VI KHUẨN ĐƯỜNG RUỘT GIẢI PHÓNG CHẤT DINH DƯỠNG TỪ CHẤT XƠ THỰC PHẨM

Ngày 30/10/2023

Vi khuẩn đường ruột của con người có thể chiết xuất các chất dinh dưỡng có lợi từ các sản phẩm phụ của chất xơ, nếu không nó sẽ bị mất đi dưới dạng chất thải, chẳng hạn như bã thải sau khi sản xuất nước cam.

Một nghiên cứu mới của Trường Y thuộc Đại học Washington ở St. Louis chứng minh rằng một số vi khuẩn đường ruột của con người có thể khai thác chất xơ để chiết xuất ra các chất dinh dưỡng mà cơ thể con người chưa tiếp cận được. Nghiên cứu được công bố ngày 27 tháng 6 trên tạp chí Cell, minh họa cách các sản phẩm phụ chất xơ của quá trình sản xuất thực phẩm - chẳng hạn như vỏ và hạt của trái cây và rau quả - có thể là nguồn phân tử sinh học có lợi chưa được khai thác, đóng góp cho sức khỏe con người.

PHỤ PHẨM CHẤT XƠ TRONG SẢN XUẤT THỰC PHẨM 

Nhiều yếu tố, bao gồm tăng trưởng dân số, biến đổi khí hậu và sự gián đoạn xã hội do đại dịch COVID-19 gây ra đã tập trung sự chú ý vào sản xuất lương thực. Điều này bao gồm việc xem xét lượng chất thải khổng lồ được tạo ra trong quá trình sản xuất thực phẩm và giá trị dinh dưỡng tiềm tàng của những thứ thường bị loại bỏ. Thành phần của chất xơ có trong các dòng sản phẩm phụ này phản ánh các nguồn khác nhau của chúng cũng như các  bước khác nhau được áp dụng trong quá trình sản xuất thực phẩm.

Tác giả cấp cao Jeffrey I. Gordon, MD, Tiến sĩ Robert J. Glaser, Giáo sư Đại học Xuất sắc và cho biết: “Những dòng sản phẩm phụ này có thể là nguồn cung cấp bền vững và có thể mở rộng các phân tử sinh học chưa bị biến đổi trước đây cũng như các phân tử sinh học đã biết mà khó thu được về số lượng”. 

Giám đốc Trung tâm Sinh học Hệ thống & Khoa học Bộ gen Gia đình Edison:  khoảng 140 triệu tấn cam quýt được sản xuất trên thế giới vào năm 2020, chỉ khoảng một nửa tổng trọng lượng trái cây chế biến được sử dụng để sản xuất nước ép, với hàng chục triệu tấn chất thải từ sản phẩm cam quýt được tạo ra hàng năm. Chúng tôi coi các vi khuẩn đường ruột của chúng ta với tư cách là 'các nhà hóa sinh bậc thầy' và nghiên cứu xem chúng có thể giải phóng hoặc khai thác những loại phân tử sinh học thông thường mà chúng ta chưa thể tiếp cận được từ những chất xơ này.

THỬ NGHIỆM TRÊN CHUỘT VỚI MỘT CHỦNG VI KHUẨN RUỘT Ở NGƯỜI GIẢI PHÓNG N-METHYLSEROTONIN TỪ CHẤT XƠ THỰC PHẨM

Các nhà nghiên cứu – dẫn đầu bởi hai thành viên trong nhóm của Gordon, Tiến sĩ Nathan Han, và Jiye Cheng, Tiến sĩ, giảng viên tại Khoa Bệnh học & Miễn dịch học – lần đầu tiên nghiên cứu các nhóm chuột không có mầm bệnh, được cho ăn chế độ ăn nhiều chất béo, ít chất xơ điển hình được nhiều người ở Hoa Kỳ tiêu thụ, có hoặc không bổ sung chế độ ăn có chất xơ lấy từ cam hoặc từ đậu Hà Lan. Các nhà nghiên cứu đã xác định N-methylserotonin là một phân tử chỉ được giải phóng khi chuột bị nhiễm vi khuẩn đường ruột của con người và được cho ăn chế độ ăn có chứa chất xơ trái cam.

