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

Carbohydrate là nguồn năng lượng chính trong chế độ ăn uống hàng ngày, nhưng việc tiêu thụ không hợp lý có thể góp phần vào tình trạng thừa cân và béo phì. Quá trình chuyển hóa carbohydrate không chỉ ảnh hưởng đến mức năng lượng mà còn tác động trực tiếp đến khả năng tích lũy mỡ thừa. Bài viết này sẽ giải thích cách cơ thể tiêu hóa và sử dụng carbohydrate, từ đó giúp đưa ra các lựa chọn thực phẩm thông minh nhằm kiểm soát cân nặng và ngăn ngừa béo phì.

Vai trò dinh dưỡng của carbohydrate

Carbohydrate là một trong ba nhóm chất dinh dưỡng đa lượng chính, cùng với protein và chất béo, cung cấp năng lượng cần thiết cho các hoạt động của cơ thể. Carbohydrate bao gồm các loại đường đơn giản là đường đơn (như glucose và fructose), đường đôi (như sucrose, maltose và lactose) và các loại đường phức tạp – đường đa (như tinh bột và chất xơ).

Vai trò của carbohydrate trong cơ thể chủ yếu là cung cấp năng lượng. Khi được tiêu hóa và chuyển hóa, carbohydrate chủ yếu biến đổi thành glucose, một loại đường đơn mà các tế bào có thể sử dụng để tạo ra năng lượng thông qua quá trình glycolysis và hô hấp tế bào. Ngoài ra, glucose dư thừa có thể được lưu trữ dưới dạng glycogen trong gan và cơ bắp hoặc chuyển hóa thành chất béo khi cơ thể không cần sử dụng ngay lập tức. Do đó, việc tiêu thụ quá nhiều carbohydrate dễ dẫn đến tích tụ mỡ thừa, tăng cân và cuối cùng là béo phì.

Quá trình tiêu hóa và hấp thụ carbohydrate

Carbohydrate được tiêu hóa bắt đầu từ miệng và tiếp tục qua hệ tiêu hóa cho đến khi các đường đơn được hấp thụ vào máu. Đường đơn có thể được hấp thụ trực tiếp, trong khi các loại đường đôi và đường đa phải được enzyme phân giải thành đường đơn. Quá trình này chủ yếu diễn ra ở ruột non, nơi enzyme từ tuyến tụy và niêm mạc ruột phân hủy carbohydrate thành glucose, fructose và galactose, sau đó được hấp thụ vào máu và chuyển hóa ở gan.

Chất xơ là một loại carbohydrate không tiêu hóa được, có thể đi qua hệ tiêu hóa mà không bị phân hủy. Chất xơ giúp tạo cảm giác no, hỗ trợ chức năng ruột, kiểm soát đường huyết và cholesterol.

Quá trình chuyển hóa carbohydrate

Sau khi được tiêu hóa và hấp thụ, carbohydrate (chủ yếu là glucose) trải qua các quá trình chuyển hóa trong cơ thể để cung cấp năng lượng và thực hiện các chức năng sinh học quan trọng. Dưới đây là các bước quan trọng của quá trình chuyển hóa carbohydrate:

Chuyển hóa glucose thành năng lượng

Con đường đường phân (hexose diphosphate)

Con đường đường phân chiếm khoảng 85-90% tổng quá trình. Đây là bước đầu tiên trong việc chuyển đổi glucose thành năng lượng. Trong giai đoạn này, glucose được phân giải thành 2 phân tử pyruvate, đồng thời tạo ra 2 phân tử ATP. Nếu có đủ oxy (trong điều kiện hiếu khí), pyruvate sẽ tiếp tục được chuyển hóa trong ty thể thông qua chu trình Krebs, nơi tạo thêm khoảng 2 ATP. Sau đó, thông qua chuỗi vận chuyển electron, quá trình này sẽ sản sinh thêm một lượng ATP đáng kể, tổng cộng khoảng 36-38 ATP từ một phân tử glucose.

Khi cơ thể thiếu oxy (trong điều kiện kỵ khí), pyruvate chuyển thành lactate, chỉ tạo ra 2 ATP đủ cung cấp năng lượng nhanh. Do đó, các bài tập kỵ khí như chạy nước rút, nâng tạ nặng hoặc tập luyện cường độ cao ngắt quãng có thể đốt cháy calo nhanh chóng và thúc đẩy giảm cân bằng cách tăng cường trao đổi chất và sử dụng mỡ dự trữ.

