Các carotene

Các carotene phổ biến rộng rãi trong tự nhiên, chúng có nhiều trong các phần xanh của thực vật. Thuộc các carotenoid có α, β, -carotene và cryptoxantin. β-carotene có hoạt tính sinh học cao nhất, khoảng gấp hai lần các carotene khác. Đối với người và động vật ăn cỏ, các caroteneoid thực tế là nguồn vitamin quan trọng. Khi vào cơ thể, một bộ phận lớn của chúng chuyển thành vitamin A.

β-carotene hay gặp nhất trong tự nhiên, thường hiện diện trong phần xanh của thực vật và các loại rau quả có màu da cam. Nó cũng còn có nhiều trong các thực vật hạ đẳng: rong, tảo, nấm và vi khuẩn. Bắp là nguồn cryptoxantin chính, dầu cọ cũng chứa một lượng provitamin A. Trong tế bào thực vật các carotenoid liên kết với protid và lipid. Carotene và vitamin A cũng có trong phủ tạng và tổ chức của các động vật và người. α, β, -carotene là những đồng phân có công thức thô là C₄₀H₅₆. Các carotene rất nhạy cảm với oxy hoá trong không khí và ánh sáng. Chúng tan trong lipid và các chất hoà tan lipid, không tan trong nước.

Quá trình chuyển hoá các carotene thành vitamin A trong cơ thể (Hình 6.1) xảy ra chủ yếu ở thành ruột non và là một quá trình phức tạp. Carotene không chuyển thành vitamin A hoàn toàn mà chỉ khoảng 70 - 80%.

Vitamin A (Retinol)

Vitamin A tồn tại trong tự nhiên dưới hai dạng: vitamin A₁ (retinol - chủ yếu có trong gan cá biển), vitamin A₂ (3-dehydroretinol - có trong cá nước ngọt - có hoạt tính khoảng 40% so với vitamin A₁) và vitamin A₃ (Hình 6.2)

Vitamin A có trong các tổ chức động vật, đặc biệt có nhiều trong gan của các loại cá khác nhau. Trong tổ chức động vật như ở mỡ, gan cá vitamin A thường ở dạng ester, trong lòng đỏ trứng 70 - 90% vitamin A ở dạng tự do. Vitamin A còn có nhiều trong sữa và các sản phẩm sữa, trứng, gan, thận, tim, thịt. Vitamin A tan trong chất béo và trong phần lớn các dung môi hữu cơ, không tan trong nước. Vitamin A tồn tại trong thức ăn tự nhiên là hợp chất tương đối ổn định, không bị phân hủy khi gia công chế biến thông thường. Trong không khí và ánh sáng, vitamin A bị oxy hoá và phân hủy nhanh chóng, nhiệt độ cao lại thúc đẩy quá trình phân hủy mạnh mẽ hơn. Các ester của vitamin A bền vững đối với các quá trình oxy hoá hơn là dạng tự do. Vì thế chúng thường được sử dụng vitamin hoá thực phẩm. Cơ chế hoạt động của vitamin A trong cơ thể có các khâu chính đáng chú ý:

Vitamin A có quan hệ chặt chẽ với thị giác bình thường

Tế bào hình que và tế bào hình nón trong võng mạc nhãn thị là các tế bào tiếp nhận cảm quang, đều có chứa sắc tố thị giác. Sắc tố thị giác trong tế bào hình que là rhodopsin, còn trong tế bào hình nón là iodopsin đều do retinene (một dạng hoạt tính của vitamin A) và opsin cấu thành. Khi ánh sáng kích thích vào tế bào hình que rhodopsin sẽ bị phân giải thành opsin và dehydroretinene, đồng thời bị mất đi một phần vitamin A. Trong bóng tối, vitamin A trong máu qua quá trình chuyển hoá sẽ tạo thành 11-synretinene, lại kết hợp với opsin thành rhodopsin mà phục hồi lại thị giác. Nếu tình trạng dinh dưỡng vitamin A tương đối tốt, hàm lượng có trong máu cao thì lượng hợp thành rodopsin trong một đơn vị thời gian sẽ cao, thời gian phục hồi thị giác trong bóng đêm tương đối ngắn. Ngược lại sẽ dẫn đến chứng bệnh quáng gà.

