Nhiều người quan tâm chế độ ăn thực dưỡng hay gặp tình trạng đầy bụng hoặc khó tiêu khi dùng ngũ cốc nguyên cám. Kỹ thuật lên men thực phẩm truyền thống thường được áp dụng nhằm khắc phục nhược điểm này. Người làm bếp thường băn khoăn: ủ thoáng khí (hiếu khí) hay ủ kín khí (kỵ khí) sẽ giữ lại nguồn chất xơ tốt hơn?

Câu trả lời dựa trên bằng chứng khoa học cho thấy các phương pháp lên men bán rắn giúp chuyển hóa cấu trúc thành tế bào thực vật, làm tăng đáng kể tỷ lệ chất xơ hòa tan thay vì làm hao hụt chúng. Việc kiểm soát độ ẩm và môi trường nuôi cấy giúp bảo toàn tối đa các chuỗi polysaccharide hòa tan có lợi cho hệ tiêu hóa.

Cơ chế biến đổi chất xơ dưới tác động vi sinh

Chất xơ trong ngũ cốc và các loại hạt tự nhiên gồm hai dạng chính: chất xơ hòa tan và chất xơ không hòa tan [1]. Nhóm không hòa tan thường liên kết chặt chẽ trong khung vách tế bào thực vật, gây cản trở hấp thu dinh dưỡng và khó tiêu hóa [2], [3].

Khi quá trình lên men diễn ra, hệ vi sinh vật tiết ra các enzyme phân cắt tự nhiên. Các liên kết phức tạp bị bẻ gãy, chuyển hóa một phần chất xơ không hòa tan thành các chuỗi polysaccharide hòa tan có trọng lượng phân tử nhỏ hơn [3]. Hiện tượng này vừa giữ lại tổng lượng chất xơ cần thiết, vừa nâng cao giá trị sinh học của nguyên liệu [2], [3].

Ngoài ra, enzyme vi sinh vật còn hỗ trợ phân giải các chất cản trở hấp thu khoáng chất, tiêu biểu là phytic acid [2]. Nhờ đó, thực phẩm sau ủ không chỉ mềm xốp mà còn giúp đường ruột tiếp nhận dưỡng chất thuận lợi hơn [2], [3].

Tăng hàm lượng xơ hòa tan qua lên men cám lúa mì

Một nghiên cứu công bố năm 2017 đã kiểm nghiệm tác động của phương pháp lên men trạng thái rắn đối với cám lúa mì [2]. Các nhà khoa học kết hợp nấm men và vi khuẩn lactic (LAB) để ủ nguyên liệu này [2].

Kết quả cho thấy lượng arabinoxylan chiết xuất được bằng nước tăng gấp 3 đến 4 lần so với cám thô ban đầu [2]. Đồng thời, tổng lượng chất xơ và chất xơ hòa tan đều gia tăng rõ rệt sau quá trình lên men [2]. Hơn 20% lượng phytic acid liên kết cũng bị phân giải hoàn toàn [2].

Cấu trúc vi mô của cám lúa mì biến đổi sâu sắc, đi kèm hiện tượng phân hủy protein cục bộ [2]. Khả năng giữ nước và giữ ẩm của thành phẩm tăng lên đáng kể, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tiêu hóa trong ruột [2].

Tối ưu hóa chuỗi polysaccharide bằng vi khuẩn Bacillus subtilis

Nghiên cứu công bố năm 2025 đi sâu vào kỹ thuật lên men trạng thái rắn trên bột mầm ngô sử dụng chủng vi khuẩn Bacillus subtilis K6 [3]. Bột mầm ngô vốn giàu xơ thô nhưng tỷ lệ xơ hòa tan ban đầu rất thấp [3].

