Tổng quan về Dinh dưỡng

TheoShilpa N Bhupathiraju, PhD, Harvard Medical School and Brigham and Women's Hospital;
Frank Hu, MD, MPH, PhD, Harvard T.H. Chan School of Public Health
Đã xem xét/Đã chỉnh sửa Thg 2 2023

Dinh dưỡng là khoa học về thực phẩm và mối quan hệ của nó tới sức khoẻ. Các chất dinh dưỡng là các chất hóa học trong thực phẩm được cơ thể sử dụng cho sự tăng trưởng, duy trì và hoạt động.

Cơ thể không thể tự tổng hợp được các chất dinh dưỡng và vì vậy phải được cung cấp từ chế độ ăn. Chúng bao gồm

Các chất dinh dưỡng mà cơ thể có thể tự tổng hợp từ những thành phần khác mặc dù chúng cũng có thể được cung cấp từ chế độ ăn, được coi là không thiết yếu. Tuy nhiên, trong một số tình trạng nhất định, chẳng hạn như bệnh tật hoặc căng thẳng, quá trình tổng hợp các chất dinh dưỡng bình thường không cần thiết có thể bị ảnh hưởng, do đó khiến các chất dinh dưỡng đó trở thành thiết yếu. Những chất dinh dưỡng thiết yếu có điều kiện này sau đó phải được cung cấp theo chế độ ăn uống.

Cơ thể cần các chất dinh dưỡng đa lượng (carbohydrate, protein và chất béo) với số lượng tương đối lớn; cần các vi chất dinh dưỡng (vitamin và một số khoáng chất vi lượng) với lượng không đáng kể.

Thiếu hụt các chất dinh dưỡng có thể dẫn đến suy dinh dưỡng, từ đó có thể gây ra các hội chứng thiếu hụt (như, suy dinh dưỡng thể phù (kwashiorkor), bệnh pellagra). Ăn quá nhiều các chất dinh dưỡng đa lượng có thể dẫn đến béo phì và các rối loạn liên quan; Sử dụng quá nhiều các chất dinh dưỡng vi lượng có thể gây độc. Ngoài ra, sự cân bằng của các loại chất dinh dưỡng khác nhau, chẳng hạn như lượng chất béo không bão hòa và chất béo bão hòa được tiêu thụ, có thể ảnh hưởng đến sự phát triển của các rối loạn.

Các chất dinh dưỡng đa lượng

Các chất dinh dưỡng đa lượng cấu thành phần lớn của chế độ ăn và cung cấp năng lượng và nhiều dưỡng chất thiết yếu. Carbohydrate, Protein (bao gồm các axit amin thiết yếu), các chất béo (bao gồm các axit béo thiết yếu), các chất khoáng đa lượng và nước là các chất dinh dưỡng đa lượng. Carbohydrate, chất béo và protein có thể thay thế cho nhau thành nguồn năng lượng; chất béo cung cấp 9 kcal/g (37,8 kJ/g); protein và carbohydrate cung cấp 4 kcal/g (16,8 kJ/g).

Carbohydrate

Carbohydrate trong chế độ ăn được chuyển thành glucose và các monosaccharid khác. Carbohydrate làm tăng mức glucose trong máu, cung cấp năng lượng.

Carbohydrate đơn giản được tạo thành bởi các phân tử nhỏ, thường là các monosaccharid hoặc các disaccharid, làm tăng mức glucose trong máu nhanh.

Carbohydrate phức tạp bao gồm ba hoặc nhiều monosacarit gắn kết với nhau, sau đó được phân hủy thành monosacarit trong quá trình tiêu hóa. Các carbohydrate phức tạp làm tăng mức đường trong máu chậm hơn nhưng trong một thời gian dài.

Glucose và sucrose là những carbohydrate đơn giản; tinh bột, chất xơ và glycogen là những carbohydrate phức tạp.

Chỉ số đường huyết là một cách phân loại thực phẩm dựa trên mức độ tiêu thụ carbohydrate có sẵn nhanh như thế nào làm tăng nồng độ đường huyết so với tiêu chuẩn. Giá trị dao động từ 1 (tăng chậm nhất) đến 100 (tăng nhanh nhất, tương đương với glucose nguyên chất – xem bảng Hàm lượng đường của một số thực phẩm). Tuy nhiên, tỷ lệ tăng thực tế cũng phụ thuộc vào loại thực phẩm nào được tiêu thụ với carbohydrate.

