Phytic acid trong ngũ cốc nguyên hạt: Cản trở hấp thu vi chất mức nào?

Ngũ cốc nguyên hạt, các loại đậu và hạt dinh dưỡng đang trở thành lựa chọn quen thuộc trong thực đơn hàng ngày của những người theo đuổi lối sống lành mạnh. Tuy nhiên, nhiều người tiêu dùng lo ngại về sự hiện diện của axit phytic (phytate) – hợp chất thường bị gán mác "chất phản dinh dưỡng" do khả năng cản trở cơ thể hấp thu các khoáng chất thiết yếu.

Thực tế, axit phytic có khả năng gắn kết mạnh với các vi chất, đặc biệt là sắt và kẽm, làm giảm đáng kể mức độ hấp thu dinh dưỡng tại đường ruột [1, 8]. Dù vậy, mức độ cản trở phụ thuộc vào hàm lượng chất này trong khẩu phần ăn, và hoàn toàn có thể khắc phục thông qua các biện pháp sơ chế khoa học như ngâm nở, lên men hoặc kích hoạt enzyme tự nhiên [2, 8].

Cơ chế liên kết của axit phytic với vi chất

Axit phytic đóng vai trò là dạng dự trữ phốt pho chính trong các loại hạt, ngũ cốc và cây họ đậu, phục vụ cho quá trình sinh trưởng của mầm cây non ^[1]. Ở ngũ cốc nguyên hạt, hợp chất này tập trung chủ yếu ở phần phôi mầm và lớp vỏ cám (aleurone), nơi cũng tích tụ hàm lượng lớn các chất khoáng cần thiết ^[2].

Về mặt hóa học, axit phytic có cấu trúc mang điện tích âm mạnh, dễ dàng tạo phức hợp không tan (chelating) với các ion khoáng mang điện tích dương trong môi trường ruột già và ruột non ^[1]. Các khoáng chất bị gắn kết mạnh mẽ nhất bao gồm sắt, kẽm, canxi và magie [1, 4]. Khi liên kết này được hình thành, hệ tiêu hóa của con người không thể phân tách các khoáng chất ra khỏi phức hợp để vận chuyển qua niêm mạc ruột vào máu ^[1]. Do đó, chúng bị đào thải ra ngoài theo phân, khiến tính khả dụng sinh học (bioavailability) của các vi chất tụt giảm nghiêm trọng [1, 4].

Mức độ ức chế hấp thu sắt và kẽm trên thực tế

Mức độ cản trở của hợp chất này đối với việc hấp thu vi chất dinh dưỡng ở người đã được kiểm chứng rõ nét qua nhiều khảo sát thực nghiệm. Nghiên cứu tổng quan năm 2003 cho thấy axit phytic là chất ức chế hấp thu sắt cực kỳ mạnh ở cả trẻ sơ sinh lẫn người trưởng thành ^[3]. Cụ thể, khi ăn cháo chế biến từ ngũ cốc nguyên hạt và cây họ đậu có hàm lượng axit phytic khoảng 1 g/100 g, tỷ lệ hấp thu sắt thực tế có thể tụt xuống mức cực thấp, chỉ còn 2% đến 3%, ngay cả ở những đối tượng đang bị thiếu hụt sắt ^[3].

Nghiên cứu cũng ghi nhận nếu giảm được 90% lượng axit phytic (chỉ còn khoảng 100 mg/100 g sản phẩm khô), tỷ lệ hấp thu sắt có thể tăng lên khoảng hai lần; nếu phân giải hoàn toàn lượng phytate thì mức hấp thu có thể tăng gấp 5 lần hoặc hơn ^[3]. Đối với kẽm, khi hàm lượng axit phytic giảm xuống mức thấp từ 20 đến 30 mg/100 g sản phẩm khô, khả năng hấp thu kẽm mới đạt trạng thái thỏa đáng ^[3].

Một thử nghiệm lâm sàng năm 2002 thực hiện trên người trưởng thành khỏe mạnh áp dụng thiết kế chéo (crossover design) với khẩu phần cháo polenta ngô ^[4]. Kết quả so sánh giữa ngô biến đổi di truyền giảm 60% axit phytic (tỷ lệ mol phytate:kẽm là 17:1) và ngô nguyên bản tự nhiên (tỷ lệ mol 36:1) cho thấy: tỷ lệ hấp thu phân đoạn của kẽm ở nhóm dùng ngô giảm phytate đạt 0,30 ± 0,13, cao vượt trội so với mức 0,17 ± 0,11 ở nhóm dùng ngô tự nhiên ^[4].

