Phụ gia carrageenan từ tảo đỏ: Nguy cơ viêm ruột đến đâu?

Bối cảnh và nguồn gốc chất phụ gia từ biển

Carrageenan là một hợp chất polysaccharide tự nhiên chiết xuất từ các loài tảo đỏ (Rhodophyceae) [3, 6]. Trong ngành chế biến thực phẩm suốt 50 năm qua, chất này được ứng dụng rộng rãi như phụ gia làm dày, tạo gel và ổn định cấu trúc sản phẩm [3, 4]. Chúng ta có thể dễ dàng bắt gặp carrageenan trên nhãn thành phần dưới các mã số quen thuộc như E407 hoặc E407a ^[1].

Chất này tồn tại ở nhiều dạng cấu trúc phân tử khác nhau như kappa, iota và lambda, mỗi loại mang đặc tính tạo gel và độ tan riêng biệt [3, 6]. Mặc dù các cơ quan quản lý thực phẩm xem carrageenan nguyên bản là an toàn khi dùng với lượng nhỏ, cộng đồng khoa học vẫn nảy sinh nhiều cuộc tranh cãi xoay quanh tác động thực sự của nó đối với sức khỏe đường tiêu hóa ^[2].

Nhiều người tiêu dùng hiện nay đặt câu hỏi: Liệu một chất phụ gia tự nhiên chiết xuất từ tảo biển có thể gây viêm đường ruột, làm rò rỉ biểu mô hoặc dẫn đến nguy cơ ung thư như các lời đồn đoán hay không?

Nguy cơ thực sự: Carrageenan thực phẩm có đáng lo ngại?

Để trả lời ngắn gọn: carrageenan tự nhiên trọng lượng phân tử cao dùng trong thực phẩm không gây ung thư khi dùng qua đường tiêu hóa ^[3]. Tuy nhiên, các dạng phân tử biến tính bị phân cắt ngắn (degraded carrageenan) lại là tác nhân gây viêm ruột rõ rệt trong nhiều thí nghiệm [1, 6].

Bên cạnh đó, các bằng chứng thực nghiệm gần đây trên động vật cho thấy ngay cả carrageenan cấp thực phẩm hoặc bán tinh chế cũng có thể làm bùng phát hoặc trầm trọng thêm các ổ viêm sẵn có ở niêm mạc ruột [2, 4]. Vì vậy, nguy cơ viêm ruột phụ thuộc trực tiếp vào kích thước phân tử của chất phụ gia và tình trạng sức khỏe đường tiêu hóa của từng cá nhân [3, 6].

Bản chất phân tử và cơ chế tác động lên đường ruột

Bản chất của carrageenan tự nhiên (native carrageenan) là chuỗi polysaccharide chứa sulfat có trọng lượng phân tử lớn, thường vượt quá 200 kDa [4, 6]. Ngược lại, dạng phân tử thấp (dưới 50 kDa), còn gọi là poligeenan hay degraded carrageenan, thường được tạo ra do quá trình xử lý bằng axit ở nhiệt độ cao khoảng 80 độ C ^[4]. Chính các dạng phân tử bị phân mảnh nhỏ này thường xuyên được các nhà khoa học dùng để kích thích phản ứng viêm phục vụ cho việc tạo mô hình viêm loét đại tràng trên động vật ^[4].

Về mặt cơ chế sinh học, các nghiên cứu đã xác định hai con đường chính mà carrageenan có thể tác động tiêu cực lên đường ruột ^[5]. Thứ nhất, chúng gây biến đổi thành phần hệ vi sinh vật đường ruột, đặc biệt làm suy giảm vi khuẩn có lợi Akkermansia muciniphila, từ đó phá hủy hàng rào chất nhầy bảo vệ niêm mạc ruột và kích hoạt phản ứng miễn dịch viêm [3, 5].

Thứ hai, carrageenan tương tác trực tiếp với các thụ thể trên bề mặt tế bào biểu mô ruột ^[5]. Phụ gia này kích hoạt con đường tín hiệu thụ thể nhận biết mầm bệnh TLR4 (Toll-like receptor 4) và trục tín hiệu Bcl10-NF-kappaB [3, 4]. Quá trình này dẫn tới việc giải phóng hàng loạt cytokine gây viêm, thu hút bạch cầu về mô ruột và làm tổn hại chức năng hàng rào ruột, khiến các kháng nguyên từ lòng ruột dễ dàng xâm nhập sâu hơn ^[2].

Các bằng chứng khoa học nói gì về nguy cơ viêm ruột?

