Chuyển hóa protein ảnh hưởng đến cân nặng như thế nào?

Protein, hay còn được gọi là đạm, là một trong ba chất dinh dưỡng cơ bản cùng với carbohydrate và chất béo, được sử dụng để tạo ra năng lượng và góp phần tạo nên cấu trúc cơ thể. Hãy cùng MedFit tìm hiểu quá trình chuyển hóa protein trong cơ thể và những ứng dụng trong việc điều chỉnh chế độ ăn cũng như giảm cân trong bài viết dưới đây.

Protein là gì?

Protein được cấu tạo từ 20 loại acid amin khác nhau, với độ dài, thứ tự sắp xếp và cấu trúc ba chiều độc đáo. Những yếu tố này góp phần tạo nên sự đa dạng và phong phú của protein trong tự nhiên.

Acid amin là gì?

Ở người có hơn 20 loại phân tử acid amin khác nhau, được tạo thành chủ yếu bởi các nguyên tố cacbon (C), hydro (H), oxy (O) và nitơ (N). Từ các nguyên tố này, một phân tử acid amin được hình thành với một mạch chính gồm các nguyên tử cacbon, một đầu là nhóm carboxyl (-COOH) và đầu còn lại là nhóm amin (-NH2). Về phân loại, các phân tử acid amin được phân thành ba nhóm:

• Acid amin thiết yếu: là các acid amin mà cơ thể không thể tự sản xuất ra. Do đó, chúng phải được bổ sung từ nguồn thực phẩm. Chín acid amin thiết yếu là histidine, isoleucine, leucine, lysine, methionine, phenylalanine, threonine, tryptophan và valine.
• Acid amin không thiết yếu: là các acid amin mà cơ thể có thể sản xuất ngay cả khi không được bổ sung từ thực phẩm. Các acid amin không thiết yếu bao gồm alanine, arginine, asparagine, acid aspartic, cysteine, acid glutamic, glutamine, glycine, proline, serine và tyrosine.
• Acid amin thiết yếu có điều kiện: là các acid amin thường không thiết yếu, ngoại trừ trong thời gian bị bệnh và căng thẳng. Các acid amin thiết yếu có điều kiện bao gồm arginine, cysteine, glutamine, tyrosine, glycine, proline và serine.

Cấu trúc của protein

Một phân tử protein được tạo thành từ một chuỗi dài các acid amin. Trong đó, các acid amin liên kết với nhau thông qua liên kết peptide cộng hóa trị, hình thành nên chuỗi peptide nhiều acid amin, gọi là polypeptide. Từ đó, chuỗi polypeptide trải qua quá trình cuộn xoắn trong không gian ba chiều thành protein hoàn chỉnh.

Mỗi loại protein có một trình tự acid amin riêng, không hoàn toàn giống nhau từ phân tử loại này sang phân tử loại khác. Có hai nguồn protein chính cơ thể hấp thu mỗi ngày là từ động vật và thực vật. Hai nguồn protein này có một số điểm khác biệt là:

• Protein động vật: là protein hoàn chỉnh, chứa đầy đủ tất cả các acid amin thiết yếu mà cơ thể cần trong chế độ ăn uống. Protein động vật đến từ thịt, trứng và sữa, trong đó thịt được chia ra thành thịt đỏ và thịt trắng. Thịt đỏ chứa nhiều myoglobin và chất béo hơn thịt trắng, cung cấp nhiều năng lượng và sắt nên tốt cho người thiếu máu. Tuy nhiên, thịt đỏ cũng có hàm lượng purin cao, tăng nguy cơ bệnh gout và các vấn đề tim mạch. Ngược lại, thịt trắng ít chất béo và năng lượng hơn, thường được xem là lựa chọn lành mạnh hơn cho những người cần kiểm soát mỡ máu và nguy cơ mắc các bệnh tim mạch, đái tháo đường típ 2 và ung thư.

