Trên thế giới có khoảng 2 tỷ người bị thiếu các vi chất dinh dưỡng thiết yếu như sắt và vitamin A. Mỗi năm có gần 2 triệu trẻ em bị chết vì những thiếu hụt này và những người bị thiếu những vi chất dinh dưỡng có thể dẫn đến bị mù, thiếu máu và suy giảm nhận thức.

Mới đây, các nhà nghiên cứu của MIT đã phát triển thành công một phương pháp tăng cường vi chất thiết yếu vào thực phẩm mới bằng cách đóng gói chúng vào trong một loại polymer tương thích sinh học để ngăn chặn các chất dinh dưỡng bị biến chất trong quá trình bảo quản hoặc nấu nướng. Trong thử nghiệm lâm sàng quy mô nhỏ, họ đã cho thấy rằng những phụ nữ ăn bánh mì bổ sung chất sắt được đóng gói dễ dàng hấp thụ sắt từ thực phẩm này tốt hơn.

Tăng cường vi chất dinh dưỡng vào thực phẩm là cho một lượng nhất định một hoặc một số loại vi chất dinh dưỡng vào thực phẩm nào đó mà được nhiều người ăn nhất, tiêu thụ thường xuyên. Tăng cường vi chất dinh dưỡng vào thực phẩm giúp dự phòng thiếu vi chất dinh dưỡng.

Robert Langer, giáo sư Viện David H. Koch tại MIT và là thành viên của Viện Nghiên cứu Ung thư Tích hợp của MIT vui mừng nói: “Chúng tôi thực sự rất vui mừng vì nhóm nghiên cứu của chúng tôi đã phát triển thành công “hệ thống” cung cấp chất dinh dưỡng độc đáo mà có khả năng hỗ trợ cho hàng tỷ người thiếu vi chất ở các nước đang phát triển, từ lúc mới bắt đầu hình thành đến triển khai thử nghiệm lâm sàng”.

Các nhà nghiên cứu hy vọng rằng sẽ mở rộng các thử nghiệm lâm sàng ở các quốc gia đang phát triển - nơi có tình trạng thiếu hụt vi chất dinh dưỡng rất phổ biến.

Nhóm tác giả nghiên cứu bao gồm: Langer và Ana Jaklenec, nhà khoa học nghiên cứu tại Viện Koch, tác giả cao cấp của nghiên cứu. Tác giả chính của bài báo là Aaron Anselmo, cựu nghiên cứu sinh bậc sau tiến sỹ của MIT và Xian Xu, cựu sinh viên Trường ETH Zurich Simone Buerkli.

Vi chất quan trọng

Thiếu vitamin A là nguyên nhân gây mù lòa nhưng lại có thể phòng ngừa hàng đầu trên thế giới và nó cũng có thể làm giảm khả năng miễn dịch của cơ thể, khiến trẻ dễ mắc các bệnh như bệnh sởi. Thiếu sắt có thể dẫn đến thiếu máu và cũng làm suy yếu sự phát triển nhận thức ở trẻ em, dẫn đến nguy cơ rơi vào “vòng nghèo đói”, Jaklenec nói.

“Những đứa trẻ thiếu vi chất quan trọng sẽ không phát triển toàn diện về thể chất và sức khỏe, có nguy cơ trở nên học kém ở trường vì sức khỏe yếu và khi lớn lên chúng có thể gặp khó khăn trong việc tìm việc làm, vì vậy những đứa trẻ của chúng ta có nguy cơ sống trong nghèo đói vì thu nhập thấp và thường không được tiếp cận với giáo dục”, cô nói.

Nhóm nghiên cứu của MIT, được Quỹ tài trợ Bill và Melinda Gates tài trợ, đã nỗ lực triển khai nghiên cứu phát triển công nghệ mới nhằm có thể giúp tăng cường thực phẩm với các vi chất dinh dưỡng thiết yếu. Fortification đã chứng minh thành công với muối iốt và đưa ra các cách kết hợp các chất dinh dưỡng theo những cách không yêu cầu mọi người phải thay đổi thói quen ăn uống.

Tuy nhiên, bổ sung thêm vitamin A hoặc sắt vào thực phẩm là một công việc rất khó bởi Vitamin A rất nhạy cảm với nhiệt và có thể bị biến chất trong khi nấu, và sắt có thể liên kết với các phân tử khác trong thực phẩm, tạo cho thực phẩm có vị kim loại. Để khắc phục điều đó, nhóm MIT đã tìm ra cách “đóng gói” các vi chất dinh dưỡng này trong một loại vật liệu có thể bảo vệ chúng không bị phá vỡ hoặc tương tác với các phân tử khác, chúng sau đó sẽ được giải phóng sau khi được ăn vào.

Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm khoảng 50 loại polymer (màng chất dẻo) khác nhau và đã lựa chọn được loại polymer có tên là BMC. Loại polymer này hiện đang được sử dụng trong các loại thực phẩm chức năng, và tại Hoa Kỳ, nó được xếp vào loại “an toàn khi sử dụng”.

Khi sử dụng polymer này, các nhà nghiên cứu cho biết họ có thể gói gọn 11 loại vi chất dinh dưỡng khác nhau, bao gồm kẽm, vitamin B2, niacin, biotin và vitamin C, cũng như sắt và vitamin A. Họ cũng chứng minh rằng chúng có thể đóng gói kết hợp tới bốn loại  vi chất dinh dưỡng với nhau.

Các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thấy các vi chất đóng gói không bị ảnh hưởng sau khi được đun sôi trong hai giờ. Việc đóng gói cũng bảo vệ các chất dinh dưỡng khỏi tia cực tím và khỏi các hóa chất oxy hóa, như polyphenol, được tìm thấy trong trái cây và rau quả. Khi tiếp xúc với môi trường axit trong dạ dày (độ pH 1.5, điển hình của độ pH trong dạ dày), polymer bọc chứa vi chất này sẽ hòa tan và các vi chất dinh dưỡng được giải phóng.

Trong các thử nghiệm trên chuột, các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng các polymer bọc vi chất bị phá vỡ trong dạ dày (đúng như mong đợi của họ) và được chuyển đi đến ruột non, nơi phần lớn các chất dinh dưỡng sẽ được hấp thu  tốt nhất.

Tăng cường sắt

Sau khi thử nghiệm thành công trên động vật, các nhà nghiên cứu đã quyết định thử nghiệm các vi chất dinh dưỡng đóng gói này ở con người. Thử nghiệm được dẫn dắt bởi Michael Zimmerman, giáo sư khoa học sức khỏe và công nghệ tại ETH Zurich, chuyên gia nghiên cứu về dinh dưỡng và tăng cường thực phẩm.

Trong thử nghiệm đầu tiên của họ, các nhà nghiên cứu đã kết hợp sắt sunfat đóng gói vào cháo ngô, một sản phẩm có nguồn gốc từ ngô phổ biến ở các nước đang phát triển và trộn ngô với nước sốt rau. Trong nghiên cứu ban đầu đó, họ phát hiện ra rằng những người tham gia nghiên cứu (đều các nữ sinh viên đại học ở Thụy Sĩ, hầu hết trong số họ bị thiếu máu) đã không hấp thụ được nhiều chất sắt khi được cho ăn cháo ngô được đóng gói. Lượng sắt được hấp thụ ở nhóm này ít hơn một nửa so với nhóm tiêu thụ sắt sunfat không được đóng gói.

Sau đó, các nhà nghiên cứu quyết định thay đổi tỷ lệ thành phần và phát hiện ra rằng nếu tăng tỷ lệ % sắt sunfat từ 3% lên khoảng 18% thì có thể đạt được tỷ lệ hấp thụ sắt rất giống với tỷ lệ phần trăm đối với sunfat sắt không đóng gói. Trong thử nghiệm thứ hai, cũng được tiến hành tại ETH, họ đã trộn sắt đóng gói vào bột và sau đó sử dụng nó để nướng bánh mì.

Anselmo nói: “Việc thay đổi nhằm có thể điều chỉnh và phù hợp với các phương pháp sản xuất quy mô lớn và nhằm có được công thức tối ưu nhất”.

Jaklenec cho biết, bước tiếp theo là tiến hành thử nghiệm một nghiên cứu tương tự ở một đất nước - nơi có nhiều người bị tình trạng thiếu vi chất dinh dưỡng. Các nhà nghiên cứu hiện đang chờ sự chấp thuận theo quy định từ Tổ chức Nông nghiệp Thực phẩm/Tổ chức Y tế Thế giới về Phụ gia Thực phẩm.

Họ cũng đang nghiên cứu thêm nhằm xác định các loại thực phẩm khác có khả năng tăng cường hấp thu vi chất hữu hiệu, và mở rộng quy trình sản xuất này để họ có thể sản xuất một lượng lớn các vi chất dinh dưỡng dạng bột.

P.T.T (NASATI), theo https://medicalxpress.com/news/2019-11-strategy-encapsulating-nutrients-easier-fortify.html, 14/11/2018