Năm 2013, một nghiên cứu trên 16 phụ nữ tại Benin (Tây Phi) sử dụng kỹ thuật đánh dấu đồng vị sắt bền (57Fe hoặc 58Fe) trong món cháo ngũ cốc fonio nguyên hạt ^[5]. Ban đầu, do hàm lượng axit phytic cao, tỷ lệ hấp thu sắt trung bình hình học chỉ đạt 2,6% ^[5]. Sau khi khử phytate kết hợp vi chất hóa sắt (giảm tỷ lệ mol phytate:sắt từ 23,7:1 xuống 0,3:1), mức hấp thu sắt đã tăng vọt lên 8,3%, tức gấp 3,2 lần ^[5].

Bên cạnh sắt và kẽm, nghiên cứu năm 2004 trên các tình nguyện viên trưởng thành khỏe mạnh ăn bánh mì trắng bổ sung axit phytic cũng chứng minh chất này làm giảm tỷ lệ hấp thu phân đoạn biểu kiến của magie từ 32,5 ± 6,9% xuống 13,0 ± 6,9% theo cơ chế phụ thuộc liều lượng ^[6]. Tại một nghiên cứu năm 2015 trên các giống lúa xát vỏ (gạo rẫy Bario), mối tương quan nghịch giữa hàm lượng axit phytic và khả năng sinh khả dụng sinh học được ghi nhận mạnh nhất ở canxi (r = 0,60), tiếp theo là sắt (r = 0,40) và kẽm (r = 0,27) ^[7].

Hai mặt của axit phytic: Không hoàn toàn là chất độc hại

Mặc dù ức chế hấp thu vi khoáng, các nhà khoa học nhấn mạnh rằng không nên nhìn nhận axit phytic thuần túy như một hợp chất có hại ^[1]. Bản thân phytate là một chất chống oxy hóa tự nhiên giúp bảo vệ tế bào [3, 8]. Nhiều nghiên cứu hiện đại đang tìm hiểu thêm về tiềm năng của axit phytic trong việc hỗ trợ phòng ngừa ung thư, bệnh tim mạch, đái tháo đường và sự hình thành sỏi thận ^[1].

Hơn nữa, một nghiên cứu thực nghiệm năm 1999 trên chuột Wistar được cho ăn bột mì nguyên cám và bột mì trắng trong 3 tuần đã đem lại kết quả bất ngờ ^[8]. Mặc dù bột mì nguyên cám chứa hàm lượng axit phytic và chất xơ cao, nhưng tổng hàm lượng khoáng chất đưa vào cơ thể lại lớn hơn gấp nhiều lần (gấp 4 lần đối với magie, gấp 2 lần đối với sắt và kẽm) ^[8]. Do đó, lượng khoáng chất thực tế được hấp thu (tính theo mg/ngày) cũng như nồng độ magie, sắt trong huyết tương, xương chày và gan của nhóm chuột ăn bột mì nguyên cám vẫn cao hơn đáng kể so với nhóm ăn bột mì trắng ^[8]. Điều này chỉ ra rằng lượng khoáng ban đầu dồi dào trong ngũ cốc thô có thể bù đắp một phần cho tỷ lệ hấp thu bị sụt giảm.

Những hiểu lầm thường gặp của người tiêu dùng

Nhiều người lầm tưởng rằng chỉ cần vo gạo hoặc nấu chín ngũ cốc thông thường là có thể loại bỏ hoàn toàn axit phytic. Trên thực tế, axit phytic là hợp chất tương đối bền nhiệt; các phương pháp gia nhiệt thông thường nếu không qua giai đoạn kích hoạt enzyme phytase tự nhiên thì lượng phytate bị phân giải là không đáng kể [1, 2].

Một hiểu lầm khác là việc giảm bớt một lượng nhỏ phytate (ví dụ 10-20%) sẽ ngay lập tức khơi thông dòng hấp thu sắt. Khuyến cáo khoa học cho thấy sự sụt giảm khiêm tốn của axit phytic không tạo ra cải thiện hữu ích nào cho việc hấp thu sắt ^[3]. Để sắt được hấp thu tối ưu, thức ăn cần được phân giải enzyme gần như triệt để hoặc phải đạt tỷ lệ mol giữa axit phytic và sắt dưới 1, lý tưởng nhất là dưới 0,5 ^[3].

