Khoáng chất và sức khoẻ con người – lý giải vì sao cần cân bằng và tối ưu của các thành phần vi lượng

Tiến sĩ Alexander G. Schauss

Giới Thiệu

Có 92 nguyên tố được tìm thấy trong tự nhiên, và 22 nguyên tố nằm trên giả thuyết và/hoặc do quan sát khác. Ngoài ra, có hàng trăm đồng vị của các nguyên tố có tiềm năng đối với sức khoẻ chưa khám phá được. Trong bảng 1 dưới đây là số lượng các nguyên tố được tìm thấy trong vỏ trái đất, đại dương và khí quyển. Đây là những nguyên tố mà cơ thể phải sử dụng để tồn tại. Những nguyên tố này trở nên rõ ràng hơn khi nghiên cứu mối quan hệ của khoáng chất đối với sức khoẻ con người, giữ cho mực độ khoáng chất cân bằng trong mọi mô, chất lỏng, tế bào và cơ quan trong cơ thể, là chìa khoá để duy trì sức khoẻ.

Qua các lực địa vật lý, việc trộn lẫn vỏ trái đất với nước có thể cung cấp gần như tất cả khoáng chất có lợi cho việc duy trì sức khoẻ. Đây là lí do tại sao mà các nhà dinh dưỡng nổi tiếng, Ruth L. Mike và Myrtle L. Brown đã nêu trong tờ báo Dinh Dưỡng: Một phương pháp tiếp cận hợp nhất (John Wiley & Sons), 1984, trang 197) rằng: “Nước tương thích với nhiều chất hơn bất kỳ dung môi nào được biết, và do đó nó là một phương tiện lý tưởng để vận chuyển các chất dinh dưỡng trong tế bào và cho các phản ứng hóa học của chuyển hóa tế bào được diễn ra.”

Bảng 2 dưới đây thống kê 66 nguyên tố đã được tìm thấy trong nước biển. Một số biển nội địa còn lại như là biển hồ Great Salt của Utah tập trung nhiều khoáng sản tương tự được tìm thấy ở biển thông qua các quy trình địa nhiệt và bay hơi. Các nguồn tự nhiên của các nguyên tố này có thể cung cấp một số lượng khoáng chất tương thích với nhu cầu sinh lý của con người.

Cần chú ý rằng, nhà môi trường nổi tiếng Racheal Carson đã nhận ra tầm quan trọng của việc bảo vệ đại dương và những vùng đất nội địa tinh tế này. Trong bài viết “Sea Around Us,” bà đề cập:

“Cá, động vật lưỡng cư, và loài bò sát, những loài chim có máu nóng (động vật có nhiệt độ máu không thay đổi khoảng 36 – 42 độ) và động vật có vú – mỗi người trong chúng ta mang trong tĩnh mạch một dòng nước mặn, trong đó các nguyên tố được kết hợp có tỉ lệ hầu như tương tự với nước biển. Đó là di sản của chúng ta từ hàng triệu năm trước, khi tổ tiên xa xôi được tiến hoá từ giai đoạn đơn bào sang giai đoạn đa bào, trước tiên là phát triển hệ thống tuần hoàn, trong đó chất lỏng chỉ là nước biển. Cũng giống như vậy, bộ xương cứng vôi của chúng ta cũng xuất phát từ đại dương giàu canxi từ thời kỳ Cambri. Ngay cả những tế bào nguyên sinh trong cơ thể chúng ta đều có cấu trúc hoá học gây ấn tượng lên vật chất sống khi những những sinh vật đơn sơ đầu tiên xuất hiện trên biển cổ đại“.

Khoáng chất và sức khỏe

Trong hầu hết mọi sách giáo khoa hoá học, ta có thể tìm thấy một bản sao của “Bảng Tuần Hoàn Hoá Học các Nguyên Tố.” Bảng này cho thấy các đặc tính vật lý cụ thể của mỗi nguyên tố đã biết. Nghiên cứu khoa học về những yếu tố này đã cho thấy rằng rất nhiều trong số những nguyên tố đó hoàn toàn rất có lợi cho sự sống trên hành tinh này.

