Nhiều người tập luyện thể thao và thể hình thường duy trì thói quen uống whey protein đều đặn mỗi ngày suốt nhiều năm liền để phát triển cơ bắp. Tuy nhiên, sự xuất hiện của các triệu chứng đầy hơi, khó tiêu hoặc biến đổi tiêu hóa khiến không ít người đặt dấu hỏi về việc đạm nồng độ cao tác động ra sao đến đường ruột. Liệu việc dung nạp bột đạm kéo dài có làm xáo trộn cộng đồng hàng nghìn tỷ vi sinh vật đang sinh sống bên trong cơ thể?

Các nghiên cứu khoa học cho thấy whey protein nồng độ cao có thể tạo ra những thay đổi cụ thể lên hệ vi sinh đường ruột, đặc biệt là xu hướng làm gia tăng ngành vi khuẩn Bacteroidetes và suy giảm một số chủng vi khuẩn có lợi khi lượng đạm dư thừa đi xuống đại tràng [1], [2]. Mặc dù vậy, mức độ biến đổi phụ thuộc chặt chẽ vào tổng khẩu phần dinh dưỡng, liều dùng và sự cân bằng giữa chất đạm với chất xơ [1], [2].

Cơ chế tác động của đạm nồng độ cao tại đại tràng

Đường tiêu hóa của con người dung nạp thức ăn và phân cắt protein thành các peptide nhỏ và axit amin tại dạ dày và ruột non. Tuy nhiên, khi một lượng lớn bột đạm được bổ sung hàng ngày, quá trình hấp thu tại ruột non có thể bị quá tải, khiến một phần đạm nguyên vẹn hoặc chuỗi peptide chưa tiêu hóa hết trôi xuống đại tràng [1].

Khi đạm tập trung với mật độ cao tại đại tràng, các quần thể vi sinh vật cư trú tại đây sẽ chuyển hướng nguồn cơ chất chuyển hóa [1]. Thông thường, vi khuẩn đường ruột ưa thích việc lên men chất xơ hòa tan và carbohydrate không tiêu hóa để tạo ra các axit béo chuỗi ngắn (SCFA) nuôi dưỡng tế bào niêm mạc ruột [1], [3]. Khi lượng đạm dư thừa tích tụ, vi khuẩn sở hữu hoạt tính phân giải protein (proteolytic activity) sẽ chiếm ưu thế để phân hủy các chuỗi axit amin này [1].

Quá trình chuyển hóa đạm đại tràng kéo theo sự tái sắp xếp cấu trúc vi sinh vật, làm thay đổi tỷ lệ tương đối giữa các ngành vi khuẩn lớn, tiêu biểu là Bacteroidetes và Firmicutes [1], [2]. Sự dịch chuyển này phản ánh trực tiếp khả năng thích ứng của vi sinh vật trước nguồn thức ăn sẵn có trong lòng ruột [1].

Tỷ lệ Bacteroidetes và sự suy giảm lợi khuẩn

Ngành Bacteroidetes bao gồm các vi khuẩn Gram âm có khả năng thích nghi cao với môi trường giàu đạm và tham gia tích cực vào các con đường phân giải protein [1]. Khi chế độ ăn giàu đạm kéo dài, tỷ lệ vi khuẩn thuộc ngành Bacteroidetes thường được ghi nhận gia tăng đáng kể [1], [2].

Một nghiên cứu can thiệp kéo dài 10 tuần trên các vận động viên chạy việt dã đã theo dõi tác động của việc bổ sung hàng ngày 20 gam protein (gồm 10 gam whey cô lập kết hợp cùng 10 gam dịch thủy phân thịt bò) [1]. Lượng đạm bổ sung này làm tăng 17% tổng lượng protein trong khẩu phần ăn hàng ngày của các vận động viên [1]. Kết quả phân tích cho thấy việc bổ sung đạm làm gia tăng đáng kể số lượng vi khuẩn thuộc ngành Bacteroidetes [1].

Đồng thời, nghiên cứu cũng ghi nhận sự suy giảm của các nhóm vi sinh vật sản xuất axit béo chuỗi ngắn và các chi vi khuẩn có lợi cho sức khỏe như Roseburia, Blautia và chủng Bifidobacterium longum (B. longum) [1]. Đáng chú ý, can thiệp này làm tăng các vi khuẩn có hoạt tính phân giải protein mà không làm thay đổi nồng độ axit béo chuỗi ngắn, nồng độ amoniac hay độ pH trong phân của các vận động viên sức bền [1].

Một thử nghiệm sơ bộ khác cũng đánh giá tác động của chất bổ sung protein lên hệ vi sinh vật của vận động viên với hai nhóm đối chứng (nhóm bổ sung protein n = 12 và nhóm đối chứng n = 12) [2]. Các nhà nghiên cứu phát hiện sự sụt giảm các chủng probiotic gồm Blautia và Bifidobacterium longum, đi kèm sự gia tăng của ngành Bacteroidetes [2]. Từ các phát hiện này, các tác giả nhận định rằng việc bổ sung protein kéo dài có thể gây ra những ảnh hưởng bất lợi cho hệ vi sinh đường ruột ở nhóm vận động viên sức bền [2].