• Protein thực vật: thường được xem là nguồn protein không đầy đủ vì thường thiếu một số acid amin thiết yếu như methionine, lysine và tryptophan. Điều này có nghĩa là trong trường hợp chế độ ăn hạn chế protein động vật, cần bổ sung thêm acid amin từ các nguồn khác hoặc kết hợp các loại protein thực vật khác nhau để đảm bảo cung cấp đầy đủ acid amin. Các nguồn protein thực vật chủ yếu bao gồm hạt và đậu như đậu nành, hạnh nhân, hạt điều, diêm mạch và macca. Tuy nhiên, một số thực phẩm như diêm mạch, hạt chia và đậu nành được coi là nguồn protein đầy đủ vì cung cấp tất cả các acid amin thiết yếu cho cơ thể.

Quá trình tiêu hóa và hấp thụ protein

Quá trình tiêu hóa và hấp thụ protein là chuỗi các phản ứng sinh hóa quan trọng, giúp cơ thể chuyển đổi protein từ thực phẩm thành các acid amin cần thiết cho sự phát triển và sửa chữa các mô trong cơ thể. Quá trình này khá phức tạp và xảy ra ở nhiều vị trí trong đường tiêu hóa với sự tham gia của nhiều men tiêu hóa khác nhau, có thể được tóm gọn như sau:

• Tiêu hóa protein bắt đầu ở dạ dày với pepsin, có vai trò phân giải protein thành proteose, peptone và polypeptide. Khi vào ruột non, tuyến tụy tiết các men như trypsin và chymotrypsin để tiếp tục phân giải protein. Cuối cùng, các men ở vi nhung mao trong ruột non chuyển hóa phần lớn protein thành dipeptide, tripeptide và một phần thành acid amin.
• Các dipeptide, tripeptide và một vài acid amin tự do được hấp thụ qua màng của các tế bào ruột. Sau khi được hấp thụ, men peptidase trong tế bào ruột non sẽ phân giải các dipeptide và tripeptide thành acid amin riêng lẻ. Từ đó, các acid amin được vận chuyển ra ngoài tế bào ruột non và vào trong tuần hoàn để đến các cơ quan.

Ngoài ra, việc hấp thụ protein sẽ tạo cảm giác no nhiều hơn so với carbohydrate và chất béo. Vì vậy, việc ăn một lượng protein nhiều vừa phải có thể mang lại lợi ích giảm cân do giảm lượng calo hấp thụ vào.

Nhận ngay voucher Miễn phí 100% áp dụng cho Module dinh dưỡng vận động

* Voucher chỉ áp dụng cho khách hàng thăm khám lần đầu tiên tại phòng khám MedFit

Quá trình chuyển hóa protein

Quá trình chuyển hóa protein là một chuỗi các phản ứng sinh hóa, trong đó protein từ thực phẩm được tiêu hóa, hấp thụ và chuyển đổi thành acid amin để hỗ trợ nhiều chức năng sống quan trọng trong cơ thể. Trong cơ thể, có các cơ quan chính chuyển hóa và sử dụng acid amin là:

• Cơ vân: sử dụng acid amin để tổng hợp và sửa chữa cơ bắp.
• Các cơ quan khác: acid amin được sử dụng để chữa lành vết thương, tổng hợp thành tín hiệu dẫn truyền, hỗ trợ miễn dịch…
• Gan: là cơ quan chính trong việc chuyển hóa acid amin thành các dạng năng lượng hoặc các chất khác tùy thuộc vào nhu cầu của cơ thể. Khi cơ thể cần năng lượng và thiếu glucose, chẳng hạn như khi nhịn đói kéo dài hoặc tập luyện cường độ cao, gan sẽ thực hiện quá trình gluconeogenesis để chuyển hóa acid amin thành glucose. Những acid amin này, được gọi là glucogenic, có thể chuyển hóa thành glucose để duy trì mức đường huyết ổn định và cung cấp năng lượng cho các cơ quan quan trọng, đặc biệt là não. Cơ thể không thể lưu trữ acid amin dư thừa lâu dài, vì vậy gan chuyển đổi chúng thành các dạng năng lượng dự trữ khác khi protein nạp vào vượt quá nhu cầu. Acid amin dư thừa sẽ được chuyển hóa thành khung carbon và amoniac. Khung carbon có thể được chuyển hóa thành glucose khi cần thiết. Nếu glucose không được sử dụng ngay, nó sẽ được chuyển thành glycogen hoặc chất béo. Trong trường hợp có sự dư thừa năng lượng từ cả protein và carbohydrate, khung carbon có thể trực tiếp chuyển thành acid béo và được lưu trữ trong mô mỡ.

