Axit ascorbic là gì? Các bài nghiên cứu khoa học liên quan

Khái niệm và cấu trúc hóa học của axit ascorbic

Axit ascorbic, thường được gọi là vitamin C, là một hợp chất hữu cơ tan trong nước thuộc nhóm vitamin thiết yếu đối với cơ thể người. Nó có công thức phân tử C₆H₈O₆ và cấu trúc thuộc nhóm lactone, mang đặc tính khử mạnh nên tham gia vào nhiều phản ứng oxy hóa – khử. Dưới điều kiện sinh lý, axit ascorbic là dạng khử chủ yếu của acid dehydroascorbic, đảm nhận vai trò hoạt tính sinh học chính của vitamin C.

Tên hệ thống theo IUPAC của axit ascorbic là (5R)-[(1S)-1,2-dihydroxyethyl]-3,4-dihydroxyfuran-2(5H)-one. Cấu trúc này cho phép phân tử tham gia vào các phản ứng chuyển điện tử, trở thành chất cho proton và điện tử dễ dàng. Phân tử axit ascorbic có bốn nhóm hydroxyl, trong đó hai nhóm liên kết trực tiếp với vòng lactone, làm tăng tính tan trong nước.

Công thức tổng quát: $\mathrm{C_6H_8O_6}$ Axit ascorbic tồn tại ở hai dạng đồng phân L và D nhưng chỉ dạng L mới có hoạt tính sinh học như vitamin C. Dạng này thường được sử dụng trong dược phẩm và thực phẩm bổ sung.

Tính chất vật lý và hóa học

Axit ascorbic là chất kết tinh trắng, tan rất tốt trong nước, khó tan trong dung môi hữu cơ không phân cực như ether, chloroform. Nó có vị chua nhẹ đặc trưng, dễ bị phân hủy bởi ánh sáng, nhiệt độ và oxy không khí. Trong môi trường kiềm hoặc có sự hiện diện của kim loại như sắt, đồng, tốc độ phân hủy tăng nhanh, làm giảm hàm lượng vitamin C trong thực phẩm.

Tính chất khử mạnh của axit ascorbic cho phép nó tham gia các phản ứng khử hóa sinh. Trong môi trường sinh học, axit ascorbic có thể chuyển thành acid dehydroascorbic, sau đó trở lại dạng khử nhờ các enzyme như dehydroascorbate reductase. Chu trình này tạo nên khả năng chống oxy hóa bền bỉ của vitamin C.

Bảng dưới đây tóm tắt một số tính chất chính:

Tính chất	Mô tả
Công thức phân tử	C6H8O6
Khối lượng phân tử	176.12 g/mol
Độ tan	Tan tốt trong nước
Tính ổn định	Dễ bị oxy hóa, phân hủy khi có ánh sáng, nhiệt

Vai trò sinh học trong cơ thể người

Axit ascorbic là vitamin thiết yếu đối với người, nghĩa là cơ thể không tự tổng hợp được và phải cung cấp qua chế độ ăn uống. Nó tham gia nhiều quá trình chuyển hóa quan trọng như tổng hợp collagen (protein cấu trúc chính của mô liên kết), tổng hợp carnitine (liên quan đến chuyển hóa acid béo), và tổng hợp catecholamine (như norepinephrine).

Vitamin C đóng vai trò chất chống oxy hóa mạnh, bảo vệ tế bào khỏi tổn thương do gốc tự do và phản ứng oxy hóa. Ngoài ra, nó còn giúp tái tạo vitamin E đã bị oxy hóa, tăng cường hoạt động miễn dịch, hỗ trợ chức năng bạch cầu và giảm mức độ viêm. Axit ascorbic cũng làm tăng hấp thu sắt không heme ở ruột non bằng cách khử Fe³⁺ thành Fe²⁺ dễ hấp thu hơn.

Các vai trò sinh học chính:

• Tổng hợp collagen và duy trì tính toàn vẹn mô liên kết.
• Chống oxy hóa và bảo vệ DNA khỏi tổn thương.
• Hỗ trợ hệ miễn dịch và phản ứng viêm.
• Tăng hấp thu sắt không heme, phòng ngừa thiếu máu thiếu sắt.

