Vitamin K1 là một hợp chất duy nhất được tìm thấy trong các sinh vật quang hợp như vi khuẩn lam, tảo và thực vật xanh. Do hàm lượng vitamin K1 cao trong các bộ phận xanh của thực vật, ban đầu phylloquinone được cho là chỉ có trong lục lạp, nhưng các nghiên cứu sâu hơn đã xác nhận rằng nó cũng có trong peroxisome và màng sinh chất. Nó thậm chí còn có trong một số loài thực vật ký sinh không quang hợp.
Chức năng của Vitamin K1 ở thực vật được thấy rõ nhất trong lục lạp, nơi nó liên kết chặt chẽ với màng thylakoid. Ở đây, Vitamin K1 đóng vai trò là chất nhận electron trong quá trình quang hợp, tạo thành một phần của chuỗi vận chuyển electron của hệ thống quang hợp I. Chức năng của vitamin K1 trong các ngăn tế bào khác cũng liên quan đến đặc tính oxy hóa khử của nó. Về hàm lượng, Vitamin K1 chiếm khoảng 75% –90% tổng lượng vitamin K trong chế độ ăn uống của chúng ta, nhưng vitamin K1trong chế độ ăn uống có khả dụng sinh học thấp, điều này sẽ được thảo luận chi tiết hơn bên dưới.
Rau họ cải xanh (bông cải xanh, cải Brussels, bắp cải, cải xoăn, cải làn, v.v.) là nguồn cung cấp vitamin K1 dồi dào, nhưng rau bina, cải cầu vồng, rau mùi tây và các loại rau diếp khác nhau cũng có hàm lượng phylloquinone đáng kể.
Nhìn chung, tất cả các bộ phận xanh ăn được của thực vật đều có thể được coi là nguồn cung cấp vitamin K1 quan trọng. Rau xanh ăn được cũng bao gồm các loại thảo mộc ẩm thực, trong đó kinh giới (Origanum majorana L.), bạc hà (Mentha × piperita L.) và xạ hương (Satureja hortensis L.) có hàm lượng vitamin K1 đạt giá trị cao nhất lên đến 1250μg/100 g khi tươi và hơn 3000 μg/100 g trong các mẫu thảo mộc khô.
Các nguồn rau giàu vitamin K1 khác cải xoăn và rau bina cũng có hàm lượng rau vitamin K lần lượt là 250–1139 μg/100 g và 240–1220 μg/100 g. Trong hầu hết các trường hợp, cả luộc và quay bằng lò vi sóng đều không ảnh hưởng đến hàm lượng vitamin K1 của rau.
1.1.2. Dầu thực vật
Một số loại dầu thực vật cũng là nguồn cung cấp phylloquinone quan trọng trong chế độ ăn uống của con người. Trong số này, dầu đậu nành là nguồn quan trọng nhất, tiếp theo là dầu hạt cải và dầu ô liu, trung bình chứa khoảng 180, 130 và 55 μg/100 g phylloquinone tương ứng.
Vì những loại dầu này thường được sử dụng khi nấu rau nên chúng có thể làm giàu thêm vitamin K1 cho thực phẩm. Hàm lượng của nó trong dầu thực vật tương đối ổn định khi đun nóng, giảm tối đa 15% sau khi đun nóng 40 phút ở 185–190°C.
Mặt khác, vitamin K1 cực kỳ nhạy cảm với ánh sáng ban ngày và ánh sáng huỳnh quang, và các nguồn sáng này lần lượt làm giảm hàm lượng vitamin xuống 46% và 87% chỉ sau 2 ngày tiếp xúc. Vì vậy, nên bảo quản dầu trong hộp tối màu.
1.1.3. Tổng hợp
Vitamin K1 là dạng vitamin K chủ yếu được sử dụng trong thực phẩm bổ sung và thuốc được chỉ định trong trường hợp thiếu vitamin K, và do đó cần sản xuất một lượng lớn.
Vitamin K1 tổng hợp được sản xuất bằng cách ngưng tụ naphthoquinone với các tiền chất isoprenoid. Nhu cầu về vitamin có nguồn gốc tự nhiên và sản xuất bền vững của chúng đang gia tăng, vì vậy nghiên cứu đang được tiến hành để tìm kiếm các chiến lược sản xuất hiệu quả.
Một lựa chọn đầy hứa hẹn là sử dụng vi tảo và vi khuẩn lam, có thể được nuôi cấy trong lò phản ứng sinh học trong điều kiện được kiểm soát chặt chẽ và tạo ra một lượng đáng kể vitamin K1. Điều này đúng ngay cả khi tảo được nuôi trồng bằng các kỹ thuật nuôi trồng thủy sản thông thường.