Các thử nghiệm xác định điều kiện tối ưu gồm nhiệt độ 36,5 độ C, thời gian ủ 65 giờ và tỷ lệ chất rắn - lỏng là 1:0,82 (khối lượng/thể tích) [3]. Tỷ lệ chất rắn - lỏng và thời gian lên men tác động mạnh nhất đến sản lượng chất xơ hòa tan [3].

Tại mốc tối ưu, hàm lượng xơ hòa tan tăng mạnh từ mức 9,47 ± 0,68% lên 20,11 ± 1,87% [3]. Tỷ lệ giữa chất xơ hòa tan và tổng chất xơ được cải thiện từ 1:7 thành 1:3 [3]. Kính hiển vi điện tử quét ghi nhận bề mặt chất xơ chuyển từ dạng nhẵn mịn sang cấu trúc xốp, nhiều lỗ rỗng [3]. Khả năng giữ nước tăng 34,8%, giữ dầu tăng 16,4% và độ nở trong nước tăng 15,2% [3]. Hàm lượng protein và polyphenol tổng cũng tăng lần lượt 23,0% và 82,61% [3].

Lên men kỵ khí và quá trình giải phóng đường đơn

Bên cạnh các kỹ thuật lên men hiếu khí hoặc bán rắn có sự tham gia của nấm men và vi khuẩn hữu ích, kỹ thuật lên men kỵ khí cũng tạo ra những thay đổi hóa học đáng chú ý.

Nghiên cứu công bố năm 2022 khảo sát lá thảo dược Chamerion angustifolium qua hai phương pháp ủ hiếu khí và kỵ khí ở các mốc 24, 48 và 72 giờ [4]. Kết quả cho thấy phương pháp ủ kỵ khí làm gia tăng đáng kể lượng đường tổng số, fructose và glucose tự do trong mô thực vật [4]. Ngược lại, hàm lượng vitamin C, dehydroascorbic acid và L-ascorbic acid đều sụt giảm ở cả hai phương thức lên men so với ban đầu [4].

Điều này chứng minh môi trường kỵ khí kích thích quá trình thủy phân các chuỗi carbohydrate phức tạp thành đường đơn nhanh hơn [4]. Tùy mục đích dinh dưỡng, việc ủ kín cần được kiểm soát thời gian để tránh làm tiêu hao quá mức nguồn chất xơ cấu trúc.

Chuyển hóa chất xơ tại đại tràng: Đích đến của thực phẩm ủ

Chất xơ hòa tan sau khi được bảo toàn qua các khâu chế biến sẽ đi xuống đại tràng. Tại đây, hệ vi khuẩn kỵ khí ruột tiếp tục lên men chúng để tạo ra các acid béo chuỗi ngắn [1].

Các acid béo chuỗi ngắn đi qua máu tĩnh mạch cửa đến gan và mô ngoại vi, hỗ trợ cải thiện dung nạp đường và chuyển hóa mỡ [1]. Chất xơ hòa tan lên men làm tăng khối lượng vi khuẩn, điều chỉnh độ pH đường ruột và sinh khí tự nhiên [1]. Trong khi đó, xơ không hòa tan đóng vai trò làm tăng thể tích phân và rút ngắn thời gian lưu thông ruột [1].

Nghiên cứu năm 2018 trên mô hình tế bào còn chỉ ra sản phẩm lên men kỵ khí từ chất xơ đậu cô ve ức chế mạnh quá trình tích tụ mỡ [5]. Các chất này làm giảm nồng độ protein của hai thụ thể sinh mỡ chính C/EBPalpha (79-92%) và PPARgamma (78-90%), đồng thời kích hoạt các protein tiêu hao năng lượng như PPARdelta (tăng 71-91%) và UCP2 (tăng 1,1-1,2 lần) [5].

Điểm mạnh và hạn chế của bằng chứng khoa học

Các thử nghiệm cung cấp số liệu định lượng chi tiết về khả năng làm giàu xơ hòa tan qua kỹ thuật lên men trạng thái rắn [2], [3]. Việc chuyển đổi tỷ lệ xơ hòa tan từ 1:7 lên 1:3 trên bột ngô là minh chứng rõ ràng cho hiệu quả biến đổi sinh học [3].

