1. Nguồn cung cấp năng lượng cho cơ thể

Hiện nay khoa học về dinh dưỡng đã xác định được nhu cầu về năng lượng của con người. Nhu cầu về năng lượng của con người khác nhau và phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Song con người muốn sống và làm việc thì cần phải cung cấp năng lượng. Nguồn cung cấp năng lượng cho cơ thể là ở đâu?

Nguồn năng lượng đầu tiên của muôn loài là nguồn năng lượng mặt trời. Năng lượng mặt trời tới qua đất là dạng năng lượng bức xạ. Thực vật sử dụng năng lượng này nhờ quá trình quang hợp, chuyển năng lượng bức xạ sang năng lượng hóa học.

Con người và động vật không thể sử dụng trực tiếp hình thái năng lượng này và nguồn cung cấp năng lượng cho người và động vật là thức ăn. Năng lượng vào cơ thể chủ yếu dưới dạng hoá năng của thức ăn. Hầu hết thức ăn đều chứa tất cả các chất dinh dưỡng. Chỉ có ba chất protein, lipit, gluxit cung cấp năng lượng cho cơ thể. Giá trị năng lượng của mỗi loại thức ăn phụ thuộc vào hàm lượng các chất dinh dưỡng sinh năng lựơng trong đó.

Bằng thí nghiệm, người ra ta chứng minh được rằng, thức ăn khi bị đốt cháy hoặc qua quá trình tiêu hoá trong cơ thể sẽ sinh ra năng lượng.

Quá trình phản ứng sinh nhiệt từ thức ăn trong Bomalori được biểu diễn dưới sơ chế sau:

Gluxit, protein, lipit + O2 => Nhiệt năng + H2O + CO2

-lgam chất gluxit cung cấp 4 kcalo hay l6,7 kJun

– 1gam chất lipit cung cấp 9 kcalo hay 37,7 kJun

– 1gam chất protein cung cấp 4 kcalo hay 16,7 kJun

1 kcalo = 4,181 kJun

1 kJun = 0,239 kcalo

Theo định nghĩa kilocalo là lượng nhiệt cần thiết để nâng 1 lít nước lên 1độ C. (Trong dinh dưỡng người ta không dùng calo vì nó quá nhỏ, song một số người vẫn quen gọi calo và theo qui ước ở đây thì calo đồng nghĩa với kcalo )

2. Sự mất nhiệt sinh lí

Khác với quá trình thí nghiệm, thức ăn được tiêu hoá ở bên trong cơ thể không bị “đốt cháy” hoàn toàn, hay nói cách khác là cơ thể không sử dụng được toàn bộ năng lượng của thức ăn. Có hai nguyên nhân để mất năng lượng trong cơ thể:

– Một là, tiêu hoá không bao giờ hoàn toàn (người khoẻ mạnh ăn một hỗn hợp thức ăn hấp thu khoảng trên 90% mỗi chất, protein 93%, lipit 95%, gluxit 99%).

– Hai là, quá trình “đốt cháy các chất dinh dưỡng (nhất là chất dạm) trong cơ thể không hoàn toàn. Urê và một số sản phẩm chứa nitơ khác ra theo nước tiểu, chứa khoảng 1,25 kcal cho 1 gam protein. Trong nước tiểu còn có nhiều axit hữu cơ và các sản phẩm thoái hoá khác của gluxit và lipit với số lượng khoảng vài gam trong 1 ngày. Lượng đó không quan trọng đối với người khoẻ mạnh nhưng lại quan trọng đối với người ốm.

Ví dụ: Người mắc bệnh đái đường có thể mất trên dưới 400 kcal trong 1 ngày.

3. Vai trò của năng lượng trong cuộc sống của con người

3.1. Năng lượng cần thiết cho chuyển hoá cơ bản

Chuyển hoá cơ bản là năng lượng cơ thể tiêu hao trong điều kiện nghỉ ngơi, nhịn đói và ở nhiệt độ môi trường thích hợp. Đó là năng lượng cần thiết để duy trì các chức phận sống của cơ thể như tuần hoàn, hô hấp nội tiết, tiêu hoá, duy trì tính ổn định các thành phần của dịch thể bên trong và bên ngoài tế bào. Người ta biết rằng hoạt động của gan cần đến 27% năng lượng của chuyển hoá cơ bản, não 19%, tìm 7%, thận 10%, cơ 18% và các bộ phận còn lại chỉ 18%. Nhiều yếu tố có ảnh hưởng tới chuyển hoá cơ bản như tình trạng hệ thống thần kinh trung ương cường độ hoạt động của các hệ thống nội tiết và men. Chức phận một số hệ thống nội tiết làm tăng chuyển hoá cơ bản (như tuyến giáp trạng). Trong khi đó hoạt động của một số tuyến nội tiết khác làm giảm chuyển hoá cơ bản (như tuyến yên).