Ai cần đặc biệt thận trọng với axit phytic?

Việc tiêu thụ ngũ cốc nguyên hạt chứa lượng lớn phytate cần được tính toán kỹ lưỡng ở một số nhóm đối tượng nhạy cảm:

• Trẻ nhỏ và trẻ sơ sinh trong độ tuổi ăn dặm: Tình trạng thiếu máu do thiếu sắt và thiếu kẽm diễn ra rất phổ biến ở lứa tuổi này tại các quốc gia đang phát triển [1, 8]. Chế độ ăn dặm nếu chỉ phụ thuộc vào bột ngũ cốc thô và đậu chưa qua xử lý có thể khiến cơ thể trẻ rơi vào tình trạng thiếu vi chất mạn tính ^[3].
• Phụ nữ mang thai và người bị thiếu máu thiếu sắt: Tỷ lệ hấp thu sắt tự nhiên từ cháo ngũ cốc họ đậu chỉ ở mức 2-3%, không đủ đáp ứng nhu cầu tạo máu ngày càng tăng ^[3].
• Người ăn chay trường, ăn thuần thực vật (vegan): Do loại bỏ hoàn toàn nguồn vi khoáng dễ hấp thu từ động vật, người ăn thuần chay phụ thuộc phần lớn vào thực vật giàu phytate nên đối mặt với nguy cơ suy giảm miễn dịch và thiếu hụt vi lượng ^[1].

Đối với những người có bệnh lý đường tiêu hóa hoặc đang điều trị bệnh nền bằng các thuốc bổ sung vi chất, cần tham khảo ý kiến chuyên gia dinh dưỡng hoặc bác sĩ để điều chỉnh chế độ ăn hợp lý, tránh tự ý thay thế toàn bộ tinh bột trắng sang ngũ cốc thô.

Giải pháp ngâm nở và sơ chế theo góc nhìn khoa học

Để hóa giải rào cản từ axit phytic mà vẫn giữ trọn vẹn chất xơ và các hợp chất chống oxy hóa trong hạt, người tiêu dùng có thể áp dụng các biện pháp sơ chế tiền kỳ đã được khoa học kiểm chứng:

• Ngâm nở trong nước ấm: Ngâm hạt, ngũ cốc và các loại đậu trong môi trường nước ấm trước khi chế biến giúp kích hoạt enzyme phytase nội tại của hạt phân giải liên kết phytate ^[1].
• Ủ mầm (sprouting): Quá trình nảy mầm là thời điểm sinh học tự nhiên mà hạt kích hoạt tối đa enzyme để chuyển hóa axit phytic dự trữ thành phốt pho tự do phục vụ tăng trưởng ^[1].
• Lên men tự nhiên (fermentation): Các quá trình như làm bánh mì bằng bột chua tự nhiên (sourdough) hay ủ tương giúp môi trường đạt độ pH tối ưu cho enzyme phytase hoạt động mạnh mẽ nhất ^[1].
• Phối trộn các nguồn hạt có hoạt tính enzyme cao: Nghiên cứu cho thấy bột mì nguyên cám có hoạt tính enzyme phytase tự nhiên đạt khoảng 2,9 ± 1,3 đơn vị (PU/g), cao hơn rất nhiều so với một số loại hạt khác như ngũ cốc fonio (chỉ 0,17 ± 1,61 PU/g) ^[5]. Khi phối trộn 25% lúa mì nguyên cám vào cháo ngũ cốc và ủ ở điều kiện pH 5,0 và nhiệt độ 50 độ C trong 60 phút, lượng axit phytic đã bị phân giải gần như hoàn toàn ^[5].

Ngũ cốc nguyên hạt và các loại hạt dinh dưỡng vẫn là nền tảng của một chế độ ăn lành mạnh và giúp phòng ngừa nhiều bệnh mạn tính ^[1]. Thay vì cực đoan loại bỏ nhóm thực phẩm này khỏi bàn ăn, người tiêu dùng chỉ cần áp dụng các thói quen chế biến đơn giản như ngâm nước, ủ mầm hay lên men để biến những hạt ngũ cốc giàu dinh dưỡng thành nguồn dưỡng chất thực sự dễ hấp thu cho cơ thể.