Chế độ ăn là một yếu tố quan trọng quyết định đến sự chuyển hóa protein. Trong các chế độ ăn đặc biệt, nguồn năng lượng chính đến từ protein hay các chất dinh dưỡng khác có thể thay đổi, ví dụ như:

• Chế độ ăn keto: chế độ ăn này nhấn mạnh việc tiêu thụ nhiều chất béo, với lượng protein ở mức vừa phải và rất ít carbohydrate (thường dưới 20-50g/ngày). Mục tiêu là đưa cơ thể vào trạng thái ketosis, trong đó cơ thể sử dụng ketone – sản xuất từ mỡ, làm nguồn năng lượng chính thay vì glucose. Từ đó, mỡ dự trữ được tiêu thụ hiệu quả hơn và giúp giảm cân hiệu quả. Tuy nhiên, chế độ ăn keto có một số mặt không tốt như thiếu các vitamin, chất khoáng, mất cơ bắp, đặc biệt khi chế độ ăn này thiếu các chất dinh dưỡng thiết yếu hoặc sử dụng nguồn chất béo không lành mạnh, làm tăng nguy cơ mắc bệnh lý tim mạch nếu không được quản lý cẩn thận.
• Chế độ ăn nhiều protein nhưng ít carbohydrate: khi chế độ ăn chủ yếu chứa protein mà thiếu carbohydrate, cơ thể có thể sử dụng protein dư thừa như một nguồn năng lượng chính hoặc chuyển hóa thành mô mỡ. Trong trường hợp thiếu carbohydrate, cơ thể sẽ sử dụng protein để sản xuất glucose nhằm duy trì mức đường huyết ổn định thông qua quá trình gluconeogenesis. Tuy nhiên, chế độ ăn nhiều protein không dẫn đến trạng thái ketosis nếu lượng carbohydrate còn đủ để cơ thể duy trì mức glucose. Để đạt được ketosis, lượng carbohydrate cần phải cực kỳ thấp và chất béo phải cao hơn nhiều. Nếu lượng protein tiêu thụ vượt quá nhu cầu năng lượng và cơ thể đã có đủ glucose từ gluconeogenesis, protein dư thừa có thể được chuyển hóa thành acid béo và lưu trữ dưới dạng chất béo. Việc tiêu thụ quá nhiều protein mà không đủ carbohydrate hoặc chất béo có thể dẫn đến quá tải cho gan và thận do quá trình chuyển hóa protein tạo ra nhiều sản phẩm phụ như amoniac và ure. Hơn nữa, thiếu carbohydrate có thể làm giảm hiệu quả của protein trong việc xây dựng và sửa chữa cơ bắp.

Quá trình thoái hóa protein

Trong cơ thể, quá trình thoái hóa protein và acid amin rất cần thiết cho nhiều chức năng quan trọng. Đầu tiên, quá trình này giúp điều hòa hoạt động tế bào bằng cách phân giải một số protein để điều chỉnh quá trình phiên mã và các chức năng tế bào khác. Khi gặp kích thích ngoại sinh, các protein bị hư hỏng hoặc cấu trúc cuộn xoắn bị lỗi sẽ được phân giải nhanh chóng để hạn chế thiệt hại và duy trì chức năng tế bào.

Các protein bị lỗi trong quá trình sản xuất sẽ được phân giải để ngăn chặn ảnh hưởng tiêu cực đến chức năng tế bào. Ngoài ra, acid amin từ protein bị thoái hóa có thể được chuyển đổi thành glucose, cung cấp 4kcal năng lượng mỗi gram, tương đương với carbohydrate, hỗ trợ các hoạt động tế bào. Quá trình này cũng góp phần cân bằng năng lượng và đảm bảo các chức năng sinh lý diễn ra hiệu quả.