Một số yếu tố gắn liền với sự xuất hiện của sự thiếu hụt về chất khoáng ở người: sự thiếu hụt trong đất, nước và cây; sự mất cân bằng khoáng chất; quá trình xử lý nước hoặc đất, và, chế độ ăn uống không đầy đủ.

Các khoáng chất khi được cân bằng hợp lý với nhau có chức năng sinh hoá và dinh dưỡng quan trọng.

Để hiểu được khái niệm “cá tính hoá sinh,” chúng ta phải tránh xa khái niệm rằng mọi người đều sử dụng và hấp thu khoáng chất theo cùng một cách. Sự hấp thu khoáng chất phụ thuốc vào rất nhiều yếu tố khác nhau, một trong những yếu tố quan trọng là độ tuổi, độ thích nghi của axit dạ dày, hệ thống ruột cân, cũng như lượng chất xơ trong chế độ ăn.

“Bất kể thực phẩm có khả năng cung cấp dinh dưỡng đến đâu, sự đóng góp của nó là vô nghĩa nếu như không vượt qua được thử nghiệm của sự hấp thụ. Khi những chất dinh dưỡng không được chuyển qua tế bào niêm mạc ruột để đi vào tuần hoàn, thì tất cả chất dinh dưỡng và mục đích sức khoẻ của chúng không bao giờ được cơ thể hấp thu. Sự đa dạng của chất dinh dưỡng từ môi trường sinh vật được tạo ra bằng cách hấp thụ phải được vận chuyển qua hệ thống tuần hoàn đến môi trường vi lượng nước trong tế bào. Tại đó, chúng phục vụ cho một mục đích cuối cùng: tham gia vào hoạt động trao đổi chất trong các tế bào, nơi mà sự sống của toàn bộ cơ thể phụ thuộc.”

Ruth L. Pike and Myrtle L. Brown

Nutrition: An Integrated Approach

John Wiley & Sons, 1984 I, p. 283

Bảng 3 cho thấy có 8 loại khoáng chất cần được ở dạng ionic để dễ dàng hấp thụ vào cơ thể thông qua chuyển giao trong ruột non (sự hấp thu nội mạc tử cung). Thức ăn khi được hấp thụ, axit clohiđric trong dạ dày phân hoá chúng thành dạng i-on để dạ dày tiêu hoá. Axit Clohiđric giúp giải phóng các chất này thành các khoáng chất i-on.

Người cao tuổi dễ có nguy cơ teo dạ dày, một tình trạng liên quan đến sự tiết giảm axit clohiđric. Khi lượng axit clohiđric giảm, khả năng hấp thụ các khoáng chất trong thức ăn sẽ bị giảm sút. Không có khả năng hấp thụ các chất này có thể là một trong các nguyên nhân chính gây thoái hoá liên quan đến tuổi tác. Chính vì lý do này mà chúng ta nên cẩn trọng khi sử dụng bất kỳ hình thức bổ sung khoáng chất nào, bởi vì khi chúng càng ít phụ thuộc vào axit clohiđric để hấp thu, khả năng cơ thể sử dụng sẽ càng nhiều hơn.

Ba trong số các khoáng chất được đưa ra ở bảng 3 có thể được hấp thu nội bộ ở một số dạng phức tạp mà không cần trở thành điện âm. Tuy nhiên, cả 8 khoáng chất này được hấp thu tốt nhất khi chúng được ở dạng ionic. Điều quan trọng nhất là chứng teo dạ dày hoặc các tình trạng như achlorhydria (thiếu dạ dày axit,) hoặc hypochlorhydria (axit dạ dày không tương xứng) có thể làm giảm hấp thu các khoáng chất quan trọng của cơ thể. Chứng Achlorhydria đã được tìm thấy ở trẻ em từ năm đến sáu tuổi. Chứng Hypochlorhydria thường phổ biến hơn sau tuổi 35. Ước tính rằng có khoảng 15 đến 35 phần trăm người lớn ở độ tuổi 60 bị chứng teo dạ dày, bao gồm hypochlorhydria. Tìm được một nguồn khoáng chất ở dạng ion sẽ có lợi cho những đối tượng trên.

