I. Tổng quan
Các chất dinh dưỡng là các thành phần của thức ăn cần để duy trì các chức năng bình thường của cơ thể. Tất cả năng lượng (calories) được cung cấp bởi ba loại chất dinh dưỡng: chất béo, carbohydrates và protein (Hình 1). Bởi vì sự ăn vào các phân tử giàu năng lượng này thì lớn hơn (các lượng tính bằng grams) so với các chất dinh khác (tính bằng mg đến micrograms) nên chúng được gọi là các chất dinh dưỡng đa lượng. Mặc dù rượu cũng là một nguồn năng lượng nhưng nó không phải là một chất dinh dưỡng và nó tác động đến sự tăng trưởng, sự duy trì và sự sửa chữa. Loạt bài viết này sẽ tập trung vào các loại và các lượng chất dinh dưỡng đa lượng mà được cần để duy trì sức khỏe tối ưu và ngăn ngừa bệnh mạn tính. Các chất dinh dưỡng mà được cần đến với các lượng ít hơn (mg hay micrograms), các vitamins và các muối khoáng, được gọi là các chất dinh dưỡng vi lượng và được xem xét trong các loạt bài viết tiếp theo. Các tên chất dinh dưỡng đa lượng và vi lượng không báo hiệu tầm quan trọng tương ứng của chúng mà chỉ phản ánh các nhu cầu ăn vào trong chế độ ăn tương ứng của chúng. Một chất dinh dưỡng là một chất dinh dưỡng vi lượng khi dưới 1 gram được cần đến mỗi ngày.
II. Các lượng ăn vào tham khảo trong chế độ ăn
Ủy ban các chuyên gia Hoa Kỳ và Canada do Ban Thực phẩm và Dinh dưỡng của Viện Y học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia tổ chức đã biên soạn lượng ăn vào tham khảo trong chế độ ăn uống (Dietary Reference Intakes – DRI), là ước tính về lượng chất dinh dưỡng cần thiết để ngăn ngừa sự thiếu hụt và duy trì sức khỏe và sự tăng trưởng tối ưu. DRI mở rộng dựa trên khẩu phần chế độ ăn uống được khuyến nghị (Recommended Dietary Allowances – RDA), đã được xuất bản với các sửa đổi định kỳ kể từ năm 1941. Không giống như RDA, DRI thiết lập các giới hạn trên đối với việc tiêu thụ một số chất dinh dưỡng và kết hợp vai trò của các chất dinh dưỡng đối với sức khỏe suốt đời, vượt ra ngoài việc chỉ phòng ngừa các bệnh thiếu hụt. Cả DRI và RDA đều đề cập đến lượng chất dinh dưỡng trung bình hàng ngày hấp thụ trong thời gian dài, vì không cần thiết phải tiêu thụ đầy đủ RDA mỗi ngày.
A. Định nghĩa
DRI bao gồm bốn tiêu chuẩn tham khảo chế độ ăn đối với sự ăn vào của các chất dinh dưỡng được chỉ định cho các nhóm tuổi cuộc đời, các tình trạng sinh lý và giới tính đặc trưng (Hình 2).
1. Nhu cầu trung bình ước tính: Mức dinh dưỡng ăn vào hằng ngày trung bình ước tính thỏa mãn nhu cầu của 50% những người khỏe mạnh ở một giai đoạn nhất định của cuộc đời và nhóm giới tính là nhu cầu trung bình ước tính (Estimated Average Requirement – EAR) (Hình 3). Nó thì hữu ích trong ước tính các nhu cầu thực sự trong các nhóm và các cá nhân.
2. Khẩu phần chế độ ăn khuyến cáo: RDA là mức dinh dưỡng ăn vào trung bình hằng ngày mà đủ để đáp ứng các nhu cầu của gần như tất cả (97% đến 98%) các cá nhân trong một giai đoạn sống nhất định và nhóm giới tính nhất định (Hình 3). RDA thì không phải là nhu cầu tối thiểu cho các cá nhân khỏe mạnh nhưng nó được chủ ý thiết lập để cung cấp một giới hạn an toàn cho hầu hết các cá nhân. EAR đóng vai trò nền tảng cho thiết lập RDA. Nếu có sẵn độ lệch chuẩn (standard deviation – SD) của EAR và nhu cầu về chất dinh dưỡng được phân phối chuẩn thì RDA được thiết lập ở mức 2 SD trên EAR (tức là RDA = EAR + 2 SDEAR).