Biến đổi hệ vi rút đường ruột khi uống whey protein

Bên cạnh vi khuẩn, đường ruột của con người còn chứa một hệ thống vi rút phong phú được gọi là virome đường ruột, gồm các thực khuẩn thể và vi rút ký sinh tương tác với vi khuẩn và tế bào chủ [1]. Tác động của whey protein lên hệ vi rút này đã được làm sáng tỏ qua các nghiên cứu lâm sàng chuyên sâu [4], [1].

Một thử nghiệm can thiệp tiến cứu kéo dài 8 tuần đã khảo sát trên những người trưởng thành khỏe mạnh nhưng có lối sống ít vận động (đa phần thừa cân với tỷ lệ mỡ cơ thể trên 30%) [4], [1]. Các đối tượng tham gia được chia thành 3 nhóm, mỗi nhóm gồm 30 người: nhóm chỉ tập thể dục, nhóm chỉ uống bổ sung 30 gam whey protein mỗi ngày, và nhóm kết hợp vừa tập thể dục vừa uống 30 gam whey protein mỗi ngày [1].

Phân tích hệ gen vi sinh vật (metagenomics) và chất chuyển hóa (metabolomics) cho thấy việc tăng cường hoạt động thể lực chỉ tạo ra những thay đổi khiêm tốn về thành phần và chức năng vi sinh vật đường ruột [4]. Tuy nhiên, ở các nhóm đối tượng sử dụng whey protein đều đặn hàng ngày, các nhà khoa học lần đầu tiên ghi nhận những biến đổi rõ rệt và đáng kể trong tính đa dạng của hệ virome đường ruột [4], [1]. Điều này cho thấy việc uống whey protein thường xuyên có thể tác động sâu sắc đến cấu trúc hệ vi rút cư trú trong đường tiêu hóa [4], [1].

Những khác biệt giữa các thử nghiệm lâm sàng

Tác động của whey protein lên vi sinh vật đường ruột không hoàn toàn đồng nhất giữa mọi cá thể, mà có sự khác biệt tùy theo tình trạng sinh lý và dạng thức chế biến của sản phẩm [2], [5].

Một tổng quan hệ thống phân tích 8 thử nghiệm ngẫu nhiên có đối chứng đã chỉ ra rằng, trái ngược với các sản phẩm sữa lên men như sữa chua hay kefir, các dạng đạm cô lập từ sữa như whey isolate và casein isolate không làm biến đổi đáng kể thành phần hệ vi sinh đường ruột ở những người khỏe mạnh bình thường [2]. Thêm vào đó, trong một thử nghiệm lâm sàng ngẫu nhiên, việc bổ sung protein trong giai đoạn hạn chế calo giúp giảm khối lượng mỡ nội tạng nhiều hơn và làm tăng tính đa dạng vi sinh vật, đặc biệt rõ rệt ở những người có độ đa dạng vi sinh nền ban đầu thấp [2].

Ở trẻ nhỏ từ 1 đến 3 tuổi, đạm whey thủy phân còn kích thích gia tăng số lượng vi khuẩn probiotic và nồng độ các axit béo chuỗi ngắn, thể hiện các đặc tính tương tự như một chất tiền sinh học (prebiotic) [2]. Ngoài ra, chiết xuất protein từ whey và đậu hà lan từng được ghi nhận giúp tăng cường vi khuẩn hội sinh Bifidobacterium và Lactobacillus, đồng thời đạm whey còn giúp giảm sự hiện diện của các vi khuẩn gây bệnh như Bacteroides fragilis và Clostridium perfringens [3].

Nguồn gốc và phương pháp sản xuất whey protein cũng là yếu tố chi phối phản ứng của vi khuẩn đường ruột [6], [7]. Một nghiên cứu so sánh giữa whey protein tổng hợp sinh học từ nấm men và bột đạm whey isolate truyền thống từ sữa bò cho thấy cấu trúc gắn chuỗi đường (N-glycome) của hai nguồn đạm này khác biệt rõ rệt dù đều có thành phần chính là beta-lactoglobulin [6], [7]. Khi thử nghiệm mô hình lên men phân người trong ống nghiệm (in vitro), hai loại whey protein này đã tạo ra những khác biệt đáng kể giữa ba quần thể vi sinh vật đại diện [6], [7].

Lợi ích, giới hạn và hiểu lầm phổ biến

Nhiều người tập gym tin rằng uống càng nhiều whey protein thì cơ bắp phát triển càng nhanh mà không gây tác dụng phụ nào cho đường tiêu hóa. Tuy nhiên, các bằng chứng khoa học cho thấy việc tiêu thụ lượng đạm vượt quá khả năng hấp thu của ruột non sẽ đẩy lượng đạm thừa xuống đại tràng, kích thích vi khuẩn phân giải protein và làm giảm mật độ các lợi khuẩn như Roseburia hay Blautia [1], [2].