1.2. Vitamin K2
Vitamin K2 được sản xuất bởi một số vi khuẩn kỵ khí bắt buộc và tùy ý. Dạng vitamin K2 được tạo ra phụ thuộc vào chủng vi khuẩn.
Các dạng khác nhau chủ yếu khác nhau về số lượng đơn vị prenyl 5 carbon, dao động từ 4 đến 13. Số lượng các đơn vị này được cho dưới dạng hậu tố (-n), tức là chúng được đặt tên là MK-4 đến MK-13. Một số vi khuẩn cũng tạo ra một hoặc nhiều đơn vị prenyl bão hòa và điều này được biểu thị bằng một hậu tố bổ sung, ví dụ: MK-8 (2H), MK-9 (4H).
MK-4 (menatetrenone) không được sản xuất bởi vi khuẩn mà thay vào đó được hình thành trong cơ thể người và động vật từ K1. Do đó, nó có thể vừa được bổ sung qua trong chế độ ăn uống vừa được hình thành trong cơ thể con người.
Enzyme chịu trách nhiệm cho quá trình chuyển đổi này là protein-1 chứa UbiA prenyltransferase. Enzyme này có thể phân cắt chuỗi bên để giải phóng vitamin K3 và sau đó prenyl hóa nó với geranylgeranyl pyrophosphate để tạo ra MK-4.
Các nguồn cung cấp vitamin K2 chính trong chế độ ăn uống của con người bao gồm các sản phẩm từ sữa. Pho mát là một nguồn đặc biệt dồi dào, do quá trình lên men của vi khuẩn xảy ra khi chúng được sản xuất. Trên thực tế, khoảng một nửa tổng lượng vitamin K2 mà con người ăn vào đến từ pho mát. Các nguồn MK quan trọng khác là rau lên men như dưa cải bắp, và ở Nhật Bản là nattō. Nồng độ của MK-4 đến MK-12 có thể đạt giá trị cao (ví dụ: 5–50 µg/100 g), với MK-8, MK-9, MK-10 và MK-11 là các dạng chính trong nhiều loại pho mát khác nhau.
Tuy nhiên, cần nhấn mạnh rằng dữ liệu rõ ràng là khác nhau đã được báo cáo liên quan đến hàm lượng MK-10. Nồng độ của nó thậm chí có thể cao hơn MK-8 trong một số loại pho mát.
Loại vitamin K2 phần lớn phụ thuộc vào loài vi khuẩn nào (ví dụ: Lactococcus, Propionibacterium) được sử dụng trong sản xuất. Quá trình ủ chín dẫn đến tăng hàm lượng vitamin K2.
Pho mát ít béo hoặc không béo chứa ít hơn một phần tư vitamin K2 so với các loại pho mát tương đương đầy đủ chất béo.
Dưa cải bắp là một nguồn cung cấp vitamin K2 ít dồi dào hơn (tổng hàm lượng MKs xấp xỉ 5 µg/100 g), nhưng nó chứa một lượng đáng kể vitamin K1.
Nattō cho đến nay là nguồn cung cấp vitamin K2 dồi dào nhất (hàm lượng MK-7 xấp xỉ 900 µg/100 g). Nattō được sản xuất từ đậu nành thông qua quá trình lên men với Bacillus subtilis var. natto, chịu trách nhiệm sản xuất MK-7.
Các nguồn cung cấp vitamin K2 quan trọng khác trong chế độ ăn uống là gan bò và lợn, trong khi vitamin K2 hầu như không có trong hầu hết các loại cá, ngoại trừ lươn. Đồ uống lên men như bia và rượu vang không chứa lượng MK có thể phát hiện được, vì nấm men, trái ngược với vi khuẩn, không tạo ra MK.
Trong một nghiên cứu dịch tễ học lớn, lượng vitamin K2 ăn vào hơn 95% bao gồm MK-4, MK-8 và MK-9; MK-5 đến MK-7 trong chế độ ăn uống chỉ được phát hiện với lượng nhỏ. Mặc dù đã có rất nhiều nghiên cứu về vitamin K, nhưng cho đến nay vẫn chưa xác định được mức nhu cầu vitamin K hàng ngày chính xác (có thể do nhiều dạng vitamin K).
Người ta cho rằng lượng vitamin K ăn vào trung bình dao động từ 70 µg/ngày đến 300 µg/ngày.