Bảng
Bảng

Carbohydrate với chỉ số đường huyết cao có thể làm tăng nhanh glucose huyết tương lên mức cao. Có giả thuyết cho rằng hậu quả là mức insulin tăng, gây hạ đường huyết và đói, có xu hướng dẫn đến tiêu thụ calo vượt ngưỡng và tăng cân. Carbohydrate với chỉ số đường huyết thấp sẽ làm tăng chậm nồng độ glucose huyết tương, dẫn đến mức insulin sau ăn thấp hơn và ít đói hơn, có thể làm cho ít bị tiêu thụ calo vượt ngưỡng hơn. Những ảnh hưởng này được cho là dẫn đến một tình trạng lipid thuận lợi hơn và giảm nguy cơ béo phì, bệnh đái tháo đường, và các biến chứng của bệnh đái tháo đường nếu có.

Chất xơ

Chất xơ là một loại carbohydrate phức tạp và tồn tại ở nhiều dạng khác nhau (ví dụ: cellulose, hemicellulose, pectin, gôm). Chất xơ có thể hòa tan hoặc không hòa tan. Chất xơ không hòa tan làm tăng nhu động ruột, ngăn ngừa táo bón, tăng khối lượng phân và giúp kiểm soát bệnh túi thừa. Chất xơ không hòa tan được cho là có tác dụng đẩy nhanh quá trình loại bỏ các chất gây ung thư do vi khuẩn trong ruột già tạo ra. Bằng chứng dịch tễ gợi ý một mối liên hệ giữa ung thư đại tràng với lượng chất xơ ăn vào thấp và một ảnh hưởng có lợi của chất xơ ở bệnh nhân rối loạn chức năng ruột, bệnh Crohn, béo phì, hoặc bệnh trĩ. Chất xơ hòa tan (có trong trái cây, rau, yến mạch, lúa mạch, đậu) làm giảm tăng glucose trong máu sau ăn và insulin và có thể làm giảm mức cholesterol.

Chế độ ăn điển hình của phương Tây có ít chất xơ (khoảng 12 g đến 17 g/ngày) do ăn nhiều bột mì tinh chế cao và ăn ít trái cây và rau. Tăng lượng chất xơ đưa vào khoảng 30g/ngày bằng cách ăn nhiều rau, hoa quả, ngũ cốc và hạt được khuyến cáo chung. Tuy nhiên, lượng chất xơ đưa vào cao có thể làm giảm sự hấp thu của một số khoáng chất nhất định.

Các Protein

Protein là các phân tử hữu cơ phức tạp có chứa carbon, hydro, oxy và nitơ. Protein cần phải có để duy trì, thay đổi, hoạt động và phát triển mô. Các protein cụ thể hoạt động như các enzyme, tạo nên một số hormone nhất định và đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì cân bằng dịch. Nếu cơ thể không nhận đủ calo từ các nguồn thực phẩm hoặc dự trữ mô (đặc biệt là chất béo), protein có thể được sử dụng để tạo năng lượng. Protein trong chế độ ăn được chuyển thành các peptide và axit amin.

Khi cơ thể sử dụng protein trong chế độ ăn cho sản xuất mô, có một sự tăng lên của protein (cân bằng nitơ tích cực). Trong các trạng thái dị hóa (ví dụ như đói, nhiễm trùng, bỏng), có thể sử dụng nhiều protein hơn (vì mô của cơ thể bị phân hủy) hơn là hấp thụ, dẫn đến giảm protein trên tổng thể (cân bằng nitơ âm). Cân bằng nitơ được xác định tốt nhất bằng cách lấy lượng nitơ tiêu thụ trừ lượng nitơ thải qua nước tiểu và qua phân.

Trong số 20 axit amin, 9 axit amin thiết yếu (EAA); chúng không thể được tổng hợp và phải được lấy từ chế độ ăn. Tất cả mọi người có nhu cầu 8 axit amin thiết yếu (EAA); Trẻ sơ sinh cần thêm histidine.

