Sữa không lactose (lactose-free) vì sao lại ngọt hơn sữa thường?

Nhiều người tiêu dùng khi lần đầu chuyển sang uống sữa không chứa lactose (lactose-free) thường ngạc nhiên bởi vị ngọt thanh rất rõ rệt. Dù nhãn thành phần ghi rõ không hề bổ sung thêm đường mía hay bất kỳ chất tạo ngọt nhân tạo nào, vị giác vẫn dễ dàng nhận thấy dòng sữa này đậm đà và ngọt hơn hẳn so với sữa tươi thông thường.

Nguyên nhân thực chất không đến từ việc nhà sản xuất lén thêm đường, mà bắt nguồn từ chính phản ứng sinh hóa tự nhiên trong quá trình chế biến. Khi enzyme lactase được đưa vào sữa, nó sẽ bẻ gãy phân tử đường lactose nguyên bản thành hai loại đường đơn giản hơn là glucose và galactose, vốn có độ ngọt cảm nhận trên đầu lưỡi cao hơn rất nhiều so với phân tử đường đôi ban đầu.

Bản chất đường lactose và lý do sữa thường ít ngọt

Trong tự nhiên, sữa của các loài động vật có vú luôn chứa một lượng carbohydrate đặc trưng là đường lactose. Đường lactose chiếm khoảng 2% đến 8% khối lượng sữa tùy thuộc vào từng loài và từng công thức sữa ^[1]. Ở trạng thái tự nhiên, lactose là một loại đường đôi (disaccharide), được cấu tạo bởi hai phân tử đường đơn liên kết chặt chẽ với nhau gồm D-glucose và D-galactose thông qua liên kết beta-1,4-glycosidic ^[2], ^[1].

Cấu trúc hóa học đặc thù này khiến phân tử lactose khó tương tác với các thụ thể cảm nhận vị ngọt trên gai lưỡi của con người. Nếu lấy độ ngọt của đường mía (sucrose) làm chuẩn mốc là 100%, thì độ ngọt tương đối của đường lactose chỉ đạt khoảng 16% ^[3]. Một số tài liệu khác ghi nhận giá trị cảm nhận độ ngọt của lactose dao động trong khoảng từ 0,2 đến 0,4 (tương đương 20% đến 40%) so với đường sucrose ^[4]. Chính vì độ ngọt tương đối rất thấp này, lactose không mang lại cảm giác ngọt đậm đà và hầu như không kích hoạt cảm giác thỏa mãn vị giác tức thì như đường sucrose sau khi uống ^[2].

Trong cơ thể người, đường lactose khi đi vào ruột non sẽ được phân giải nhờ enzyme lactase nội sinh để chuyển thành glucose và galactose trước khi hấp thu ^[1]. Tuy nhiên, một bộ phận rất lớn người trưởng thành bị suy giảm loại enzyme này, dẫn tới tình trạng bất dung nạp lactose với các triệu chứng khó chịu như đầy bụng, chướng hơi hoặc tiêu chảy ^[5], ^[1].

Enzyme lactase: "Chìa khóa" nhân đôi vị ngọt tự nhiên

Để giúp người bất dung nạp lactose vẫn có thể uống được sữa động vật mà không gặp các rối loạn tiêu hóa, ngành công nghiệp thực phẩm đã áp dụng quy trình xử lý trước bằng enzyme beta-galactosidase (thường gọi là lactase) ^[3], ^[5]. Enzyme này đóng vai trò như một chiếc kéo sinh học, cắt đứt liên kết beta-1,4-glycosidic giữa glucose và galactose trước khi sữa được đóng hộp đưa đến tay người tiêu dùng ^[5], ^[2].

Sau khi quá trình thủy phân hoàn tất, hàm lượng lactose nguyên vẹn trong sữa giảm xuống mức cực thấp, thường dưới 0,1 g/L ^[5]. Đổi lại, sữa lúc này giải phóng một lượng đường đơn đáng kể, với nồng độ glucose và galactose đạt xấp xỉ 25 g/L mỗi loại ^[5]. Điều này đồng nghĩa với việc tổng khối lượng carbohydrate trong sữa gần như không thay đổi, nhưng hình thái tồn tại của các phân tử đường đã hoàn toàn biến đổi.