Hấp thu, phân bố, chuyển hóa và thải trừ

Axit ascorbic được hấp thu chủ yếu ở ruột non thông qua cơ chế đồng vận chuyển phụ thuộc natri nhờ các chất vận chuyển đặc hiệu SVCT1 và SVCT2. Khi liều vitamin C cao, cơ chế khuếch tán thụ động cũng tham gia nhưng mức hấp thu giảm do bão hòa chất vận chuyển.

Sau khi hấp thu, vitamin C phân bố rộng khắp các mô và cơ quan, nồng độ cao nhất ở tuyến thượng thận, bạch cầu, mắt và não. Điều này phản ánh vai trò quan trọng của vitamin C trong đáp ứng stress, miễn dịch và bảo vệ thần kinh. Trong máu, vitamin C tồn tại chủ yếu ở dạng khử (ascorbate) và một phần nhỏ ở dạng acid dehydroascorbic.

Chuyển hóa chủ yếu xảy ra ở gan, nơi axit ascorbic bị oxy hóa thành acid dehydroascorbic, rồi chuyển tiếp thành acid oxalic hoặc acid threonate. Khi nồng độ huyết tương vượt quá ngưỡng bão hòa (~70–80 µmol/L), lượng vitamin C dư thừa sẽ được đào thải qua nước tiểu. Người hút thuốc lá hoặc tiếp xúc với stress oxy hóa cao có thể có tốc độ chuyển hóa và thải trừ nhanh hơn, do đó nhu cầu vitamin C cao hơn.

Nhu cầu khuyến nghị và nguồn thực phẩm chứa axit ascorbic

Theo NIH Office of Dietary Supplements, liều khuyến nghị hằng ngày (RDA) vitamin C khác nhau tùy giới tính, tuổi tác và tình trạng sinh lý. Đối với nam trưởng thành, liều khuyến nghị là 90 mg/ngày; nữ trưởng thành 75 mg/ngày; phụ nữ mang thai 85 mg/ngày; người hút thuốc cần thêm 35 mg/ngày để bù đắp mức hao hụt do stress oxy hóa.

Vitamin C được cung cấp chủ yếu qua thực phẩm tươi. Các nguồn giàu vitamin C:

• Trái cây họ cam quýt: cam, chanh, bưởi, quýt.
• Quả giàu vitamin C: ổi, dâu tây, kiwi, sơ ri.
• Rau củ: ớt chuông đỏ, bông cải xanh, cải xoăn, cà chua.

Quá trình nấu nướng ở nhiệt độ cao hoặc thời gian dài làm giảm hàm lượng vitamin C đáng kể, do đó nên sử dụng thực phẩm tươi sống hoặc hấp nhẹ để bảo tồn dinh dưỡng.

Bảng hàm lượng vitamin C trung bình trong một số thực phẩm:

Thực phẩm	Khối lượng khẩu phần	Hàm lượng vitamin C (mg)
Ổi	100 g	228
Cam	100 g	53
Kiwi	100 g	92
Ớt chuông đỏ	100 g	190

Thiếu hụt axit ascorbic và bệnh scorbut

Thiếu hụt axit ascorbic dẫn đến bệnh scorbut – một bệnh lý do rối loạn tổng hợp collagen. Tình trạng này từng phổ biến ở thủy thủ thời xưa do chế độ ăn thiếu rau quả tươi. Hiện nay, scorbut hiếm gặp ở các nước phát triển nhưng vẫn xuất hiện ở nhóm nguy cơ cao như người nghiện rượu, người cao tuổi sống cô lập hoặc bệnh nhân có rối loạn hấp thu kéo dài.

Các triệu chứng scorbut:

• Mệt mỏi, suy nhược, sụt cân.
• Chảy máu lợi, răng lung lay.
• Dễ bầm tím, xuất huyết dưới da.
• Vết thương lâu lành, đau cơ khớp.

Điều trị scorbut bằng bổ sung vitamin C đường uống hoặc tiêm, liều từ 100–500 mg/ngày, giúp cải thiện triệu chứng trong vài ngày và hồi phục hoàn toàn sau vài tuần.