Tác dụng đối với việc hình thành phát triển bình thường của lớp biểu mô và việc duy trì sự hoàn thiện của các tổ chức biểu mô.

Khi vitamin A không đủ hoặc thiếu sẽ dẫn đến sừng hoá tế bào biểu mô làm cho bề mặt da thô ráp, khô, có dạng vảy, lớp nội mạc mũi, họng, thanh quản, khí quản và hệ sinh dục-tiết niệu bị hủy hoại nên dễ bị viêm nhiễm. Đường tiết niệu bị sừng hoá quá mức là một trong những nguyên nhân gây sỏi.

Vitamin A cần thiết cho sự sinh trưởng bình thường của bộ xương, và giúp ích cho sự phát triển và sinh trưởng của tế bào

Các nghiên cứu gần đây phát hiện thấy vitamin A acid (chất chuyển hoá của vitamin A) có tác dụng làm chậm hoặc ngăn chặn các biến chứng tiền ung thư, ngăn ngừa ung thư biểu bì. Sau khi vitamin A và carotene trong thức ăn được hấp thu vào trong cơ thể bị nhủ hoá cùng với mật và các sản phẩm tiêu hoá lipid trong ruột non, được niêm mạc ruột hấp thu. Vì vậy lượng lipid và nước mật đầy đủ trong ruột non là điều kiện quan trọng để hấp thu chúng tốt; các chất chống oxy hoá như vitamin E và lecithin sẽ ngăn không cho chúng bị oxy hoá và giúp ích cho việc hấp thu. Tỷ lệ hấp thu vitamin A cao hơn carotene 2 - 4 lần.

Vitamin A được dự trữ chủ yếu ở gan, phụ thuộc vào lượng ăn vào và các nhân tố khác. Lượng vitamin A trong cơ thể người già thấp hơn rõ rệt so với người trẻ tuổi. Khi không có vitamin A nạp vào thì lượng mất đi trong gan mỗi ngày vào khoảng 0,5% tổng lượng vitamin A. Khả năng dự trữ của trẻ em rất kém, do đó rất dễ bị thiếu. Có thể tóm tắt chuyển hoá vitamin A như sau:

Trong quá trình tổng hợp vitamin A, người ta cũng được vitamin A acid (acid retinoic). Ở người dinh dưỡng tốt, dự trữ vitamin A tương đối lớn và đủ cho cơ thể trong thời gian dài. Các triệu chứng thiếu vitamin A thường gặp ở trẻ em và học sinh, dự trữ vitamin A của chúng hạn chế hơn. Vì thế phần lớn các nghiên cứu lâm sàng về thiếu vitamin được tiến hành ở trẻ cho bú và trẻ lớn hơn.

Nguyên nhân thiếu vitamin A

Cơ thể lấy vitamin A từ thức ăn và được dự trữ chủ yếu ở gan. Thiếu vitamin A chỉ xảy ra khi lượng vitamin A ăn vào không đủ và vitamin A dự trữ bị hết. Các nguyên nhân gây thiếu Vitamin A gồm:

• Do ăn uống thiếu vitamin A: Cơ thể không tự tổng hợp được vitamin A mà phải lấy từ thức ăn, do vậy nguyên nhân chính gây thiếu vitamin A là do chế độ ăn nghèo vitamin A và carotene (tiền vitamin A). Nếu bữa ăn đủ vitamin A nhưng lại thiếu đạm và dầu mỡ cũng làm giảm khả năng hấp thu và chuyển hoá vitamin A. Ở trẻ đang bú thì nguồn vitamin A là sữa mẹ, nếu trong thời kỳ này mẹ ăn thiếu vitamin A sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến đứa trẻ.
• Nhiễm trùng: Trẻ bị nhiễm trùng đặc biệt là lên sởi, viêm đường hô hấp, tiêu chảy và cả nhiễm giun đũa cũng gây thiếu vitamin A.
• Suy dinh dưỡng thường kéo theo thiếu vitamin A vì cơ thể thiếu đạm để chuyển hoá vitamin A.