Ngược lại, một số người lại quá lo lắng rằng đạm động vật nói chung và whey protein nói riêng sẽ phá hủy toàn bộ hệ vi sinh đường ruột. Đây là một quan niệm chưa chuẩn xác. Protein từ động vật có khả năng tiêu hóa cao hơn đạm thực vật do không bị cản trở bởi các yếu tố kháng dinh dưỡng tự nhiên của thực vật, đồng thời cung cấp các axit amin thiết yếu cân bằng [5]. Khi được sử dụng ở mức khuyến nghị hợp lý, đạm từ thịt và sữa giúp làm tăng số lượng chi vi khuẩn Lactobacillus và duy trì cấu trúc vi sinh vật cân bằng hơn so với protein từ đậu nành đơn thuần [5].

Cần nhìn nhận rằng các nghiên cứu chỉ ra tác động tiêu cực của đạm lên hệ vi sinh vật thường được thực hiện trên quy mô mẫu nhỏ, chẳng hạn nhóm thử nghiệm chỉ gồm 12 vận động viên sức bền [2], hoặc can thiệp trên vận động viên chạy việt dã trong 10 tuần [1]. Các dữ liệu này phản ánh nguy cơ tiềm ẩn khi dùng đạm nồng độ cao trong thời gian dài nhưng chưa thể coi là kết luận tuyệt đối cho mọi đối tượng tập luyện kháng lực [2].

Nhóm đối tượng cần thận trọng khi dùng whey protein

Người có hội chứng ruột kích thích (IBS) hoặc các bệnh lý viêm ruột mạn tính nên hết sức cẩn trọng trước khi bổ sung whey protein liều lượng cao. Sự gia tăng các vi khuẩn phân giải protein tại đại tràng có thể làm trầm trọng thêm các triệu chứng đầy hơi, chướng bụng và biến đổi thói quen đại tiện [1].

Vận động viên sức bền thực hiện các đợt tập luyện cường độ cao kéo dài cũng cần lưu ý theo dõi đáp ứng của đường ruột [1], [2]. Các bằng chứng cho thấy nhóm này dễ đối mặt với tình trạng suy giảm các chủng vi khuẩn sản xuất axit béo chuỗi ngắn và lợi khuẩn Bifidobacterium khi nạp thêm đạm phân lập [1], [2].

Người có bệnh lý nền về thận hoặc gan cần tham khảo ý kiến bác sĩ chuyên khoa hoặc chuyên gia dinh dưỡng lâm sàng trước khi bắt đầu sử dụng bất kỳ loại bột đạm nồng độ cao nào để đảm bảo chức năng chuyển hóa không bị quá tải.

Hướng dẫn áp dụng thực tế để bảo vệ đường ruột

Để tối ưu hóa việc phát triển cơ bắp từ whey protein mà vẫn bảo tồn sự đa dạng của hệ vi sinh vật, việc xây dựng chế độ dinh dưỡng cân bằng đóng vai trò quyết định [1], [2].

Các chuyên gia đề xuất chiến lược cân bằng tỷ lệ protein và carbohydrate bằng cách bổ sung thêm prebiotic (chất xơ hòa tan) khi lượng đạm dung nạp ở mức cao [1]. Việc kết hợp whey protein cùng các loại prebiotic giúp hạn chế tình trạng vi khuẩn đại tràng chuyển đổi sang cơ chế phân giải protein gây hại [1]. Một nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự kết hợp giữa polysaccharide từ kỷ tử (Lycium barbarum polysaccharides - LBP) và whey protein giúp tăng cường đáng kể hoạt động trao đổi chất và tính đa dạng phân loại của hệ vi sinh đường ruột [8].

Bên cạnh đó, việc sử dụng kèm men vi sinh (probiotics) hoặc các chế phẩm chứa galacto-oligosaccharides có thể giúp phục hồi và gia tăng số lượng vi khuẩn có lợi như Bifidobacterium trong lòng ruột [1], [2]. Người dùng không nên uống dồn toàn bộ lượng whey protein trong một lần mà nên chia nhỏ liều lượng tương thích với nhu cầu tập luyện, kết hợp ăn đủ rau củ và các nguồn tinh bột nguyên cám.

Whey protein là một công cụ hỗ trợ dinh dưỡng tiện lợi nhưng việc lạm dụng kéo dài với nồng độ cao có thể làm biến đổi hệ vi sinh và hệ vi rút đường ruột [4], [1]. Một chế độ ăn đa dạng, bổ sung đầy đủ chất xơ và lợi khuẩn sẽ giúp duy trì đường ruột khỏe mạnh song hành cùng hiệu quả tập luyện.