Điều chỉnh nhu cầu protein trong chế độ ăn dựa vào cân nặng có tương quan với tỷ lệ tăng trưởng, trong đó sẽ giảm từ trẻ sơ sinh đến tuổi trưởng thành. Nhu cầu protein trong chế độ ăn hàng ngày giảm từ 2,2 g/kg ở trẻ sơ sinh 3 tháng tuổi xuống 1,2 g/kg ở trẻ 5 tuổi và 0,8 g/kg ở người trưởng thành. Nhu cầu về protein tương ứng với nhu cầu EAA. Ngoài ra, nhu cầu protein cao hơn ở một số bệnh nhân. Ví dụ, nhu cầu protein tăng lên đáng kể trong thời kỳ mang thai và cho con bú cũng như trong thời kỳ tăng trưởng nhanh và phục hồi sau khi ốm. Nhu cầu protein cũng tăng theo tuổi tác (1, 2). Những người trưởng thành đang muốn tăng khối lượng cơ bắp cần thêm protein (ví dụ: 1,4 đến 2,0 g/kg/ngày) ngoài nhu cầu axit amin thiết yếu trung bình hàng ngày (3).

Thành phần axit amin của protein thay đổi rất nhiều. Giá trị sinh học (BV) phản ánh sự tương đồng trong thành phần axit amin của protein so với mô của động vật; do đó, BV chỉ ra tỷ lệ của EAA được cung cấp cho cơ thể từ protein trong chế độ ăn:

  • Một sự kết hợp hoàn hảo là protein trong trứng, với giá trị là 100.

  • Protein động vật trong sữa và thịt có một chỉ số BV cao (~ 90).

  • Protein trong ngũ cốc và rau có chỉ số BV thấp hơn (~ 40)

  • Một số protein được chiết xuất (ví dụ, gelatin) có chỉ số BV là 0.

Mức độ mà các loại protein trong chế độ ăn cung cấp mỗi axit amin còn thiếu khác (Bổ sung) xác định tổng thể chỉ số BV của chế độ ăn. Nhu cầu khuyến nghị hàng ngày (RDA) đối với protein giả định chế độ ăn kết hợp trung bình có chỉ số BV là 70.

Các chất béo

Các chất béo được phân chia thành các axit béo và glycerol. Các chất béo là cần thiết cho sự tăng trưởng mô và sản xuất hormone. Các axit béo bão hòa, thông thường trong mỡ động vật, có khuynh hướng đông cứng ở nhiệt độ phòng. Ngoại trừ dầu cọ và dừa, các chất béo có nguồn gốc từ thực vật có xu hướng ở dạng lỏng trong nhiệt độ phòng; những chất béo này chứa hàm lượng của các axit béo không bão hoà đơn hoặc các axit béo không bão hòa đa cao (PUFA).

Việc hydro hóa một phần các axit béo không bão hòa (như xảy ra trong quá trình sản xuất thực phẩm) tạo ra các axit béo chuyển hóa ở dạng đông cứng hoặc nửa đông cứng trong nhiệt độ phòng. Cho đến gần đây, ở Hoa Kỳ, nguồn axit béo chuyển hóa chính trong chế độ ăn uống là dầu thực vật hydro hóa một phần, được sử dụng trong sản xuất một số loại thực phẩm (ví dụ: bánh quy, bánh quy giòn, khoai tây chiên) để kéo dài thời hạn sử dụng. Tuy nhiên, vào năm 2015, Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) đã loại bỏ các loại dầu hydro hóa một phần khỏi danh mục Thường được công nhận là An toàn dựa trên nghiên cứu sâu rộng cho thấy axit béo chuyển hóa làm tăng cholesterol LDL, giảm cholesterol HDL và tăng nguy cơ bị bệnh động mạch vành. Kể từ tháng 6 năm 2018, chất béo chuyển hóa nhân tạo đã bị cấm ở Mỹ.

Các axit béo thiết yếu (EFA) là

  • Axit linoleic, axit béo omega-6 (n-6)

  • Axit linolenic, axit béo omega-3 (n-3)

Cơ thể cần các axit béo omega-6 khác (ví dụ axit arachidonic) và các axit béo omega-3 khác (ví dụ axit eicosapentaenoic, axit docosahexaenoic) nhưng chúng có thể được tổng hợp từ EFA.