Tuy nhiên, phần lớn dữ liệu bắt nguồn từ môi trường phòng thí nghiệm có kiểm soát chặt chẽ về chủng vi sinh vật (Bacillus subtilis K6, men lactic thuần khiết), tỷ lệ cơ chất và nhiệt độ [2], [3]. Các kỹ thuật làm men dân gian tại gia đình thường dựa trên hệ vi sinh tự nhiên, khó đạt được độ chuẩn xác và tính ổn định tương đương.

Hiểu lầm thường gặp về chất xơ lên men

Nhiều người lầm tưởng quá trình lên men sẽ "ăn hết" chất xơ trong hạt ngũ cốc. Dữ liệu thực tế chứng minh nấm men và vi khuẩn chỉ tiêu thụ một phần carbohydrate dễ tiêu, đồng thời bẻ gãy xơ không hòa tan thành xơ hòa tan, giúp tổng hàm lượng xơ có ích tăng lên [2], [3].

Một ngộ nhận khác là ủ càng lâu thì thực phẩm càng bổ dưỡng. Thử nghiệm trên lá thảo dược cho thấy lên men kéo dài làm hao hụt đáng kể vitamin C và làm tăng tích lũy đường tự do [4]. Do đó, việc kéo dài thời gian ủ quá mức có thể làm biến tính thực phẩm thay vì tăng cường chất xơ [3], [4].

Nhóm đối tượng cần thận trọng khi sử dụng

Thực phẩm giàu xơ lên men rất tốt cho tiêu hóa nhưng không phù hợp với tất cả mọi người. Những người mắc hội chứng ruột kích thích thể nhạy cảm khí, người đang viêm loét đại tràng cấp tính cần tham khảo ý kiến bác sĩ trước khi dùng thường xuyên. Quá trình vi khuẩn đại tràng lên men các polysaccharide hòa tan có thể sinh nhiều hơi, gây trướng bụng tạm thời [1].

Người có bệnh lý chuyển hóa hoặc đang phải tuân thủ phác đồ điều trị của cơ sở y tế cần tham vấn chuyên gia dinh dưỡng để điều chỉnh khẩu phần cho cân bằng.

Gợi ý áp dụng kỹ thuật ủ trong bữa ăn gia đình

Để tận dụng cơ chế làm giàu chất xơ, bạn đọc có thể áp dụng các bước thực hành đơn giản:

  • Độ ẩm cơ chất: Giữ nguyên liệu ẩm vừa phải, tránh quá ướt làm phát sinh nấm mốc tạp nhiễm; tỷ lệ chất rắn - lỏng quanh mức tối ưu 1:0,82 là gợi ý tốt từ nghiên cứu [3].
  • Thời gian ủ: Với các món ngũ cốc ủ ẩm trạng thái rắn, duy trì nhiệt độ ấm ổn định (khoảng 36-37 độ C) trong thời gian thích hợp, không nên để quá nhiều ngày [3].
  • Phối hợp nguyên liệu: Bổ sung thêm cám lúa mì hoặc các loại bột đậu đã qua lên men vào cháo, súp để tăng cường arabinoxylan và xơ hòa tan [2], [5].
  • Cân bằng khẩu phần: Luôn uống đủ nước hàng ngày để chất xơ hòa tan phát huy tối đa khả năng hút nước trương nở trong lòng ruột [3], [1].

Lên men đúng cách là phương pháp chế biến tự nhiên giúp gia tăng chuỗi polysaccharide hòa tan và giảm chất kháng dinh dưỡng trong ngũ cốc thô [2], [3]. Người tiêu dùng nên áp dụng linh hoạt, lắng nghe phản ứng tiêu hóa của cơ thể và duy trì lối sống lành mạnh toàn diện.