– Tuổi và giới cũng có ảnh hưởng tới chuyển hoá cơ bản.

+ Ở phụ nữ thường thấp hơn nam giới 5-10%, đó là do tỉ lệ khối mỡ ở nữ cao hơn ở nam.

+ Tuổi càng nhỏ chuyển hoá cơ bản càng cao.

+ Ở người đứng tuổi và người già chuyển hoá cơ bản thấp dần theo chiều tăng của tuổi do sự giảm khối tế bào hoạt động và tăng khối mỡ.

– Chuyển hoá cơ bản giảm khi nhịn đói hay thiếu ăn. Người ta có thể đo chuyển hoá cơ bản ở người trưởng thành khỏe mạnh bằng 1 kcal cho 1 kg cân nặng trong 1 giờ. Như vậy chuyển hoá cơ bản của một người nặng 60 kg trong một ngày sẽ là:

1kcal x 60 x 24 = 1440 kcal.

Đối với trẻ em và thiếu niên không tính theo công thức trên vì chuyển hoá cơ bản cho 1 kg cân nặng cao hơn nhiều.

Hợp lí hơn là do chuyển hoá cơ bản theo diện tích da. Lượng calo tính ra 1m2 diện tích da là một đại lượng tương đối ổn định vào khoảng 33 kcal/giờ ở tuổi già là 50 kcal/ giờ ở trẻ em. Diện tích da có thể tính theo số đo chiều cao và cân nặng.

3.2. Tiêu hao năng lượng cho quá trình tiêu hoá

Đó là quá trình cơ thể sử dụng năng lượng cho các hoạt động như: miệng nhai, dạ dày co bóp, các tuyến tiêu hóa hoạt động để tiêu hóa, hấp thu thức ăn và bài tiết. Người ta thấy sau bữa ăn chuyển hoá tăng lên khoảng 10%.

3.3. Tiêu hao năng lượng cho quá trình lao động

Yếu tố có ảnh hưởng lớn nhất đến tiêu hao năng lượng là lao động chân tay. Ở một số động tác lao động, tiêu hao năng lượng cao hơn nhiều lần so với tiêu hao năng lượng cho chuyển hoá cơ bản.

Người ta đã thống kê các công tác khác nhau có mức tiêu hao năng lượng khác nhau. Nếu người nằm ngủ chỉ tiêu hao tính cho 1kg thể trọng trong 1 giờ là 1 calo thì người nằm nghỉ tiêu hao 1,2 calo; người ngồi nghỉ 1,4 calo; dứng nổi chuyện 1,9 calo, đi bộ 4km/giờ là 3,2 calo; gặt lúa 3,5 calo; xẻ gỗ 7,1 calo; chặt cây 7,8 calo; cuốc đất 9,9 calo; xách súng máy xung phong 13,4 calo.

Lao động chân tay tiêu hao nhiều hơn lao động trí óc.

Ngoài tính chất công việc nặng nhẹ, trình độ quen việc và tư thế lao động cũng ảnh hưởng đến tiêu hao năng lượng.

3.4. Tiêu hao năng lượng cho phát triển cơ thể

Muốn phát triển cơ thể, tăng chiều cao và tăng trọng lượng, phải tăng số lượng tế bào một cách hợp lí. Trong trường hợp này, một phần hoá năng của thức ăn bị biến đổi thành hoá năng của chất tạo hình, hoạt động chức năng và dự trữ.

Phát triển cơ thể là đặc điểm của cơ thể chưa trưởng thành. Nhưng ngay ở người đã trưởng thành cũng vẫn còn có những trường hợp tăng thể trọng như thời kì hồi phục sức khỏe sau khi khỏi bệnh. Ngay cả khi trọng lượng cơ thể không tăng thêm thì vẫn còn một phần hoá năng của thức ăn biến đổi thành hoá năng của tế bào mới, thay thế cho tế bào già cỗi.

