin – ND) và những polyphenol khác trong các loại đậu đỗ (đơn cử như Vicia faba (đậu răng ngựa)) và cao lương đỏ còn có thể được giảm bớt trong quá trình nảy mầm bởi sự hình thành các phức hợp polyphenol với protein, và sự thoái hóa dần dần của các oligosaccharide (polymer saccharide có chứa một số lượng nhỏ (thường là ba đến chín) đường đơn). Những sự thuyên giảm polyphenol như vậy có thể khiến việc hấp thu sắt trở nên dễ dàng hơn.
Các phương pháp kết hợp
Những ảnh hưởng này nhấn mạnh rằng một cách tiếp cận trọn vẹn mà kết hợp một loạt phương pháp chế biến và chuẩn bị thực phẩm truyền thống như đã được bàn đến ở các phần trên, bao gồm việc bổ sung thậm chí chỉ một lượng thực phẩm có nguồn gốc động vật nhỏ, là chiến lược tốt nhất để cải thiện hàm lượng cũng như khả dụng sinh học của các chất dinh dưỡng vi lượng trong chế độ ăn uống nền thực vật ở những bối cảnh nghèo tài nguyên. Việc sử dụng một sự kết hợp chiến lược như vậy có thể gần như loại bỏ hoàn toàn phytate. Việc này rất quan trọng vì axit phytic là một chất gây ức chế việc hấp thụ sắt rất mạnh, ngay cả khi nồng độ của nó thấp.
Trong một thử nghiệm ngẫu nhiên có đối chứng dựa vào cộng đồng quy mô lớn với đối tượng nghiên cứu là trẻ sơ sinh 6 tháng tuổi ở Tanzania, ảnh hưởng của việc cho trẻ ăn các loại thực phẩm bổ sung chưa qua chế biến và chế biến sẵn đối với chứng thiếu máu và tình trạng sắt đã được so sánh. Thực phẩm bổ sung chế biến sẵn được chuẩn bị từ kê ngón tay và đậu thận (đậu tây) đã được ngâm và nảy mầm cùng với lạc rang và xoài nghiền. Không có sự khác biệt đáng kể nào trong nồng độ huyết sắc tố hoặc kẽm-protoporphyrin giữa 2 nhóm được báo cáo sau giai đoạn 6 tháng tuổi, có lẽ một phần là bởi hàm lượng phytate của thực phẩm bổ sung đã qua chế biến chỉ giảm 34%. Mặc dù tỷ lệ mol phytate:sắt trong thực phẩm chế biến sẵn thấp hơn của thực phẩm chưa qua chế biến, nhưng tỷ lệ này vẫn tương đối cao và có thể không cho phép những cải thiện đáng kể trong việc hấp thu sắt. Ngoài ra, thực phẩm không qua chế biến còn có hàm lượng sắt tổng thể cao hơn thực phẩm chế biễn sẵn (5,9mg/100g vật chất khô hoặc trọng lượng khô so với 4,7mg/100g vật chất khô). Tỷ lệ phytate:sắt mà cho phép sự cải thiện đáng kể trong việc hấp thu sắt từ các chế độ ăn uống nền thực vật nên được xác định để các chế độ dinh dưỡng có thể được thiết kế hiệu quả nhằm tối ưu hóa khả dụng sinh học của sắt. Nồng độ kẽm trong tóc cũng không được cải thiện ở nhóm trẻ sơ sinh tiêu thụ thực phẩm bổ sung đã qua chế biến.
Chúng tôi đã sử dụng một sự kết hợp giữa các phương pháp chế biến và chuẩn bị thực phẩm truyền thống, bao gồm cả việc bổ sung các loại thức ăn có nguồn gốc động vật, đặc biệt là cá, trong hai thử nghiệm dựa vào cộng đồng giữa trẻ vừa được cai sữa và trẻ nhỏ ở vùng nông thôn Malawi. Chi tiết về những phương pháp này cũng như cách triển khai chúng đã được nói cụ thể ở phần trên. Tóm lại, những phương pháp được sử dụng trong nghiên cứu ở trẻ em bao gồm quá trình nảy mầm, quá trình lên men, và ngâm để giảm hàm lượng phytate của ngô và/hoặc các loại đậu đỗ, kết hợp với những loại thực phẩm có thể giúp tăng cường sắt, kẽm cùng các carotenoid tiền vitamin A, và thúc đẩy việc sản xuất cũng như tiêu thụ những thực phẩm thịt bao gồm cá khô nguyên xương). Nghiên cứu thí điểm với trẻ đã cai sữa tập trung vào các phương pháp ngâm để giảm hàm lượng phytate của ngô, các phương pháp làm giàu cho thực phẩm cai sữa với những nguyên liệu bổ dưỡng có sẵn trong cộng đồng bao gồm các loại thức ăn có nguồn gốc động vật, những phương pháp làm tăng mật độ năng lượng của các loại cháo ngô, và những hành vi khuyến khích trẻ cai sữa ăn.