Và khuyến nghị hiện tại của Cơ quan An toàn Thực phẩm Châu Âu chỉ ra rằng 1 µg/kg mỗi ngày là lượng vitamin K tổng thể đầy đủ ở cả trẻ em và người lớn, bao gồm cả phụ nữ mang thai.
Điều thú vị là lượng vitamin K trung bình mà con người hiện đang ăn vào ở các nước phát triển nhìn chung cao hơn khuyến nghị này, bất kể tần suất sử dụng thực phẩm bổ sung vitamin K thấp.
Các nghiên cứu ban đầu đã không tìm thấy sự khác biệt đáng kể về nồng độ vitamin K1, MK-7 và MK-8 giữa người trẻ và người lớn tuổi.
Một số điểm cần lưu ý
Sữa mẹ: Sữa mẹ cũng cung cấp một lượng nhỏ vitamin K cho trẻ sơ sinh. Tuy nhiên, lượng vitamin K này có thể thay đổi tùy thuộc vào chế độ ăn của mẹ.
Sữa công thức: Hầu hết các loại sữa công thức hiện nay đều được bổ sung vitamin K để đảm bảo nhu cầu của trẻ sơ sinh.
2. Khả năng hấp thụ vitamin K từ thực phẩm
Mặc dù chúng ta biết vitamin K rất quan trọng, nhưng việc cơ thể chúng ta hấp thụ được bao nhiêu vitamin K từ thức ăn thì vẫn còn nhiều điều chưa rõ.
Rau lá xanh: Mặc dù rau lá xanh là nguồn cung cấp vitamin K dồi dào, nhưng cơ thể chúng ta lại hấp thụ vitamin K từ loại rau này không hiệu quả lắm. Lý do là vì vitamin K trong rau lá xanh thường kết hợp chặt với các thành phần khác của tế bào thực vật, khiến cho cơ thể khó hấp thụ.
Dầu thực vật: So với rau lá xanh, cơ thể chúng ta hấp thụ vitamin K từ dầu thực vật tốt hơn. Điều này là do vitamin K trong dầu thường ở dạng tự do, dễ dàng hòa tan và hấp thu hơn.
Menaquinone: Menaquinone là một dạng vitamin K khác thường có trong các sản phẩm lên men và một số loại thịt. Tuy nhiên, chúng ta vẫn chưa có nhiều thông tin về khả năng hấp thụ của menaquinone. Do đặc tính của nó, có thể khả năng hấp thụ menaquinone cũng không cao.
Những điều cần lưu ý:
Chất béo: Chất béo giúp cơ thể hấp thụ vitamin K tốt hơn. Vì vậy, khi ăn các thực phẩm giàu vitamin K, bạn nên kết hợp với một lượng nhỏ chất béo.
Phương pháp chế biến: Cách chế biến thực phẩm cũng ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ vitamin K. Ví dụ, nấu chín rau lá xanh có thể làm giảm lượng vitamin K so với ăn sống.
3. Vai trò của vi khuẩn đường ruột trong việc sản xuất vitamin K
Trong cơ thể chúng ta, đặc biệt là ở ruột già, sống rất nhiều loại vi khuẩn. Những vi khuẩn này không chỉ giúp tiêu hóa thức ăn mà còn có khả năng sản xuất một lượng lớn vitamin K, chủ yếu là dạng menaquinone.
Các loại vitamin K do vi khuẩn sản xuất: Các loại vi khuẩn khác nhau sẽ sản xuất ra các loại menaquinone khác nhau. Ví dụ, vi khuẩn Bacteroides sản xuất MK-10 và MK-11, còn vi khuẩn Enterobacter sản xuất MK-8.
Vitamin K do vi khuẩn sản xuất ở đâu: Hầu hết các menaquinone do vi khuẩn sản xuất đều tập trung ở ruột già.
Vitamin K do vi khuẩn sản xuất có vai trò gì: Một phần đáng kể lượng vitamin K trong cơ thể chúng ta có nguồn gốc từ vi khuẩn đường ruột. Tuy nhiên, việc cơ thể hấp thụ được bao nhiêu vitamin K từ nguồn này vẫn còn là một câu hỏi chưa có câu trả lời chính xác.
Tại sao việc hấp thụ vitamin K do vi khuẩn sản xuất lại khó khăn?
Vitamin K bị giữ lại trong tế bào vi khuẩn: Phần lớn vitamin K do vi khuẩn sản xuất được giữ lại trong tế bào vi khuẩn, khiến cho cơ thể khó hấp thụ.
Môi trường trong ruột già không thuận lợi cho việc hấp thụ: Ruột già không có đủ các yếu tố cần thiết để giúp cơ thể hấp thụ vitamin K một cách hiệu quả.