Các nghiên cứu thực nghiệm đã ghi nhận nhiều phát hiện chi tiết về tác động sinh học của các dạng carrageenan trên động vật và mô hình tế bào:

Đầu tiên, về tính an toàn chung và nguy cơ ung thư, một nghiên cứu tổng quan năm 2013 ghi nhận rằng các báo cáo trước đây về tổn thương đường tiêu hóa kèm theo khối u ở động vật thường sử dụng liều lượng carrageenan vượt xa liều mà con người thực tế tiếp xúc tới vài bậc độ lớn ^[3]. Khi đánh giá cụ thể qua nghiên cứu chế độ ăn kéo dài 90 ngày trên chuột, việc bổ sung kappa-carrageenan bằng đường uống cho thấy tính an toàn và không gây ung thư ^[3]. Dù vậy, dạng degraded carrageenan vẫn được xác nhận là tác nhân trực tiếp gây viêm đại tràng trên chuột in vivo ^[3].

Thứ hai, nghiên cứu năm 2021 tiến hành đánh giá độc tính của carrageenan bán tinh chế (E407a) thường dùng trong thực phẩm ^[1]. Nghiên cứu này cho chuột uống E407a liên tục trong thời gian 2 tuần ^[1]. Kết quả phân tích mô học và nhuộm hóa mô miễn dịch CD68 cho thấy sự thay đổi hình thái ruột non và ruột già, cùng với tình trạng thâm nhiễm đại thực bào (tế bào CD68+) vào lớp đệm của ruột non ^[1]. Các nhà khoa học cũng phát hiện nồng độ chất chỉ điểm viêm tăng cao trong hệ tuần hoàn, kèm theo biến đổi trật tự lipid màng tế bào bạch cầu và kích hoạt quá trình chết tế bào theo chương trình (apoptosis), cho thấy E407a dẫn đến sự phát triển của phản ứng viêm ruột ^[1].

Thứ ba, một nghiên cứu công bố năm 2017 đi sâu vào khả năng làm trầm trọng thêm bệnh cảnh viêm sẵn có của kappa-carrageenan ^[6]. Trên mô hình tế bào biểu mô ruột người HT-29, tiền xử lý bằng kappa-carrageenan đã thúc đẩy bài tiết interleukin-8 (IL-8) do độc tố LPS kích thích thông qua việc kích hoạt chuỗi tín hiệu Bcl10-NF-kappaB ^[6]. Khi thử nghiệm trên chuột được uống kappa-carrageenan trong 1 tuần trước khi gây nhiễm khuẩn đường ruột bằng vi khuẩn Citrobacter freundii DBS100, chuột bị sụt cân nặng nề, tổn thương đại tràng nghiêm trọng hơn và tỷ lệ tử vong tăng rõ rệt ^[6]. Sự mất cân bằng tiết cytokine diễn ra mạnh mẽ, đồng thời tỷ lệ tế bào T điều hòa (Tregs) suy giảm đáng kể ^[6].

Thứ tư, nghiên cứu năm 2010 đã làm rõ tác động phụ thuộc vào kích thước phân tử của carrageenan phân mảnh ^[4]. Các nhà nghiên cứu so sánh dạng phân mảnh 10 kDa và 40 kDa ^[4]. Kết quả in vivo trên chuột cho thấy dạng phân mảnh 40 kDa kích nổ phản ứng viêm đại tràng, trong khi dạng 10 kDa lại không gây ra hiện tượng này ^[4]. Trên các dòng tế bào đơn nhân máu ngoại vi và tế bào monocyt THP-1, dạng 40 kDa làm gia tăng biểu hiện phân tử bám dính ICAM-1, kích thích tế bào kết cụm và làm tăng tiết cytokine TNF-alpha thông qua cơ chế kích hoạt con đường NF-kappaB ^[4].

Trái ngược với các tác động gây viêm trên, một số dạng carrageenan tự nhiên lại biểu hiện những đặc tính điều hòa miễn dịch đáng chú ý. Một nghiên cứu công bố năm 2018 cho biết dạng kappa/beta-carrageenan có khả năng kích thích tạo ra cytokine chống viêm IL-10 trên tế bào máu người và chuột ^[7]. Nghiên cứu năm 2020 trên chuột cho thấy khi dùng kappa/beta-carrageenan chiết xuất từ tảo đỏ Tichocarpus crinitus ở liều 100 mg/kg/ngày đường uống trong 7 ngày, phụ gia này đã làm giảm nhẹ phản ứng viêm sau đó do nội độc tố LPS gây ra: nồng độ chất gây viêm IL-1beta giảm xuống thấp hơn cả mức ở chuột bình thường, còn nồng độ IFN-gamma và IL-12 giảm ít nhất 40% ^[8].

Phân tích lợi ích và hạn chế của bằng chứng hiện nay

Nhìn tổng thể, các bằng chứng khoa học cho thấy carrageenan không phải là một hợp chất trơ về mặt miễn dịch khi đi qua đường tiêu hóa ^[8]. Tác động của nó có hai mặt tùy thuộc vào cấu trúc phân tử, mức liều tiếp xúc và thể trạng của đối tượng hấp thu [3, 7].