Con đường hexose monophosphate

Con đường hexose monophosphate chiếm khoảng 5-10% tổng quá trình và diễn ra song song với con đường đường phân. Sản phẩm được tạo ra là NADPH, ribose-5-phosphate, không tạo ra nhiều ATP nhưng đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì cân bằng nội môi và hỗ trợ quá trình tổng hợp các thành phần thiết yếu trong tế bào.

Lưu trữ và phân giải glycogen

Glucose không được sử dụng ngay lập tức sẽ được chuyển đổi và lưu trữ dưới dạng glycogen trong gan và cơ bắp. Glycogen là dạng lưu trữ chính của glucose, giúp duy trì mức đường huyết ổn định và cung cấp năng lượng nhanh chóng khi cơ thể cần, chẳng hạn như trong các hoạt động thể chất hoặc khi không nhận đủ glucose từ thực phẩm.

Khi cơ thể thiếu năng lượng như trong thời gian nhịn ăn hoặc tập luyện cường độ cao, glycogen sẽ được phân giải trở lại thành glucose qua quá trình glycogenolysis. Glucose này sau đó được giải phóng vào máu để duy trì đường huyết và cung cấp năng lượng cho các cơ quan, đặc biệt là não bộ, vốn phụ thuộc nhiều vào glucose.

Chuyển hóa glucose dư thừa thành chất béo

Khi cơ thể nhận vào một lượng lớn carbohydrate, đặc biệt là từ các thực phẩm có chỉ số GI cao như đường đơn và đường đôi, glucose sẽ được hấp thụ vào máu với tốc độ nhanh chóng. Ban đầu, glucose dư thừa được sử dụng để tạo năng lượng hoặc lưu trữ dưới dạng glycogen trong gan và cơ bắp. Tuy nhiên, khi các kho dự trữ glycogen đã đầy, cơ thể không còn khả năng lưu trữ thêm glucose dưới dạng này. Glucose dư thừa sẽ được chuyển hóa thành acid béo và sau đó được tích lũy dưới dạng triglyceride trong các mô mỡ.

Quá trình chuyển hóa glucose thành mỡ giúp cơ thể dự trữ năng lượng dài hạn, nhưng khi tiêu thụ quá nhiều carbohydrate, đặc biệt là loại dễ hấp thụ, glucose dư thừa sẽ liên tục chuyển thành chất béo và tích tụ mỡ thừa dẫn đến tăng cân và béo phì.

Chuyển hóa các đường đơn khác thành glucose

Ngoài glucose, các loại đường đơn khác như fructose và galactose cũng được hấp thụ từ chế độ ăn uống và cần được chuyển hóa trong gan để trở thành glucose, từ đó mới có thể sử dụng làm năng lượng hoặc lưu trữ dưới dạng glycogen. Trong số đó, fructose – một loại đường đơn có nhiều trong trái cây, mật ong và đặc biệt là siro ngô – được sử dụng phổ biến trong các loại nước ngọt và đồ uống có ga, có cách chuyển hóa đặc biệt và có thể gây ra nhiều vấn đề sức khỏe khi tiêu thụ quá mức.

Fructose, sau khi được hấp thụ vào máu, hầu như chỉ được chuyển hóa trong gan. Khi lượng fructose tiêu thụ quá cao, gan phải làm việc nhiều hơn để chuyển hóa lượng fructose dư thừa này. Nếu vượt quá khả năng của gan, fructose sẽ không được chuyển hóa hoàn toàn thành glucose mà thay vào đó sẽ được chuyển hóa trực tiếp thành acid béo, dẫn đến sự tích tụ chất béo trong gan và các mô mỡ khác. Quá trình này không chỉ gây ra tình trạng gan nhiễm mỡ mà còn góp phần vào việc phát triển kháng insulin, hội chứng chuyển hóa và bệnh đái tháo đường típ 2. Do đó, khi lựa chọn thực phẩm, nên hạn chế các sản phẩm chứa nhiều fructose như nước ngọt, đồ uống có đường và thực phẩm chế biến sẵn để giảm nguy cơ tích tụ mỡ và các vấn đề sức khỏe liên quan.

Tân tạo đường và cơ chế chuyển hóa năng lượng trong chế độ ăn keto

Khi cơ thể cần năng lượng nhưng không nhận đủ glucose từ thức ăn, chẳng hạn như trong chế độ ăn keto (rất ít carbohydrate), cơ thể không chỉ dựa vào glycogen dự trữ mà còn kích hoạt quá trình tân tạo đường (gluconeogenesis). Đây là quá trình sản xuất glucose từ các nguồn không phải carbohydrate, chẳng hạn như acid amin từ protein, triglyceride từ chất béo và lactate từ quá trình trao đổi chất.

