Ngũ cốc nguyên hạt từ lâu đã được xem là nền tảng của chế độ ăn uống lành mạnh nhờ hàm lượng chất xơ dồi dào và các vi chất quý giá. Tuy nhiên, nhiều người tiêu dùng hiện nay lại hoang mang trước thông tin ngũ cốc chứa phytate – một chất bị gắn mác "chất kháng dinh dưỡng" gây cản trở hấp thu sắt và kẽm. Ngược lại, không ít tài liệu lại ca ngợi hợp chất này như một chất chống oxy hóa mạnh mẽ có khả năng hỗ trợ phòng ngừa ung thư.

Thực tế, phytate (axit phytic hay IP6) sở hữu cả hai mặt lợi và hại tùy thuộc vào cách nhìn nhận và trạng thái sinh lý của cơ thể. Bản chất của hợp chất này là liên kết chặt chẽ với các ion kim loại hóa trị hai [1]. Khi liên kết với sắt tự do, nó triệt tiêu các gốc tự do nguy hại và bảo vệ tế bào; nhưng cũng chính cơ chế tạo phức này lại cản trở đường ruột hấp thu vi chất thiết yếu [1], [2].

Phytate là gì và cơ chế tác động hai mặt

Phytic acid, hay myo-inositol hexakisphosphate (IP6), là dạng dự trữ phốt-pho chủ yếu trong thực vật, tập trung nhiều ở lớp cám của lúa mì, ngô, gạo lứt và các loại đậu [3], [4], [1]. Về mặt cấu trúc, phân tử IP6 chứa 6 nhóm phốt-phát mang điện tích âm mạnh, cho phép nó dễ dàng tạo phức chelate với các ion kim loại mang điện tích dương [1], [5].

Cơ chế "hai mặt" của IP6 bắt nguồn trực tiếp từ khả năng tạo phức này. Khi ở trạng thái tự do trong cơ thể, ion sắt có thể xúc tác phản ứng sinh ra gốc tự do hydroxyl nguy hại, gây tổn thương tế bào và peroxy hóa lipid màng tế bào [1]. Bằng cách "bắt giữ" sắt, IP6 khóa hoạt tính xúc tác này lại, tạo thành một lá chắn chống oxy hóa nội sinh mạnh mẽ [1]. Tuy nhiên, tại lòng ruột, khả năng chelate hóa này lại biến IP6 thành rào cản, khiến các khoáng chất như sắt và kẽm không thể giải phóng để thẩm thấu qua niêm mạc ruột vào máu [4], [1], [2].

Bên cạnh đó, phân tử IP6 sau khi được phân giải qua các enzym phytase nội sinh hoặc từ vi sinh vật sẽ tạo ra các dạng dẫn xuất inositol photphat thấp hơn như IP5, IP4, IP3, IP2 và myo-inositol [3], [1]. Các nghiên cứu cho thấy các sản phẩm thủy phân chứa từ ba nhóm photphat trở lên vẫn duy trì được năng lực ức chế peroxy hóa lipid dù hiệu lực giảm dần theo mức độ khử photphat [1].

Bằng chứng khoa học về khả năng chống oxy hóa và ngừa ung thư

Nhiều công trình nghiên cứu tiền lâm sàng và lâm sàng đã làm rõ tiềm năng sinh học của IP6 đối với bệnh lý ác tính và stress oxy hóa.

Năm 2008, một nghiên cứu trong phòng thí nghiệm trên dòng tế bào ung thư đại trực tràng ở người (Caco-2) đã đánh giá tác động của IP6 lên yếu tố phiên mã NF-kappaB [6]. Tế bào được xử lý với các nồng độ 1 mM, 2,5 mM và 5 mM IP6 trong các khoảng thời gian 1, 6, 12 và 24 giờ bằng kỹ thuật QRT-PCR [6]. Kết quả cho thấy xử lý tế bào với 5 mM IP6 làm tăng mạnh biểu hiện của chất ức chế IkappaBalpha ở mốc 6, 12 và 24 giờ [6]. Mức phiên mã gen p65 sau 1 giờ thấp hơn nhóm chứng ở cả ba nồng độ, và sau 24 giờ xử lý với 2,5 mM cùng 5 mM IP6, biểu hiện gen p65 giảm rõ rệt [6]. Điều này chứng minh IP6 điều biến hoạt tính của NF-kappaB theo nồng độ và thời gian [6].