Hiệu quả của những biện pháp can thiệp này được đánh giá bằng cách xác định kiến thức, thử nghiệm và áp dụng những lối thực hành mới, so sánh chất lượng dinh dưỡng và mức độ đầy đủ của lượng năng lượng cùng với dưỡng chất tiêu thụ của các nhóm can thiệp và nhóm đối chứng hậu can thiệp; còn riêng với các biện pháp can thiệp ở trẻ em là những thay đổi trong sự phát triển và thành phần cơ thể, bệnh suất, cũng như nồng độ huyết sắc tố và kẽm trong tóc. Đối với trẻ đã được cai sữa, lượng kẽm và sắt sinh khả dụng tiêu thụ cao hơn trong nhóm can thiệp là do tổng lượng tiêu thụ cùng lượng tiêu thụ thức ăn có nguồn gốc động vật cao hơn (ví dụ như thịt, thịt gia cầm, hoặc cá) chứ không phải là do các phương pháp giảm hàm lượng phytate vì những phương pháp này chưa được sử dụng đủ rộng rãi để tạo ra những mức thuyên giảm phytate đáng kể trong chế độ ăn uống. Đối với trẻ nhỏ, các chiến lược dinh dưỡng giúp làm giảm đáng kể tỷ lệ thiếu hụt trong lượng protein, canxi, kẽm, và vitamin B12 tiêu thụ. Lượng kẽm sinh khả dụng được ước tính là cao hơn nhiều trong nhóm can thiệp, điều này một phần là do việc tiêu thụ nhiều thực phẩm có nguồn gốc động vật hơn (đơn cử như cá) và do tỷ lệ mol phytate:kẽm trong chế độ ăn uống của nhóm can thiệp thấp hơn đáng kể. Lượng sắt sinh khả dụng ước tính trong chế độ ăn uống không cao hơn trong nhóm can thiệp, nhưng đáng chú ý là thuật toán được sử dụng để ước lượng khả dụng sinh học của sắt thực vật lại không cứu xét đến hàm lượng phytate. Sau khi đối chứng các biến số cơ bản, chỉ số huyết sắc tố trung bình là cao hơn ở nhóm hậu can thiệp, trong khi tỷ lệ thiếu máu và mắc các bệnh nhiễm trùng phổ biến lại thấp hơn trong nhóm can thiệp so với các nhóm đối chứng, và không có sự thay đổi trong tỷ lệ bị sốt rét hay tình trạng kẽm trong tóc. Tuy nhiên, nếu muốn bền vững thì những phương pháp này phải được hợp nhất với các chương trình nông nghiệp, thực phẩm, dinh dưỡng, cũng như giáo dục sức khỏe quốc gia đang diễn ra và phải được triển khai bằng một cách tiếp cận tạo cơ hội cho cá nhân tham gia để đảm bảo khả năng tiếp nhận và áp dụng của chúng.
Việc xác định và tính phù hợp của các phương pháp chế biến khác nhau đối với sự đầy đủ dinh dưỡng trong các quần thể nghèo tài nguyên nên được đánh giá ở những bối cảnh khác. Mặc dù công tác đẩy mạnh và khuyến khích các phương pháp chế biến cũng như chuẩn bị thực phẩm ở cấp độ hộ gia đình để cải thiện sự đầy đủ dinh dưỡng là khá tích cực, nhưng nỗ lực nhằm đánh giá tác động của chúng trong các thử nghiệm đã thiết kế hiệu quả lại chưa đủ. Tính hiệu quả của những phương pháp này cần được nghiên cứu tỉ mỉ hơn để xác định rõ tác động của chúng đối với tình trạng dinh dưỡng. Đặc biệt, các thử nghiệm cho ăn dài hạn có đối chứng cần được tiến hành để cung cấp thông tin về những mục tiêu cụ thể trong việc giảm thiểu hàm lượng phytate mà từ đó có thể tạo ra tác động đo lường được đối với tình trạng khoáng chất. Các chiến lược được cho là phù hợp và có nhiều tiềm năng cải thiện lượng chất dinh dưỡng vi lượng tiêu thụ có thể được lồng ghép vào những biện pháp can thiệp có sẵn để cải thiện chất lượng của các chế độ ăn uống, đặc biệt là những biện pháp can thiệp cung cấp nền tảng giáo dục liên quan đến dinh dưỡng cũng như sức khỏe ở cấp độ cộng đồng.
Người dịch: Tống Hải Anh, nhóm Hạ Mến, hướng dẫn ăn đúng
BẢN GỐC
- Tên bài viết: Traditional Food-Processing and Preparation Practices to Enhance the Bioavailability of Micronutrients in Plant-Based Diets
- Tác giả: Christine Hotz và Rosalind S. Gibson
- Thuộc: Tạp chí dinh dưỡng, tập 137, số phát hành 4, 1/4/2007, trang 1097-1100
- DOI: 10.1093/jn/137.4.1097