Đối với chế độ ăn keto cung cấp rất ít carbohydrate, cơ thể không đủ glucose và glycogen dự trữ nên sẽ cạn kiệt nhanh chóng. Để duy trì năng lượng, cơ thể kích hoạt tân tạo đường đồng thời chuyển sang sử dụng chất béo làm nguồn năng lượng chính, phân giải chất béo thành acid béo và tạo thể ceton trong gan, cung cấp năng lượng thay thế cho glucose, đặc biệt là cho não bộ. Đây là cơ chế thích nghi quan trọng khi thiếu hụt carbohydrate.

Tuy nhiên, chế độ ăn keto cũng có một số hạn chế. Người thực hiện chế độ này có thể gặp phải tình trạng mệt mỏi, mất cân bằng điện giải và nguy cơ nhiễm toan ceton, đặc biệt ở những người mắc đái tháo đường. Vì vậy, khi áp dụng bất cứ chế độ ăn nào cũng cần tham khảo ý kiến Bác sĩ hoặc chuyên gia dinh dưỡng để đảm bảo an toàn và hiệu quả.

Điều hòa chuyển hóa glucose bởi các hormone

Sự điều hòa mức đường huyết trong cơ thể chủ yếu được kiểm soát bởi hai hormone là insulin và glucagon, đều được sản xuất bởi tuyến tụy:

• Insulin: được tiết ra khi mức đường huyết cao, giúp các tế bào hấp thụ glucose từ máu và thúc đẩy quá trình tổng hợp glycogen, giảm mức đường huyết.
• Glucagon: được tiết ra khi mức đường huyết thấp, glucagon kích thích phân giải glycogen thành glucose và giải phóng vào máu, giúp tăng mức đường huyết.

Trong trường hợp kháng insulin, cơ thể không phản ứng hiệu quả với insulin. Điều này có nghĩa là các tế bào không hấp thụ đủ glucose, khiến mức đường huyết vẫn cao, cơ thể bắt đầu lưu trữ nhiều glucose dưới dạng chất béo thay vì sử dụng để tạo năng lượng. Điều này dẫn đến tích tụ mỡ và góp phần vào sự phát triển của béo phì.

Ngược lại, béo phì cũng có thể làm trầm trọng thêm tình trạng kháng insulin, tạo ra một vòng luẩn quẩn giữa kháng insulin dẫn đến tích tụ mỡ thừa và mỡ thừa làm tăng kháng insulin. Do đó, sự mất cân bằng trong điều hòa glucose và chức năng của insulin không chỉ là nguyên nhân chính dẫn đến các rối loạn chuyển hóa mà còn là yếu tố quan trọng góp phần vào sự phát triển của béo phì và các bệnh lý liên quan như đái tháo đường típ 2 và bệnh tim mạch.

Ảnh hưởng của carbohydrate đến sức khỏe

Carbohydrate là một thành phần quan trọng trong chế độ ăn uống và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe tổng quát. Tuy nhiên, tác động của carbohydrate đến cơ thể phụ thuộc vào loại carbohydrate và chỉ số GI.

Phân loại chỉ số GI của các loại đường

Chỉ số GI là thước đo mức độ làm tăng đường huyết sau khi tiêu thụ thực phẩm chứa carbohydrate. Các loại đường đơn giản như glucose có chỉ số GI rất cao (khoảng 100), được hấp thụ nhanh chóng và làm tăng đường huyết ngay lập tức. Sucrose (đường mía) có chỉ số GI trung bình (khoảng 65), vì được phân giải thành glucose và fructose nên làm tăng đường huyết ở mức độ vừa phải. Fructose có chỉ số GI thấp hơn (15-25), được hấp thụ chậm nhưng nếu tiêu thụ quá mức có thể dẫn đến tích tụ mỡ và gây hại cho gan.

Lợi ích của carbohydrate phức tạp

Carbohydrate phức tạp (đường đa) như tinh bột từ ngũ cốc nguyên hạt, rau quả và các loại đậu, có chỉ số GI thấp hoặc trung bình, thường từ 40-55. Chúng cung cấp năng lượng ổn định và lâu dài do được tiêu hóa và hấp thụ chậm hơn, giúp duy trì mức đường huyết ổn định.