Chính sự thay đổi hình thái này tạo ra bước ngoặt lớn về vị giác. Theo các phép đo độ ngọt tương đối so với sucrose (100%), đường glucose tự do có độ ngọt đạt khoảng 74%, còn galactose tự do có độ ngọt đạt khoảng 30% ^[3]. Khi hai phân tử đường đơn này hòa trộn cùng nhau trong một ngụm sữa, tổng độ ngọt cảm nhận được trên đầu lưỡi sẽ cao hơn gấp nhiều lần so với khi chúng còn gắn kết dưới dạng đường đôi lactose ban đầu ^[3], ^[5]. Vì vậy, cùng một lượng calo và cùng một lượng carbohydrate sữa tự nhiên, sữa không lactose luôn mang lại cảm giác ngọt ngào hơn cho người uống ^[5].

Các nghiên cứu công nghệ enzyme và giải pháp điều chỉnh độ ngọt

Quá trình chuyển hóa sinh hóa này đã được các nhà khoa học kiểm chứng và phát triển qua nhiều thử nghiệm công nghệ nhằm tối ưu hóa hương vị cũng như giá trị kinh tế.

Một công bố vào năm 2018 đã tổng hợp nhiều giải pháp biến đổi phụ phẩm sữa chứa lactose thành chất làm ngọt giá trị cao ^[3]. Nghiên cứu nhắc lại thử nghiệm tiên phong của nhóm Arndt và Wehling, trong đó enzyme beta-galactosidase cố định từ nấm mốc Aspergillus oryzae được dùng để xử lý siro whey phô mai nhằm thay thế đường sucrose trong kem ăn ^[3]. Kết quả cho thấy chế phẩm lactose thủy phân đã thay thế thành công 25% lượng đường sucrose mà hầu như không làm thay đổi chất lượng cảm quan ^[3]. Nhóm tác giả tiếp tục bổ sung enzyme glucose isomerase từ Actinoplanes missouriensis để đồng hóa glucose thành fructose, giúp thay thế tới 50% sucrose; tuy nhiên tỷ lệ đồng phân hóa thấp (34,8%) là rào cản về mặt thương mại ^[3].

Cũng trong báo cáo này, một nghiên cứu khác của tác giả Lorenzen và các cộng sự đã ứng dụng enzyme beta-galactosidase từ nấm men Kluyveromyces lactis kết hợp cùng glucose isomerase từ Streptomyces rubiginosus để xử lý đường lactose từ sữa tách béo và whey trong sản xuất sữa chua ^[3]. Quá trình này tạo ra hỗn hợp đường đơn gồm glucose, galactose cùng một số dẫn xuất, giúp gia tăng đáng kể độ ngọt cảm nhận của sữa chua mà không cần bổ sung thêm đường tinh luyện từ bên ngoài ^[3].

Mặc dù vị ngọt tự nhiên là điểm cộng với nhiều người tiêu dùng, nhưng cũng có một bộ phận khách hàng ưa chuộng sữa thanh nhạt giống sữa truyền thống. Một nghiên cứu công bố năm 2024 đã phát triển giải pháp màng xúc tác sinh học để tạo ra hai dòng sản phẩm sữa không lactose riêng biệt: dòng có vị ngọt và dòng không ngọt ^[6]. Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm hệ enzyme tự do và enzyme cố định trên màng polyme (cellulose tái sinh và polyamide) gồm beta-galactosidase NOLA, glucose oxidase từ Aspergillus niger và catalase từ Serratia sp. ở nhiệt độ thấp ^[6].

Kết quả thử nghiệm cho thấy, đối với hệ enzyme tự do, quá trình thủy phân lactose hoàn tất sau 1 giờ, còn quá trình phân hủy bớt glucose (để làm giảm độ ngọt) diễn ra trong 4,3 giờ ^[6]. Khi chuyển sang dạng màng xúc tác, dù thời gian chuyển hóa sinh học kéo dài hơn so với enzyme tự do, các màng này có thể tái sử dụng tới 5 chu kỳ đối với enzyme beta-galactosidase và 10 chu kỳ đối với tổ hợp glucose oxidase cùng catalase ^[6]. Điều này mở ra khả năng sản xuất sữa không lactose nhưng không bị ngọt gắt ở quy mô công nghiệp trong tương lai ^[6].

Bên cạnh đó, một nghiên cứu công bố năm 2019 đã phát triển thành công chất xúc tác toàn tế bào dựa trên vi khuẩn Corynebacterium glutamicum ATCC13032 để xử lý dịch thẩm thấu whey chứa 98 g/L lactose ^[7]. Hệ thống này đã thủy phân hoàn toàn lượng lactose và chuyển đổi một phần thành 23,5 g/L fructose và 20,4 g/L tagatose (đạt tỷ lệ chuyển đổi 49% glucose và 44% galactose), tạo nên một hỗn hợp có độ ngọt tương đương đường sucrose ^[7].