Một trong những khoáng chất được liệt kê ở bảng 3 là kẽm, một khoáng chất được tìm thấy trong hầu hết mọi mô, tế bào, chất lỏng và cơ quan trong cơ thể. Sự thiếu hụt kẽm có thể làm ảnh hưởng tới hơn 200 enzim, chẳng hạn như enzyme, alkaline phosphatase (ALP: là một loại enzim được tìm thấy trong các mô khắp cơ thể, bao gồm cả gan, xương, thận, ruột, và trong nhau thai của những phụ nữ đang mang thai. ALP có nhiều nhất trong các tế bào của xương và gan.) Ở những bệnh nhân có triệu chứng anorexia và bulimia (chứng chán ăn tâm thần và ăn ói, có thể gây ra các ảnh hưởng nghiêm trọng như dẫn đến bệnh béo phì, đái đường chứng tăng huyết áp và bệnh tim mạch,) thiếu kẽm có thể ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình nhận thức và giác quan làm bệnh trở nặng. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng người béo phì có rất ít tỷ lệ kẽm trong cơ thể của họ. Điều này cho thấy kẽm giúp ích rất nhiều cho những người bị chứng rối loạn ăn uống, từ béo phì cho đến chứng chán ăn tâm thần. Một ví dụ cụ thể là khoáng magiê. Khoáng magiê điều khiển hơn 300 phản ứng enzim trong cơ thể, một trong số đó có liên quan trực tiếp đến sức khoẻ tim mạch.

Các Nguyên Tố (Độc) Không Cần Thiết

Mức dư thừa của các nguyên tố độc hại không cần thiết như chì, cadmium, thuỷ ngân và nhôm có thể gây “không cần bằng” đối với các khoáng chất cân bằng trong tế bào của cơ thể, được thể hiện ở bảng 4 dưới đây.

Cadmium, một chất gây ô nhiễm không khí từ khói thuốc lá, công nghiệp hoá, và sự tăng trưởng dân số, được biết đến như một cách gây tăng huyết áp, ung thư và rối loạn miễn dịch. Cadmium hoạt động như một tác nhân gây stress cổ điển. Cadmium cũng có liên quan đến chứng rối loạn học tập. Không như chất chì, chất chì có thời gian bán huỷ ngắn trong mô người từ 30 đến 100 ngày, cadmium lại có thời gian bán huỷ lên tới 30 đến 100 năm. Cadmium cũng làm gia tăng sự độc hại của các tác nhân khác. Cadmium có thể liên kết chặt chẽ với các hợp chất clorua, chẳng hạn như thuốc trừ sâu. Khi cả hai chất kết hợp, mức độ mô của lindane tăng gấp đôi bằng cách thay đổi sự trao đổi chất của gan. Cadmium tích tụ trong các tế bào ác tính nhất; ung thư tiến tuyền liệt có mối tương quan tuyến tính giữa mức độ ác tính và hàm lượng cadmium. Nhưng về mặt tích cực, rất ít cadmium được hấp thụ bằng miệng nếu không thiếu hụt chất dinh dưỡng. Những chất dinh dưỡng bảo vệ khỏi cadmium và một số các nguyên tố độc không-cần-thiết khác được chỉ ra ở bảng 5.

Ngoài các vấn đề trên, có hai yếu tố rất quan trọng: 1) các bệnh tật và 2) sự tương tác giữa thuốc và dinh dưỡng. Bệnh tật làm gia tăng sự cần thiết với rất nhiều loại nguyên tố vi lượng. Nhu cầu về một số khoáng chất, ví dụ như kẽm, có thể gia tăng dưới áp lực tâm lý. Sự tương tác giữa thuốc và dinh dưỡng có thể gây ra vấn đề thiếu hụt và mất cân bằng khoáng chất ở mức độ tế bào. Ví dụ, sự hấp thu của sắt từ ruột có thể bị ảnh hưởng bởi thuốc kháng axit và kháng sinh tetracycline.

