VIỆN KIỂM NGHIỆM AN TOÀN VỆ SINH THỰC PHẨM QUỐC GIA

Chất xơ đã được chứng minh là có lợi cho sức khỏe và là nhu cầu thiết yếu trong chế độ ăn hằng ngày của cơ thể. Với sự đa dạng về thành phần chất xơ trong các sản phẩm thực phẩm, việc lựa chọn phương pháp để kiểm nghiệm chất xơ cho phù hợp là rất cần thiết nhằm đánh giá chất lượng của sản phẩm, tiết kiệm thời gian và giảm chi phí phân tích.

1. Chất xơ tiêu hoá là gì

Theo Uỷ ban Tiêu chuẩn thực phẩm quốc tế (Codex Alimentarius Commission – CAC) [1], Chất xơ tiêu hóa (Dietary fiber) là các polyme carbohydrate có ba hoặc nhiều đơn vị đơn chất, không bị thủy phân bởi các enzyme nội sinh trong ruột non của con người và thuộc trong các loại sau:

• Polyme carbohydrate tự nhiên có trong sản phẩm thực thẩm
• Polyme carbohydrate được chiết xuất từ nguyên liệu thực phẩm bằng phương pháp vật lý, enzyme, hóa học
• Polyme carbohydrate tổng hợp

2. Phân loại chất xơ tiêu hoá

Dựa trên độ hòa tan trong nước, chất xơ trong chế độ ăn uống được phân thành hai loại chính, đó là chất xơ hòa tan và không hòa tan [2].

Chất xơ hòa tan là các chất có thể hòa tan trong chất lỏng vào đường ruột dưới dạng gel gồm một số loại như: Fructan (Inulin, fructo-oligosaccharides (FOS), pectin, β-glucan, galactomannan, glucomannan, polydextrose, psyllium, galacto-oligosaccharides (GOS), dextrin. Các chất xơ này có nhiều trong các loại sản phẩm như: yến mạch, lúa mạch, các loại trái cây, rau quả như táo, cam, cà rốt, các loại đậu (đậu nành, đậu ngự, đậu tây, đậu Hà Lan, đậu đen ...)

Chất xơ không hòa tan là các chất không hòa tan trong nước và không tạo thành gel, không trải qua quá trình lên men trong ruột già dưới tác dụng của vi khuẩn, bao gồm các thành phần như: xenluloza, hemicelluloses, lignin, tinh bột kháng, arabinoxylan, cutin, suberin, polysaccharides không phải tinh bột…). Loại chất xơ này có trong một số loại sản phẩm như: cám lúa mì, sợi lúa mì, ngũ cốc nguyên hạt, ngô, súp lơ, đậu xanh, khoai tây…

3. Vai trò của chất xơ tiêu hoá đối với cơ thể

Chất xơ có vai trò rất quan trọng đối với sức khỏe như: hỗ trợ quá trình tiêu hóa, ngăn ngừa táo bón, bảo vệ sức khỏe tim mạch, kiểm soát lượng đường trong máu, hỗ trợ giảm cân, ngăn ngừa ung thư đại trực tràng và ung thư vú [3].

• Hỗ trợ tiêu hóa, ngăn ngừa táo bón

Chất xơ có khả năng hút nước, làm tăng khối lượng và làm mềm sản phẩm dư thừa trong hệ tiêu hóa, kích thích nhu động ruột co bóp và giúp dễ dàng đào thải các sản phẩm này ra ngoài. Nhờ đó giúp bạn đại tiện thường xuyên hơn và ngăn ngừa được được chứng táo bón (cũng như các chứng bệnh đi kèm với táo bón, như trĩ).

Bên cạnh đó, chất xơ có tác dụng điều hòa hệ vi khuẩn đường ruột tạo điều kiện hỗ trợ sự phát triển vi khuẩn có lợi, giúp tăng cường quá trình tiêu hóa hấp thu tại ruột.

• Vai trò chất xơ đối với bệnh tim mạch

Cholesterol tăng cao trong máu là nguyên nhân gây một số bệnh tim mạch. Chất xơ được lên men bởi vi khuẩn đường ruột, ức chế quá trình tổng hợp cholesterol ở gan và tạo ra các axit béo chuỗi ngắn (SCFA), làm giảm nồng độ cholesterol huyết thanh trong máu bằng cách giảm chất béo LDL và tăng HDL.  Từ đó giảm thiểu nguy cơ các bệnh tim mạch như mỡ máu, bệnh mạch vành, xơ vữa động mạch.

