Chất xơ từ ngũ cốc nguyên hạt: lợi ích đối với sức khỏe trao đổi chất

1.Giới thiệu chung

Người tiêu dùng trên toàn thế giới luôn quan tâm đến chế độ ăn uống lành mạnh. Các sản phẩm chế biến từ ngũ cốc nguyên hạt bỏ vỏ trấu là một phần quan trọng của chế độ ăn uống lành mạnh. Chất xơ  hoà tan  trong các sản phẩm ngũ cốc nguyên hạt là thành phần quan trọng trong việc ngăn ngừa và giảm nhẹ các bệnh không lây nhiễm (KLN) khi sử dụng các sản phẩm ngũ cốc nguyên hạt được coi là có tác dụng hữu ích trong việc giảm nguy cơ mắc các bệnh KLN, bao gồm bệnh tim mạch, ung thư, rối loạn tiêu hóa và tiểu đường loại 2… (Barrett và cộng sự,2020., He và cộng sự 2011)

Hạt ngũ cốc

2.Phân loại chất xơ trong hạt ngũ cốc và ý nghĩa đối với sức khoẻ

Chất xơ được có trong các sản phẩm có nguồn gốc thực vật và không được ruột non tiêu hóa và hấp thụ (Health Canada, 2020).  Chất xơ có thể được lấy từ các nguồn thực phẩm khác nhau, bao gồm ngũ cốc, trái cây và rau quả.  Số lượng và thành phần chất xơ có thể thay đổi tùy theo loại, giống và điều kiện canh tác (Dhingra và cộng sự, 2012). Chất xơ có thể được phân loại theo khả năng hòa tan trong nước của trong chất xơ không hòa tan (IDF: chủ yếu là β-glucan) nằm trong thành tế bào nội nhũ, trong khi phần chất xơ không hòa tan (chủ yếu) chủ yếu được tìm thấy trong cám ngũ cốc và chất xơ hòa tan (SDF; cellulose, AX và lignin). IDF bao gồm cellulose, hemicellulose không tan trong nước và lignin và chủ yếu hiện diện trong thực vật dưới dạng thành phần cấu trúc của thành tế bào (Li và cộng sự, 2017). SDF bao gồm nhiều loại polysaccharide và oligosaccharide không chứa xenlulose. Ví dụ như pectin, β-glucans và gôm hòa tan trong nước (Dai và cộng sự, 2017).

SDF và IDF khác nhau về hàm lượng và tác dụng sinh lý của chúng khi tiêu thụ (Dhingra và cộng sự, 2012). Cụ thể, SDF làm  tăng độ nhớt của chất chứa trong dạ dày và ruột, được cho là làm giảm hoạt động của enzym đường ruột tổng thể và làm giảm mức glucose huyết tương sau bữa ăn (Wood, 2007). Ngoài ra, SDF có khả năng lên men cao và tăng sản xuất axit béo chuỗi ngắn, là những chất góp phần quan trọng trong việc quản lý bệnh KL (Weickert, 2018). Ngược lại, IDF chủ yếu đóng vai trò là chất tạo khối và thuốc nhuận tràng, do đó làm tăng khối lượng phân và giảm thời gian vận chuyển trong ruột (Lattimer, 2010). Cơ chế tiềm năng của IDF liên quan đến việc quản lý quản lý bệnh KLN có thể liên quan đến việc tăng cảm giác no và giảm trọng lượng cơ thể (Weickert, 2018).  Cả SDF và IDF đều giúp ngăn ngừa táo bón, giảm tái hấp thu muối mật và giảm nguy cơ ung thư ruột kết (Dai, 2017).

Một phân tích tổng hợp được thực hiện bởi Huang, 2015 cho thấy rằng việc tiêu thụ nhiều ngũ cốc nguyên hạt hoặc chất xơ từ ngũ cốc có thể liên quan đến việc giảm nguy cơ mắc các bệnh (KLN).

3.Thành phần chất xơ trong hạt ngũ cốc

Tổng hàm lượng chất xơ trong lúa mì dao động từ 9 đến khoảng 20% (theo trọng lượng khô) và bao gồm cả phần không hòa tan và hòa tan (Bảng 1) (Gartaula, 2018 và Padayachee, 2017).  Thành tế bào của tế bào nội nhũ tinh bột trong lúa mì bao gồm hai loại thành phần chất xơ chính; tức là arabinoxylan (AX) và β- d -glucan. Những thành tế bào này cũng có thể chứa một lượng nhỏ cellulose và glucomannans (Evers, 1999). Hàm lượng cellulose trong nội nhũ lúa mì thường rất thấp (<5%) (Gartaula, 2018). Cellulose là một polyme tuyến tính gồm các đơn vị glucose liên kết β-(1-4), liên kết với các phân tử cellulose khác để tạo thành một mạng lưới không hòa tan cao (Padayachee, 2017).

Mỗi loại hạt ngũ cốc có thành phần chất xơ khác nhau được thể hiện ở Bảng 1.

