Các chất sinh năng lượng là vấn đề sống còn của cơ thể con người trong quá trình sinh sống và phát triển. Bất kỳ một cơ quan nào cũng đều cần năng lượng để duy trì và phát triển tổ chức của cơ thể.
Đặc điểm của cơ thể sống là luôn luôn trao đổi chất với môi trường bên ngoài trong điều kiện nhất định. Cơ thể lấy oxy, nước và thức ăn từ môi trường. Khẩu phần của con người là sự phối hợp các thành phần dinh dưỡng có trong thực phẩm và nước một cách cân đối thích hợp với nhu cầu của cơ thể.
Thiếu hay thừa các chất dinh dưỡng đều là nguy cơ mắc các bệnh. Do vậy, cần đảm bảo nhu cầu dinh dưỡng cho cơ thể theo đặc điểm của lứa tuổi, giới, đặc điểm sinh lý, sức khỏe, bệnh tật và lao động.
Ngày nay, người ta đã xác định được nhu cầu của con người về mặt ăn uống. Nhu cầu này rất phức tạp nhưng trước hết ăn uống hàng ngày phải đủ năng lượng cho con người sống và hoạt động.
Khái Quát Về Các Chất Sinh Năng Lượng
Thực phẩm là nguồn năng lượng chính của cơ thể. Các chất sinh năng lượng gồm protid, lipid và glucid.
Đơn vị để tính năng lượng là kilocalo (Kcal), đó là năng lượng cần thiết để làm nóng 1 lít nước lên 1°C. 1Kcal = 4,184 kilojun. 1 gam protein cung cấp 4 Kcal, 1 gam glucid cung cấp 4 Kcal, còn 1 gam lipid cung cấp 9 Kcal.
Hệ Tiêu Hóa và Quá Trình Tiêu Hóa Các Chất Sinh Năng Lượng
Hệ tiêu hóa gồm ống tiêu hóa và các tuyến tiêu hóa. Ống tiêu hóa chạy từ miệng đến hậu môn. Các tuyến gồm tuyến nước bọt, tuyến dạ dày, tuyến ruột, tụy và gan.
Hệ thống tiêu hóa thực hiện nhiều chức năng khác nhau trong đó chức năng chủ yếu là cung cấp cho cơ thể các chất dinh dưỡng, vitamin, các chất điện giải, nước. Thông qua sự phối hợp hoạt động của cả ống và tuyến tiêu hóa.
Hoạt động cơ học: vận chuyển, nghiền nát và nhào trộn thức ăn với các dịch tiêu hóa), hoạt động bài tiết (tiết ra các dịch tiêu hóa để thủy phân thức ăn thành các dạng đơn giản) và hoạt động hấp thu (đưa thức ăn đã được tiêu hóa từ ống tiêu hóa vào máu tuần hoàn).
Trong từng đoạn của ống tiêu hóa, ba hoạt động trên phối hợp với nhau để vận chuyển, tiêu hóa và hấp thu thức ăn.
Tiêu Hóa Phân Đoạn và Hấp Thu Các Chất Sinh Năng Lượng
Tiêu Hóa Tại Miệng và Thực Quản Các Chất Sinh Năng Lượng
Miệng và thực quản là đoạn đầu của ống tiêu hóa. Chúng tiếp nhận và bắt đầu tiêu hóa thức ăn. Tại miệng, thức ăn được nghiền và trộn với nước bọt thành viên mềm. Nước bọt chứa amylase, phân giải tinh bột chín thành maltose và maltotriose.
Thức ăn được nuốt và di chuyển xuống thực quản nhờ sóng nhu động. Hoạt động hấp thu tại miệng rất kém. Chỉ một số đường đơn và thuốc tan trong dịch vị, dịch tụy mới được hấp thu.
Tiêu Hóa Tại Dạ Dày Các Chất Sinh Năng Lượng
Tại dạ dày, thức ăn được co bóp và nhào trộn với dịch vị. Hỗn hợp bán lỏng tạo ra được gọi là vị trấp. Dịch vị chứa acid HCl và enzym như pepsin, lipase, gelatinase. Các chất này phân cắt thức ăn thành phân tử nhỏ hơn. Protein được tiêu hóa thành proteose và pepton. Một phần tinh bột chín được phân giải thành maltose.
Lipid hầu như chưa bị phân giải. Hoạt động hấp thu của dạ dày rất thấp. Chỉ chất tan trong lipid và một số thuốc được hấp thu tại đây.
