Kỷ nguyên mới của sản xuất thực phẩm và dinh dưỡng

Khi nhu cầu sản xuất thực phẩm thâm dụng tài nguyên tiếp tục tăng trong thời điểm tài nguyên ngày càng hạn chế, các cách sản xuất và tiêu thụ thực phẩm sẽ cần phải thích ứng. Tuy nhiên, nhiều loại thực phẩm vẫn mang ý nghĩa cá nhân và người tiêu dùng thấy khó từ bỏ chúng. Do đó, cần phải tìm ra những cách mới để sản xuất các loại thực phẩm mà chúng ta biết và yêu thích. Mọi thứ từ cá hồi (hoặc) in sinh học, đến bít tết nuôi cấy tế bào, thịt gà, cà phê và sô cô la đều đã có sẵn trên thị trường hoặc đang được phát triển. Khi nói đến những công nghệ này, có vẻ như chúng ta chỉ mới thấy được sự khởi đầu của những gì có thể. Tuy nhiên, trong khi những lời kêu gọi sản xuất có trách nhiệm đã được vang vọng trên toàn thế giới, thì những tác động có thể có của những loại thực phẩm này đối với sức khỏe con người không phải lúc nào cũng rõ ràng.

Tuyến đường mới từ trang trại đến bàn ăn
Trước khi nói về dinh dưỡng, hãy cùng xem xét cách thức thực phẩm in 3D và nuôi cấy tế bào được tạo ra. Có rất nhiều sự khác biệt giữa các nhà sản xuất về quy trình và thành phần nhưng ở cấp độ cơ bản, in sinh học liên quan đến việc sử dụng "mực" thực phẩm, công nghệ đùn và hệ thống máy tính để lắp ráp các cấu trúc thực phẩm phức tạp. Thực phẩm nuôi cấy tế bào được sản xuất bằng cách phân lập tế bào thông qua sinh thiết mô, sau đó nuôi cấy các tế bào này trong môi trường giàu dinh dưỡng trước khi biệt hóa chúng thành các mô tương ứng. Sau đó, sinh khối vô định hình thu được sẽ được cấu trúc thành sản phẩm cuối cùng, có thể bao gồm việc kết hợp nhiều loại mô tế bào, chẳng hạn như mô mỡ hoặc mô liên kết, mỗi loại đều trải qua cùng một quy trình. Trong một số trường hợp, sinh khối tế bào được kết hợp với các thành phần khác, chẳng hạn như protein thực vật, để giảm chi phí và/hoặc cải thiện kết cấu. Cuối cùng, nuôi cấy tế bào và in sinh học là những công cụ bổ sung có thể được sử dụng để tái tạo ma trận thực phẩm phức tạp.

Phóng to ma trận thịt bò
Bạn có thể đã nghe về khái niệm ma trận thực phẩm. Về cơ bản, điều này có nghĩa là thực phẩm có nhiều thứ hơn những gì mắt thấy (và vị giác của chúng ta). Ma trận thực phẩm bao gồm mọi thứ đặc trưng cho thực phẩm, từ các thành phần riêng lẻ đến cách các nguyên tố này kết hợp thành các cấu trúc phức tạp. Tất cả các hợp chất có mặt là gì? Chúng tương tác với nhau như thế nào? Các thành phần nằm ở đâu trong mối quan hệ với nhau? Thực phẩm cứng hay mềm? Các giọt lipid có kích thước như thế nào? Các giọt này rắn như thế nào? Danh sách còn dài.

Thịt bò là một ví dụ tuyệt vời về ma trận thực phẩm phức tạp, và đáng để xem xét thêm vì lý do môi trường để tái tạo nó mà không cần bò. Thông qua nuôi cấy tế bào và in sinh học, ngày càng có thể tạo ra các sản phẩm trông giống thịt bò một cách đáng kinh ngạc, có vị như thịt bò, nhai như thịt bò và cuối cùng có thể có giá bằng hoặc thấp hơn thịt bò. Tuy nhiên, điều bắt buộc phải lưu ý là các sản phẩm thay thế này không giống hệt về mặt dinh dưỡng với thịt bò. Thật là một thách thức to lớn khi tóm tắt mọi khía cạnh của ma trận thực phẩm bằng cách kết hợp các thành phần riêng lẻ của chúng. Ví dụ, thịt bò bao gồm nhiều thành phần: axit amin thiết yếu, axit béo, mô cấu trúc (ví dụ: collagen và elastin), vitamin (ví dụ: B6 và B12), khoáng chất (ví dụ: kẽm, sắt, selen) và các chất dinh dưỡng ít được biết đến khác (ví dụ: creatine, carnosine, squalene, v.v.). Danh sách này chỉ là một phần nhỏ trong số nhiều chất dinh dưỡng hiện có. Hơn nữa, chúng có thể được đóng gói thành các cấu trúc độc đáo, chẳng hạn như protein heme chứa sắt. Các cấu trúc như vậy cũng được phân phối theo cách không đồng nhất, tạo ra các túi vitamin, lipid và protein. Các công nghệ mới, bao gồm nuôi cấy tế bào và in sinh học, mang đến những cơ hội thú vị để mô phỏng chặt chẽ nhiều đặc điểm của thực phẩm hiện có, nhưng ma trận thực phẩm rất khó bắt chước. Do đó, cần cân nhắc từ góc độ dinh dưỡng về tầm quan trọng của việc bắt chước thực sự.