Hạn chế lớn nhất của kho dữ liệu khoa học hiện nay là phần lớn các kết luận về nguy cơ viêm ruột, tổn thương niêm mạc đại tràng và biến đổi miễn dịch đều xuất phát từ các mô hình thí nghiệm trên tế bào hoặc động vật gặm nhấm (chuột) [2, 3, 4, 6]. Các thử nghiệm lâm sàng đối chứng quy mô lớn ở người còn rất hạn chế. Do đó, các kết quả tổn thương mô học trên chuột không thể đồng nhất hoàn toàn với nguy cơ thực tế trên người tiêu dùng sử dụng thực phẩm thông thường.

Những hiểu lầm thường gặp của người tiêu dùng

Nhiều người lầm tưởng rằng mọi dạng carrageenan trong thực phẩm đều là độc chất nguy hiểm gây thủng ruột hoặc ung thư tiêu hóa. Thực tế, các nghiên cứu xác nhận carrageenan dùng qua đường tiêu hóa không gây ung thư ^[3]. Mối lo ngại viêm ruột phần lớn bắt nguồn từ các nghiên cứu sử dụng degraded carrageenan (poligeenan) - một dạng phân tử bị phân rã không được cấp phép sử dụng làm phụ gia thực phẩm [1, 6].

Một hiểu lầm khác là carrageenan hoàn toàn lành tính vì có nguồn gốc tự nhiên từ tảo biển. Mặc dù chiết xuất từ thực vật, carrageenan bán tinh chế (E407a) hoặc kappa-carrageenan vẫn có khả năng kích hoạt thụ thể TLR4 và các tín hiệu gây viêm mô học trên chuột [2, 3, 4]. "Tự nhiên" không đồng nghĩa với việc có thể tiêu thụ không kiểm soát.

Ai nên thận trọng với các sản phẩm chứa carrageenan?

Từ các dữ liệu thực nghiệm về việc carrageenan có thể làm trầm trọng thêm các tổn thương ruột sẵn có ^[6], một số nhóm đối tượng cần đặc biệt lưu tâm:

Những người mắc các bệnh lý viêm ruột mạn tính (như viêm loét đại tràng, bệnh Crohn) hoặc người có hội chứng ruột kích thích nên thận trọng khi dung nạp phụ gia này [3, 5]. Nếu đường ruột đang có tình trạng nhiễm khuẩn hoặc viêm niêm mạc, carrageenan có thể cộng hưởng làm bùng phát triệu chứng khó chịu ^[6].

Người thường xuyên gặp các triệu chứng tiêu hóa bất thường (đầy bụng, đi ngoài phân lỏng, đau bụng sau khi dùng đồ uống đóng hộp hay thực phẩm chế biến sẵn) nên theo dõi phản ứng của cơ thể. Đối với phụ nữ mang thai, trẻ nhỏ hoặc người có bệnh nền đường ruột mạn tính, cần tham khảo ý kiến của bác sĩ chuyên khoa tiêu hóa hoặc chuyên gia dinh dưỡng để nhận được chỉ định phù hợp.

Áp dụng thực tế để bảo vệ hệ tiêu hóa

Để giảm thiểu nguy cơ tiềm ẩn cho đường ruột mà vẫn duy trì chế độ ăn uống khoa học, bạn đọc có thể thực hiện theo các lưu ý thực tế sau:

• Kiểm tra nhãn sản phẩm: Đọc kỹ bảng thành phần các loại thực phẩm đóng hộp, sữa thực vật, kem, thạch, xúc xích hoặc nước sốt để nhận diện sự có mặt của phụ gia E407 hoặc E407a ^[1].
• Cân bằng chế độ ăn: Ưu tiên sử dụng thực phẩm tươi sống nguyên bản, hạn chế tiêu thụ quá nhiều thực phẩm siêu chế biến chứa các chất làm đặc công nghiệp tổng hợp hay bán tinh chế ^[1].
• Lắng nghe cơ thể: Nếu bạn nhận thấy dạ dày hay đường ruột có phản ứng nhạy cảm sau khi dùng các sản phẩm chứa carrageenan, hãy tạm ngưng sử dụng và theo dõi mức độ cải thiện của hệ tiêu hóa.

Carrageenan từ tảo đỏ là một phụ gia công nghiệp hữu ích nhưng không trơ về mặt sinh học trong cơ thể ^[8]. Người tiêu dùng khỏe mạnh không cần quá lo lắng về nguy cơ ung thư từ lượng nhỏ carrageenan thực phẩm ^[3], song những cá nhân có tiền sử bệnh lý viêm ruột nên chủ động kiểm soát khẩu phần để bảo vệ sức khỏe hệ tiêu hóa một cách an toàn nhất [3, 4].