Lợi ích dinh dưỡng và giới hạn của các bằng chứng khoa học

Việc đường đôi được phân cắt sẵn mang lại lợi ích trực tiếp và rõ ràng nhất cho những người mắc chứng kém hấp thu lactose, giúp họ thưởng thức trọn vẹn nguồn dưỡng chất từ sữa mà không lo lắng về các triệu chứng đường ruột khó chịu ^[5]. Ngoài ra, việc tăng độ ngọt tự nhiên từ glucose và galactose còn cho phép các nhà sản xuất sữa và chế phẩm từ sữa cắt giảm lượng đường bổ sung thêm từ 10 đến 15 g/kg sản phẩm, từ đó hỗ trợ giảm lượng calo nạp vào cơ thể ^[5].

Về mặt chuyển hóa, các dữ liệu khoa học cho thấy sữa không lactose không tạo ra sự khác biệt tiêu cực nào đối với hoạt động sinh lý bình thường của con người so với sữa truyền thống ^[5]. Khi đi vào cơ thể, các phân tử glucose và galactose được phân giải sẵn sẽ được hấp thu qua niêm mạc ruột non hoàn toàn tương tự như các sản phẩm tiêu hóa lactose ở người dung nạp bình thường ^[5].

Thử nghiệm trên chuột cho thấy không có sự khác biệt về tốc độ làm rỗng dạ dày giữa việc tiêu thụ lactose nguyên vẹn so với hỗn hợp đường glucose và galactose ^[5]. Một nghiên cứu trên bê con cũng xác nhận không có sự khác biệt về phản ứng đường huyết giữa sữa thường và sữa không lactose ^[5]. Kết quả này tiếp tục được ghi nhận tương tự trong một nghiên cứu trên người trưởng thành khỏe mạnh, cũng như không thấy sự khác biệt về đáp ứng đường huyết ở bệnh nhân đái tháo đường khi so sánh giữa lactose và các sản phẩm tiêu hóa của nó ^[5].

Tuy nhiên, bằng chứng khoa học cũng chỉ ra một số giới hạn cần lưu ý. Mặc dù sữa không lactose giải quyết tốt vấn đề tiêu hóa cho người thiếu men lactase, bản thân đường lactose tự nhiên lại có những vai trò sinh học riêng biệt mà các sản phẩm thay thế khó bù đắp trọn vẹn ^[2]. Đường lactose có chỉ số đường huyết (GI) khá thấp, chỉ ở mức 46 so với mức 65 của đường sucrose ^[2]. Đường lactose tự nhiên cũng ít gây sâu răng hơn đường sucrose và thúc đẩy sự phát triển của hệ vi sinh vật đường ruột có lợi, hỗ trợ tăng cường hấp thu canxi ở ruột ^[2]. Trong các công thức sữa không lactose cho trẻ nhỏ dùng maltodextrin thay thế, bằng chứng cho thấy maltodextrin có thể làm rối loạn cân bằng vi khuẩn đường ruột và tạo điều kiện cho vi khuẩn E. coli phát triển ^[2].

Những hiểu lầm thường gặp về sữa không lactose

Nhiều người tiêu dùng lầm tưởng rằng vị ngọt đậm của sữa không lactose là do nhà sản xuất thêm đường hóa học hoặc hương liệu tạo ngọt nhân tạo. Thực tế, quy trình sản xuất sữa không lactose chất lượng cao không cần thêm bất kỳ chất tạo ngọt nào khác, mà vị ngọt này hoàn toàn là kết quả của việc giải phóng 25 g/L glucose và 25 g/L galactose từ chính phân tử lactose nội tại của sữa ^[5].

Một hiểu lầm phổ biến khác là sữa không lactose sẽ chứa nhiều calo hơn hoặc gây béo hơn sữa tươi thường. Như các số liệu khoa học đã chứng minh, tổng lượng carbohydrate được bảo toàn nguyên vẹn sau phản ứng enzyme, chỉ thay đổi về dạng cấu trúc phân tử ^[5]. Giá trị dinh dưỡng tổng thể và lượng calo của hai loại sữa là tương đương nhau ^[5].