Năm 2019, một nhóm nghiên cứu đã tổng hợp tiền chất thấm qua màng tế bào của axit phytic (Pro-IP6) để khắc phục nhược điểm IP6 khó xâm nhập tế bào ở liều cao sinh lý [7]. Thử nghiệm trên nuôi cấy tế bào cho thấy Pro-IP6 tạo ra tác dụng chống ung thư chọn lọc, kích hoạt quá trình chết theo chương trình (apoptosis) và ức chế hoạt hóa protein Akt [7]. Khi thử nghiệm in vivo trên chuột mắc bệnh bạch cầu tế bào T ở người trưởng thành, Pro-IP6 đã làm giảm kích thước khối u ung thư [7].

Trước đó, một nghiên cứu trên mô hình chuột Fischer công bố năm 1999 đã xem xét khả năng điều hòa khối u của IP6 tự nhiên dạng muối phytate tinh khiết [8]. Chuột được cấy dòng tế bào chuyển dạng gen ung thư và nuôi bằng chế độ ăn kích thích tạo khối u (chứa 5% axit béo bão hòa và 1,2% magie oxit) [8]. Việc bổ sung kali-magie phytate tinh khiết (chiếm 8,9% trọng lượng phytic acid) vào khẩu phần đã ngăn chặn hoàn toàn sự gia tăng tỷ lệ mắc và tốc độ phát triển của u xơ mạch (fibrosarcoma) [8]. Đồng thời, monopotassium phytate bổ sung vào chế độ ăn giàu cholesterol giúp giảm đáng kể tổng lượng cholesterol, triglyceride huyết thanh và tỷ lệ kẽm/đồng [8].

Về mặt chống oxy hóa tổng quát, các dữ liệu tổng hợp cho thấy IP6 ức chế sự hình thành gốc tự do hydroxyl và giảm quá trình peroxy hóa màng hồng cầu người gây ra bởi sắt cùng axit ascorbic [1]. Trong mô hình tế bào thần kinh bệnh Parkinson, IP6 bảo vệ tế bào dopaminergic chống lại hiện tượng chết tế bào do độc chất MPP+ khi dư thừa sắt [1]. Trên mô hình chuột bị xơ phổi do amiăng, IP6 đóng vai trò kiểm soát xơ hóa nhờ ức chế các enzym phụ thuộc sắt như prolyl hydroxylase và lysyl hydroxylase, cũng như hạn chế chức năng lympho bào [1]. IP6 cũng trực tiếp ngăn chặn sự tự oxy hóa axit linoleic và peroxy hóa lipid trên tế bào ruột Caco-2 [1].

Mặt trái: Khả năng ức chế hấp thu kẽm, sắt và tác động lên xương

Dù sở hữu tiềm năng phòng ngừa bệnh tật, phytate vẫn là một chất cản trở hấp thu dinh dưỡng cần đặc biệt lưu tâm. Khả năng chelate hóa mạnh khiến nó liên kết với các khoáng chất quan trọng, dẫn tới nguy cơ thiếu hụt vi chất trong cơ thể, đặc biệt là cản trở hấp thu sắt [4], [1], [2].

Tác động này cũng mở rộng sang quá trình khoáng hóa sinh lý của hệ cơ xương. IP6 có ái lực cao với canxi, có thể liên kết vào các vị trí phát triển của tinh thể canxi oxalat và hydroxy-apatite (HA) để ngăn ngừa sự phát triển của chúng [4], [5]. Cơ chế này mang lại lợi ích trong việc ức chế hiện tượng vôi hóa bệnh lý, như làm chậm quá trình vôi hóa mạch máu (chất SNF472 dạng muối hexasodium của IP6 đang được thử nghiệm lâm sàng cho mục đích này) [4].

