Nhiều người tiêu dùng có thói quen kiểm tra bảng thành phần trên nhãn thực phẩm chế biến sẵn như kem, sữa chua, sốt chấm hay bánh ngọt. Những ký hiệu phụ gia quen thuộc như E407 (carrageenan), E471 (mono- và diglyceride của các acid béo) hay carboxymethylcellulose xuất hiện dày đặc nhằm giữ cấu trúc mịn màng cho sản phẩm. Tuy nhiên, sự xuất hiện thường xuyên của các chất nhũ hóa này đang làm dấy lên câu hỏi: liệu đường ruột của chúng ta phản ứng ra sao khi tiếp xúc với chúng mỗi ngày?
Câu trả lời ngắn gọn từ các nghiên cứu thực nghiệm là các chất nhũ hóa như carrageenan, carboxymethylcellulose và mono-diglyceride có khả năng làm biến đổi hệ vi sinh vật đường ruột, làm mỏng hàng rào bảo vệ tự nhiên và kích thích các phản ứng tiền viêm [1], [2], [3]. Dù các chất này giúp thực phẩm có độ ổn định và hạn sử dụng dài hơn, chúng cũng có thể tạo điều kiện cho vi khuẩn xâm lấn sâu hơn vào niêm mạc ruột [4], [3].
Cơ chế tác động của chất nhũ hóa lên niêm mạc ruột
Đường ruột của con người được bảo vệ bởi một lớp chất nhầy và hàng tỷ vi khuẩn cộng sinh [5]. Vai trò của chất nhũ hóa trong công nghệ thực phẩm là kết hợp hai thành phần không hòa tan, chẳng hạn như dầu và nước [2]. Khi đi vào hệ tiêu hóa, cơ chế này có thể gây xáo trộn môi trường ruột bằng cách phá vỡ sự cân bằng của lớp màng nhầy và hệ vi sinh [3], [6].
Hệ vi khuẩn đường ruột vốn gồm từ 500 đến 1.000 loài khác nhau, đảm nhiệm chức năng miễn dịch, hỗ trợ tiêu hóa và chuyển hóa năng lượng [5]. Khi chất nhũ hóa xuất hiện, chúng làm thay đổi mật độ vi khuẩn, làm giảm các chủng vi khuẩn có lợi và thúc đẩy các vi khuẩn cơ hội [1], [2]. Các phân tử gây viêm như lipopolysaccharide hoạt tính sinh học và flagellin tăng sinh, làm tăng mức độ báo động của hệ miễn dịch tại chỗ [1], [7].
Ngoài ra, một số chất phụ gia nhũ hóa kích thích vi khuẩn gây bệnh bám dính trực tiếp vào tế bào biểu mô ruột [4]. Sự bám dính này kích hoạt các gene độc lực của vi khuẩn, tạo ra tình trạng viêm âm ỉ kéo dài [4]. Niêm mạc ruột khi bị tổn thương sẽ suy giảm khả năng ngăn chặn độc tố, từ đó gián tiếp thúc đẩy các rối loạn trao đổi chất và bệnh viêm ruột mạn tính [1], [6].
Bằng chứng thực nghiệm từ mô hình ruột người nhân tạo
Để làm rõ tác động trực tiếp của phụ gia mà không phụ thuộc vào các yếu tố ngoại cảnh phức tạp, một nghiên cứu công bố năm 2021 đã đánh giá tác động của 20 chất nhũ hóa khác nhau trên hệ vi sinh đường ruột người được nuôi cấy trong mô hình MiniBioReactor Array ex vivo [1]. Các nhà nghiên cứu đã đo lường mật độ vi khuẩn, thành phần loài, biểu hiện gene và tiềm năng gây viêm thông qua nồng độ lipopolysaccharide và flagellin mỗi ngày [1].
Kết quả cho thấy cả carboxymethylcellulose và polysorbate 80 đều tạo ra những tác động tiêu cực lâu dài đối với cấu trúc và chức năng của vi sinh vật đường ruột [1]. Đáng chú ý, các loại carrageenan và các loại gôm thực phẩm thể hiện tác động bất lợi rõ rệt nhất, làm suy giảm mật độ vi sinh vật, đảo lộn thành phần loài và gia tăng mạnh mẽ các phân tử tiền viêm [1]. Ngược lại, một số chất như lecithin từ đậu nành lại không gây tác động đáng kể trong cùng mô hình thí nghiệm này [1].
Một nghiên cứu in vitro khác thực hiện trên mẫu phân của 10 người khỏe mạnh trong vòng 48 giờ cũng so sánh 5 loại chất nhũ hóa, bao gồm chất tổng hợp hóa học (carboxymethylcellulose, polysorbate 80), dịch chiết tự nhiên (lecithin đậu nành) và chất nhũ hóa công nghệ sinh học (sophorolipid, rhamnolipid) [8]. Nghiên cứu tiến hành định lượng vi sinh, đo lường các chất chuyển hóa lên men và sử dụng xét nghiệm thụ thể TLR5 để đo flagellin [8].