Ngoài ra, một số người cho rằng đã uống sữa không lactose thì tuyệt đối không được dùng sữa thường. Viện Y tế Quốc gia Hoa Kỳ (NIH) đã kết luận rằng phần lớn những người kém hấp thu lactose vẫn có thể dung nạp tới 12 g lactose trong mỗi khẩu phần (tương đương khoảng một ly sữa nhỏ) mà không gặp phải các triệu chứng rối loạn nghiêm trọng nào ^[5].

Ai nên thận trọng khi sử dụng?

Mặc dù là giải pháp tuyệt vời cho người bất dung nạp lactose, một số nhóm đối tượng vẫn cần cẩn trọng khi sử dụng loại sữa này.

Người dị ứng đạm sữa bò (chẳng hạn như dị ứng protein casein hoặc whey) tuyệt đối không thể thay thế bằng sữa không lactose. Sữa không lactose chỉ loại bỏ hoặc cắt nhỏ phân tử carbohydrate (lactose), trong khi toàn bộ thành phần protein của sữa bò vẫn được giữ nguyên vẹn ^[5]. Người có cơ địa dị ứng sữa bò vẫn sẽ gặp phải các phản ứng miễn dịch nguy hiểm nếu sử dụng.

Đối với người mắc bệnh đái tháo đường, việc chuyển đổi glucose và galactose tự do diễn ra nhanh hơn ở ruột có thể dẫn đến việc hấp thu trực tiếp ngay sau khi uống ^[5]. Dù các nghiên cứu ghi nhận không có sự khác biệt lớn về phản ứng đường huyết tổng thể giữa sữa thường và sữa đã thủy phân ^[5], người bệnh đái tháo đường vẫn nên tham khảo ý kiến bác sĩ chuyên khoa hoặc chuyên gia dinh dưỡng để kiểm soát lượng carbohydrate nạp vào trong từng bữa ăn.

Đối với trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ không mắc chứng bất dung nạp bẩm sinh, đường lactose vẫn là nguồn năng lượng ưu tiên hàng đầu, giúp tổng hợp các đại phân tử phức tạp và duy trì hệ vi sinh đường ruột khỏe mạnh ^[2]. Việc cắt giảm lactose hoàn toàn mà không có chỉ định y khoa của bác sĩ nhi khoa là điều không cần thiết ^[2].

Cách áp dụng thực tế trong đời sống

Người tiêu dùng có thể tận dụng đặc tính ngọt tự nhiên của sữa không lactose để cải thiện chế độ dinh dưỡng hàng ngày theo một số cách:

• Giảm đường khi chế biến: Tận dụng độ ngọt thanh có sẵn từ sữa không lactose để pha chế sinh tố, làm bánh flan hoặc nấu chè mà không cần thêm đường cát hay sữa đặc, giúp cắt giảm lượng calo rỗng ^[5].
• Thời điểm sử dụng: Uống sữa vào bữa sáng hoặc các bữa phụ trong ngày để cung cấp canxi và năng lượng duy trì hoạt động thể chất. Người có hệ tiêu hóa nhạy cảm nên uống từng ngụm nhỏ cùng bữa ăn nhẹ.
• Nấu nướng và tạo màu: Do chứa hàm lượng đường khử tự do (glucose và galactose) cao, sữa không lactose sẽ tham gia phản ứng tạo màu nâu (phản ứng Maillard) nhanh hơn khi nướng bánh hoặc nấu ở nhiệt độ cao ^[4]. Cần chú ý điều chỉnh nhiệt độ và thời gian nướng thấp hơn một chút so với khi dùng sữa tươi thông thường để tránh làm món ăn bị sẫm màu quá mức.
• Lựa chọn sản phẩm: Luôn đọc kỹ nhãn thành phần dinh dưỡng để phân biệt giữa sữa không lactose nguyên chất và các loại sữa có bổ sung thêm hương liệu nhân tạo hay chất ổn định.

Sữa không lactose có vị ngọt đậm hơn sữa thông thường hoàn toàn là kết quả của phản ứng enzyme phân tách đường đôi tự nhiên thành các loại đường đơn ngọt hơn ^[3], ^[5]. Đây là giải pháp dinh dưỡng an toàn, tiện lợi cho người kém tiêu hóa sữa, giúp cơ thể dễ dàng hấp thu dưỡng chất thiết yếu ^[5]. Dẫu vậy, việc duy trì một chế độ ăn uống đa dạng, cân bằng và lắng nghe phản ứng của cơ thể luôn là nguyên tắc vàng để bảo vệ sức khỏe lâu dài.