Tiêu Hóa và Hấp Thu Tại Ruột Non
Ruột non là nơi tiêu hóa và hấp thu chính các chất sinh năng lượng. Thức ăn được trộn với dịch tụy, dịch mật và dịch ruột. Các enzym hoạt tính cao phân giải toàn bộ chất dinh dưỡng thành dạng đơn giản. Ruột non dài khoảng 2,8 đến 3 mét và có nhiều nếp gấp. Bề mặt niêm mạc có nhung mao và vi nhung mao. Diện tích hấp thu lên tới 300 mét vuông. Mỗi nhung mao chứa mạch máu, mạch bạch huyết và thần kinh. Cấu trúc này thuận lợi cho việc vận chuyển chất hấp thu vào máu và bạch huyết. Tế bào niêm mạc chứa enzym và chất tải, cung cấp năng lượng cho quá trình hấp thu.
Tiêu Hóa và Hấp Thu Tại Ruột Già Các Chất Sinh Năng Lượng
Sau khi các chất sinh năng lượng được hấp thu ở ruột non, phần cặn bã chuyển xuống ruột già. Van hồi – manh tràng mở, đưa nhũ trấp vào manh tràng. Ruột già co bóp để trộn và tiếp xúc nhũ trấp với niêm mạc. Quá trình này giúp tăng khả năng hấp thu. Tuy nhiên, ruột già chỉ hấp thu nước, một ít glucose, acid amin, vitamin và thuốc. Phần còn lại được đẩy xuống trực tràng và thải ra ngoài.
Vai Trò Miễn Dịch Của Ruột
Ruột đóng vai trò quan trọng trong tiêu hóa và miễn dịch. Diện tích hấp thu rộng khiến ruột dễ bị thiếu oxy khi cơ thể căng thẳng. Tổn thương tế bào ruột phá vỡ hàng rào máu – ruột, tăng tính thấm. Vi khuẩn và độc tố có thể vào máu, gây thẩm lậu vi khuẩn. Hiện tượng này dẫn đến nhiễm khuẩn huyết và suy đa tạng.
Hệ miễn dịch GALT của ruột chiếm 50% chức năng miễn dịch cơ thể. GALT sản xuất tới 70 – 80% globulin miễn dịch. Khi nuôi dưỡng qua đường tĩnh mạch, GALT suy giảm mạnh. Khi đó, nguy cơ thẩm lậu vi khuẩn và nhiễm khuẩn huyết tăng cao. Điều này cho thấy ruột rất quan trọng trong hấp thu các chất sinh năng lượng và bảo vệ sức khỏe.
NHU CẦU NĂNG LƯỢNG CỦA CƠ THỂ
Khái Niệm Về Chuyển Hóa Cơ Bản
Chuyển hóa cơ bản là mức năng lượng cơ thể tiêu hao trong trạng thái nghỉ ngơi. Lúc này, cơ thể không tiêu hóa, không vận động cơ và không điều nhiệt. Đây là nhiệt lượng cần để duy trì các chức năng sống như tuần hoàn, hô hấp, bài tiết và ổn định thân nhiệt.
Tỷ Lệ Năng Lượng Tiêu Hao Hàng Ngày
Ở hầu hết mọi người, năng lượng cho chuyển hóa cơ bản chiếm 60–75% tổng tiêu hao năng lượng mỗi ngày. Tỷ lệ này cao hơn ở những người ít vận động hoặc không lao động nặng.
Điều Kiện Đo Chuyển Hóa Cơ Bản
Chuyển hóa cơ bản được đo vào buổi sáng, ngay sau khi ngủ dậy và chưa vận động. Người được đo phải nhịn ăn 12–18 giờ trước đó. Điều kiện đo gồm: tỉnh táo, nằm ngửa, nghỉ ngơi hoàn toàn cả thể chất và tinh thần. Nhiệt độ môi trường cần dễ chịu để cơ thể không phải điều nhiệt.
Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Chuyển Hóa Cơ Bản
Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến mức chuyển hóa cơ bản. Ở nữ giới, mức này thường thấp hơn nam giới. Tuổi càng nhỏ, mức chuyển hóa cơ bản càng cao. Hormone tuyến giáp cũng tác động mạnh. Cường giáp làm tăng, còn suy giáp làm giảm mức chuyển hóa cơ bản. Khi đói kéo dài, mức chuyển hóa cơ bản giảm. Sự giảm cân và khối nạc cơ thể thường đi kèm với hiện tượng này.
Vai Trò Của Yếu Tố Di Truyền
Mức năng lượng cho chuyển hóa cơ bản có thể dao động 10% giữa những người cùng giới, tuổi, cân nặng và khối nạc. Điều này cho thấy yếu tố di truyền cũng đóng vai trò quan trọng trong sự khác biệt này.