Bảng 1 .Hàm lượng chất xơ (tổng, không hòa tan và hòa tan) của hạt ngũ cốc và giả ngũ cốc (g/100 g)

Lúa mạch và yến mạch là nguồn cung cấp chất xơ hòa tan và không hòa tan cũng như các hợp chất hoạt tính sinh học khác. Tổng hàm lượng chất xơ trong lúa mạch và yến mạch đã tách vỏ lần lượt dao động từ 10 đến 28% ( Djurle và cộng sự, 2016)  và 10 đến 38% (Dhingra và cộng sự, 2012).

Hàm lượng β-glucan trong yến mạch và lúa mạch thay đổi tùy theo kiểu gen. β-glucan được phân bố đồng đều khắp nội nhũ của lúa mạch, trong khi nó tập trung nhiều hơn ở các lớp bên ngoài của nội nhũ yến mạch (Vasanthan, 2008). Lúa mạch nguyên hạt có thể cung cấp lượng β-glucan tương tự như yến mạch. Các loại lúa mạch không vỏ và các loại lúa mạch có hàm lượng amyloza thấp thậm chí có thể cung cấp lượng β-glucan nhiều hơn từ 1,5 đến 4 lần so với yến mạch (Newman, 2019).

Hàm lượng chất xơ trong gạo (ngũ cốc nguyên hạt) thay đổi từ 2,7 đến 9,9% (Bảng 1). Sự khác biệt lớn về hàm lượng chất xơ trong khẩu phần ăn có liên quan một phần đến sự khác biệt giữa các giống lúa (Ciudad-Mulero và cộng sự, 2019). Hàm lượng chất xơ của gạo lứt cao hơn hàm lượng có trong gạo trắng, về cơ bản, lớp nhân bên ngoài đã được loại bỏ bằng quá trình nghiền mài mòn. Giống như các loại ngũ cốc khác, chất xơ cũng chủ yếu được tìm thấy ở vỏ và cám của hạt gạo (Ji và cộng sự, 2013). Trong gạo (ngũ cốc nguyên hạt), thành phần chính của phần IDF là cellulose và hemicellulose không tan trong nước, trong khi AX và β-glucan hòa tan tạo nên phần SDF (Fernando, 2013).

Hàm lượng chất xơ trong ngô thay đổi từ 3,7 đến 19,9% dựa trên chất khô (Vitaglione, 2008) trong đó IDF là phần lớn nhất (Bảng 1) (De Santis, 2018). Cellulose và hemicellulose là các phần IDF chính được tìm thấy trong cám ngô (Arendt, 2013).

4.Kết luận

Những người tiêu thụ nhiều khẩu phần thực phẩm ngũ cốc nguyên hạt như một nguồn chất xơ có nguy cơ mắc bệnh tim mạch vành, tiểu đường, béo phì và một số rối loạn tiêu hóa nhất định thấp hơn. Tuy nhiên, mặc dù lợi ích của việc tiêu thụ chất xơ đã được ghi nhận rõ ràng nhưng việc tiêu thụ chất xơ vẫn ở dưới mức khuyến nghị. Điều này cũng đúng đối với việc tiêu thụ các sản phẩm ngũ cốc nguyên hạt.

Ngũ cốc nguyên hạt và giả ngũ cốc chứa nhiều loại chất xơ. Một số ví dụ về các loại chất xơ trong ngũ cốc là arabinoxylan, β-glucan, xyloglucan, pectic polysaccharides và fructan. Chất xơ trong ngũ cốc tồn tại ở cả hai dạng chất xơ hòa tan và không hòa tan. Các loại ngũ cốc khác nhau thường có thành phần chất xơ khác nhau. Ví dụ, hạt lúa mì rất giàu AX, trong khi lúa mạch và yến mạch được công nhận về các đặc tính chức năng liên quan đến loại chất xơ quan trọng nhất của chúng, tức là β-glucan. Một trong những tác dụng chính của chất xơ hòa tan là làm tăng độ nhớt của hàm lượng trong ruột. Ngược lại, chất xơ không hòa tan sẽ hấp thụ nhiều nước hơn và giúp tạo khối phân.

Lợi ích của chất xơ từ ngũ cốc và giả ngũ cốc đã được nghiên cứu trong nhiều năm. Việc tiêu thụ một số loại chất xơ như yến mạch β-glucan đã được khuyến nghị do có lợi cho sức khỏe đã được phê duyệt, trong khi nhiều loại chất xơ khác vẫn đang được nghiên cứu về tác dụng cụ thể của chúng. Bởi vì những lợi ích sức khỏe này có mối liên hệ với nhau, thường có tác dụng hiệp đồng và đặc thù đối với từng cá nhân nên rất khó để có được bằng chứng chắc chắn về tác động sức khỏe của mỗi chất xơ trong khẩu phần ăn. Tuy nhiên, cần có nhiều nghiên cứu và truyền thông hơn về những lợi ích sức khỏe này để biến khoa học đằng sau những tác dụng có lợi này thành thông tin hữu ích để tư vấn sức khỏe cộng đồng rộng rãi hơn cho những người đang tìm kiếm mô hình ăn uống lành mạnh.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1.     Arendt, E.K.; Zannini, E. Cereal Grains for the Food and Beverage Industries; Woodhead Publishing: Cambridge, UK, 2013. [Google Scholar]

2.     Barrett, E.M.; Foster, S.I.; Beck, E.J. Whole grain and high-fibre grain foods: How do knowledge, perceptions and attitudes affect food choice? Appetite 2020, 149.