Quá trình thoái hóa protein bao gồm các bước chính là các protein cần thoái hóa được nhận diện và gắn với ubiquitin – một phân tử đánh dấu mục tiêu. Protein gắn ubiquitin sau đó được vận chuyển vào proteasome, một phức hợp enzyme chuyên phân giải protein trong tế bào. Tại đây, protein được phân giải thành các đoạn peptide ngắn và acid amin. Các acid amin này có thể được tái sử dụng hoặc chuyển hóa thành glucose để cung cấp năng lượng, trong khi các sản phẩm phụ như ure được thải ra ngoài cơ thể qua nước tiểu.

Nhận ngay voucher Miễn phí 100% áp dụng cho Module dinh dưỡng vận động

* Voucher chỉ áp dụng cho khách hàng thăm khám lần đầu tiên tại phòng khám MedFit

Nhu cầu protein của cơ thể

Nhu cầu protein ở các lứa tuổi thường được xác định dựa trên mức độ phát triển, nhu cầu sinh lý và hoạt động thể chất tương ứng với từng giai đoạn. Dưới đây là khuyến nghị từ Viện Y học Quốc gia Hoa Kỳ, với mức 0,8g protein trên mỗi kg trọng lượng cơ thể trong một ngày làm cơ sở cho người trưởng thành:

• Thiếu niên (14-18 tuổi): 0,85g/kg/ngày.
• Người trưởng thành (19-50 tuổi): 0,8g/kg/ngày.
• Người lớn tuổi (> 50 tuổi): 0,8-1g/kg/ngày.
• Phụ nữ mang thai và cho con bú: tăng thêm 10-25g/ngày so với nhu cầu bình thường, tùy thuộc vào giai đoạn thai kỳ và thời gian cho con bú.
• Người hoạt động thể chất mạnh hoặc vận động viên: 1,2-2g/kg/ngày, tùy thuộc vào loại hình và cường độ tập luyện.
• Người muốn tăng cân: nghiên cứu gần đây cho thấy việc tiêu thụ protein với hàm lượng hơn 1,6g/kg/ngày ở người dưới 65 tuổi có tập luyện kháng lực giúp tăng đáng kể khối lượng cơ bắp (LBM – lean body max). Tuy nhiên, việc tăng LBM có thể đi kèm với tăng khối lượng mỡ, ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe. Do đó, người mong muốn tăng cân nên kết hợp chế độ ăn giàu protein với tập luyện hợp lý để tối ưu hóa việc tăng LBM và hạn chế tăng mỡ.
• Người muốn giảm cân: tiêu thụ nhiều protein giúp cảm thấy no lâu hơn so với carbohydrate và chất béo, hỗ trợ hiệu quả trong việc giảm cân nhờ tăng tốc độ chuyển hóa cơ bản, giúp cơ thể tiêu thụ nhiều năng lượng hơn khi đang nghỉ ngơi. Một chế độ ăn giàu protein (1,2-1,6g/kg/ngày) kết hợp với giảm calo vừa phải (500-750kcal/ngày) không chỉ giảm mỡ cơ thể mà còn duy trì khối lượng cơ bắp và giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng nhu cầu protein có thể khác nhau tùy thuộc vào yếu tố cá nhân như giới tính, tình trạng sức khỏe và mức độ hoạt động thể chất. Cần cân đối giữa protein động vật và protein thực vật để đảm bảo cung cấp đủ acid amin thiết yếu. Các mức khuyến nghị chung này có thể được điều chỉnh dựa trên tình hình thực tế của từng cá nhân và khuyến nghị từ chuyên gia dinh dưỡng.

Để tăng cường lượng đạm trong chế độ ăn mà vẫn hạn chế chất béo xấu, hãy chọn các loại thực phẩm giàu protein nhưng ít chất béo bão hòa và cholesterol như:

• Ức gà không da: cung cấp khoảng 31g protein mỗi 100g ức gà và ít chất béo bão hòa.
• Cá hồi: cung cấp khoảng 25g protein mỗi 100g cá và chứa omega-3, tốt cho sức khỏe tim mạch.
• Các loại đậu như đậu đen và đậu xanh: cung cấp khoảng 9g protein mỗi 100g đậu và ít chất béo bão hòa.
• Sữa chua Hy Lạp không béo: cung cấp khoảng 10g protein mỗi 100g sữa chua, chứa probiotic và không có nhiều chất béo.
• Đậu hũ (đậu phụ, tàu hũ): cung cấp khoảng 8g protein mỗi 100g đậu hũ và ít béo bão hòa.