Nghiên cứu gần đây cho thấy rằng khoáng chất giúp ích rất nhiều trong quá trình chống lại các căn bệnh thoái hoá và các quá trình xảy ra của chúng. Khoáng chất cũng giúp ngăn chặn giảm thiểu bệnh tật từ tác hại ô nhiễm môi trường và tăng cường khả năng miễn dịch của cơ thể. Khoáng chất bảo vệ cơ thể khỏi những khoáng chất có chứa chất độc hại được nêu ra ở bảng 5.

Các nghiên cứu mới hơn cho thấy rất nhiều khoáng chất khi được cân bằng với nhau có thể thực hiện các chức năng sinh hoá phi cổ điển rất cần thiết đối với những chứng bệnh liên quan đến tuổi tác. Các ví dụ sẽ được minh hoạ trong chương thứ hai.

Chúng ta nên bắt đầu xem xét lại lượng dinh dưỡng nạp vào cơ thể mỗi ngày. Đầu tiên là để không bị thiếu hụt khoáng chất, sau đó là tối ưu hoá các đặc tính phòng bệnh của những chất dinh dưỡng này. Chúng ta có thể giảm tỷ lệ mắc các bệnh mãn tính một cách hiệu quả nhất bằng cách cân bằng lượng dinh dưỡng hấp thụ vào cơ thể mỗi ngày. Quan trọng nhất, phải chắc chắn rằng cơ thể chúng ta nhận được lượng khoáng chất đầy đủ mỗi ngày vì đó là chìa khoá mang lại lợi ích tiềm tàng để duy trì và khôi phục sức khoẻ.

Có thể tóm tắt lợi ích về sức khoẻ của một số nguyên tố vi lượng trong bảng 6 dưới đây. Những khoáng chất này có thể đem lại lợi ích như mô tả trong bảng 6 nếu được cân bằng với các nguyên tố tương ứng khác.

Việc thiết lập mức độ dinh dưỡng tối ưu như là một thước đo bổ sung trong việc đánh giá lượng chất dinh dưỡng có ý nghĩa quan trọng. Các phân tích gần đây của dữ liệu tiêu thụ chất dinh dưỡng, bổ sung tại Hoa Kỳ tiến hành bởi Viện Quốc gia Hoa Kỳ Y tế và các cơ quan khác của chính phủ chỉ ra rằng đại đa số người dân trong cả nước công nghiệp giàu có và mới nổi không đạt được thậm chí 50% so với khuyến nghị ăn tối thiểu. Các khoản trợ cấp (RDA) đối với chất dinh dưỡng. Phát hiện này có thể được nhìn thấy bởi một số là không khuyến khích, đặc biệt là nếu bằng chứng tiếp tục ủng hộ quan điểm cho rằng mức độ dinh dưỡng cao hơn RDA thực hiện một vai trò trong việc phòng ngừa bệnh mãn tính.

Vào khoảng 15 năm về trước, sách giáo khoa dạy rằng khoáng vi lượng boron là không cần thiết với động vật có vú, kể cả con người. Tuy nhiên, ngày nay, người ta tin rằng nó rất quan trọng đối với sức khoẻ mà nhiều nhà khoa học đang chuẩn bị để kiến nghị chính phủ chứng minh tầm quan trọng của khoáng vi lượng boron, một loại khoáng vi lượng cực kì hữu ích cho sức khoẻ con người.

Tỷ số của các nguyên tố vi lượng đóng vai trò quan trọng không kém. Ví dụ, nếu bạn so sánh lượng khoáng chất giữa con người và bò, bạn sẽ thấy sự khác biệt đáng kể. Trên thực tế, khẩu phần sữa mẹ với mỗi con vật là khác nhau, điều này cho thấy thiên nhiên đã đặt ra nhu cầu sinh lý khác nhau cho những loài động vật khác nhau.

