Alginate là chất xơ thực phẩm dạng nhầy, có khả năng làm giảm tốc độ hấp thu thức ăn qua thành ruột, giảm chỉ số đường huyết và giảm rủi ro về bệnh tim mạch.[33]
1.Tác động làm giảm tốc độ hấp thu qua thành ruột (giảm tốc độ tiêu hóa thức ăn) từđó giảm béo phì cho người sử dụng
Các nghiên cứu trước đây cho thấy rằng các alginate làm giảm hoạt tính của men tiêu hóa (enzyme tiêu hóa) ở phần trên của ống tiêu hóa (miệng, hầu, thực quản, dạ dày). (Upper GI tract). Các nghiên cứu in vitro về hoạt tính của các protease dưới các điều kiện sinh lý cho thấy rằng nồng độ alginate thấp (<0.1%) làm giảm hoạt tính của pepsin lên đến 80% (Sunderland và cộng sự, 2000), ức chế một phần hoạt tính của tripsin (Hart J.L., Brownlee I.A., Dettmar, P.W. and Pearson J.P, nghiên cứu chưa công bố). Với nồng độ cao hơn, alginate có khả năng làm giảm sự phân hủy casein khi ủ với pesin và/ hoặc dịch enzyme của tuyến tụy (Manchon và Desaintblandquat, 1986; El Kossori và cộng sự). So sánh với các chất xơ khác (cùng điều kiện invitro), 33 mg alginate trong dung dịch chứa 330mg casein làm giảm khả năng tiêu hóa casein (51.1±1.3% casein không được phân hủy) tương đương với tác dụng của gum Arabic (loại nhựa cây của Ả rập) (52.5±2.1), carrageenan (57.3±2.6) và pectin (52.3±4.5), locust bean gum (47.2 ±2.3) và ruột quả prickly pear (62.0±2.5) (El Kossori và công sự, 2000). Khi tăng nồng độ của alginate (ví dụ 66 mg hoặc 82.5 mg trong dung dịch casein) thì khả năng ức chế phân giải protein cũng không tăng thêm.
Tác động ức chế hoạt tính của protease của alginate có lợi trong việc làm giảm chỉ số đường máu tăng lên sau bữa ăn chứa hỗn hợp nhiều chất béo, protein, carbonhydrate.
2.Tác động làm giảm lượng cholesterol máu
Một phân tích tổng hợp 67 thử ngiệm đã đưa ra giả thuyết rằng pectin có ảnh hưởng lớn đến việc giảm cholesterol và chúng tác động nhiều lên LDL cholesterol hơn là tác động lên HDL cholesterol (Brown và cộng sự, 1999).
Bổ sung alginate (7.5 g/d, M/G 1.5) vào các sản phẩm thực phẩm ít chất xơ sẽ làm tăng 140% khả năng bài tiết acid béo ở các bệnh nhân đang thông ruột
(Sandberg và cộng sự, 1994). 4 người trong 6 đối tượng nghiên cứu bài tiết ≤ 50% lượng acid béo, 2 bệnh nhân còn lại đào thải một lượng rất lớn các acid béo.
Các nghiên cứu trên động vật cũng cho thấy rằng sự hiện diện của alginate làm giảm hấp thụ các chất béo và giảm lượng cholesterol trong máu (Seal và Mathers, 1996 và 2001). Tác động này có khả năng là do alginate là tăng bài tiết và đào thải cholesterol.
Trong các thí nghiệm cho chuột ăn thức ăn có chứa 1% cholesterol, nếu khẩu phần ăn có bổ sung thêm 1% Na-alginate thì cholesterol giảm 8.5% và nếu bổ sung 3% Na-alginate thì lượng cholesterol giảm 20.5% so với mẫu đối chứng. Tương tự, nếu bổ sung 1% và 3% polysaccharide funoran thì lượng cholesterol giảm lần lượt 7.3% và 20.9% (Ito và Tsuchiya,1972; Jimenez-Escrig và Sanchez- Muniz, 2000). Trong các polysaccharide thì agar cho kết quả hạ cholesterol thấp nhất (3% agar bổ sung vào bữa ăn chỉ làm giảm 1.8% cholesterol máu). Các thí nghiệm cũng cho thấy rằng alginate Mr thấp không có tác động đến việc giảm cholesterol. Trên chuột có lượng mỡ và cholesterol cao, Na-alginate có khả năng hạ cholesterol ngang với các polyssacharide khác (furonan, sulfateed glucoronoxylohamman, porphyrin) và khả năng này cao hơn hẳn agar và fucoidan (Ren và cộng sự, 1994; Jimenez-Escrig và Sanchez-Muniz, 2000).
Tuy nhiên, alginic acid sẽ làm giảm cholesterol máu không ổn định (rõ rệt hoặc không giảm) khi so sánh với Na hoặc Ca –Alginate (Kiriyama và cộng sự, 1969; Nishide và cộng sự, 1993).