EFA là cần thiết cho sự hình thành của các eicosanoid khác nhau (lipid hoạt tính sinh học), bao gồm prostaglandin, thromboxan, prostacyclin và leukotrien. Tiêu thụ các axit béo omega-3 có thể làm giảm nguy cơ bệnh động mạch vành.

Như cầu đối với EFA khác nhau theo độ tuổi. Lượng axit alpha-linolenic đầy đủ là 1,6 g/ngày đối với nam và 1,1 g/ngày đối với nữ. Lượng axit linoleic ăn vào đầy đủ là 17 g/ngày đối với nam và 12 g/ngày đối với nữ từ 19 tuổi đến 50 tuổi. (Lượng ăn vào đầy đủ được định nghĩa là lượng dinh dưỡng trung bình mà một nhóm người khỏe mạnh tiêu thụ hàng ngày.) Nhiều loại dầu thực vật cung cấp axit linoleic và axit linolenic. Dầu làm từ hoa rum, hướng dương, bắp, đậu nành, anh thảo, bí ngô và mầm lúa mì cung cấp một lượng lớn axit linoleic. Dầu cá biển và dầu làm từ hạt lanh, bí ngô, đậu nành, và dầu canola cung cấp một lượng lớn axit linolenic. Dầu cá biển cũng cung cấp một số các axit béo omega-3 khác nhau với khối lượng lớn. Lượng EFA khuyến nghị có thể được đáp ứng với 2 đến 3 muỗng canh chất béo thực vật hàng ngày hoặc bằng cách tiêu thụ khoảng 3 đến 3,5 ounce cá béo nấu chín như cá hồi mỗi tuần hai lần.

Các nguyên tố khoáng đa lượng

Natri, clorua, kali, canxi, phosphate, và magiê được yêu cầu với số lượng tương đối lớn mỗi ngày (xem bảng Các khoáng chất đa lượng, Các chế độ ăn uống tham khảo, và Hướng dẫn chế độ ăn uống hàng ngày).

Bảng
Bảng
Bảng
Bảng

Nước

Nước được xem là một chất dinh dưỡng đa lượng bởi vì cung cấp 1mL/kcal (0,24mL/kJ) của năng lượng đã được tiêu hao, hoặc khoảng 2500 mL/ngày. Nhu cầu dao động khi sốt, hoạt động thể chất, và thay đổi khí hậu và độ ẩm. Lượng nước uống đầy đủ cho tổng lượng nước là 2,7 L đối với nữ giới và 3,7 L đối với nam giới.

Tài liệu tham khảo về dinh dưỡng đa lượng

  1. 1. Bauer J, Biolo G, Cederholm T, et al: Evidence-based recommendations for optimal dietary protein intake in older people: a position paper from the PROT-AGE Study Group. J Am Med Dir Assoc 14(8):542-559, 2013 doi:10.1016/j.jamda.2013.05.021

  2. 2. Baum JI, Kim IY, Wolfe RR: Protein consumption and the elderly: What is the optimal level of intake? Nutrients 8(6):359, 2016 doi:10.3390/nu8060359

  3. 3. Campbell B, Kreider RB, Ziegenfuss T, et al: International Society of Sports Nutrition position stand: protein and exercise. J Int Soc Sports Nutr 4:8, 2007 doi:10.1186/1550-2783-4-8

Các chất dinh dưỡng vi lượng

Các vitamincác nguyên tố khoáng được yêu cầu một lượng nhỏ (nguyên tố khoáng vi lượng) là các chất dinh dưỡng vi lượng.

Vitamin tan trong nước là vitamin C (axit ascorbic) và 8 thành phần của phức hợp vitamin B: biotin, folate, niacin, axit pantothenic, riboflavin (vitamin B2), thiamin (vitamin B1), vitamin B6 (pyridoxin), và vitamin B12 (cobalamin).

Các vitamin tan trong chất béo là các vitamin A (retinol), D (cholecalciferol và ergocalciferol), E (alpha-tocopherol), và K (phylloquinone và menaquinone).