Các biến đổi thiếu vitamin A xuất hiện theo thứ tự sau:

- Quáng gà

- Khô kết mạc và giảm tiết các tuyến nước mắt

- Kết mạc dày, đỏ, gấp nếp

- Đục củng mạc và thị giác

- Rối loạn thị giác ở ánh sáng chói

- Phù, sợ ánh sáng, thâm nhiễm bạch cầu và hoại tử mềm giác mạc (nhuyễn giác mạc)

- Viêm toàn mắt

- Giảm sút trọng lượng và kích thước tuyến ức và tuyến lách (hai cơ quan tạo tế bào limpho). Tế bào limpho giảm về cả số lượng và sinh lực trong vai trò tạo kháng thể.

- Giảm hoạt tính và mức độ hoàn hảo các hiện tượng thực bào → giảm các quá trình tạo globulin miễn dịch.

Nhu cầu vitamin A (Bảng 6.1) tính theo retinol như sau:

Đối với phụ nữ cho con bú, cứ 100 ml sữa cho thêm 49 mcg. Trong cơ thể cứ 2 mcg β-carotene cho 1 mcg retinol, sự hấp thu carotene ở ruột non không hoàn toàn (1/3). Như vậy cần có 6 mcg β-carotene trong thức ăn để có 1 mcg retinol.

Theo khái niệm đương lượng retinol (RE) vitamin A do FAO/WHO đưa ra, khi tính toán tổng lượng vitamin A nạp vào từ nguồn thức ăn, thì quy đổi vitamin A có nguồn gốc động vật và carotene có nguồn gốc thực vật thành quan hệ đương lượng retinol như sau:

1 đơn vị quốc tế vitamin A = 0,3 μg đương lượng retinol kết tinh

1 RE = 3,3 I.U Retinol & = 10 I.U carotene

1 μg vitamin A = 0,1 μg đương lượng retinol

1 μg carotene = 0,167 μg đương lượng retinol.

Ergoscalcipherol, cholescalcipherol (vitamin D)

Hình 6.3 Các vitamin D

Vitamin D (Hình 6.3) chủ yếu gặp ở thực phẩm động vật. Trong 100g thực phẩm tươi có (đơn vị quốc tế): sữa mẹ 2 - 4, sữa bò 4, trứng 50 - 200, lòng đỏ trứng 300, gan bò 100, gan lợn 90, gan cá thu 500 - 1500.Ở các thực phẩm thực vật rất ít gặp hoặc với lượng rất bé. Trong thực phẩm thực vật thường gặp provitamin D, chủ yếu dưới dạng ergosterol.Nguồn vitamin D của các động vật cao cấp là thức ăn như trứng, cá, thịt các con vật có lông mao hoặc các cây được chiếu nắng và lượng vitamin D tạo thành ở da hay trong da.Hầu hết các chất béo có trong thịt và đặc biệt gan cá chứa nhiều vitamin D.

Tuy nhiên hàm lượng của nó dao động tùy theo loại cá và nhiều yếu tố khác. Phần lớn mỡ cá chứa nhiều vitamin D₃. Trong cơ thể người, provitamin D₃ (7-dehydrocholesterol) có ở da hoặc các lớp trên của nó sẽ chuyển thành vitamin D₃ nhờ chiếu nắng mặt trời. Vitamin D tập trung nhiều nhất ở gan và huyết tương. Cùng với tác dụng chống còi xương, vitamin D còn là yếu tố phát triển quan trọng.