3. Lượng ăn vào đầy đủ (Adequate Intake – AI): Một lượng ăn vào đầy đủ được thiết lập thay thế một RDA nếu như bằng chứng khoa học không có sẵn để tính toán một EAR hoặc RDA. AI dựa trên các ước tính về lượng dinh dưỡng ăn vào bởi một nhóm (hay các nhóm) những người hoàn toàn khỏe mạnh. Ví dụ, AI đối với các đứa trẻ mới sinh, những cá nhân mà sữa mẹ là nguồn thức ăn chính được khuyến cáo trong 6 tháng đầu tiên, là dựa trên lượng dinh dưỡng ăn vào trung bình ước tính hằng ngày, được cung cấp bởi sữa mẹ cho những đứa trẻ đủ tháng khỏe mạnh mà hoàn toàn bú mẹ.
4. Mức tiêu thụ trên chấp nhận được (tolerable upper intake level): Mức dinh dưỡng ăn vào hằng ngày trung bình cao nhất mà dường như không có nguy cơ của các tác động phụ đối với sức khỏe đối với hầu hết mọi cá nhân trong dân số chung là mức tiêu thụ trên chấp nhận được (Tolerable Upper Intake Level – UL). Khi lượng ăn vào tăng lên trên UL, nguy cơ tiềm tàng của các tác dụng phụ có thể tăng lên. UL thì hữu ích bởi vì việc tăng sự có mặt sẵn của các thực phẩm tăng cường và tăng sử dụng các thực phẩm bổ sung trong chế độ ăn. Đối với một số chất dinh dưỡng, có thể có không đủ dữ liệu mà trên đó có thể tạo ra một UL.
B. Sử dụng các lượng ăn vào tham khảo trong chế độ ăn
Hầu hết các chất dinh dưỡng có một nhóm DRIs (Hình 4). Thông thường một chất dinh dưỡng có một EAR và một RDA tương ứng. Hầu hết là được thiết lập bởi tuổi và giới tính và có thể bị tác động bởi các yếu tố đặc hiệu, như mang thai và cho con bú ở mẹ (xem phần IX). Khi dữ liệu không đủ để ước tính một EAR (hay một RDA), một AI được chỉ định. Các lượng ăn vào bên dưới EAR cần được cải thiện bởi vì xác suất của tình trạng đầy đủ là ≤50% (Hình 3). Các lượng ăn vào giữa EAR và RDA dường như cần được cải thiện bởi vì xác suất của tình trạng đầy đủ là <98% và các lượng ăn vào ở hoặc bên trên RDA có thể được xem là đầy đủ. Các lượng trên AI có thể được xem là đầy đủ. Các lượng ăn vào giữa UL và RDA có thể được xem là không có nguy cơ đối với các tác dụng phụ. (Chú ý: Bởi vì RDI được chỉ định để đáp ứng các nhu cầu dinh dưỡng của những người khỏe mạnh nên nó không bao gồm bất cứ trường hợp cụ thể của bệnh tật).
III. Nhu cầu năng lượng ở người
Nhu cầu năng lượng ước tính (Estimated Energy Requirement – EER) là lượng năng lượng trong chế độ ăn trung bình mà được dự đoán để duy trì một cân bằng năng lượng (nghĩa là lượng calories tiêu thụ thì bằng với năng lượng tiêu tốn) ở một người trưởng thành khỏe mạnh ở một độ tuổi, giới tính và chiều cao xác định mà trọng lượng và mức hoạt động thể lực của người đó thì phù hợp với sức khỏe tốt. Các sự khác biệt trong di truyền, thành phần cơ thể, chuyển hóa và hành vi của các cá nhân khiến chúng ta khó có thể dự đoán một cách chính xác nhu cầu calories của một người. Tuy nhiên, một số các xấp xỉ đơn giản có thể cung cấp các ước tính hữu ích. Ví dụ, người trưởng thành ít vận động cần gần 30 kcal/kg/ngày để duy trì trọng lượng cơ thể, những người trưởng thành hoạt động trung bình cần 35 kcal/kg/ngày và những người trưởng thành rất hoạt động cần 40 kcal/kg/ngày.
