Nhu cầu dinh dưỡng của cơ thể là gì ?

Cơ thể con người cần khoảng 40 chất dinh dưỡng. Các chất dinh dưỡng là cần thiết nếu cơ thể không thể tự tổng hợp được và nếu thiếu hụt sẽ gây ra những bất thường có thể nhận ra và sẽ mất đi khi thiếu hụt được điều chỉnh. Các chất dinh dưỡng gồm các acid amin cần thiết, các vitamin tan trong nước, các vitamin tan trong dầu, các chất khoáng và các acid béo cần thiết. Cơ thể cũng cần đầy đủ năng lượng, một lượng nhỏ carbonhydrat có thể chuyển hoá, carbonhydrat không thể tiêu hóa (chất xơ), bổ sung nitơ, và nước.

Hầu hết các chất dinh dưỡng là có hại khi tiêu thụ quá mức, vì vậy cần phải xác định giới hạn mức đưa vào có thể chấp nhận được.

Nhu cầu dinh dưỡng thường biểu thị bằng lượng các chất dinh dưỡng trung bình hàng ngày cần tiêu thụ ở một nhóm dân số, ở Mỹ, hầu hết sự ước lượng về nhu cầu dinh dưỡng được sử dụng rộng rãi là lượng khuyên dùng hàng ngày (recommended dietary allowances- RDAs) do tiểu ban thực phẩm và dinh dưỡng của Viện hàn lâm khoa học quốc gia đưa ra. RDAs đã thiết lập được nhu cầu năng lượng và protein; các vitamin tan trong nước: thiamin, riboflavin, niacin, vitamin B₆, acid folic, vitamin B₁₂, và vitamin C; các vitamin tan trong dầu: A, D và K; các chất khoáng: calci, phospho, magnesi, sắt, kẽm, iod, và selen.

RDAs vượt quá nhu cầu chính xác của hầu hết các cá thể trong dân số bởi vì chúng đạt được trên 2 độ lệch chuẩn (2 sd) so với nhu cầu ước tính trung bình. Vì vậy, chế độ ăn dưới RDA của chất dinh dưỡng đặc hiệu chưa hẳn đã là không đủ cho từng người, nó chỉ làm tăng nguy cơ thiếu hụt chất dinh dưỡng. Với hầu hết các tình huống lâm sàng, 2/3 của RDA được coi là đủ dinh dưỡng.

RDAs với năng lượng được giải quyết theo cách khác. Bởi vì nhu cầu năng lượng thay đổi rất lớn giữa các cá thể nên ủy ban RDAs ước tính có bốn nhu cầu năng lượng trung bình cho dân số hơn là nhu cầu khuyên dùng cho từng cá thể. Khoảng một nửa dân số sẽ cần nhiều năng lượng hơn RDA và một nửa sẽ cần ít hơn.

Nhu cầu dinh dưỡng không chỉ thay đổi ở từng cá thể mà còn thay đổi từng ngày và từng đối tượng. Chúng cũng khác nhau theo tuổi, giới, kích thước cơ thể, trong quá trình mang thai và cho con bú. RDAs khác nhau được xác định cho những nhóm tuổi và giới khác nhau. Nhu cầu dinh dưỡng cũng thay đổi tùy theo bệnh cảnh lâm sàng như đẻ non, lão hoá, các rối loạn chuyển hoá, nhiễm trùng, bệnh mạn tính, dùng thuốc, khí hậu và hoạt động thể chất, ăn uống hàng ngày. RDAs không áp dụng cho những tình huống này, chúng chỉ dành cho người khoẻ mạnh.

Năng lượng

Cơ thể cần năng lượng để duy trì hoạt động thể chất và chức năng bình thường, tăng trưởng, và sửa chữa mô bị tổn thương. Năng lượng được tạo ra qua quá trình oxy hóa protein, chất béo, carbonhydrat, và alcohol từ chế độ ăn. Oxy hóa 1g protein và carbonhydrat tạo ra 4 Kcal, 1g chất béo tạo ra 9 Kcal, và 1g rượu (cồn) tạo ra 7 Kcal.

Ở người trưởng thành khoẻ mạnh, tiêu phí năng lượng chủ yếu được xác định bằng 3 yếu tố: tiêu phí năng lượng cơ sở (basal energy expenditure - BEE), tác động nhiệt của thức ăn (thermic effect of food- TEF) và hoạt động thể chất.

BEE là năng lượng cần để duy trì các hoạt động sinh lý cơ bản. Năng lượng này được đo trong khi đối tượng ở trong phòng âm, không ăn trong 12 giờ. Ở người khoẻ mạnh, BEE (Kcal/giờ) có thể được xác định bằng phương trình Harris- Benedict, phương trình này sẽ dự đoán một cách chính xác BEE ước tính ở mức 90% ± 10% của người khoẻ mạnh (xem nhu cầu dinh dưỡng ở dưới). Trong thực tiễn lâm sàng, bệnh nhân hiếm khi gặp phải những tiêu chuẩn hà khắc cho đánh giá cơ sở. Tiêu phí năng lượng được đo ở những người không ăn trong 2 giờ là tiêu phí ngừng chuyển hóa (resting metabolic expenditure- RME) và hơn BEE khoảng 10%.