Cơ chế hoạt động của vitamin D là chuyển hoá calci, phosphor trong cơ thể. Vitamin D tạo điều kiện sử dụng calci của thức ăn nhờ tạo thành liên kết calci-phosphor cần thiết cho quá trình cốt hoá. Vitamin D còn giúp làm tăng đồng hoá và hấp thu calci. Khi thiếu calci trong bữa ăn, vitamin D huy động calci từ tổ chức xương để duy trì hàm lượng nó trong máu. Điển hình cho thiếu vitamin D là bệnh còi xương thường gặp ở trẻ em từ 2 - 4 tháng cho tới 1,5 - 2 năm. Những rối loạn điển hình: dễ bị kích thích, suy yếu chung, ra mồ hôi và nhất là mọc răng chậm, dễ bị co giật và viêm phế quản.

Nhu cầu của vitamin D cho trẻ là 300 - 400 UI, người trưởng thành 50 - 100 UI, phụ nữ có thai và cho con bú 500 UI.

Tocopherol (vitamin E)

Các thực phẩm thực vật giàu vitamin E là: đậu xanh tươi 3 - 6 mg%, đậu khô 5 - 6 mg%, cà rôt 1,5 mg%, salade 3 mg%, ngô hạt 10 mg%, mầm ngô 15 - 25 mg%, lúa mì 6,5 – 7,5 mg%, đậu phộng 9 mg%.

Hình 6.4 Các tocopherol

Trong số các thực phẩm nguồn gốc động vật, sữa bò chứa 0,1 – 0,2 mg%, trứng gà 1 - 3 mg%, lòng đỏ 3,5 mg%, thịt bò 2 mg%, lợn 0,6 mg%, cá mè 1,5 mg%. Sữa mẹ chứa 0,05% vitamin E.Ở dạng tinh khiết, tocopherol có dạng dầu nhờn, màu vàng sáng không tan trong nước và phần lớn các dung môi hữu cơ, bền vững với acid và kiềm khi đun nóng tới 40oC, chịu nhiệt tốt. Các tia tử ngoại có thể phá hủy vitamin E.

Trong các tocopherol (Hình 6.4), α-tocopherol là chất hoạt động nhất. Nó là đại biểu chính của vitamin E vì chiếm 90% tất cả tocopherol trong máu và tổ chức. Tác dụng chủ yếu của vitamin E trong cơ thể là:

Tác dụng chống oxy hoá. Vitamin E là chất chống oxy hoá mạnh, có thể bảo vệ cho tế bào tránh khỏi các nguy hại do các gốc tự do gây nên, ức chế sự oxy hoá của chất dạng mỡ trên màng tế bào và trong tế bào, ngoài ra có thể phản ứng với peroxyde làm cho chúng chuyển hoá thành các chất không gây độc hại đối với tế bào. Vitamin E có tác dụng phòng ngừa sự oxy hoá của vitamin A, vitamin C, để đảm bảo chức năng dinh dưỡng của chúng trong cơ thể.

Duy trì tính hoàn chỉnh của hồng cầu. Hàm lượng viatmin E trong thức ăn thấp sẽ dẫn đến lượng hồng cầu giảm và rút ngắn thời gian sinh tồn của hồng cầu.

Điều tiết sự tổng hợp nên một số chất trong cơ thể. Vitamin E bằng sự điều tiết các bazơ pyridine mà tham dự vào các quá trình tổng hợp sinh học của DNA. Vitamin E là nhân tố để phụ trợ tổng hợp nên vitamin C và coenzyme Q, đồng thời có khả năng liên quan đến sự tổng hợp nên hemoglobin.

Vitamin E có thể ức chế sự oxy hoá các chất không phải là hemoglobin như protein sắt, bảo vệ gốc SH trong dehydrogenase không bị oxy hoá hoặc không xảy ra phản ứng hoá học với các ion kim loại nặng mà mất tác dụng. Vitamin E cũng có khả năng tạo thành và phát triển của tinh trùng. Tocopherol không tự tổng hợp trong cơ thể. Sau khi vào cơ thể theo thức ăn, vitamin E tích lũy ở các tổ chức, chủ yếu ở mỡ 10 - 50 mg%, gan 1,3 – 2,5 mg%, cơ 1,2 – 1,6 mg%. Thiếu vitamin E xảy ra khi rối loạn hấp thu lipid. Thiếu vitamin E thường xảy ra tình trạng teo cơ, các biến đổi sâu sắc ở đại não và ở tủy.