Bằng thực nghiệm trên động vật và trên trẻ em, người ta đi đến kết luận rằng: Tiêu hao năng lượng cho 1gam tăng trọng là 5 kcal.

3.5. Tiêu hao năng lượng cho sinh sản

Trong thời kì mang thai, cơ thể người mẹ phải tiêu hao thêm năng lượng để tạo thai, làm cho thai phát triển và tạo các phần phụ, đồng thời để tăng khối lượng náu tuần hoàn, trọng lượng của người mẹ và khối lượng mỡ dự trữ sau khi sinh con. Do đó, nhu cầu năng lượng của người có thai cao hơn lúc bình thường. Vì thai phát triển ngày càng nhanh nên ở đầu thời kì mang thai phải cung cấp thêm mỗi ngày 150 kcal và ở cuối thời kì mang thai phải cung cấp thêm 300 kcal mỗi ngày. Ăn thiếu năng lượng là một nguyên nhân gây ra suy dinh dưỡng ở trẻ en ngay từ trong bụng mẹ. Người mẹ cho con bú không được ăn đầy đủ năng lượng là một trong những nguyên nhân dẫn tới ít sữa hoặc mất sữa.

4. Nhu cầu năng lượng hàng ngày và cách tính nhu cầu năng lượng cho một ngày

4.1. Nhu cầu năng lượng hàng ngày

Nhu cầu năng lượng cả ngày là tổng số năng lượng cần thiết tiêu hao trong ngày của cơ thể. Nhu cầu năng lượng thay đổi theo nhiều yếu tố. tuổi, giới, nghề nghiệp, khí hậu.
– Tuổi: Nếu tính nhu cầu năng lượng theo 1 kg thể trọng thì nó cao nhất ở trẻ sơ sinh, giảm dần theo tuổi, từ 20-39 tuổi và giữ không thay đổi, sau đó từ 40 tuổi lại giảm dần đi, vì trẻ em là cơ thể đang lớn và phát triển nên có nhu cầu cao về năng lượng.

– Giới: Từ 10 tuổi trở đi, nhu cầu năng lượng bắt đầu khác nhau giữa hai giới: nam cao hơn nữ cùng tuổi. Nhu cầu năng lượng của nữ còn thay đổi rất nhiều theo hoạt động sinh sản.

– Nghề nghiệp. Với người đã trưởng thành, người ta thường chia thành bốn nhóm lao động và vì mức lao động khác nhau, nhu cầu năng lượng của cơ thể đòi hỏi mức độ khác nhau.

Ví dụ: Nhu cầu năng lượng của nam, tuổi từ 18-30 tuổi trong ngày là:

+ Lao động nhẹ cần 2300 kcal

+ Lao động vừa cần 2700 kcal

+ Lao động nặng cần 3200 kcal

+ Lao động cực nặng cần 3500-4000 kcal

– Khí hậu: Trong môi trường lạnh, tiêu hao năng lượng tăng thêm 5%. Do những phương tiện cải tạo vi khí hậu được sử dụng rộng rãi hơn nên ảnh hưởng khí hậu đối với nhu cầu năng lượng ngày càng giảm rõ rệt.

* Cần lưu ý tỉ lệ cân đối giữa các chất sinh năng lượng (protein, lipit, gluxit). Tỉ lệ này thay đổi tuỳ theo lứa tuổi, dựa vào nhu cầu phát triển của cơ thể và mức tiêu hao năng lượng. Hiện nay khẩu phần ăn của người Việt Nam nói chung và trẻ em nói riêng, năng lượng do gluxit cung cấp vẫn còn chiếm tỉ lệ cao so với nhu cầu.

Nguyên tắc cân đối giữa các chất sinh năng lượng là:

Năng lượng do protein cung cấp: 12-15%

Năng lượng do lipit cung cấp: 20-25%

Năng lượng do gluxit cung cấp: 60-65%.