TEF là lượng năng lượng đã dùng trong và sau khi ăn. TEF trung bình khoảng 10% của BEE.

Hoạt động thể chất có tác động chủ yếu trên sự tiêu phí năng lượng. Tiêu phí năng lượng trung bình/ giờ ở người trưởng thành với những hoạt động đặc trưng được chỉ ra trong bảng.

Nhu cầu năng lượng hàng ngày khuyến cáo cho người khoẻ mạnh được đưa ra ở bảng.

Bảng. Những khẩu phần ăn được khuyến cáo hàng ngày cho người trưởng thành (đã sửa đổi 1989)

Protein

Protein cần để tăng trưởng và duy trì cấu trúc, chức năng của cơ thể. Mặc dù nhu cầu dinh dưỡng thường tính bằng số gam protein nhưng nhu cầu thực sự là 9 acid amin cần thiết cùng với nitơ bổ sung cho quá trình tổng hợp protein. Các acid amin cần thiết là leucin, isoleucin, lysin, methionin, phenylalanin, threonin, tryptophan, valin và histidin.

Lượng protein đầy đủ phải được đưa vào mỗi ngày để thay thế cho các acid amin cần thiết bị mất qua sự luân chuyển protein. Với chế độ ăn không có protein, một nam giới trung niên mất 3,8 g nitơ mỗi ngày, tương đương với 24 g protein, cần chú ý đến sự khác nhau trong chất lượng và sử dụng protein, và sự thay đổi ở mỗi người, RDA cho protein là 56 g/ngày với nam giới và 45 g/ngày với nữ giới.

Nhu cầu protein và năng lượng có liên quan chặt chẽ với nhau. Chế độ ăn không cung cấp đủ năng lượng sẽ cần bổ sung protein để duy trì cần bằng nitơ.

Bảng. Lượng năng lượng (kcal) tiêu thụ mỗi giờ ở người trưởng thành với cân nặng chọn lựa ở các mức hoạt động khác nhau

Chú ý: Tốc độ tiêu phí calo/ phút hoạt động (cho nam giới 70 kg hoặc phụ nữ 58 kg): Khi ngủ: 0,9 - 1,2; lúc hoạt động rất nhẹ: 1,5 - 2,5; lúc hoạt động nhẹ: 2 - 4,9; lúc hoạt động trung bình: 5 - 7,4; lúc hoạt động nặng: 6 - 12.

¹Số liệu từ: Recommended dietary allowances, 9th ed. National Academy of Sciences - National Reseach Coun¬cil, 1980. Theo tài liệu của Me Ardle WD, KatchFI, Katch VL từ Exereise Physiology: Energy, Nutrition and Human Perlomance.

Bảng. Cân nặng, chiều cao trung bình và năng lượng đưa vào (REE) khuyến cáo cho người trưởng thành không có thai¹

¹Trích có sửa đổi từ National Research Council: Recommended dietary allowances, 10th ed. National Academy of Science, 1989.

²Trong giới hạn hoạt động từ nhẹ đến trung binh, hệ số của sự thay đổi là + 20 %.

³Con số được làm tròn.

Carbonhydrat

Khi lượng protein và năng lượng được cung cấp đầy đủ trong chế độ ăn, sẽ không có nhu cầu đặc biệt với carbonhydrat của chế độ ăn. Một lượng nhỏ carbonhydrat - xấp xỉ 100g/ngày- là cần thiết để ngăn ngừa sự tich tụ ceton. Tuy nhiên, trong thực tiễn hầu hết năng lượng của chế độ ăn nên do carbonhydrat cung cấp. Ở Mỹ, chế độ ăn trung bình chứa 45% calo là từ carbonhydrat. Những khuyến cáo hiện nay là gia tăng lượng carbonhydrat đưa vào tới 55 - 60% tổng lượng calo trong chế độ ăn.

Các carbonhydrat trong chế độ ăn bao gồm các đường đơn, các carbonhydrat phức hợp (tinh bột) và các carbonhydrat không tiêu hóa được (chất xơ). Mặc dù đường đơn và các carbonhydrat phức hợp cung cấp lượng calo ngang nhau nhưng hầu hết các carbonhydrat của chế độ ăn nên, có nguồn gốc từ tinh bột. Các loại đường, đặc biệt là sucrose - có lượng calo cao nhưng không có các chất dinh dưỡng cần thiết khác. Tiêu thụ sucrose cũng được cho là yếu tố quan trọng trong sự phát triển của sâu răng. Các carbonhydrat phức hợp khi chưa tinh chế sẽ cung cấp năng lượng carbonhydrat và các vitamin, chất khoáng và chất xơ.