Dữ liệu ghi nhận mức độ ảnh hưởng phụ thuộc nhiều vào lực nhũ hóa của từng chất thay vì chỉ dựa vào nguồn gốc tự nhiên hay hóa học [8]. Rhamnolipid, sophorolipid và lecithin đậu nành đã làm sụt giảm từ 87% đến 91% quần thể vi khuẩn sống sau 48 giờ, đồng thời làm giảm lượng butyrate từ 34% đến 96% và kích thích tỷ lệ vi khuẩn gây bệnh tiềm tàng [8].
Thử nghiệm trên động vật và phản ứng của vi khuẩn bám dính
Để tìm hiểu sâu hơn về cơ chế bệnh sinh, nghiên cứu năm 2020 trên chuột biến đổi gene và chuột interleukin-10 (-/-) đã được tiến hành [4]. Các nhà khoa học cho chuột nhiễm vi khuẩn Escherichia coli xâm lấn bám dính (AIEC) – một chủng vi khuẩn thường liên quan đến bệnh Crohn – sau đó cho chúng tiêu thụ carboxymethylcellulose hoặc polysorbate 80 [4].
Kết quả cho thấy việc sử dụng chất nhũ hóa khiến chuột bị viêm ruột mạn tính và rối loạn chuyển hóa [4]. Ở chuột thiếu hụt interleukin-10, tình trạng viêm ruột trở nên nghiêm trọng khi có mặt của chất nhũ hóa [4]. Thử nghiệm in vitro đi kèm phát hiện chất nhũ hóa làm tăng khả năng di động của vi khuẩn AIEC và giúp chúng bám dính chặt hơn vào tế bào biểu mô [4]. Phân tích phiên mã xác nhận chất nhũ hóa kích hoạt trực tiếp các cụm gene điều hòa độc lực của vi khuẩn, biến các vi khuẩn cơ hội thành tác nhân tấn công vật chủ [4].
Năm 2024, một nghiên cứu khác trên chuột đánh giá bốn nhóm chất nhũ hóa phổ biến gồm lecithin, este acid béo của sucrose, carboxymethylcellulose và mono-diglyceride (E471) [3]. Nghiên cứu chỉ ra carboxymethylcellulose và este của sucrose gây tăng đường huyết và tăng insulin máu [3]. Riêng phụ gia mono-diglyceride làm suy giảm chuyển hóa lipid và glucose tuần hoàn, đồng thời thúc đẩy vi khuẩn xâm lấn sâu vào lớp chất nhầy bên trong của thành ruột và làm tăng lipopolysaccharide lưu hành trong máu [3].
Đảo lộn tỷ lệ vi khuẩn có lợi và vi khuẩn gây viêm
Dữ liệu tổng hợp từ các nghiên cứu cho thấy chất nhũ hóa tạo ra sự thay đổi sâu sắc trong cấu trúc phân loại của hệ vi sinh [7], [2]. Khi tiếp xúc với carrageenan, polysorbate 80 và agar agar, số lượng vi khuẩn thuộc bộ Clostridiales, đặc biệt là chi Faecalibacterium, cùng bộ Verrucomicrobiales (đại diện là chi Akkermansia có đặc tính kháng viêm) bị sụt giảm nghiêm trọng [7].
Đồng thời, carrageenan (cả dạng iota, kappa và lambda), gôm xanthan và glyceryl stearate kích thích sự gia tăng của bộ Bacteroidales và lớp Gammaproteobacteria – nhóm vi sinh vật liên quan mật thiết đến viêm niêm mạc [7], [2]. Việc sụt giảm các chi vi khuẩn sinh acid béo chuỗi ngắn như Faecalibacterium khiến môi trường ruột mất đi các tín hiệu điều hòa miễn dịch tự nhiên, dễ chuyển dịch sang trạng thái viêm mạn tính mức độ thấp [7], [8], [5].
Chất nhũ hóa maltodextrin cũng được ghi nhận làm tăng cường sự bám dính và hình thành màng sinh học (biofilm) của nhiều chủng vi khuẩn E. coli khác nhau, củng cố thêm mối liên hệ giữa phụ gia và sự gia tăng độc lực của vi khuẩn đường ruột [7].
Ý nghĩa lâm sàng và những giới hạn của bằng chứng hiện nay
Dù các bằng chứng sinh học về tác động của carboxymethylcellulose và carrageenan lên niêm mạc ruột rất nhất quán, phần lớn dữ liệu hiện tại vẫn đến từ mô hình tế bào in vitro, lò phản ứng sinh học và động vật gặm nhấm [1], [2]. Các mô hình này cung cấp cái nhìn chi tiết về cơ chế phân tử, nhưng chưa thể phản ánh hoàn toàn cơ thể người sống với chế độ ăn uống đa dạng và phức tạp [2].