• Vai trò chất xơ tiêu hóa đối với bệnh tiểu đường

Chất xơ làm tăng thời gian vận chuyển của thức ăn trong đường tiêu hóa và gây ra sự chậm trễ trong quá trình làm rỗng dạ dày, làm cho tinh bột lưu lại lâu hơn trong dạ dày tạo cảm giác no, từ đó làm chậm quá trình phân giải và hấp thu glucose giúp cho lượng đường máu tăng lên từ từ nên điều hòa được lượng đường huyết. Đối với những người bị tiểu đường, việc ăn thực phẩm có chứa chất xơ hòa tan có thể giúp kiểm soát hoặc hạ thấp lượng đường trong máu và giảm nhu cầu insulin. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc bổ sung một hoặc hai khẩu phần đậu, yến mạch, mã đề hoặc các nguồn chất xơ hòa tan khác sẽ giúp ích giảm lượng đường trong máu khi đói.

• Vai trò của chất xơ với việc giảm cân

Hầu hết các loại thực phẩm giàu chất xơ có xu hướng ít calo, đường và chất béo, vì vậy chúng thường tốt cho sức khỏe. Hơn nữa, thực phẩm giàu chất xơ thời gian nhai lâu hơn, không tiêu hoá và hấp thụ ở dạ dày, thường làm cho người ta chóng no và no lâu, do đó giảm thèm ăn, phòng tránh được thừa cân béo phì. Vì vậy, việc sử dụng thực phẩm giàu chất xơ là lựa chọn lý tưởng cho những người muốn giảm cân.

• Vai trò chất xơ với bệnh ung thư

Hiện nay nhiều nghiên cứu đã chỉ ra vai trò của chất xơ trong việc làm giảm nguy cơ đối với ung thư đại tràng thông qua các vi khuẩn có lợi tại ruột tạo ra các chất ức chế sự phát triển của tế bào ung thư và giúp tăng bài tiết các chất gây ung thư ra khỏi cơ thể. Chất xơ trong chế độ ăn làm giảm thời gian vận chuyển của chất thải qua ruột kết, do đó làm giảm sự tiếp xúc của các chất gây ung thư. Bên cạnh đó, lượng tiêu thụ thực phẩm có chứa chất xơ có liên quan nghịch đảo với nguy cơ tử vong do ung thư vú do chất xơ trong chế độ ăn có thể làm tăng lượng estrogen bài tiết qua các chất thải sau quá trình tiêu hóa và ức chế sự tái hấp thu estrogen ở ruột, dẫn đến nồng độ estrogen trong huyết tương thấp hơn. Vai trò của chất xơ trong việc điều chỉnh tình trạng kháng insulin và các yếu tố tăng trưởng giống insulin cũng cho thấy tác dụng phòng ngừa ung thư vú [4].

Nhu cầu chất xơ khuyến nghị cho người Việt Nam tối thiểu là 20 - 22g/người/ngày. Tuy nhiên với khẩu phần ăn hiện nay của chúng ta thì lượng chất xơ chỉ đạt > 10g chất xơ/ ngày. Vì vậy, bên cạnh việc sử dụng các thực phẩm có chứa nguồn chất xơ có sẵn trong tự nhiên, việc bổ sung thêm các chất xơ từ các nguồn thực phẩm khác là cần thiết. Các loại chất xơ thường được bổ sung vào thực phẩm chức năng gồm: Fructan (Inulin, FOS), GOS, polydextrose, tinh bột kháng, β-glucan… Các chất xơ này được chiết xuất từ các nguồn gốc khác nhau và từ nhiều các đơn vị cung cấp (trong nước hoặc nhập khẩu), sau đó được phối trộn với các nguyên phụ liệu và trải qua các quy trình công nghệ sản xuất khác nhau để tạo ra các sản phẩm rất đa dạng về chủng loại (viên nén, viên nang, siro, dung dịch, cốm…). Do đó, mức chất lượng của các sản phẩm có thể sẽ khác nhau. Vì vậy, việc kiểm nghiệm các thành phần chất xơ trong các sản phẩm này quan trọng nhằm đánh giá chất lượng sản phẩm, bảo vệ quyền lợi của người tiêu dùng.