3.     Ciudad-Mulero, M.; Fernández-Ruiz, V.; Matallana-González, M.C.; Morales, P. Dietary fiber sources and human benefits: The case study of cereal and pseudocereals. Adv. Food Nutr. Res. 2019, 90, 83–134. [Google Scholar] [PubMed]

4.     Dai, F.J.; Chau, C.F. Classification and regulatory perspectives of dietary fiber. J. Food Drug Anal. 2017, 25, 37–42.

5.     De Santis, M.A.; Kosik, O.; Passmore, D.; Flagella, Z.; Shewry, P.R.; Lovegrove, A. Comparison of the dietary fibre composition of old and modern durum wheat (Triticum turgidum spp. durum) genotypes. Food Chem. 2018, 244, 304–310. [Google Scholar] [CrossRef]

6.     Djurle, S.; Andersson, A.A.M.; Andersson, R. Milling and extrusion of six barley varieties, effects on dietary fibre and starch content and composition. J. Cereal Sci. 2016, 72, 146–152. [Google Scholar] [CrossRef]

7.     Dhingra, D.; Michael, M.; Rajput, H.; Patil, R.T. Dietary fibre in foods: A review. J. Food Sci. Technol. 2012, 49, 255–266.

8.     Evers, A.D.; Blakeney, A.B.; O’Brien, L. Cereal structure and composition. Aust. J. Agric. Res. 1999, 50, 629–650. [Google Scholar] [CrossRef] [Green Version]

9.     Fernando, B. Rice as a Source of Fibre. Rice Res. Open Access 2013, 1. [Google Scholar] [CrossRef]

10. Gartaula, G.; Dhital, S.; Netzel, G.; Flanagan, B.M.; Yakubov, G.E.; Beahan, C.T.; Collins, H.M.; Burton, R.A.; Bacic, A.; Gidley, M.J. Quantitative structural organisation model for wheat endosperm cell walls: Cellulose as an important constituent. Carbohydr. Polym. 2018, 196, 199–208. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]

11. He, M.; Van Dam, R.M.; Rimm, E.; Hu, F.B.; Qi, L. Response to letter regarding article, whole-grain, cereal fiber, bran, and germ intake and the risks of all-cause and cardiovascular disease-specific mortality among women with type 2 diabetes mellitus. Circulation 2011, 123. [Google Scholar] [CrossRef] [Green Version]

12. Health Canada. List of Dietary Fibres Reviewed and Accepted by Health Canada’s Food Directorate—Canada.ca. Available. Accessed on 12 August 2020).

13. Ji, C.M.; Shin, J.A.; Cho, J.W.; Lee, K.T. Nutritional evaluation of immature grains in two Korean rice cultivars during maturation. Food Sci. Biotechnol. 2013, 22, 903–908. [Google Scholar] [CrossRef]

14. Lattimer, J.M.; Haub, M.D. Effects of dietary fiber and its components on metabolic health. Nutrients 2010, 2, 1266–1289. [Google Scholar] [CrossRef] [Green Version]

15. Li, Y.O.; Komarek, A.R. Dietary fibre basics: Health, nutrition, analysis, and applications. Food Qual. Saf. 2017, 1, 47–59. [Google Scholar] [CrossRef]

16. Newman, C.W.; Newman, R.K.; Fastnaught, C.E. Barley. In Whole Grains and Their Bioactives: Composition and Health; Johnson, J., Wallace, T., Eds.; John Wiley & Sons: Hoboken, NJ, USA, 2019; pp. 135–167. [Google Scholar]

17. Padayachee, A.; Day, L.; Howell, K.; Gidley, M.J. Complexity and health functionality of plant cell wall fibers from fruits and vegetables. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 2017, 57, 59–81. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed

18. Prasad, V.S.S.; Hymavathi, A.; Babu, V.R.; Longvah, T. Nutritional composition in relation to glycemic potential of popular Indian rice varieties. Food Chem. 2018, 238, 29–34. [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]

19. Vasanthan, T.; Temelli, F. Grain fractionation technologies for cereal beta-glucan concentration. Food Res. Int. 2008, 41, 876–881. [Google Scholar] [CrossRef]

20. Vitaglione, P.; Napolitano, A.; Fogliano, V. Cereal dietary fibre: A natural functional ingredient to deliver phenolic compounds into the gut. Trends Food Sci. Technol. 2008, 19, 451–463. [Google Scholar] [CrossRef]

21. Wood, P.J. Cereal β-glucans in diet and health. J. Cereal Sci. 2007, 46, 230–238. [Google Scholar] [CrossRef]

22. Weickert, M.O.; Pfeiffer, A.F. Impact of dietary fiber consumption on insulin resistance and the prevention of type 2 diabetes. J. Nutr. 2018, 148, 7–12. [Google Scholar] [CrossRef] [Green Version]