Tăng alginate loại G dẫn đến tăng khả năng tạo gel của alginate, làm giảm khả năng hấp thu cảu ruột. Tác động của alginate lên sự hấp thu cholesterol vào dòng máu tăng khi tỷ lệ M/G thấp (Suzuki và cộng sự, 1993). Tuy nhiên độ nhớt cao có thể làm giảm sự ngon miệng của người dùng.
Sự hiện diện của alginate có khả năng làm giảm tốc độ hấp thụ glucose. Khảo sát một nhóm người bệnh tiểu đường type II có sử dụng bổ sung 5g Na- alginate vào các khẩu phần ăn, kết quả lượng đường huyết sau bữa ăn giảm (31%) và lượng insulin trong máu sau bữa ăn tăng (42%) (Torsdottir và cộng sự, 1991). Với người khỏe mạnh, không mắc bệnh tiểu đường thì liều alginate thấp (1.5g) bổ sung vào khẩu phần ăn cũng cho kết quả tương tự : lượng đường huyết giảm và insulin tăng (Woft và cộng sự). Các nghiên cứu gần đây trên chuột (Kimura và cộng sự, 1996) và heo (Vaugelade và cộng sự, 2000) cho thấy các polyssacride không tinh bột từ các loài tảo cũng cho kết quả tương tự.
Khi so sánh với các nguồn chất xơ khác, chó thí nghiệm được thông ruột ăn khẩn phần ăn có bổ sung alginate (3% alginate theo trọng lượng) giảm nồng độ đường huyết tương đương với khẩu phần ăn có 6.8% đậu nành hoặc 3% hỗn hợp xơ đậu nành và yến mạch tỷ lệ 1:1 (Murray và cộng sự, 1999)
4.Tác động làm giảm độc tốđường ruột
Các phương pháp nghiên cứu cho thấy alginate có khả năng giảm độc tố trong ruột kết. Bổ sung 1/175-200 mg alginate so với trọng lượng cơ thể vào khẩu phần ăn của các tình nguyện viên nang đã làm tăng lượng phân nhưng không tăng số lần đi tiêu. (Anderson và cộng sự, 1991). Kết quả tương tự đối với lợb có khẩu phần ăn bổ sung 5% alginate, và đối với lợn, cùng một nồng độ bổ sung vào thức ăn thì alginate có tác dụng lên ruột kết cao hơn các sợi xơ rong biển khác gồm xylan, cellulose, carrageenan (Hoebler và cộng sự, 2000).
Các nghiên cứu cho thấy rằng alginate có khả năng hút bám nhiều các chất gây đột biến có trong thực phẩm, do vậy, alginate không chỉ giảm độc tố trong ruột kết mà còn đào thải chúng ra khỏi cơ thể (Nishiyama và cộng sự, 1991; Nishiyama và cộng sự, 1992; Maruyama và Yamamoto, 1993; Ikegami và cộng sự, 1994; Sugiyama và cộng sự, 1999; Aozasa và cộng sự, 2001).
Các thí nghiệm invitro cho phép đo được lượng độc tố, chất gây đột biến, chất gây ung thư bám vào chất xơ trong dung dịch. Trong dung dịch đệm pH 7.6, 5mg/mL alginic acid hút các dioxin isomer (độc tố trong thực phẩm và nước) tố hơn các loại xơ khác (glucomanna, gum karaya, lignin, chitin, cellulose, mannan và xylan), nhưng không tốt bằng pectin khi có cùng một nồng độ (Aozasa và cộng sự, 2001).
Các thí nghiệm trên động vật cho thấy thức ăn có chứa 5% Na-alginate giảm sự tích lũy pentachlorobenzenes ở chuột kết quả tương đương với λ- carrageenan trong thời gian 7 ngày (Ikegami và cộng sự,1994). Lượng alginate tương tự trong khẩu phần ăn cũng làm giảm D-galactosamine (chất gây ra các tổn thương gan) ở chuột tuy rằng hiệu qủa khiêm tốn hơn so với một số chất khác (glucomannan, chitin, chitosan, hemicellulose, cellulose) (Sugiyama và cộng sự, 1999).
Các nhà khoa học tin rằng một trong các nhân tố quan trọng trong cơ chế gây ra ung thư đại tràng và trực tràng là acid mật (Owen, 1997; Ochsenkuhn và cộng sự, 1999; Debruyne và cộng sự., 2001). Do vậy, tăng sự bài tiết acid mật (ở động vật thí nghiệm) là một trong những nhân tố đầu tiên được xem là bảo vệ nguy cơ ung thư ruột (Kimura và cs, 1996; Seal và MAther, 2001).