4. Kiểm nghiệm chất xơ tiêu hoá trong thực phẩm

Hiện nay, các kỹ thuật phân tích chất xơ liên tục được AOAC cập nhật và sửa đổi để có thể phân tích được đầy đủ các thành phần chất xơ trong thực phẩm. Tại Viện Kiểm nghiệm an toàn vệ sinh thực phẩm quốc gia đã áp dụng các phương pháp khác nhau để định lượng các chất xơ cụ thể và chất xơ tổng số.

Phương pháp phân tích thành phần xơ cụ thể

• Fructan

Fructan bao gồm các phân tử polyme fructose có chứa glucose. Tùy thuộc vào độ dài chuỗi mạch mà chia thành Inulin hay FOS. Inulin có chuỗi mạch dài từ 10 – 60 đơn vị fructose còn FOS là chuỗi mạch ngắn từ 3 – 10 đơn vị fructose. Fructan được định lượng bằng phương pháp enzyme. Fructan được chiết tách khỏi mẫu bằng nước nóng, các thành phần không phải fructan như sucrose, lactose, tinh bột được thủy phân bằng enzyme đặc hiệu thành đường đơn và chuyển thành dạng polyol bằng borohydride kiềm. Fructan có trong mẫu sau đó được thủy phân bằng enzyme fructanase thành fructose và glucose. Các loại đường này có thể phân tích trực tiếp trên thiết bị sắc ký trao đổi ion hoặc được xác định theo phương pháp tạo dẫn xuất với p-hydroxybenzoic acid hydrazide (PAHBAH) rồi đo quang. Tùy thuộc vào nền mẫu mà fructan được xác định qua các phương pháp AOAC 997.08, AOAC 999.03, AOAC 2016.14 hoặc AOAC 2018.07.

• Galacto-oligosaccharide (GOS)

Galacto-oligosaccharide (GOS) có cấu trúc hóa học là chuỗi liên kết giữa galactose và lactose. GOS đóng vai trò là nguồn dinh dưỡng cho các vi khuẩn có lợi trong đường ruột, hỗ trợ bảo vệ hệ tiêu hóa và tăng cường quá trình hấp thu dưỡng chất. GOS có trong mẫu thực phẩm được định lượng bằng phương pháp enzyme. GOS được chiết tách khỏi mẫu bằng đệm phosphate ở 80 °C. Các thành phần không phải GOS được thủy phân bằng enzyme amyloglucosidase. GOS được thủy phân đặc hiệu bằng enzyme β-galactosidase tạo thành galactose và lactose sau đó xác định bằng sắc ký trao đổi ion kết hợp detector xung ampe HPAEC-PAD theo AOAC 2001.02.

• Polydextrose

      Polydextrose là một polyme được tổng hợp từ các phân tử glucose, thường được bổ sung trong các sản phẩm bánh, kẹo, đồ uống với chức năng giữ ẩm, ổn định, tăng độ ngọt của sản phẩm. Polydextrose có trong thực phẩm được định lượng theo phương pháp enzyme. Chất phân tích được chiết ra khỏi thực phẩm bằng nước nóng, sau đó ly tâm. Lọc phần nổi phía trên qua bộ siêu lọc, ly tâm để loại bỏ các chất gây nhiễu có khối lượng phân tử cao. Dịch lọc được xử lý bằng hỗn hợp enzyme (isoamylase, amyloglucosidase và fructanase) để loại bỏ các chất gây nhiễu oligosaccharide, chủ yếu là malto-oligomer và fructan. Chuẩn polydextrose được xử lý theo cùng một cách sau đó phân tích trên thiết bị sắc ký trao đổi ion kết nối với detector xung ampe HPAEC-PAD.

• Tinh bột kháng (Resistant starch)

Tinh bột kháng là phần tinh bột không bị phân hủy bởi enzyme tiêu hóa trong ruột non. Tinh bột không kháng được hòa tan và phân hủy thành glucose bởi sự kết hợp của enzyme α-amylase và amyloglucosidase (AMG) trong 16 giờ ở nhiệt độ 37 °C. Tinh bột kháng được thu hồi dưới dạng cặn sau quá trình ly tâm sau đó được hòa tan trong dung dịch kali hydroxide, trung hòa bằng dung dịch acetat và sau đó được phân hủy hoàn toàn thành glucose bằng AMG. Glucose được xác định theo phương pháp glucose oxidase–peroxidase (GOPOD) theo AOAC 2002.02.