Chỉ có vitamin A, E, và B12 được dự trữ với mức độ đáng kể trong cơ thể; các vitamin khác phải được tiêu thụ thường xuyên để duy trì sức khỏe mô.

Các nguyên tố khoáng vi lượng cần thiết bao gồm crom, đồng, i-ốt, sắt, mangan, molybden (Chì), selenium, và kẽm. Ngoại trừ crom, mỗi loại này được kết hợp vào các enzyme hoặc các hormone cần thiết trong quá trình trao đổi chất. Ngoại trừ thiếu sắt và kẽm, thiếu vi khoáng không phổ biến ở các nước có tỷ lệ mất an ninh lương thực thấp.

Các nguyên tố khoáng khác (như nhôm, asen, boron, coban, florua, niken, silicon, vanadium) đã không được chứng minh là cần thiết cho con người. Florua, mặc dù không thiết yếu, giúp ngăn ngừa sâu răng bằng cách tạo thành một hợp chất với canxi (canxi florua [CaF2]), giúp ổn định khối khoáng chất trong răng.

Tất cả các nguyên tố khoáng vi lượng đều gây độc ở mức cao, và một số (asen, niken, và crom) có thể gây ung thư.

Các chất khác của chế độ ăn

Chế độ ăn uống hàng ngày của con người thường chứa khoảng 100.000 chất hóa học (ví dụ, cà phê chứa 1000). Trong số này, chỉ có 300 là các chất dinh dưỡng, chỉ một số trong đó là cần thiết. Tuy nhiên, nhiều chất phi dinh dưỡng trong thực phẩm rất hữu ích. Ví dụ, phụ gia thực phẩm (ví dụ, chất bảo quản, chất nhũ hóa, chất chống oxy hoá, chất ổn định) cải thiện sản xuất và ổn định của thực phẩm. Các thành phần vi lượng (ví dụ, gia vị, hương vị, mùi, màu sắc, hóa chất thực vật, nhiều sản phẩm tự nhiên khác) cải thiện hình dạng và vị giác.

Thực phẩm đã qua chế biến, Thực phẩm hữu cơ và Thực phẩm biến đổi gen hoặc biến đổi gen

Thực phẩm chế biến sẵn

Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA) định nghĩa thực phẩm chế biến sẵn là bất kỳ mặt hàng nông sản thô nào đã được rửa, làm sạch, xay xát, cắt, thái nhỏ, đun nóng, thanh trùng, chần, nấu, đóng hộp, đông lạnh, sấy khô, khử nước, trộn, đóng gói, hoặc bất kỳ quy trình nào khác làm thay đổi thực phẩm khỏi trạng thái tự nhiên của nó. Dựa trên định nghĩa này, hầu như tất cả thực phẩm đều được chế biến sẵn ở một mức độ nào đó. Tuy nhiên, một số cách chế biến thực phẩm hiện đại đã loại bỏ chất dinh dưỡng khỏi thực phẩm. Ví dụ, xay xát loại bỏ cám và mầm, do đó chất xơ, sắt và nhiều vitamin B từ ngũ cốc. Quá trình chế biến cũng thường thêm các chất phụ gia như chất bảo quản (ví dụ: benzoat, sorbat, nitrit, sulfit và axit xitric); màu nhân tạo, hương vị và chất làm ngọt; chất ổn định; chất nhũ hóa; và các vitamin và khoáng chất tổng hợp và các chất phụ gia khác bao gồm muối, bột ngọt (MSG), đường, chất béo và dầu tinh luyện. Một số chất phụ gia thực phẩm có thể ảnh hưởng xấu đến trẻ em nói riêng.

Thực phẩm siêu chế biến sẵn (ví dụ: đồ ngọt, đồ ăn nhẹ mặn, đồ uống có đường, đồ ăn sẵn và đồ ăn nhanh) ngày càng phổ biến và chiếm gần một nửa nguồn cung cấp thực phẩm ở nhiều quốc gia. Các loại thực phẩm được làm từ những nguyên liệu rẻ tiền (bao gồm chất béo không lành mạnh, ngũ cốc và tinh bột tinh chế, thêm đường và muối) thường được kết hợp với các chất phụ gia thực phẩm (bao gồm màu nhân tạo, hương vị và chất bảo quản) để làm cho các loại thực phẩm rẻ và đặc biệt ngon và kéo dài thời hạn sử dụng. Hầu hết có từ ít hoặc không có thực phẩm toàn phần. Những thực phẩm này thúc đẩy ăn quá nhiều và tăng cân, đồng thời cung cấp một lượng tương đối khan hiếm các chất dinh dưỡng có giá trị, làm tăng nguy cơ kháng insulin và có thể là các rối loạn khác (ví dụ: bệnh động mạch vành, trầm cảm, hội chứng ruột kích thích, ung thư và thậm chí tử vong sớm).