A. Hàm lượng năng lượng của thức ăn
Hàm lượng năng lượng của thức ăn được tính toán từ lượng nhiệt được giải phóng bởi sự đốt thức ăn hoàn toàn trong một nhiệt lượng kế. Nó được biểu diễn ở đơn vị kilocalories (kcal hay Cal). Các hệ số chuyển đổi tiêu chuẩn để xác định giá trị calories chuyển hóa của chất béo, protein, và carbohydrate được thể hiện trong Hình 5. Một calorie là lượng năng lượng cần để làm tăng nhiệt độ của 1 grams nước lên một độ Celcius. Kilocalorie là lượng năng lượng cần để tăng 1,000 grams (1 kg) nước lên một độ Celcius. Trong dinh dưỡng, các đơn vị 1,000-calorie được gọi là kilocalories hay Cal. Điều đó có nghĩa là “một gram carbohydrate tương đương với 4 kilocalories” trong dinh dưỡng thực sự là “một gram carbohydrate tương đương với 4000 calories”.
Chú ý rằng hàm lượng năng lượng của chất béo thì nhiều hơn hai lần so với của carbohydrate và protein, ngược lại, hàm lượng năng lượng của ethanol là trung gian giữa của chất béo và carbohydrate. (Chú ý: Joule [J] là hệ thống đo lường quốc tế [SI] được sử dụng cho năng lượng và nó được sử dụng rộng rãi ở các quốc gia ngoài Hoa Kỳ. Một cal = 4.2 J; 1 kcal [1 Cal, calorie thức ăn] = 4.2 kJ. Để đồng bộ, nhiều nhà khoa học đang thúc đẩy sử dụng joules hơn là calories ở Hoa Kỳ. Tuy nhiên, kcal vẫn chiếm ưu thế và được sử dụng trong loạt bài viết này).
B. Sử dụng năng lượng thức ăn trong cơ thể
Năng lượng được tạo ra bởi chuyển hóa của các chất dinh dưỡng đa lượng được sử dụng cho ba quá trình cần năng lượng mà xảy ra trong cơ thể: mức chuyển hóa lúc nghỉ ngơi (Resting Metabolic Rate – RMR), hoạt động thể chất và hiệu ứng nhiệt của thực phẩm. Một quá trình nhỏ khác mà cần năng lượng là quá trình sinh nhiệt (không được thể hiện trong Hình 7). Số kcal được tiêu tốn bởi các quá trình này trong khoảng thời gian 24 giờ là tổng năng lượng tiêu tốn (total energy expenditure – TEE).
1. Mức chuyển hóa lúc nghỉ: RMR là năng lượng tiêu tốn bởi một cá nhân trong một trạng thái nghỉ ngơi, sau hấp thu. Nó biểu diễn cho năng lượng cần để thực hiện các chức năng cơ thể bình thường, như hô hấp, lưu lượng máu, và vận chuyển ion. RMR có thể được xác định bởi nhiều phương pháp khác nhau như phân tích nhiệt, nước đánh dấu kép hay các công thức toán học. Tuy nhiên, phân tích nhiệt gián tiếp là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để định lượng RMR bằng cách đo oxygen (O2) tiêu thụ hay carbon dioxide (CO2) tạo ra. Tỷ số của CO2 so với O2 là thương số hô hấp (respiratory quotient – RQ). Nó phản ánh nguyên liệu hay cơ chất chuyển hóa được oxy hóa để sinh năng lượng trong các mô (Hình 6). RQ đối với carbohydrates, proteins và chất béo lần lượt là 1.0, 0.84 và 0.71. Ví dụ, sự oxy hóa hoàn toàn của glucose sử dụng 6 O2 và tạo ra 6 CO2, vì thế, thương số là 1. Mặt khác, acid béo thường gặp nhất, là palmitate khi được oxy hóa sử dụng 23 O2 và tạo ra 16 CO2, vì thế, tỷ số của RQ = CO2/O2 = 0.7. Một RQ gần với 0.8 phản ánh sự oxy hóa của hỗn hợp chất béo và carbohydrate trong chế độ ăn.
