Việt Nam là một nước nhiệt đới nhưng tỷ lệ thiếu vitamin D khá cao so với các nước trong khu vực. Tổng điều tra vi chất năm 2010 cho thấy tình trạng thiếu vitamin D còn rất phổ biến, tỷ lệ thiếu và không đủ/thấp vitamin D là 17% và 40% ở phụ nữ trong độ tuổi sinh đẻ và là 21% và 37% ở trẻ em. Thiếu vitamin D gây nên giảm mật độ khoáng của khung collagen trong xương của trẻ có thể gây nên chậm phát triển và các dấu hiệu và triệu chứng kinh điển của còi xương. Các nghiên cứu trên trẻ em Đông Nam Á và thanh thiếu niên ở châu Phi, châu Mỹ cũng gợi ý rằng hậu quả của chế độ ăn thấp canxi sẽ làm tăng dị hóa vitamin D và phát triển sự thiếu vitamin D và còi xương. Các bằng chứng gần đây gợi ý rằng thiếu vitamin D có liên quan với tăng nguy cơ đái tháo đường typ I, xơ cứng rải rác, viêm khớp dạng thấp, cao huyết áp, bệnh tim mạch và nhiều bệnh ung thư nguy hiểm. Thiếu vitamin D cũng làm giảm mật độ xương và loãng xương, đặc biệt là ở phụ nữ sau mãn kinh. Tình trạng loãng xương đang là một vấn đề tăng nhanh của toàn cầu và đang trở thành một trong những vấn đề sức khỏe lớn của thế kỷ 21. Theo thống kê của tổ chức y tế Thế giới WHO, đến năm 2050 sẽ có 21% dân số Thế giới mắc bệnh này trong đó 51% của con số này nằm ở các nước châu Á. Do đó, để khối xương phát triển tốt, phòng chống còi xương và loãng xương sau này thì ăn uống canxi và vitamin D đầy đủ là rất cần thiết. Dự phòng và điều trị sớm bệnh loãng xương giúp hạn chế và giảm tới mức tối thiểu các hậu quả của loãng xương

Nghiên cứu các giải pháp để góp phần cải thiện mức đáp ứng nhu cầu khuyến nghị về vitamin D, dự phòng bệnh còi xương ở trẻ em và loãng xương ở người trưởng thành Việt Nam là hết sức cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn cao. Giải pháp nghiên cứu công nghệ sản xuất thực phẩm chức năng có bổ sung canxi và vitamin D là giải pháp tiếp cận tốt trong trong việc cải thiện tình trạng xương ở cộng đồng do người tiêu dùng ngày nay có xu hướng tự chăm sóc bản thân, nhu cầu đối với các sản phẩm có lợi cho sức khỏe ngày càng cao. Việc phát triển các sản phẩm giàu ergosterol làm nguyên liệu cho sản xuất thực phẩm chức năng giàu canxi và vitamin D và có giá thành phù hợp với người tiêu dùng Việt Nam là rất cần thiết. 5 Ergosterol (24-methylcholesta-5, 7, trans 22-trien-3-ol) là hoạt chất quan trọng trong công nghiệp hóa học và công nghiệp dược, là tiền vitamin D2, có thể chuyển hóa thành vitamin D2 dưới tác dụng của tia cực tím. Sau đó gan và thận sẽ giúp chuyển hóa sinh tố D sang dạng hoocmon, hoocmon này gửi tín hiệu cho ruột non để tăng hấp thụ canxi và photpho. Ở Saccharomyces cerevisiae, ergosterol chiếm thành phần chủ yếu, đến 90% trong tổng số khoảng 20 sterol. Đây là điều kiện thuận lợi cho việc lựa chọn chủng nấm men Saccharomyces cerevisae có khả năng sinh tổng hợp lượng sinh khối lớn, hàm lượng ergosterol cao với mục tiêu sản xuất chế phẩm giàu ergosterol –tiền vitamin D2 ứng dụng sản xuất thực phẩm. Không chỉ tuyển chọn chủng vi sinh vật thích hợp mà còn cần tối ưu hóa các điều kiện lên men là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp tới việc sản xuất ergosterol từ nấm men.

Việc lựa chọn chủng nấm men có khả năng tạo sinh khối cao cũng như có khả năng sinh tổng hợp ergosterol với hàm lượng cao có vai trò quan trọng đối với việc sản xuất loại sản phẩm này. Do vậy, nhóm nghiên cứu do PGS. TS. Lê Bạch Mai, Viện Dinh Dưỡng, Bộ Y tế đứng đầu đã đề xuất thực hiện đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất chế phẩm ergosterol từ Saccharomyces cerevisiae ứng dụng trong sản xuất thực phẩm chức năng” nhằm sản xuất ra các sản phẩm thực phẩm chức năng cung cấp vitamin D2 có nguồn gốc tự nhiên, giá thành phù hợp với người tiêu dùng Việt Nam, đáp ứng được phẩn lớn nhu cầu vitamin D2 hàng ngày của trẻ em trong lứa tuổi học đường và phụ nữ trong độ tuổi trung niên.