– Trẻ em khi còn bú mẹ nếu được bú no thì năng lượng sẽ đầy đủ vì trong sữa mẹ có đủ các chất sinh năng lượng ở tỉ lệ cân đối thích hợp, đo đó khi cho trẻ ăn thức ăn bổ sung hoặc khi cai sữa cho trẻ cần phải lưu ý cho trẻ ăn các thức ăn có đậm độ năng lượng thích hợp.

Tổng số năng lượng trong một ngày của trẻ em Việt Nam dưới 6 tuổi theo đề nghị của Viện Dinh dưỡng (năm 1996):

3 -6 tháng: 620 keal/ ngày

6- 12 tháng: 820 kcal/ ngày

1- 3 tuổi: 1300 kcal/ ngày

4- 6 tuổi: 1600 kcal/ ngày

4.2. Cách tính nhu cầu năng lượng cho một ngày

Để xác định nhu cầu năng lượng, người ta cần biết nhu cầu năng lượng cho chuyển hoá cơ bản và thời gian, tính chất các hoạt động, thể lực trong ngày. Theo tổ chức Y tế Thế giới (năm 1985) có thể tính nhu cầu năng lượng cả ngày từ nhu cầu chuyển hoá cơ bản theo các hệ số ở bảng sau:

5. Hậu quả của tình trạng thừa hoặc thiếu năng lượng kéo dài

– Cung cấp năng lượng vượt quá nhu cầu kéo dài sẽ dẫn đến tích lũy năng lượng thừa dưới dạng mỡ và đưa đến tình trạng béo phì với tất cả các hậu quả của nó.

– Thiếu năng lượng kéo dài dẫn tới suy dinh dưỡng, cơ thể bị cạn kiệt. Cơ thể càng trẻ thì ảnh hưởng càng nặng. Tình trạng suy dinh dưỡng do thiếu năng lượng và đạm ở trẻ em dẫn đến tình trạng phát triển thể lực kém, chậm phát triển vận động, trí khôn, phát âm, rối loạn các quá trình thích nghi, khó khăn trong học tập và điện não đồ không bình thường.

6. Dự trữ và điều hoà nhu cầu năng lượng

6.1. Dự trữ năng lượng

Trong cơ thể người có dự trữ ba nguồn năng lượng chính, nhưng dự trữ gluxit và protein không đáng kể. Nguồn năng lượng dự trữ chủ yếu là lipit nằm trong các tổ chức mỡ.

Bình thường lipit chiếm 10% trọng lượng ở nam và 25% trọng lượng ở nữ. Ở tuổi trung niên, lượng mỡ thường tăng nghiên cứu cho thấy lượng mỡ tăng càng lớn (béo phì) thì khả năng sống lâu càng ít. Chất béo tích lại ở các tổ chức mỡ, nhiều nhất là dưới da và ở trong ổ bụng. Trong các tổ chức chất béo dự trữ vẫn còn có các trao đổi hoá học. Lượng gluxit dự trữ dưới dạng glycogen ở gan và cơ khoảng 100g và 200g. Phần lớn lượng dự trữ đó chỉ đủ cho cơ thể sử dụng trong 1 ngày.

Cơ thể người có khoảng 10 kg đạm, trong đó chừng 3%, tức là khoảng 300g là ở dạng dự trữ cơ động, chúng tập trung ở bào tương, các tế bào, chủ yếu là ở gan, lượng dự trữ này dùng hết trong khoảng từ 4 đến 6 ngày, sau đó đạm của tổ chức lại bị phân huỷ. Người ta ước tính nếu 20-25% tổng số protein (tức 2,0 đến 2,5 kg) bị phân huỷ thì sẽ chết, khi đó cơ thể sử dụng khoảng 150g mỡ dự trữ mỗi ngày.

6.2. Điều hoà nhu cầu năng lượng

Nói chung, cân nặng của người trưởng thành ít thay đổi. Trung tâm điều hoà cân bằng năng lượng nằm ở phần giữa của vùng dưới đồi thị- đó là trung tâm no, nếu làm tổn thương vùng này, con vật sẽ tham ăn và trở nên béo phì. Nếu gây tổn thương phần bên của vùng dưới đồi thị, con vật không ăn được và chết đói- đó là trung tâm đói.

– Các kích thích ảnh hưởng tới trung tâm điều hoà.

+ Điều hoà thần kinh

+ Điều hoà nhiệt

+ Điều hoà hoá học