• β-glucan

β-glucan thuộc nhóm chất xơ hòa tan trong nước được tạo ra từ các phân tử D-glucose liên kết với nhau qua liên kết β-glycoside, tạo thành thành phần tự nhiên của thành tế bào vi khuẩn, nấm, nấm men và ngũ cốc như yến mạch và lúa mạch. Phương pháp AOAC 995.16 mô tả phương pháp định lượng β-glucan có cấu trúc hỗn hợp (1-3,1-4)-β-D-glucan trong mẫu thử. Các mẫu thử nghiệm được chiết xuất trong dung dịch đệm có pH 6,5. Sau đó, các chiết xuất được ủ với hỗn hợp enzyme lichenase và β-glucosidase để thủy phân hoàn toàn β-glucan thành β-D-glucose. Lượng glucose sinh ra tiếp tục phản ứng oxy hóa khử với hỗn hợp thuốc thử glucose oxidase/peroxidase. Độ hấp thụ của sản phẩm màu tạo thành được đo ở 510 nm và β-glucan được tính toán từ lượng glucose tạo thành sau phản ứng thủy phân.

Phân tích hàm lượng xơ tổng

Từ những năm 1970, các phương pháp phân tích kết hợp để xác định hàm lượng xơ tổng số đã được phát triển và liên tục cập nhật. Thông tin về hàm lượng chất xơ được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu dinh dưỡng và được sử dụng trong ghi nhãn thực phẩm. Các thành phần chất xơ phân tích được theo từng phương pháp được trình bày tóm tắt trong hình 1.

Hình 1. Thành phần chất xơ phân tích được theo các phương pháp AOAC

• AOAC 985.29 và AOAC 991.43

Còn được gọi là “phương pháp Prosky,” được coi là phương pháp cổ điển trong xác định hàm lượng xơ tổng số. AOAC 985.29 sử dụng phương pháp thủy phân bằng các enzyme α-amylase, protease và amyloglucosidase. Phương pháp này không xác định được hàm lượng của các chất xơ có trọng lượng phân tử thấp (LMWDF) cũng như hầu hết các loại tinh bột kháng (trừ RS3). Phương pháp sau đó được mở rộng để xác định đầy đủ hơn các thành phần chất xơ hòa tan và không hòa tan trong thực phẩm (AOAC 991.43 và AOAC 2001.03) bao gồm các oligosaccharide không tiêu hóa (non-digestible oligosaccharides).

• AOAC 2009.01 và AOAC 2011.25

Phương pháp này được tối ưu về điều kiện sắc ký có thể định lượng được chất xơ mang lại kết quả chính xác hơn. Phương pháp AOAC 2011.25 được Codex, Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ và các cơ quan quản lý thực phẩm trên toàn thế giới công nhận là phương pháp tham chiếu để xác định hàm lượng xơ tiêu hóa tổng số (TDF) trong thực phẩm. Phương pháp sử dụng hỗn hợp enzyme α-amylase, protease và amyloglucosidase thủy phân ở 37 °C trong 16 giờ. Các chất xơ hòa tan được xác định bằng sắc ký lỏng kết nối với detector khúc xạ HPLC-RID, sử dụng chất nội chuẩn D-sorbitol và cột phân tích Waters Surgar-pak. Khi áp dụng AOAC 2009.01 cũng như AOAC 2011.25, một phần các chất xơ có trọng lượng phân tử thấp đã có thể phân tích được theo phương pháp này, tuy nhiên ở nhóm oligosaccharide có bậc trùng hợp thấp DP2, DP3 của FOS và GOS không thể tách khỏi nhau khi phân tích trên cột Waters Sugar-Pak.

• AOAC 2017.16 và AOAC 2022.01

Đây là các phương pháp phù hợp hơn với các định nghĩa về chất xơ đã ban hành. Thời gian thủy phân enzyme α-amylase, protease và amyloglucosidase được rút ngắn từ 16 giờ thành 4 giờ, giống với thời gian thức ăn lưu giữ ở ruột non của quá trình tiêu hóa bình thường. Do sorbitol vẫn xuất hiện trong các sản phẩm thực phẩm, phương pháp thay đổi nội chuẩn sorbitol thành glycerol đồng thời sử dụng 2 cột TSK gel G2500PWXL cho phép tách hoàn toàn DP2, DP3 của FOS và GOS.