Thức phẩm hữu cơ

Để được dán nhãn hữu cơ được USDA chứng nhận, thực phẩm hữu cơ phải được trồng và chế biến theo các hướng dẫn của liên bang nhằm giải quyết nhiều yếu tố, bao gồm chất lượng đất, thực hành chăn nuôi, kiểm soát sâu bệnh và cỏ dại cũng như việc sử dụng các chất phụ gia. Ví dụ: để thịt được dán nhãn hữu cơ, động vật phải được nuôi trong điều kiện phù hợp với hành vi tự nhiên của chúng (chẳng hạn như khả năng chăn thả trên đồng cỏ), phải được cho ăn 100% thức ăn hữu cơ và thức ăn thô xanh và không được dùng kháng sinh hoặc các hormone. Để được dán nhãn hữu cơ USDA, một sản phẩm phải chứa 95% thành phần hữu cơ.

Mặc dù mức độ chắc chắn và mức độ lợi ích sức khỏe do thực phẩm hữu cơ mang lại vẫn chưa được biết, nhưng việc không có kháng sinh giúp ngăn ngừa tình trạng kháng kháng sinh. Thuốc trừ sâu tổng hợp cũng có thể làm tăng nguy cơ mắc bệnh tự kỷ, rối loạn tăng động giảm chú ý (ADHD) và suy giảm kỹ năng nhận thức ở trẻ em. Một chiến lược giúp kiềm chế chi phí gia tăng của thực phẩm hữu cơ là xem xét danh sách mức độ thuốc trừ sâu hàng năm của Nhóm công tác môi trường (EWG) liệt kê hàng chục loại bẩn (sản phẩm bị nhiễm nhiều thuốc trừ sâu hơn các loại cây trồng khác) và mười lăm loại sạch (sản xuất có lượng dư lượng thuốc bảo vệ thực vật thấp nhất).

Thực phẩm công nghệ sinh học hoặc biến đổi gen

Thực phẩm biến đổi gen hoặc thực phẩm biến đổi gen là thực phẩm có chứa các sinh vật biến đổi gen (GMO). Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), những thực phẩm này chứa DNA đã được sửa đổi thông qua kỹ thuật phòng thí nghiệm và không thể được tạo ra thông qua nhân giống thông thường hoặc tìm thấy trong tự nhiên. Thực phẩm biến đổi gen đã tồn tại trong nguồn cung cấp thực phẩm của Hoa Kỳ từ đầu những năm 1990 và độ an toàn của thực phẩm biến đổi gen này ở người và động vật được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA), Cơ quan Bảo vệ Môi trường (EPA) và USDA giám sát.

Bắt đầu từ tháng 1 năm 2022, thực phẩm bắt buộc phải dán nhãn cho biết loại thực phẩm này có phải là thực phẩm biến đổi gen hay không. Những thực phẩm này thường là những thành phần phổ biến và có thể khó xác định.

Mặc dù việc tiêu thụ thực phẩm biến đổi gen không gây nguy cơ cho sức khỏe con người, nhưng các nhóm vận động về an toàn thực phẩm đã đưa ra những lo ngại như phát triển dị ứng (nếu DNA được truyền được lấy từ thực phẩm gây dị ứng) và kháng kháng sinh do tiêu thụ cây trồng kháng thuốc diệt cỏ có thể về mặt lý thuyết, chuyển các gen kháng kháng sinh đã được sửa đổi vào đường tiêu hóa của con người. WHO đã tuyên bố rằng nguy cơ kháng thuốc kháng sinh như vậy là rất nhỏ, nhưng không phải là không đáng kể.

Thông tin thêm