Thử nghiệm 49 loại vi khuẩn đường ruột khác nhau ở người, họ đã xác định được một chủng  vi khuẩn đường ruột – Bacteroides ovatus – có khả năng khai thác N-methylserotonin từ chất xơ cam một cách hiệu quả. Bằng cách sử dụng các phân tích phân tử cải tiến, họ xác định rằng chủng này có thể tạo ra các enzyme mà chúng ta thiếu trong bộ gen của con người - các enzyme có chức năng như những chiếc kéo phân tử để phá vỡ cấu trúc đường phức tạp, giải phóng N-methylserotonin trong các chất xơ trái cam.

N-methylserotonin đã làm giảm lượng chất béo dự trữ, cải thiện quá trình chuyển hóa đường ở gan và tạo ra thời gian vận chuyển qua ruột nhanh hơn.

THỬ NGHIỆM SANG NGƯỜI 

Sau đó, các nhà nghiên cứu cho thấy rằng kết quả họ thu được từ nghiên cứu tiền lâm sàng trên chuột đã được chuyển sang người. Trong một thử nghiệm lâm sàng nhỏ, họ đã ghi nhận rằng những người ăn đồ ăn nhẹ có chứa chất xơ trái cam đã tăng lượng N-methylserotonin trong mẫu phân của họ. Tác dụng này đặc trưng cho chất xơ trái cam: nó không xảy ra khi ăn đồ ăn nhẹ có chứa chất xơ từ hạt đậu. Hơn nữa, việc tiêu thụ đồ ăn nhẹ bằng chất xơ trái cam đi kèm với sự gia tăng rõ rệt về mức độ gen vi khuẩn - hiện diện trong hệ vi sinh vật đường ruột của người tham gia - phá vỡ các polysaccharides giữ N-methylserotonin trong chất xơ trái cam.

VỀ N-METHYLSEROTONIN

 Gordon cho biết người ta biết rất ít về N-methylserotonin, nhưng nó có cấu trúc rất giống với serotonin, một chất dẫn truyền thần kinh có vai trò quan trọng trong tâm trạng, giấc ngủ và các chức năng quan trọng khác trong cơ thể. Các nhà nghiên cứu cũng xác định rằng N-methylserotonin chỉ hiện diện trong một số lượng rất nhỏ các loại chất xơ. Khi thử nghiệm hơn 130 loại cây ăn được, bao gồm các loại lương thực chính như ngô, lúa mì và gạo, họ chỉ xác định được một số loại ớt (không phải ớt, ớt chuông hay tiêu đen) có chứa N-methylserotonin.

Công thức N-methylserotonin

Đồng tác giả Michael J. Barratt, Tiến sĩ, phó giáo sư bệnh lý học & miễn dịch học, cho biết: “Serotonin tham gia vào nhiều quá trình trong cơ thể, từ tâm trạng, cảm giác thèm ăn đến sức khỏe tiêu hóa. Điều chúng tôi đang cố gắng giải mã là mức độ mà N-methylserotonin hoạt động tương tự hay khác biệt với chính serotonin. Chúng tôi thấy những tác dụng có lợi tiềm tàng từ việc cung cấp N-methylserotonin cho chuột, nhưng điều quan trọng là phải xác định xem liệu nó có những đặc điểm khác với serotonin hay không.”

ỨNG DỤNG HỆ VI SINH VÀO CHẤT XƠ TRONG  TƯƠNG LAI

Barratt, đồng thời là giám đốc điều hành của Trung tâm Nghiên cứu Dinh dưỡng và Vi sinh vật Đường ruột, cho biết: “Lý tưởng nhất là chúng tôi muốn có thể đề xuất các loại chất xơ dựa trên kiến thức về hệ vi sinh vật đường ruột của người và đặc biệt là khả năng trao đổi chất mà nó sở hữu để khai thác một số loại chất xơ nhất định”. 

Gordon nói thêm: “Các loại chất xơ khác nhau sở hữu các phân tử sinh học độc đáo và phong phú. Và các hệ vi sinh vật đường ruột riêng lẻ sẽ có khả năng khai thác chất dinh dưỡng khác nhau - cả những phân tử sinh học đã biết và những phân tử chưa được phát hiện - từ các loại chất xơ khác nhau. Không gian khám phá tiềm năng ở đây là rất lớn. Nghiên cứu này cho thấy tiềm năng to lớn về dinh dưỡng cá nhân hóa.”

AustrapharmVN

Nguồn tham khảo: GUT BACTERIA MINE DIETARY FIBER TO RELEASE BENEFICIAL NUTRIENTS

https://medicine.wustl.edu/news/gut-bacteria-mine-dietary-fiber-to-release-beneficial-nutrients/