Các nghiên cứu cho thấy rằng các acid mật thứ cấp có khả năng phá hủy ruột kết hơn là acid mật sơ cấp (những axit mật tổng hợp trong gan người được gọi acid mật sơ cấp, và những acid mật được làm bởi vi khuẩn được gọi những
acid mật thứ cấp). Vì vậy, tăng khả năng đào thải acid mật thứ cấp sẽ làm giảm tổn thương ở ruột.
Bảng 2: Khả năng bám của acid mật vào các chất xơ thực
phẩm khác nhau
Binding of bile acid (μ mol/g)
Chất xơ Cholate Chenodeoxycholate Deoxycholate Reference
LV alginate 26 56 168 HV alginate 113 35 150 Agar 57 86 183 Carrageenan 36 90 184 Cellulose 6.25 0 - (Wang et al., 2001) Cám lúa mỳ 9 61 - Chất gỗ lignin 138 159 - Pectin 73.4 - 999.5 (Vahouny et al., 1980) Cellulose 0 - 0.2 Cám lúa mỳ 119.3 - 237.7 (Camire et al., 1993)
5.Thay đổi hệ vi sinh đường ruột
Khoảng 1013 – 1014 vi sinh vật cư trú ở ruột người (Roberton, 1993; Topping và Clifton, 2001). Hệ vi sinh vật đường ruột có thể bị thay đội bởi các chất xơ thực phẩm. Sự phân hủy thức ăn trong đường ruột bởi các vi sinh vật kỵ khí sẽ tạo ra các acid béo mạch ngắn. Các nghiên cứu gần đây tập trung vào ảnh hưởng của các acid béo mạch ngắn lên ruột kết. Các acid béo mạch ngắn (đặc biệt là butyrate) được xem là các tác nhân bảo vệ và chữa các bệnh về đường ruột kể cả ung thư ruột.
Thực phẩm chức năng và dinh dưỡng
Bột khó tiêu lên men, biến thành acid béo chuỗi ngắn (SCFA), chủ yếu là acetate, propionate và butyrate. Việc sản sinh SCFA giúp hạ thấp độ pH trong ruột và giảm lượng ammoniac độc hại trong ruột và trong máu. Các nghiên cứu trên người và trên chuột được cấy hệ vi khuẩn người chứng minh rằng sự lên men của tinh bột khó tiêu sản sinh ra hàm lượng butyrate cao đáng kể so với acetate và propionate. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Ruột kết nhận được 60 -70 % năng lượng từ các chế phẩm lên men bởi vi khuẩn như butyrate để sản sinh những tế bào đặc trưng của bộ phận này. Nhờ đó, tiến sĩ John Cumming, nhà tiên phong về tinh bột khó tiêu phát hiện: ai ăn nhiều tinh bột khó tiêu dường như được bảo vệ chống lại ung thư ruột kết.
Một vài nghiên cứu gần đây tập trung vào ảnh hưởng của alginate lên hệ vi sinh đường ruột và ảnh hưởng của tác động này lên cơ thể vật chủ cũng như nghiên cứu sâu về cấu trúc của alginate ảnh hưởng như thế nào đến khả năng phân hủy của chúng.
Ủ alginate với vi sinh vật đường ruột (vi sinh vật trong phân), sau 6h alginate được phân hủy thành các acid béo mạch ngắn và sinh hơ ). Sau 24h, hơn 80% alginate được phân hủy (
Bảng 3 : Các acid béo mạch ngắn xuất hiện sau quá trình phân giải
alginates bởi các vi sinh vật đường ruột
Tổng SCFA trong 24 h
Nghiên cứu Acetate Ptopionate Butylrate Lactate Khác
Michel et al. 1996 43,4 7,4 2,93 0,54 Kuda et al 1998 36,2 16,6 16,6 1
Về mặt cấu trúc của alginate, hiện có rất ít nghiên cứu về mối quan hệ giữa cấu trúc và quá trình chuyển hóa của alginate. So với các alginate không bị biến
đổi, các oligo alginate (Mr=1000 – 5000, do xử lý alginate bằng enzyme hoặc acid) sinh nhiều gas và nhiều SCFA hơn khi ủ với vi sinh vật đường ruột ( ; ết quả này đưa ra giả thuyết rằng chiều dài của chuỗi alginate đóng vai trò quan trọng trong quá trình lên men chúng. Tuy vậy, hiện vẫn chưa có dữ liệu nào so sánh các alginate tự nhiên có Mr khác nhau thì có khả năng lên men khác nhau.
Trong các thí nghiêm của , mannuronate lên men chậm, giả thuyết đưa ra vi sinh vật đường ruột ít có khả năng chuyển hóa loại đường này. Trong các thí nghiệm trên chuột của alginate tăng khi tỷ lệ M:G giảm. Điều này đưa đến giả thuyết rằng: mặc dù ban đầu mannuronic acid không được lên men tốt bởi hệ vi sinh đường ruột, nhưng tiếp tục bổ sung alginate vào khẩu phần ăn thì giai đoạn sau chúng được lên men.