Sự khác biệt về nồng độ trong bảng 7 và 8 giữa và trong các loài nhấn mạnh tầm quan trọng của việc cần phải phân biệt tính cá nhân sinh hoá. Có rất nhiều yếu tố góp phần xác định lượng khoáng chất tối ưu cho mỗi cá thể.

Khoáng chất Vô Cơ và Khoáng chất Hữu Cơ

Thỉnh thoảng một số công ty cung cấp thực phẩm chức năng thường cho rằng sản phẩm của họ tốt hơn vì sản phẩm của họ chứa “khoáng chất hữu cơ” so với các khoáng chất vô cơ. Những tuyên bố trên có thể tạo ra nhầm lẫn trong suy nghĩ của người tiêu dùng.

Trong lĩnh vực sinh lý thực vật, thực tế là khoáng chất xâm nhập vào rễ cây dạng ion. Khi khoáng chất đi vào vỏ ngoài của rễ cây dưới dạng không thuộc i-on (dạng hữu cơ,) phức hợp này được phân chia ở lớp ngoài rễ cây dưới dạng ion trước khi đi qua rào cản gọi là xylem. Từ đó khoáng chất được vận chuyển trong trạng thái ion qua các màng quan trọng cho đến khi chúng đến được lá và những bộ phận khác. Điều này cần thiết cho sự tồn tại và phát triển bình thường của cây.

I-on là gì?

I-on là một hạt (hoặc là một nguyên tử hoặc một nhóm nguyên tử) mang điện tích. Có hai loại i-on: i-on tích điện dương được gọi là cation và i-on tích điện âm được gọi là anion. Ví dụ về các cation quan trọng trong cơ thể bao gồm magiê, natri, kali, canxi và hydro. Các anion quan trọng là bicarbonate, clorua và phosphate.

Vậy điện phân là gì?

Các chất tạo thành i-on gọi là chất điện phân. Canxi, magiê, clorua, bicarbonate, natri, kali và hydro là những ví dụ của chất điện phân.

Chất điện giải có chức năng gì trong hoạt động cơ thể?

Từ những ví dụ trên, duy trì sự cân bằng giữa cation và anion trong cơ thể là rất cần thiết. Ví dụ: tính axit của máu phụ thuộc vào mức cation của hydro. Để tránh tình trạng máu trở nên có tính chất chua do có nhiều axit, các cation hydro được trung hoà bởi anion bicarbonate. Nếu tình trạng chất lỏng trong bất kì tế bào nào trở nên quá chua, anion phosphate trong những tế bào sẽ “trung hoà hoá” lượng cation khôi phục sự cân bằng. Bằng cách này bạn sẽ thấy nguồn magie vô cơ tự nhiên, chẳng hạn như magiê clorua, có thể cung cấp vừa cation và anion quan trọng để duy trì sự cân bằng điện trong chất lỏng và các tế bào của cơ thể.

Để cơ thể hoạt động bình thường, mực độ của mỗi ion phải được giữ cân bằng với phạm vi chặt chẽ; bất kỳ sự sai lệch nào cũng có thể dẫn đến các triệu chứng.

Có rất nhiều khoáng vi lượng hấp thụ tốt hơn ở con người và động vật nếu chúng ở dạng ionic (xem bảng 3 để biết các khoáng chất này). Magiê, từ các loại muối hữu cơ đắt tiền (acetate, citrate, lactate) cho đến các loại ít tốn kém hơn (cacbonat, clorua, oxit, phosphate và sulfat) đã được chứng minh được hấp thu đồng đều từ các loại rau lá xanh (magiê hữu cơ) cũng có sự hấp thụ tương đương so với magiê từ magiê clorua (magiê vô cơ). Từ những phát hiện này, người ta đặt câu hỏi rằng liệu khoáng chất hữu cơ tốt hơn khoáng chất vô cơ.