Lấy ví dụ trên một người khỏe mạnh nặng 60kg và không tập luyện thể dục thể thao. Người này cần khoảng 48g protein mỗi ngày, được tính toán dựa trên mức khuyến nghị là 0,8g/kg trọng lượng cơ thể. Nếu ăn khoảng 150g thịt ức gà không da, người này sẽ nhận được khoảng 46,5g protein, gần như đáp ứng đủ nhu cầu protein hàng ngày.

Quá trình chuyển hóa protein trong cơ thể là một cơ chế phức tạp và quan trọng, đóng vai trò then chốt trong việc cung cấp năng lượng và duy trì cấu trúc cơ thể. Protein được cấu thành từ các acid amin thiết yếu và không thiết yếu, không chỉ tham gia vào việc xây dựng cơ bắp mà còn hỗ trợ nhiều chức năng sinh lý khác. Hiểu rõ về cách cơ thể chuyển hóa protein giúp bạn điều chỉnh chế độ ăn uống hợp lý để tối ưu hóa sức khỏe và hiệu quả giảm cân.

Nếu bạn đang tìm kiếm cách để áp dụng những kiến thức này vào chế độ dinh dưỡng của bản thân, hãy liên hệ với các chuyên gia dinh dưỡng tại MedFit để được tư vấn và thiết kế kế hoạch ăn uống phù hợp với nhu cầu cá nhân của bạn. Đừng để những thông tin quý giá này chỉ là lý thuyết, hành động ngay để cải thiện sức khỏe và đạt được mục tiêu dinh dưỡng của bạn!

Tài liệu tham khảo

1. Hall JE, Hall ME. “Chapter 3: Genetic Control of Protein Synthesis, Cell Function, and Cell Reproduction, Chapter 66: Digestion and Absorption in the Gastrointestinal Tract. Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology E-Book: Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology E-Book“. Elsevier Health Sciences; 2020 Jun 13
2. Alberts B, Johnson A, et al. “The shape and structure of proteins“. InMolecular Biology of the Cell. 4th edition 2002. Garland Science
3. Li Y, Li S, Wu H. “Ubiquitination-Proteasome System (UPS) and Autophagy Two Main Protein Degradation Machineries in Response to Cell Stress“. Cells. 2022;11(5):851. Published 2022 Mar 1. doi:10.3390/cells11050851
4. Lonnie M, Hooker E, et al. “Protein for Life: Review of Optimal Protein Intake, Sustainable Dietary Sources and the Effect on Appetite in Ageing Adults“. Nutrients. 2018;10(3):360. Published 2018 Mar 16. doi:10.3390/nu10030360
5. Nunes EA, Colenso-Semple L, et al. “Systematic review and meta-analysis of protein intake to support muscle mass and function in healthy adults“. J Cachexia Sarcopenia Muscle. 2022;13(2):795-810. doi:10.1002/jcsm.12922
6. Carbone JW, Pasiakos SM. “Dietary Protein and Muscle Mass: Translating Science to Application and Health Benefit“. Nutrients. 2019;11(5):1136. Published 2019 May 22. doi:10.3390/nu11051136
7. Langyan S, Yadava P, et al. “Sustaining Protein Nutrition Through Plant-Based Foods“. Front Nutr. 2022;8:772573. Published 2022 Jan 18. doi:10.3389/fnut.2021.772573
8. Sun L, Yuan JL, et al. “Red meat consumption and risk for dyslipidaemia and inflammation: A systematic review and meta-analysis“. Front Cardiovasc Med. 2022;9:996467. Published 2022 Sep 30. doi:10.3389/fcvm.2022.996467
9. Chandel NS. “Amino Acid Metabolism“. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2021;13(4):a040584. Published 2021 Apr 1. doi:10.1101/cshperspect.a040584
10. Masood W, Annamaraju P, et al. “Ketogenic Diet“. [Updated 2023 Jun 16]. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2024 Jan-