Các nghiên cứu sâu hơn về alginate với các chủng vi sinh vật đường ruột (gồm 435 thí nghiệm) cho thấy rằng có 3 chủng Bacteroides có khả năng chuyển hóa alginate.Trong số khoảng 21 chủng vi sinh đường ruột đáng tin cậy, chỉ có
Bacteroides ovatus là có khả năng phát triển trên môi trường nuôi cấy có alginate, trong khi sự phát triển của Peptostreptococcus productus và Pseudomonas
aeruginosa bị ức chế). Điều này cho thấy rằng alginate có khả
năng thay đổi hệ si sinh vật đường ruột, tùy thuộc vào thời gian và nồng độ alginate.
Một thí nghiệm in vivo nghiên cứu về ảnh hưởng của việc tiêu thụ alginate (10 g/ngày trong suốt 2 tuần) đối với vi sinh vật đường ruột của người (thông qua vi sinh vật trong phân) cho thấy mật độ vi khuẩn chỉ thị trong phân tăng, trong khi một vài vi khuẩn có khả năng gây bệnh (ví dụ: Enterobacteriaceae và
Clostridium) giảm trong suốt quá trình sử dụng alginate. Đồng thời, mức độ sulphide, ammonia, độc tố phenol do vi sinh vật sinh ra trong các mẫu phân giảm
rằng alginate có thể thay đổi hệ vi sinh đường ruột ở người. Tuy vậy duy chỉ có thí nghiệm này cho thấy sự thay đổi trên là có lợi cho cơ thể vật chủ.
Từ những bằng chứng trên, đã có cơ sở khi cho rằng alginate có ảnh hưởng có lợi lên hệ vi sinh vật đường ruột và số lượng các acid béo ngắn mạch.
6.Chữa lành vết thương
Các nghiên cứu gần đây cho thấy rằng alginate có khả năng tăng cường sữa chữa các tổn thương màng nhầy trong hệ tiêu hóa in vivo và in vitro. Chuột đực Sprague Dawley cho ăn liều 8 mg alginate giàu M trước khi tổn thương ruột bởi tiêm indomethacin (20 mg/ kg) và giữa không điều trị cho tổn thương khoảng ½ mức độ vĩ mô (ổn thương này giảm bằng với các chuột được điều trị bằng 50 μ g/kg một tác nhân bảo vệ tế bào (cytoprotective agent) và nhân tố tăng sinh biểu bì (epidermal growth factor - EGF). Alginate giàu G không làm giảm tổn thương ở ruột. Alginate giàu M cũng gây nên sự tăng sinh tế bào (tương tự như EGF) ở các dòng tế bào ruột và thực quản trong khi alginate giàu G không có khả năng nàại alginate được biến đổi thành dạng M-blocks (> 95%) không có khả năng tăng sinh tế bào. Do vậy, giả thuyết cho rằng loại alginate có khối M và G-block mới có khả năng chữa lành vết thương.
Các loại băng gạc cầm máu có chứa alginate thường dung cho các tổn thương ở da. Tác dụng của chúng là cầm máu giúp lành vết thương ở vùng màng nhầy của miệng và ruột. Sự bám dính của các ion Ca trong alginate với Na trong huyết tương sẽ kích thích hoạt động của các tiểu cầu và đông máu tại vùng bị tổn thương, do đó giúp cho việc cầ). Ảnh hưởng này cũng giảm sự hình thành mô hạt trong quá trình làm lành vết thương (
Các nghiên cứu về sự lành vết thương ở màng nhầy miệng trên chó, các băng gạt có chứa alginate làm tăng đáng kể việc cầm máu đối với các vết thương
sâu 2mm).
Những ảnh hưởng của alginate lên việc làm lành vết thương ở đường ruột đến nay vẫn chưa rõ ràng nhưng công trình của cho thấy rằng alginate có tác động tốt đến dạ dày.
7.Kích thích hệ miễn dịch
Alginates có khả năng kích thích các dòng tế bào bạch cầu đơn nhân sản suất interleukin and TNF- in vitro ). Alginate làm tăng sự hiện diện của các thụ thể CD14 gắn màng trên các đại thực bào và khả năng phát hiện
lipopolysaccharides của vi khuẩơ
bụng làm tăng đáp ứng miễn dịch ở) và chuộ ). Khả năng kích thích miễn dịch tăng khi mannuronate trong alginate tăng β –glucan cũng có khả năng kích thích đáp ứng miễn
dị). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Theo giả thuyết, khả năng kích thích hệ miễn dịch có thể gây hại khi ở nồng độ alginate tiêu thụ cao. Không nên sử dụng alginate với mức độ cao trong thực phẩm và giải khát.