Để tính chuyển hóa cơ bản, trong phòng thí nghiệm sinh lý người ta đo trực tiếp thông qua lượng oxy tiêu thụ. Trong dinh dưỡng thực hành, những cách tính sau thường được áp dụng:
Tính năng lượng cho chuyên hóa cơ bản theo WHO
Tính năng lượng cho chuyển hóa cơ bản theo công thức của WHO
| Nhóm tuổi (năm) | Chuyển hóa cơ bản (Kcal/ngày) | |
| Nam | Nữ | |
| 0- 3 3 – 10 10 – 18 18- 30 30 – 60 Trên 60 | 60,9 W – 54 22,7 W + 495 17,5 W + 651 15,3 W + 679 11,6 W + 879 13,5 W + 487 | 61,0 W – 51 22,5 W + 499 12,2 W + 746 14,7 W + 496 8,7 W + 829 10,5 W + 596 |
Trong đó, W: cân nặng (kg)
Theo công thức của Harris-Benedict
Nam: Е снсв = 66,5 + 13,8W + 5,0H – 6,8A
Nữ: Е снсв = 655,1 + 9,6W + 1,9Н – 4,7А
Trong đó, W: cân nặng (kg); H: chiều cao (cm); A: tuổi (năm)
Dựa trên các kết quả thực nghiệm
Ở người trưởng thành, năng lượng cho chuyển hóa cơ bản vào khoảng 1 Kcal/1 kg cân nặng cơ thể /1 giờ đối với nam và 0,9 Kcal/1kg cân nặng cơ thể 1 giờ đối với nữ.
Gần đây, khái niệm “chuyển hóa lúc nghỉ” (resting metabolic rate: RMR) đã được đưa ra, đây là năng lượng tiêu hao để duy trì các chức năng bình thường của cơ thể, hằng định nội môi và cho kích hoạt hệ thống thần kinh giao cảm. RMR được đo trong tư thế nằm hoặc ngồi, điều kiện môi trường thoải mái, vài giờ sau khi ăn hoặc hoạt động thể lực. RMR có thể hơi cao hơn chuyển hóa cơ bản một chút. RMR hiện nay được sử dụng nhiều hơn.
Năng lượng cho hoạt động thể lực
Ở những người hoạt động thể lực trung bình, năng lượng này chiếm khoảng 15-
30% tổng nhu cầu năng lượng. Trong tất cả các phần năng lượng tiêu hao thì năng lượng cho hoạt động là thay đổi nhiều nhất, khi phải lao động thể lực với cường độ cao có thể tăng 10 -15 lần so với năng lượng chuyển hóa lúc nghỉ.
Lao động thể lực càng nặng thì tiêu hao năng lượng càng nhiều.
Ví Dụ Mức Tiêu Hao Năng Lượng Theo Hoạt Động
Nằm ngủ : 1,0 Kcal/1kg cân nặng cơ thê/1 giờ.
Nằm nghi : 1,2
Ngồi nghỉ : 1,4
Đứng nói chuyện : 1,9
Chặt cây : 7,8
Cuốc đất : 9,9
Xách súng máy xung phong: 13,4
Phân Loại Mức Độ Lao Động
Lao động nhẹ: nhân viên hành chính, lao động trí óc, nội trợ, giáo viên…
Lao động trung bình: công nhân xây dựng, nông dân, quân nhân, sinh viên…
Lao động nặng: một số nghề nông nghiệp và công nghiệp năng, nghề mở, vận động viên thể thao, quân nhân thời kỳ luyện tập…
Cũng có thể thêm hai mức độ:
Lao động rất nặng: nghề rừng, nghề rèn…
Lao động đặc biệt: phi công, thợ lặn…
(Cần lưu ý: các cách phân loại lao động chỉ mang tính chất hướng dẫn).
Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Tiêu Hao Năng Lượng
Tiêu hao năng lượng cho lao động thể lực phụ thuộc vào một số yếu tố như: cường độ lao động, thời gian lao động, kích thước cơ thể người lao động, trình độ quen việc và tư thế lao động, môi trường lao động.
Tác Động Của Ăn Uống Đến Năng Suất Lao Động
Ăn uống không đảm bảo mức tiêu hao năng lượng thì người ta sẽ kéo dài thời gian nghỉ hoặc giảm cường độ lao động và dẫn tới giảm năng suất lao động.
Cách Tính Nhu Cầu Năng Lượng Theo Chuyển Hóa Cơ Bản
Đối với người trưởng thành, nhu cầu năng lượng cả ngày có thể ước tính bằng cách nhân năng lượng chuyển hóa cơ bản với hệ số theo mức độ lao động. Có thể tính đơn giản theo tỷ lệ với chuyển hóa cơ bản:
Lao động tĩnh tại: 20% CHCB
Lao động nhẹ: 30% CHCB
Lao động trung bình: 40% CHCB
Lao động nặng: 50% CHCB
Nhu Cầu Năng Lượng Đặc Biệt Ở Một Số Đối Tượng
Phụ nữ có thai trong thời gian 6 tháng cuối, mỗi ngày cần cung cấp thêm 300 – 350Kcal, còn phụ nữ cho con bú cần cung cấp thêm 500-550 Kcal.