Với mục tiêu trở thành một trong những đơn vị uy tín hàng đầu tại Việt Nam và khu vực trong lĩnh vực kiểm nghiệm thực phẩm và các lĩnh vực chuyên môn khác có liên quan, Viện Kiểm nghiệm an toàn vệ sinh thực phẩm quốc gia đã được trang bị hệ thống thiết bị hiện đại và đội ngũ cán bộ trình độ chuyên môn cao, Viện đã liên tục cập nhật và phát triển các kỹ thuật phân tích chất xơ hiện đại nhất nhằm đáp ứng nhu cầu của khách hàng. Tùy thuộc vào từng nền mẫu cụ thể, Viện sẽ lựa chọn các kỹ thuật phân tích phù hợp. Đối với các sản phẩm tự nhiên không bổ sung xơ hòa tan GOS, FOS, inulin, polydextrose, Viện đang áp dụng theo AOAC 991.43 để xác định xơ tổng, xơ hòa tan và xơ không hòa tan và phân tích trên hệ thống phân tích xơ tự động của hãng Ankom (Hình 2). Đối với các sản phẩm thực phẩm bổ sung biết rõ thành phần chất xơ sẽ sử dụng đúng phương pháp phân tích thành phần đó. Đối với các nền mẫu không biết rõ thành phần, Viện ưu tiên sử dụng phương pháp mới nhất là AOAC 2022.01 phân tích trên hệ thống sắc ký trao đổi ion hiệu năng cao (HPAEC-PAD) (Hình 3), phương pháp này mô phỏng điều kiện thủy phân thực phẩm sát với quá trình tiêu hóa ở ruột non cũng như xác định được đầy đủ các thành phần chất xơ theo định nghĩa của Codex.

Hình 2. Hệ thống phân tích xơ tổng, xơ tan, xơ không tan tự động Ankom

Hình 3. Hệ thống sắc ký trao đổi ion hiệu năng cao (HPAEC-PAD)

Các phương pháp trên đã được thẩm định theo quy định của ISO 17025:2017 và đã được công nhận Vilas, cho kết quả chính xác và đáng tin cậy với thời gian phân tích ngắn và chi phí hợp lý.

Tác giả: Lê Thị Thuý

Viện Kiểm nghiệm an toàn vệ sinh thực phẩm Quốc gia

Liên hệ tư vấn và gửi mẫu kiểm nghiệm

Trụ sở chính: Trung tâm dịch vụ khoa học kỹ thuật - Viện Kiểm nghiệm an toàn vệ sinh thực phẩm quốc gia

Địa chỉ: 65 Phạm Thận Duật, Mai Dịch, Cầu Giấy, Hà Nội

Hotline: 085 929 9595

Email: baogia@nifc.gov.vn/ nhanmau@nifc.gov.vn

• Văn phòng đại diện tại Thành phố Hồ Chí Minh

Địa chỉ: Cảng Tân Cảng - Cát Lái, Phòng A102, Cổng B Cảng Cát Lái, Số 1295B đường Nguyễn Thị Định, P. Cát Lái, TP. Thủ Đức, TP. Hồ Chí Minh

Điện thoại: 028.37.400.888/ Hotline: 0918.959.678 (Mr. Nghị)

Email: baogia@nifc.gov.vn/ vpsg.nifc@gmail.com

• Văn phòng đại diện tại Hải Phòng

Địa chỉ: Số 1 Ngô Quyền, thành phố Hải Phòng

Điện thoại: 0225.8830316/ Hotline: 0983.300.226 (Ms. Thương)

Email: vphp@nifc.gov.vn

Tài liệu tham khảo

[1]. B.V.M.Cleary, N.Ames, J.Cox, et al, "Total dietary fiber (CODEX definition) in foods and food ingredients by a rapid enzymatic-gravimetric method and liquid chromatography: Collaborative study, first action 2017.16," Journal of AOAC International, 102(1), pp. 196-207, 2019.

[2]. Mudgil, D., & Barak, S. (2013). Composition, properties and health benefits of indigestible carbohydrate polymers as dietary fiber: A review. International journal of biological macromolecules, 61, 1-6.

[3]. Khorasaniha, R., Olof, H., Voisin, A., Armstrong, K., Wine, E., Vasanthan, T., & Armstrong, H. (2023). Diversity of fibers in common foods: Key to advancing dietary research. Food Hydrocolloids, 139, 108495.

[4]. Lawlor, D. A., Smith, G. D., & Ebrahim, S. (2004). Hyperinsulinaemia and increased risk of breast cancer: findings from the British Women's Heart and Health Study. Cancer Causes & Control, 15, 267-275.