Tuy nhiên, sự phát triển tinh thể HA lại là quá trình tất yếu trong việc tạo xương [4]. Một nghiên cứu năm 2010 trên nuôi cấy nguyên bào xương MC3T3-E1 cho thấy việc bổ sung IP6 ngoại sinh ở nồng độ sinh lý gây ức chế khoáng hóa nền xương theo cơ chế phụ thuộc liều [5]. IP6 không làm ảnh hưởng đến tỷ lệ sống, sự tăng sinh hay lắng đọng collagen của tế bào, cũng không làm suy giảm các dấu ấn biệt hóa như phosphatase kiềm, bone sialoprotein hay osteocalcin [5]. Thay vào đó, IP6 liên kết trực tiếp vào các tinh thể khoáng và làm tăng mạnh biểu hiện osteopontin – một protein ức chế mạnh sự phát triển tinh thể [5]. Dù vậy, một bài tổng quan năm 2024 chỉ ra rằng các dữ liệu đã công bố hiện nay vẫn nghiêng về hướng IP6 đóng góp vào sức khỏe của xương nhiều hơn là ức chế tạo xương bệnh lý, song các tác động đa chiều này vẫn cần được xem xét thận trọng [4].

Tương tác thú vị: Tăng cường hấp thu chất chống oxy hóa khác

Điều nghịch lý là trong khi cản trở khoáng chất kim loại, IP6 lại hỗ trợ hấp thu một số dưỡng chất thực vật quý giá.

Một nghiên cứu năm 2007 tiến hành trên chuột và người đã làm rõ tác động của IP6 đối với khả năng hấp thu anthocyanin chiết xuất từ quả lý chua đen (BCA) [2]. Trên chuột được cho uống BCA (241 mg/kg thể trọng) kết hợp các dung dịch IP6 từ 0% đến 2,5%, lượng anthocyanin đào thải qua nước tiểu tăng theo liều IP6 [2]. Khối lượng chất chứa trong dạ dày và hỗng tràng của chuột nặng hơn rõ rệt sau 2–6 giờ, cho thấy hỗn hợp làm giảm nhu động đường tiêu hóa, kéo dài thời gian lưu trữ dưỡng chất và giúp cơ thể hấp thu anthocyanin tốt hơn [2].

Thử nghiệm lâm sàng trên người sử dụng đồ uống chứa BCA (4 mg/kg thể trọng), 1% IP6 và 1% natri citrat cũng ghi nhận nồng độ anthocyanin trong huyết tương và lượng bài tiết qua nước tiểu tăng lên so với khi không có IP6 [2]. Ngoài ra, IP6 giải phóng từ các phức hợp trong cám ngũ cốc còn giúp điều hòa các mối nối vòng (tight junctions) của biểu mô ruột, phối hợp cùng axit ferulic (FA) để duy trì tính toàn vẹn của hàng rào tế bào và tăng cường miễn dịch kháng khuẩn [3]. Sự phối hợp này cũng hỗ trợ điều hòa hoạt động enzym tiêu hóa, bài tiết incretin, từ đó kiểm soát giải phóng insulin và glucagon [3].

Giới hạn của các bằng chứng khoa học hiện tại

Mặc dù các kết quả nghiên cứu mở ra nhiều triển vọng, người tiêu dùng cần nhìn nhận khách quan về giới hạn của y văn hiện hành.

Hầu hết các nghiên cứu khẳng định khả năng tiêu diệt tế bào ung thư hay ức chế NF-kappaB đều được thực hiện in vitro trên các dòng tế bào biệt lập (như Caco-2) hoặc trên mô hình động vật thí nghiệm (chuột gặm nhấm) với các chế độ ăn bổ sung phytate tinh chế [8], [7], [6]. Trong điều kiện tự nhiên, phân tử IP6 nguyên vẹn rất khó đi qua màng tế bào sống để đạt nồng độ từ 1–5 mM như trong ống nghiệm [7]. Trên cơ thể sống, một lượng lớn IP6 sẽ bị enzym phân cắt thành các dạng IPx thấp hơn [3], [1]. Các thử nghiệm lâm sàng quy mô lớn trên người về tác dụng phòng ngừa ung thư của phytate từ khẩu phần ngũ cốc hàng ngày vẫn còn hạn chế.