Đối với trẻ em dưới 1 tuổi, nhu cầu năng lượng có thể tính dựa trên cân nặng và tháng tuổi của trẻ. Tuy vậy, cần chú ý đến những trẻ có cân nặng thấp bởi tình trạng suy dinh dưỡng.
Nhu cầu được khuyến cáo không nên tính theo cân nặng.
Tác dụng động lực đặc hiệu của thức ăn (Specific Dynamic Action)
Là năng lượng sử dụng để tiêu hóa, hấp thu các chất dinh dưỡng ăn vào. Lượng năng lượng này vào khoảng 10 – 20% so với năng lượng chuyển hóa cơ bản (theo một số tác giả trung bình là 12%) nhưng tuy loại thức ăn mà năng lượng tiêu hao khác nhau, một số tài liệu cho rằng: với thức ăn giàu đạm là 40%, với thức ăn giàu béo là 16% và thức ăn giàu đường chỉ còn 6% so với năng lượng chuyển hóa cơ bản.
Gần đây, người ta sử dụng thuật ngữ “Tác động sinh nhiệt của thức ăn”
(Thermic Effect of Food), năng lượng này trung bình khoảng 10% tổng năng lượng tiêu hao của cơ thể.
Năng lượng cho phát triển, hồi phục và chống đỡ bệnh tật
Trung bình để tăng 1 gam thể trọng cần 8 kcal (33,5 kj), trong đó khoảng 1/3 là khối nạc. Cũng cần nói thêm là để tăng như vậy, khẩu phần phải có đầy đủ protein và các chất dinh dưỡng cần thiết.
Sự tăng giảm cân nặng luôn xảy ra đồng thời ở cả 2 khối (nạc và mỡ) tuy không phải luôn luôn ở cùng một tỷ lệ.
Để chống đỡ với bệnh tật, tiêu hao năng lượng được tính toán dựa vào các triệu chứng bệnh. Người ta có thể tính tiêu hao năng lượng cho một số triệu chứng bệnh bằng cách nhân với hệ số tiêu hao năng lượng chuyển hóa cơ bản (HSTHNL/CHCB) tính theo bệnh như sau:
Cứ sốt tăng 1°C thì nhân với hệ hệ số 0,12; Hậu phẫu thì nhân với hệ số là 0,1
Nhiễm trùng thì nhân với hệ số là 0,3. Gãy xương thì nhân với hệ số là 0,2
Bảng Nhu Cầu Khuyến Nghị Năng Lượng Theo Tuổi và Giới Tính
| Nhóm tuổi | Nhu cầu khuyến nghị năng lượng của nam (Kcal/ngày) | Nhu cầu khuyến nghị năng lượng của nữ (Kcal/ngày) | ||||
| Hoạt động thể lực nhẹ | Hoạt động thể lực trung bình | Hoạt động thể lực nặng | Hoạt động thể lực nhẹ | Hoạt động thể lực trung bình | Hoạt động thể lực nặng | |
| 0-5 tháng | – | 550 | – | – | 500 | – |
| 6-8 tháng | – | 650 | – | – | 600 | – |
| 9-11 tháng | – | 700 | – | – | 650 | – |
| 1-2 tuổi | – | 1000 | – | – | 920 | – |
| 3-5 tuổi | – | 1300 | – | – | 1230 | – |
| 6-7 tuổi | 1360 | 1570 | 1770 | 1270 | 1460 | 1650 |
| 8-9 tuổi | 1600 | 1820 | 2050 | 1510 | 1730 | 1940 |
| 10-11 tuổi | 1880 | 2150 | 2400 | 1740 | 1980 | 2220 |
| 12-14 tuổi | 2200 | 2500 | 2790 | 2040 | 2310 | 2580 |
| 15-19 tuổi | 2500 | 2820 | 3140 | 2110 | 2380 | 2650 |
| 20-29 tuổi | 2200 | 2570 | 2940 | 1760 | 2050 | 2340 |
| 30-49 tuổi | 2010 | 2350 | 2680 | 1730 | 2010 | 2300 |
| 50-69 tuổi | 2000 | 2330 | 2660 | 1700 | 1980 | 2260 |
| ≥70 tuổi | 1870 | 2190 | 2520 | 1550 | 1820 | 2090 |
| Phụ nữ mang thai 3 tháng đầu | +50 | |||||
| Phụ nữ mang thai 3 tháng giữa | +250 | |||||
| Phụ nữ mang thai 3 tháng cuối | +450 | |||||
| Phụ nữ cho con bú | +500 | |||||