RMR cũng có thể được ước lượng sử dụng các phương trình mà bao gồm giới tính và tuổi (RMR phản ánh khối cơ nạc, mà nhiều nhất ở nam giới và người trẻ) cũng như là chiều cao và cân nặng. Một ước lượng gần đúng thường được sử dụng là 1 kcal/kg/giờ đối với nam giới và 0.9 kcal/kg/giờ đối với nữ giới. (Chú ý: Một mức chuyển hóa cơ bản [basal metabolic rate – BMR] có thể được xác định nếu nhiều điều kiện môi trường nghiêm ngặt hơn được sử dụng, nhưng nó thì không thường xuyên được thực hiện. RMR thì xấp xỉ 10% cao hơn so với BMR). Ở một người trưởng thành, RMR 24 giờ, được gọi là tiêu tốn năng lượng lúc nghỉ ngơi (resting energy expenditure – REE), là xấp xỉ 1,800 kcal đối với nam giới (70 kg) và 1,300 kcal đối với nữ giới (50 kg). Từ 60% đến 75% của TEE ở những cá nhân ít vận động là có thể đóng góp bởi REE (Hình 7). (Chú ý: Các cá nhân nhập viện thường có tình trạng tăng dị hóa, và RMR được nhân lên bởi hệ số chấn thương mà thay đổi từ 1.0 [nhiễm trùng nhẹ] đến 2.0 [bỏng nặng] trong tính toán TEE của họ).
2. Hoạt động thể lực: Hoạt động cơ cung cấp biến số lớn nhất trong TEE. Lượng năng lượng tiêu thụ phụ thuộc vào thời gian và cường độ của gắng sức. Chi phí năng lượng này được biểu diễn dưới dạng bội số của RMR (khoảng từ 1.1 đến >8.0) mà được gọi là tỷ số hoạt động thể chất (physical activity ratio – PAR) hay đương lượng chuyển hóa của công việc (metabolic equivalent of the task – MET). Nhìn chung, một người hơi hoạt động cần gần 30% đến 50% nhiều calories hơn RMR (xem Hình 7), ngược lại, một người hoạt động nhiều có thể cần ≥100% calories trên mức RMR.
3. Hiệu ứng nhiệt của thực phẩm: Sự tạo ra nhiệt bởi cơ thể tăng đến 30% trên mức lúc nghỉ ngơi trong suốt quá trình tiêu hóa và hấp thu của thức ăn. Đây được gọi là hiệu ứng nhiệt của thực phẩm hay quá trình tạo nhiệt gây ra bởi chế độ ăn. Đáp ứng nhiệt đối với thực phẩm ăn vào có thể chiếm 5% đến 10% của TEE.
4. Quá trình sinh nhiệt: Có hai loại quá trình sinh nhiệt: quá trình sinh nhiệt thích nghi và quá trình sinh nhiệt do hoạt động không gắng sức (nonexercise activity thermogenesis – NEAT). Quá trình sinh nhiệt thích nghi là sự sản xuất nhiệt được điều hòa trong đáp ứng với các sự thay đổi của môi trường trong nhiệt độ và chế độ ăn, ví dụ, run trong đáp ứng với lạnh. NEAT bao gồm các hoạt động thường ngày, như vận động nhỏ không mục đích, đi bộ đi làm, đi lại khi nói chuyện trên điện thoại và đứng lên.
Các bạn có thể xem bài viết mới trên Facebook tại đây: https://www.facebook.com/61550892771585/
Các bạn có thể xem bài viết trước tại đây: https://docsachxyz.com/beo-phi-obesity-phan-2/
Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết. Hẹn gặp lại các bạn trong các bài viết tiếp theo nhé !!!