Hệ vi sinh của mỗi cá nhân có phản ứng khác nhau đối với từng loại chất nhũ hóa, như đã thấy trong thử nghiệm phân lập từ người [8]. Liều lượng phơi nhiễm thực tế trong chế độ ăn hàng ngày của người tiêu dùng có thể khác biệt so với nồng độ đậm đặc được áp dụng trong ống nghiệm [2], [3]. Do đó, các thử nghiệm lâm sàng ngẫu nhiên có đối chứng trên người vẫn đang được kêu gọi thực hiện để xác định chính xác ngưỡng an toàn của từng loại phụ gia cụ thể [1], [2].
Những hiểu lầm thường gặp về phụ gia nhũ hóa
Một hiểu lầm rất phổ biến là cho rằng phụ gia có nguồn gốc tự nhiên luôn an toàn hơn chất tổng hợp hóa học. Thực tế nghiên cứu cho thấy carrageenan (chiết xuất từ tảo biển đỏ) hay các chất nhũ hóa công nghệ sinh học và gôm tự nhiên vẫn có thể làm biến đổi hệ vi sinh và kích thích các phản ứng gây viêm không kém gì carboxymethylcellulose tổng hợp [1], [7], [8].
Một ngộ nhận khác là các chất nhũ hóa chỉ đơn thuần đi qua đường tiêu hóa rồi bị đào thải mà không để lại tác động sinh học nào. Nghiên cứu thực nghiệm chứng minh chúng có thể tương tác trực tiếp với màng sinh chất của vi khuẩn, kích thích biểu hiện gene độc lực và làm xáo trộn lớp chất nhầy ngăn cách giữa vi khuẩn và tế bào ruột [4], [3].
Nhóm đối tượng nên thận trọng
Những người đã được chẩn đoán mắc các bệnh viêm ruột mạn tính (IBD) như bệnh Crohn hoặc viêm loét đại tràng nên đặc biệt lưu ý đến các chất nhũ hóa trong khẩu phần [1], [4], [2]. Ở nhóm người này, niêm mạc ruột vốn đã dễ tổn thương và thường xuyên có sự hiện diện của các chủng vi khuẩn bám dính như AIEC, việc tiêu thụ thực phẩm chứa chất nhũ hóa có thể làm tăng nặng các đợt bùng phát viêm [4].
Ngoài ra, những người mắc hội chứng chuyển hóa, béo phì, tiền tiểu đường hoặc có các vấn đề tiêu hóa mạn tính cũng thuộc diện cần hạn chế [5], [3]. Các rối loạn chuyển hóa glucose và lipid liên quan đến carboxymethylcellulose và mono-diglyceride cho thấy tác động của phụ gia không chỉ dừng lại ở thành ruột mà còn ảnh hưởng đến toàn bộ chuyển hóa chung của cơ thể [3]. Nếu bạn đang có bệnh nền tiêu hóa hoặc đang dùng thuốc điều trị, hãy tham khảo ý kiến của bác sĩ chuyên khoa hoặc chuyên gia dinh dưỡng trước khi thay đổi thực đơn.
Áp dụng thực tế để bảo vệ đường ruột
Để giảm thiểu sự phơi nhiễm với carrageenan (E407), carboxymethylcellulose và mono-diglyceride (E471), người tiêu dùng nên tập thói quen đọc kỹ nhãn thành phần thực phẩm đóng gói. Hãy ưu tiên các sản phẩm sử dụng chất nhũ hóa ít tác động tiêu cực hơn như lecithin tự nhiên, hoặc chọn các sản phẩm không chứa phụ gia làm dày và tạo nhũ [1], [3].
Cách tiếp cận hiệu quả nhất là gia tăng tỷ lệ thực phẩm tươi sống, nguyên bản trong bữa ăn gia đình. Việc tự nấu nướng giúp kiểm soát hoàn toàn nguyên liệu, hạn chế tiêu thụ đồ hộp, bánh kẹo công nghiệp, kem và các loại nước sốt chế biến sẵn. Khi cơ thể tiếp nhận một chế độ ăn giàu thực phẩm tự nhiên, hệ vi sinh đường ruột sẽ có điều kiện phục hồi và duy trì tính đa dạng vốn có.
Các chất nhũ hóa thực phẩm đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp chế biến hiện đại, nhưng bằng chứng khoa học cho thấy chúng không hoàn toàn vô hại đối với đường ruột [1], [5]. Việc chủ động nhận biết ký hiệu phụ gia trên nhãn sản phẩm và duy trì chế độ ăn ưu tiên thực phẩm nguyên bản là giải pháp cân bằng giúp bảo vệ sức khỏe hệ tiêu hóa lâu dài.