Chất xơ trong chế độ ăn là phần thực phẩm thực vật mà ruột của người không thể tiêu hóa được. Chất xơ làm tăng khối lượng phân và dễ bài tiết ra ngoài. Chế độ ăn có nhiều chất xơ đi kèm với tỷ lệ mới mắc các bệnh tiêu hóa và tim mạch thấp. Những chất xơ khó tan như những loại có ở cám lúa mì sẽ có tác dụng lớn nhất trên hoạt động của đại tràng. Các chất xơ có thể hòa tan như những chất xơ có trong cây họ đậu, yến mạch, và hoa quả sẽ làm hạ mức đường trong máu ở những bệnh nhân đái tháo đường và làm giảm cholésterol trong máu.

Chất béo

Chất béo trong chế độ ăn là nguồn năng lượng thực phẩm cao nhất. Giống như năng lượng từ carbonhydrat của chế độ ăn, năng lượng có nguồn gốc từ chất béo có thể giúp tổng hợp protein. Chất béo trong chế độ ăn cũng cung cấp acid béo cần thiết là acid linoleic. Ngoài nhu cầu số lượng đủ acid linoleic, thì không có yêu cầu đặc biệt nào về chất béo trong chế độ ăn từ chế độ ăn cung cấp đầy đủ dinh dưỡng có thể oxy hóa thành năng lượng. Mặc dù chế độ ăn trung bình của người Mỹ chứa từ 35 - 40% calo từ chất béo thì hầu hết những khuyến cáo hiện tại là nên giới hạn. Chất béo trong chế độ ăn xụông 30% hoặc ít hơn tổng lượng calo. Chế độ ăn có chứa 5 - 10% lượng calo từ chất béo là an toàn và dung nạp tốt.

Các chất béo trong chế độ ăn chủ yếu gồm các acid béo và cholesterol. Các acid béo hoặc không có liên kết đôi (bão hoà), một liên kết đôi (đơn chưa bão hoà) hoặc hơn 2 liên kết đôi (đa chưa bão hoà). Những lời khuyên hiện nay là giảm tổng lượng chất béo và thay thế các chất béo bão hòa bằng các acid béo đơn chưa bão hòa và các carbonhydrat phức hợp. Các acid béo bão hòa dẫn đến tăng cholesterol huyết thanh, trong khi các acid đa và đơn chưa bão hòa làm giảm cholesterol huyết thanh. Các acid béo bão hòa ở dạng rắn trong nhiệt độ phòng nhìn chung có nguồn gốc từ thực phẩm động vật; các acid béo chưa bão hòa ở dạng lỏng trong nhiệt độ phòng và nhìn chung có nguồn gốc từ thực phẩm động vật.

Acid béo đa chưa bão hòa acid linoleic là chất dinh dưỡng cần thiết, cần cho cơ thể tổng hợp acid arachidonic là tiền chất chủ yếu của các prostaglandin. Thiếu hụt acid linoleic dẫn đến viêm da, rụng tóc, và chậm liền vết thương. Với người có nhu cầu năng lượng trung bình, khoảng 5g acid linoleic mỗi ngày- chiếm 1- 2% tổng lượng calo là đủ để ngăn ngừa sự thiếu hụt acid béo cần thiết.

Cholesterol là thành phần chính của màng tế bào. Nó được cơ thể tổng hợp và không phải là chất dinh dưỡng cần thiết. Chế độ ăn có chứa lượng lớn cholesterol đặc biệt ức chế tổng hợp cholesterol nội sinh nhưng sẽ dẫn đến tăng nồng độ cholesterol huyết thanh vì ức chế tổng hợp các receptor của lipoprotein tỷ trọng thấp. Chế độ ăn trung bình của người Mỹ chứa khoảng 450 mg cholesterol/ngày, nhưng chỉ nên dùng khoảng 300 mg hoặc ít hơn.

Các vitamin

Các vitamin là nhóm không thuần nhất của các phân tử hữu cơ cần cho cơ thể để thực hiện các hoạt động chuyển hóa thiết yếu khác nhau. Chúng được chia thành hai nhóm là các vitamin tạn trong nước như: thiamin, riboflavin, niacin, vitamin B₆ (pyridoxin), vitamin B₁₂ (cobalamin), folat, acid pantothenic, biotin, vitamin C (acid ascorbic); và các vitamin tan trong dầu như A, D, E và K. Những rốì loạn chuyển hóa vitamin được đưa ra ở dưới.

Các chất khoáng

Cơ thể cũng cần nhiều chất khoáng vô cơ, thường được chia thành các chất khoáng như: calci, magnesi, và phospho; các chất điện giải như natri, kali và chlorid; và các yếu tố vi lượng như sắt, kẽm, đồng, mangan, molybden, fluorid, iod, cobalt, crôm và selen. Những đặc tính quan trọng của các chất khoáng chủ yếu và điện giải được tóm tắt trong bảng.

Bảng. Các chất khoáng đa lượng cần thiết: Tóm tắt các đặc tính chính¹

¹Được phép trích của Murray và cộng sự.

²Đưa chất khoáng vào quá mức gây các triệu chứng ngộ độc. Trừ các trieuj chứng đặc hiệu, các triệu chứng goomg: nôn, ỉa chảy và kich sthichs không đặc hiệu.