Dinh dưỡng: Hơn cả tổng hợp các thành phần của nó
Nhận ra rằng thực phẩm cực kỳ phức tạp là điều cơ bản để hiểu đầy đủ về dinh dưỡng và mối liên hệ với sức khỏe của chúng. Nghiên cứu mới nổi đưa ra lập luận mạnh mẽ rằng ảnh hưởng của ma trận thực phẩm có thể khiến thực phẩm có thành phần giống hệt nhau cũng có hành vi khác nhau trong cơ thể. Hơn nữa, các thành phần có thể tác động khác nhau đến sinh lý con người, tùy thuộc vào các loại thực phẩm và chất dinh dưỡng khác được tiêu thụ cùng lúc. Ví dụ, quá trình tiêu hóa chất béo bão hòa khác nhau tùy thuộc vào việc nó được tiêu thụ riêng lẻ hay với sữa giàu canxi do các phức hợp không hòa tan hình thành với các axit béo, do đó làm giảm quá trình hấp thụ lipid. Kích thước của các giọt lipid có thể ảnh hưởng đến hiệu quả của các enzyme tiêu hóa trong việc giải phóng axit béo để đóng gói và hấp thụ thêm vào máu. Độ cứng của thực phẩm ảnh hưởng đến tốc độ tiêu thụ thực phẩm, điều này cũng có thể ảnh hưởng đến lượng thức ăn mà chúng ta ăn trong một bữa ăn. Khi protein được cung cấp cùng với một số hợp chất thực vật nhất định, bao gồm polyphenol, các tương tác phân tử có thể làm thay đổi khả năng tiêu hóa protein. Lượng protein được đun nóng cũng có thể ảnh hưởng đến sức mạnh của các chất hấp dẫn này.

Do đó, các quá trình nêu trên và nhiều quá trình khác cùng nhau ảnh hưởng đến nhiều khía cạnh của sinh lý tiêu hóa. Chúng có thể ảnh hưởng đến chất dinh dưỡng nào được hấp thụ, tốc độ hấp thụ diễn ra như thế nào, những gì được lên men bởi hệ vi sinh đường ruột của chúng ta, những chất chuyển hóa nào được sản xuất sau đó và cơ thể chúng ta phản ứng như thế nào sau đó. Do đó, trong khi thông tin trên nhãn dinh dưỡng chỉ ra giá trị dinh dưỡng của thực phẩm, thì nó lại kể một câu chuyện không đầy đủ liên quan đến sức khỏe. Khi nói đến sản xuất thực phẩm và phát triển sản phẩm, điều này có nghĩa là việc phát triển thực phẩm chức năng không chỉ đơn thuần là đáp ứng các mục tiêu về hàm lượng dinh dưỡng. Cân nhắc này đưa chúng ta trở lại câu hỏi về mức độ cần thiết của các loại thực phẩm mới sao chép các sản phẩm truyền thống. Ma trận thực phẩm rõ ràng là quan trọng và có vẻ hợp lý khi người tiêu dùng thường có xu hướng mong đợi rằng các loại thực phẩm giống với sản phẩm truyền thống (ví dụ: thịt bò) sẽ có các đặc tính dinh dưỡng tương tự hoặc được cải thiện. Nhưng hãy thừa nhận rằng, ngay cả giữa các sản phẩm có vẻ giống nhau, tính tương đương vẫn không được đảm bảo. Cần phải nghiên cứu dinh dưỡng sâu rộng để thực hiện những so sánh này.