Đã có rất nhiều nghiên cứu về sự hấp thụ khoáng chất ở người. Giáo sư Rosenberg và Solomons của viện MIT (Massachusetts Institute of Technology) đã tuyên bố rằng:

“Các khoáng chất trong chế độ ăn uống thường có protein, kết hợp với các phân tử hữu cơ có trong thực phẩm, hoặc được trộn lẫn vào nhau, các quá trình cơ học của sự nhai, sự tan rã, sự phân tán, và tiêu hoá là các bước quan trọng để hấp thụ. Hơn nữa, khi quá trình trên kết thúc, khoáng chất thường xuất hiện trong lumen ruột theo dạng ion mang điện tích, ví dụ như Fe**, PO4-, SeO3-.”

Rosenberg, I.H., Solomons, N.W. In: Absorption and Malabsorption of Mineral Nutrients. Alan R. Liss, 1984, p.2.

Nói cách khác, hình thức khoáng chất trong thực phẩm hay thực phẩm bổ sung không quan trọng bằng việc đảm bảo rằng nó ở dạng ion tại thời điểm hấp thu ở thành nội mạc. Yếu tố chủ yếu là khoáng chất phải được chuyển hoá thành dạng ion trước khi được hấp thu trong ruột. Rosenberg và Solomons tuyên bố rằng để các khoáng chất được hấp thu, việc quan trọng là nên axit hoá các chất dạ dày. Họ cũng chỉ ra rằng sự kiềm hoá quá mức trong ruột non có thể làm giảm khả năng hoà tan của một số khoáng chất nhất định trong ruột, dẫn đến việc giảm sự hấp thu của các khoáng chất đó. Nên dù chất khoáng có phải hữu cơ hay không, những yếu tố khác cũng nên được xem xét.

Những khoáng chất như là sắt hoặc coban được hấp thụ từ thức ăn như các thành phần của các thực thể hữu cơ phức tạp (heme porphyrin, coalamin) tại thời điểm hấp thu. Nguồn gốc của các khoáng chất này đến từ thực phẩm. Sắt ở dạng hemoglobin và myoglobin trong thịt đỏ có tính sinh học cao hơn sắt vô cơ. (Nên bổ sung sắt ở mức độ thích hợp vì ăn quá nhiều chất sắt có thể gây nên tình trạng sức khoẻ kém, đặc biệt ở những người có triệu chứng rối loạn lưu trữ sắt).

Vai trò của thành phần vi lượng và sự cân bằng

Tầm quan trọng của việc duy trì tỷ lệ tối ưu của chất dinh dưỡng rất quan trọng trong việc phòng ngừa, giảm và điều trị nhiều chứng bệnh. Ví dụ: trong một bài đánh giá gần đây về vai trò của các nguyên tố vi lượng và sự tăng huyết áp (huyết áp cao), các tác giả đã đưa ra kết luận rằng:

“Rõ ràng, chất dinh dưỡng có chức năng tương tác trong cơ thể và trong cả việc điều chỉnh huyết áp. Khi hấp thụ một chất dinh dưỡng bị thay đổi, một dây chuyền về chế độ ăn uống mới được tạo ra. Chất dinh dưỡng xuất hiện trong các nhóm chế độ ăn uống hoạt động đồng bộ để thay đổi các biến số sinh lý như huyết áp.”

Trích nguồn: Reusser, M.E., McCarron, D.A., Nutr Rev., 1994: 52; 367-375.

Nói một cách đơn giản, các nguyên tố vi lượng phải tồn tại tương đối cân bằng trong chất lưu, tế bào, các cơ quan và mô của cơ thể để góp phần duy trì sức khoẻ con người.

Tóm tắt

Một khoáng vi lượng không tự tồn tại mà phải được gắn với một khoáng vi lượng khác. Quá nhiều khoáng vi lượng cùng loại có thể dẫn đến sự mất cân bằng của các chất còn lại, dẫn đến bệnh tật chứ không giúp phục hồi bệnh tật. Hầu hết các loại khoáng chất cần ở thể ionic để được hấp thu một cách tốt nhất trong ruột. Những yếu tố khác như là chế độ ăn uống, nồng độ khoáng chất trong nước, tương tác của các loại thuốc, dinh dưỡng, v..v.. cũng đóng một vai trò trong việc duy trì sự cân bằng các loại khoáng vi lượng trong cơ thể.