Nhu cầu vitamin E đối với trẻ em 0,5 mg/kg cân nặng, ở người trưởng thành 20 - 30 mg/ngày, nhu cầu cao hơn đối với phụ nữ có thai và cho con bú. Tuy nhiên nhu cầu về vitamin E chưa được xác định chắc chắn mà chỉ gần đúng dựa vào hàm lượng của nó trong khẩu phần, mức độ hấp thu lipid, sự tích lũy trong các mô và sự bài xuất.

Do hoạt tính sinh học của các đồng phân (isomer) của vitamin E trong cơ thể khác nhau, vì vậy khi tính toán lượng vitamin E đưa vào, nên dựa vào tỷ lệ tương đương với lượng α-tocopherol:

Đương lượng vitamin E = (1 x α-tocopherol mg) + (0,5 x β-tocopherol mg) + (0,1 x -tocopherol mg) + (0,3 x α-tocopheroltriene mg).

Vitamin K

Hình 6.5 Các dạng vitamin K

Hàm lượng vitamin K trong một số loại thực phẩm theo mg% như sau: cà rôt 0,1, đậu nành 0,2, cà chua 0,4, khoai 0,12, ngô 0,04, khoai tây 0,08, sữa 0,002, thịt bò 0,1, thịt heo 0,15, cá mè 0,1. Nói chung vitamin K có nhiều hơn trong thực phẩm nguồn gốc động vật. Vitamin K thường gặp trong tự nhiên dưới dạng vitamin K₁ và K₂ (Hình 6.5). Vitamin K₁ do phần xanh của lá tạo thành thường liên kết với chlorophyll, vitamin K₂ do vi khuẩn tạo thành. Vitamin K₁ và K₂ không hoà tan trong nước, dễ tan trong chất béo và dung môi của chúng, nhạy cảm với ánh sáng, kiềm và nhiệt.

Vitamin K cần thiết cho mỗi tế bào sống. Vì vậy có mặt trong hầu hết mỗi cơ thể, từ các vi khuẩn cho đến các động vật. Các vi khuẩn đường ruột tổng hợp một lượng lớn vitamin K₂ khoảng 1,5 mg mỗi ngày (Glavine-1942) đủ đáp ứng nhu cầu cơ thể. Để hấp thu vitamin K cần phải có acid mật. Khi rối loạn dẫn mật vào tá tràng, hấp thu vitamin bị rối loạn dẫn đến hiện tượng thiếu vitamin K.

Triệu chứng thiếu vitamin K chính là hạ thấp lượng prothrombin ở máu, kéo dài thời gian đông máu, chảy máu dưới da và trong cơ. Bệnh thiếu vitamin thường rất ít gặp ở người lớn vì tổng hợp vitamin K ở đường ruột tương đối lớn, ngay cả khi lượng của nó trong thức ăn không đầy đủ. Trẻ sơ sinh bú sữa mẹ thường bị thiếu vitamin K vì trong sữa mẹ có ít loại vitamin này hơn trong sữa nhân tạo, cộng với tập quán ăn kiêng dầu, mỡ và các loại thực phẩm giàu vitamin K của các bà mẹ sau sinh nên sự thiếu hụt càng trầm trọng.

Hàng năm, Việt Nam có từ 2.000 đến 3.000 trẻ bị chảy máu não, màng não vì thiếu vitamin K, gần 1/5 số đó tử vong và 40 - 50% trẻ nếu được cứu sống thì mang các di chứng thần kinh và tinh thần. Trừ các rối loại về bệnh lý, lượng vitamin K ăn vào và được tổng hợp ở ruột đủ đáp ứng nhu cầu người trưởng thành. Nhu cầu vitamin K ở trẻ em cao hơn.