1. Từ 50 mẫu quả nho tươi và 50 mẫu men bánh mỳ đã phân lập được 581 khuẩn lạc có hình thái giống Saccharomyces sp. Từ đó lựa chọn được hai chủng nấm men có khả năng sinh ergosterol đạt trên 3% sinh khối khô được định tên là Saccharomyces cerevisia MB 14.2.2 và Saccharomyces cerevisia N 42.2.2 với mã số đăng kí trên ngân hàng gen Quốc tế tương ứng là JQ 255362 và JQ 255361. Hai chủng phân lập này có độ tương đồng cao nhất so với những chủng Saccharomyces cerevisia trên ngân hàng gen Quốc tế là 89%. Xác định được điều kiện tối ưu cho nuôi cấy sinh tổng hợp ergosterol của chủng nấm men ở quy mô thực nghiệm như sau: Nhiệt độ 28^oC; Tỉ lệ tiếp giống là 10% (tương đương với mật độ tế bào ban đầu 15 triệu CFU/ml); pH môi trường luôn đạt giá trị bằng 6; Hàm lượng ôxy hòa tan 4 mg/L; Thời gian nuôi cấy 36h. Lắp đặt, vận hành, hiệu chỉnh và hoàn thiện hệ thống thiết bị sản xuất ergosterol. Kết quả sản xuất thực nghiệm: từ 2877 kg sinh khối nấm men, sau quá trình tự phân, trích ly, thu hồi và làm giàu sẽ thu được khoảng 103 kg chế phẩm ergosterol với hàm lượng ergosterol >12%, độ ẩm tối đa 5%. Kết quả phân tích các chỉ tiêu chất lượng cho thấy chế phẩm ergosterol thỏa mãn các tiêu chuẩn về vệ sinh an toàn thực phẩm yêu cầu cho sản phẩm thực phẩm và dược phẩm của Bộ Y tế

2. Xây dựng được quy trình chuyển hóa ergosterol thành vitamin D2 với thông số lựa chọn là: dải ánh sáng cực tím chuyển hóa ergosterol thành vitamin D2 275 – 300 nm, dung môi cho quá trình chuyển hóa là isopropanol, lưu lượng egosterol trong quá trình chiếu xạ 300 ml/h. 370 Xác định được độc tính cấp của Ergocalciferol trên chuột nhắt trắng theo đường uống với LD50 là 2.025mg/kg/24h. Khi cho Thỏ uống Ergocalciferol 1,2% với liều dùng 200mg và 400mg /kg/24 giờ, uống liên tục trong 42 ngày đã làm không ảnh hưởng đến sự phát triển trọng lượng thỏ, không biến đổi điện tim thỏ, không biến đổi các chỉ số huyết học như hồng cầu, bạch cầu, tiểu cầu và hàm lượng hemoglobin, các chỉ số đánh giá chức năng gan (hoạt độ AST, ALT), thận (nồng độ ure, creatin) trong giới hạn bình thường. Hình ảnh mô bệnh học gan, thận và lách thỏ bình thường. Xây dựng và hoàn thiện quy trình sản xuất hai sản phẩm chức năng: bánh quy và sữa bột đậu nành bổ sung chế phẩm ergosterol giàu vitamin D2. Cả hai sản phẩm đều được chấp nhận sau khi đánh giá chấp nhận cảm quan với tỷ lệ chấp nhận chung của bánh quy 91,8%, sữa bột đậu nành 90,6%. Tỷ lệ đối tượng thích sử dụng sản phẩm lần lượt là 72,3% và 67,6% đối với bánh quy và sữa đậu nành. Sau 12 tháng bảo quản trong điều kiện nhiệt độ thường, 4 tháng trong điều kiện lão hóa cấp tốc giá trị dinh dưỡng và các tính chất cảm quan của sản phẩm vẫn đảm bảo, từ đó có thể ngoại suy thời hạn sử dụng của sản phẩm đến 16 tháng.

3. Hiệu quả của hai sản phẩm đối với cải thiện tình trạng xương và vitamin D ở trẻ em và người lớn như sau:

- Về hiệu quả của bánh bích quy có bổ sung ergostero-vitamin D2 Đã có sự cải thiện tốt hơn có ý nghĩa về các chỉ số Z score chiều cao/ tuổi và BMI ở nhóm được ăn bánh có ergosterol. Tỷ lệ suy dinh dưỡng thấp còi và BMI thấp có xu hướng giảm nhưng sự khác biệt chưa có ý nghĩa thống kê giữa 2 nhóm can thiệp và đối chứng. 371 Nồng độ 25-(OH) D của nhóm được ăn bánh có ergosterol cao hơn có ý nghĩa so với nhóm đối chứng

- Về hiệu quả của sữa đậu nành có bổ sung ergostero-vitamin D2 Sau 6 tháng can thiệp, sữa đậu nành bổ sung ergosterol giàu vitamin D2 đã có tác dụng tốt với sức khỏe xương và cải thiện 1 số chỉ số hóa sinh máu ở phụ nữ sau mãn kinh, cụ thể như sau: Cải thiện tình trạng thiếu Vitamin D: hàm lượng 25(OH)D ở nhóm can thiệp tăng dần từ T0 đến T3 và T6 (p< 0,05), trong khi ở nhóm chứng, sự thay đổi không có YNTK. Tỷ lệ thiếu Vitamin D ở nhóm can thiệp cũng giảm dần từ T0 đến T3 và T6 (p< 0,01. Hàm lượng CTX ở nhóm can thiệp giảm 21,5%, nhiều hơn ở nhóm chứng (giảm 10,7 %), với p< 0,05

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 16386/2019) tại Cục Thông tin KH&CN Quốc gia.