Những thách thức của nghiên cứu dinh dưỡng
Triển vọng về thực phẩm nuôi cấy tế bào và in sinh học đại diện cho sự thay đổi mô hình trong cách chúng ta suy nghĩ về sản xuất và xây dựng công thức thực phẩm. Nhiều loại thực phẩm nguyên chất, chưa qua chế biến có lợi thế là được hỗ trợ bởi nhiều thập kỷ nghiên cứu dinh dưỡng, bao gồm nhiều mô hình thử nghiệm (ví dụ: nghiên cứu trên bàn, mô hình động vật, thử nghiệm lâm sàng quy mô lớn và nghiên cứu nhóm đối chứng triển vọng). Mỗi mô hình nghiên cứu cung cấp thông tin bổ sung, mặc dù có những hạn chế. Ví dụ, mô hình động vật có thể giúp đánh giá nhanh chóng những tác động tiềm ẩn lâu dài của việc tiêu thụ một số loại thực phẩm hoặc chế độ ăn uống nhất định, nhưng những kết quả đó có thể không áp dụng được cho con người. Trong khi đó, các nghiên cứu nhóm đối chứng triển vọng ở người cung cấp mối liên hệ lâu dài (tức là 10 năm trở lên) giữa việc tiêu thụ thực phẩm hoặc chế độ ăn uống và sức khỏe, nhưng một loạt các yếu tố lối sống gây nhiễu khác nhau hạn chế khả năng chứng minh mối quan hệ nhân quả của kết quả sức khỏe với việc tiêu thụ một loại thực phẩm cụ thể. Các thử nghiệm có đối chứng ngẫu nhiên là tiêu chuẩn vàng trong nghiên cứu sức khỏe, nhưng chúng rất tốn kém và rất khó để nghiên cứu các tác động đến sức khỏe ở một quần thể sống tự do trong một khoảng thời gian đủ để các dấu hiệu sinh học về nguy cơ mắc bệnh đã được xác nhận thay đổi đáng kể. Do đó, bằng chứng dinh dưỡng mạnh nhất đến từ việc kết hợp thông tin từ các mô hình khác nhau để đánh giá tổng thể bằng chứng liên quan đến việc tiêu thụ thực phẩm. Bằng chứng nghiên cứu về bản chất bị hạn chế hơn đối với các sản phẩm thực phẩm mới và thiếu dữ liệu theo dõi dài hạn. Điều quan trọng là phải theo đuổi các thử nghiệm lâm sàng để hỗ trợ nghiên cứu tập trung vào chất dinh dưỡng và đảm bảo rằng bất kỳ tác động nào phát sinh cụ thể từ ma trận thực phẩm đều được xác nhận.

Thách thức gặp cơ hội
Khi sự hiểu biết của chúng ta về ma trận thực phẩm và dinh dưỡng ngày càng tăng, chúng ta có thể áp dụng các công nghệ như in sinh học và nuôi cấy tế bào để thêm hoặc loại trừ một cách có chọn lọc các hợp chất cụ thể khỏi sản phẩm cuối cùng. Ví dụ, có thể phát triển một sản phẩm thay thế có hồ sơ dinh dưỡng được cải thiện so với thịt bò (ví dụ: ít chất béo bão hòa hơn), đồng thời phù hợp với hương vị, kết cấu và giá cả của sản phẩm truyền thống. Trong trường hợp này, dinh dưỡng có thể mang lại lợi thế cạnh tranh so với thịt bò thông thường hoặc giữa các sản phẩm thay thế. Cũng có sự quan tâm lớn đến dinh dưỡng cá nhân hóa hoặc chính xác. In sinh học mang đến cơ hội điều chỉnh chính xác hồ sơ dinh dưỡng để đáp ứng các mục tiêu riêng biệt của một cá nhân (ví dụ: chế độ ăn kiêng y tế tại các cơ sở chăm sóc dài hạn hoặc các địa điểm xa xôi). Ngành công nghiệp thực phẩm nên đóng vai trò chủ động trong việc chuyển đổi cả sản xuất thực phẩm và sức khỏe dân số bằng cách tiến hành và hỗ trợ nghiên cứu dinh dưỡng lâm sàng. Các công nghệ mới đặt ra những thách thức, nhưng cũng là cơ hội tuyệt vời để mở ra kỷ nguyên mới của các sản phẩm thực phẩm ngon miệng, bền vững, phù hợp với văn hóa và có giá trị dinh dưỡng cao.

Nguồn: https://canadianfoodbusiness.com/2024/05/13/a-new-era-of-food-production-and-nutrition/