Cơ chế bệnh sinh: thiếu vitamin C làm giảm hoạt tính của prolyl hydroxylase và lysyl hydroxylase, hai enzyme cần cho hydroxyl hóa proline và lysine trong collagen. Hậu quả là collagen yếu, mô liên kết dễ tổn thương.

Quá liều và độc tính

Dù là vitamin tan trong nước, sử dụng liều cao axit ascorbic kéo dài (trên 2000 mg/ngày) có thể gây tác dụng phụ như tiêu chảy, đau bụng, đầy hơi, tăng nguy cơ sỏi thận do tăng bài tiết acid oxalic. Mức giới hạn trên (UL) do FDA và NIH khuyến nghị cho người trưởng thành là 2000 mg/ngày.

Những người có tiền sử sỏi thận, bệnh thận hoặc rối loạn chuyển hóa oxalat nên thận trọng với liều cao vitamin C. Ngoài ra, vitamin C liều cao có thể gây kết quả dương tính giả hoặc âm tính giả trong một số xét nghiệm sinh hóa như đường huyết và creatinine.

Trong thực hành lâm sàng, bác sĩ chỉ định vitamin C liều cao đường tĩnh mạch trong các nghiên cứu thử nghiệm điều trị ung thư hoặc nhiễm trùng huyết. Tuy nhiên, các phương pháp này chưa được khuyến nghị rộng rãi ngoài khuôn khổ nghiên cứu.

Ứng dụng trong y học và công nghiệp

Trong y học, vitamin C được sử dụng phổ biến để bổ sung dinh dưỡng, hỗ trợ điều trị thiếu máu do thiếu sắt, giảm thời gian hồi phục vết thương, tăng cường miễn dịch và giảm mức độ nghiêm trọng của cảm lạnh thông thường. Một số nghiên cứu thử nghiệm vitamin C liều cao đường tĩnh mạch trong điều trị ung thư, nhiễm trùng huyết và COVID-19 nhưng kết quả còn chưa nhất quán.

Trong công nghiệp, axit ascorbic được sử dụng như chất chống oxy hóa và chất bảo quản trong thực phẩm, được ký hiệu E300. Nó giúp ngăn chặn sự oxy hóa chất béo và màu sắc, kéo dài thời hạn sử dụng sản phẩm. Ngoài ra, vitamin C còn được ứng dụng trong mỹ phẩm như chất chống oxy hóa, làm sáng da và kích thích tổng hợp collagen.

Một số lĩnh vực ứng dụng cụ thể:

• Ngành thực phẩm: ngăn đổi màu thịt, nước trái cây, đồ hộp.
• Ngành đồ uống: tăng độ ổn định vitamin trong nước ép.
• Ngành mỹ phẩm: serum vitamin C, kem dưỡng chống lão hóa.

Tình hình nghiên cứu hiện tại và triển vọng

Nghiên cứu về vitamin C hiện tập trung vào vai trò trong các bệnh mạn tính, phòng ngừa ung thư, tăng cường miễn dịch và tác động đến tuổi thọ. Các thử nghiệm lâm sàng đang đánh giá hiệu quả của vitamin C liều cao trong điều trị bệnh Alzheimer, bệnh tim mạch và hỗ trợ hóa trị ung thư.

Một số hướng nghiên cứu mới:

• Phát triển công thức vitamin C bền vững hơn với nhiệt, ánh sáng.
• Kết hợp vitamin C với các chất chống oxy hóa khác để tăng hiệu quả sinh học.
• Nghiên cứu truyền vitamin C liều cao trong ICU cho bệnh nhân sốc nhiễm trùng.

Mặc dù nhiều kết quả ban đầu tích cực, cần thêm nghiên cứu đối chứng ngẫu nhiên quy mô lớn để xác định hiệu quả chắc chắn. Vitamin C tiếp tục là một trong những vi chất được quan tâm nhất trong y học và công nghệ thực phẩm.

Tài liệu tham khảo

1. NIH Office of Dietary Supplements – Vitamin C
2. PubChem – Ascorbic Acid
3. FDA – Ascorbic Acid as Food Additive
4. PMC5707683 – Vitamin C in human health and disease
5. ScienceDirect – High-dose vitamin C in cancer therapy