Những ai cần thận trọng với phytate?

Dựa trên cơ chế tạo phức chelate loại trừ ion kim loại, phytate không phù hợp tuyệt đối cho tất cả mọi đối tượng. Những nhóm người sau cần lưu ý đặc biệt:

  • Người bị thiếu máu do thiếu sắt: Khả năng ức chế hấp thu sắt của IP6 có thể khiến tình trạng thiếu máu trầm trọng hơn [1], [2]. Phụ nữ mang thai hoặc phụ nữ trong độ tuổi sinh đẻ có nguy cơ thiếu sắt cao nên thận trọng khi ăn quá nhiều ngũ cốc nguyên cám chưa qua xử lý.
  • Người thiếu kẽm hoặc trẻ em còi cọc: Kẽm liên kết chặt chẽ với phytate, làm suy giảm hấp thu vi chất tăng trưởng này [4], [8].
  • Người có vấn đề về chuyển hóa xương hoặc loãng xương nặng: Do cơ chế ức chế phát triển tinh thể hydroxy-apatite và kích thích protein cản trở khoáng hóa osteopontin [4], [5], những người có nguy cơ cao về loãng xương nên tham khảo ý kiến chuyên gia dinh dưỡng khi sử dụng các chế phẩm bổ sung IP6 liều cao.

Những người có bệnh lý mạn tính hoặc đang dùng các thuốc điều trị cần hỏi ý kiến bác sĩ chuyên khoa trước khi thay đổi đột ngột lượng ngũ cốc dung nạp hay sử dụng thực phẩm chức năng chứa IP6.

Cách áp dụng thực tế để tối ưu lợi ích và giảm nguy cơ

Người tiêu dùng hoàn toàn có thể tận dụng lợi ích phòng ngừa bệnh tật của ngũ cốc nguyên hạt mà không lo ngại tác hại cản trở khoáng chất nếu biết áp dụng các phương pháp chế biến truyền thống và khoa học.

Quá trình nảy mầm (ngâm ủ hạt) kích hoạt mạnh mẽ các enzym nội sinh trong hạt như phytase, amylase, xylanase và feruloyl esterase [3]. Khi hạt nảy mầm hoặc lên men tự nhiên (như làm bánh mì men chua), phytase nội sinh và phytase vi sinh vật sẽ thủy phân IP6 thành các phân tử inositol tự do và chuỗi IPx thấp hơn [3], [1]. Quá trình này giúp giải phóng các ion sắt, kẽm bị giam giữ, đồng thời vẫn bảo tồn được các chất chống oxy hóa quý như axit ferulic và anthocyanin [3], [2].

Trong chế độ ăn hàng ngày, bạn nên ngâm kỹ các loại đậu và gạo lứt trước khi nấu. Đồng thời, hãy kết hợp ngũ cốc nguyên hạt với các thực phẩm giàu vitamin C (rau củ quả tươi) để đối trọng lại lực cản hấp thu sắt. Việc phân bổ thời điểm ăn ngũ cốc nguyên cám tách rời các cữ uống viên bổ sung vi chất sắt, kẽm (cách nhau ít nhất 2 giờ) là giải pháp đơn giản giúp bảo vệ lượng khoáng chất đưa vào cơ thể.

Phytate trong ngũ cốc nguyên hạt không phải là "độc dược" kháng dinh dưỡng cần loại bỏ hoàn toàn, cũng không phải "thần dược" chữa bách bệnh. Đây là một hợp chất tự nhiên mang hoạt tính sinh học đa diện, vừa có khả năng trung hòa gốc tự do và chống đột biến tế bào, vừa cản trở hấp thu vi chất nếu dùng sai cách. Một chế độ ăn đa dạng, áp dụng ngâm ủ nảy mầm hợp lý sẽ giúp bạn tận dụng trọn vẹn điểm mạnh của phytate mà vẫn bảo vệ an toàn cho sức khỏe.