Ngoài ra, carbohydrate phức tạp, đặc biệt là chất xơ, còn có lợi cho hệ tiêu hóa, giúp ngăn ngừa táo bón và hỗ trợ hệ vi khuẩn đường ruột khỏe mạnh. Việc duy trì chế độ ăn giàu carbohydrate phức tạp có thể giảm nguy cơ mắc các bệnh mạn tính như bệnh tim mạch và đái tháo đường típ 2.

Tác động tiêu cực của carbohydrate đơn giản

Carbohydrate đơn giản, bao gồm đường đơn (glucose, fructose) và đường đôi (sucrose, lactose) chủ yếu được tìm thấy trong đường tinh luyện và các thực phẩm chứa tinh bột tinh chế, thường có GI cao. Chúng làm tăng nhanh đường huyết, dễ dẫn đến tình trạng kháng insulin, nguy cơ cho bệnh đái tháo đường típ 2 và béo phì.

Đường đơn giản cũng làm tăng cảm giác đói nhanh chóng sau khi ăn, khiến dễ dẫn đến ăn quá nhiều và tích lũy mỡ thừa. Hơn nữa, chế độ ăn giàu đường tinh luyện có thể làm tăng mức triglyceride trong máu, gia tăng nguy cơ mắc bệnh tim mạch và gây hại cho răng miệng nếu không chăm sóc đúng cách.

Lời khuyên về chế độ ăn uống và vận động

• Chọn lựa nguồn carbohydrate lành mạnh: ưu tiên ngũ cốc nguyên hạt như gạo lứt, yến mạch và các loại đậu để duy trì đường huyết ổn định và cung cấp năng lượng lâu dài. Rau quả và đậu cung cấp thêm vitamin, khoáng chất và chất xơ giúp cải thiện tiêu hóa và giảm nguy cơ mắc các bệnh mạn tính.

• Hạn chế đường đơn và thực phẩm tinh chế: giảm tiêu thụ đường tinh luyện, đặc biệt là fructose có trong nhiều sản phẩm công nghiệp và hạn chế các sản phẩm chế biến sẵn như bánh mì trắng và mì ống. Chọn thực phẩm ngọt tự nhiên như trái cây tươi để hạn chế tăng đường huyết đột ngột và giảm nguy cơ mắc bệnh đái tháo đường và bệnh tim mạch.

• Cân đối các nhóm dinh dưỡng trong bữa ăn: kết hợp carbohydrate phức tạp với protein và chất béo lành mạnh để duy trì năng lượng và đường huyết ổn định suốt ngày dài, ví dụ về bữa ăn cân đối có thể gồm gạo lứt, cá hồi và rau xanh.
• Kết hợp dinh dưỡng với lối sống lành mạnh: thường xuyên tập thể dục để tăng cường chuyển hóa carbohydrate và duy trì độ nhạy insulin. Kiểm soát căng thẳng và đảm bảo chất lượng giấc ngủ để hỗ trợ quá trình chuyển hóa và sức khỏe tổng thể.

• Thăm khám Bác sĩ và chuyên gia dinh dưỡng: cần xác định nhu cầu năng lượng cá nhân dựa trên độ tuổi, giới tính và mức độ hoạt động để điều chỉnh lượng carbohydrate phù hợp. Do đó hãy tham khảo ý kiến của Bác sĩ và chuyên gia dinh dưỡng để xây dựng một kế hoạch ăn uống và tập luyện phù hợp và an toàn.

Carbohydrate là nguồn năng lượng quan trọng cho cơ thể, nhưng việc lựa chọn loại carbohydrate và kiểm soát lượng tiêu thụ rất quan trọng để duy trì sức khỏe tổng thể. Hiểu rõ quá trình chuyển hóa carbohydrate giúp bạn đưa ra quyết định về việc lựa chọn chế độ dinh dưỡng hợp lý và kết hợp với lối sống lành mạnh. Điều này không chỉ hỗ trợ quá trình chuyển hóa trong cơ thể diễn ra hiệu quả mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát cân nặng và phòng ngừa các bệnh liên quan đến béo phì.

Phòng khám MedFit áp dụng mô hình giảm cân đa mô thức, không chỉ giúp bạn quản lý cân nặng mà còn cải thiện sức khỏe, hỗ trợ quá trình chuyển hóa và duy trì sự cân bằng năng lượng cho cơ thể. Hãy đến với MedFit để được tư vấn và xây dựng kế hoạch giảm cân phù hợp.

Tài liệu tham khảo

1. Groff JL, Gropper SS. “Advanced nutrition and human metabolism (7th ed). Cengage Learning
2. Whitney EN, Rolfes SR, et al. “Understanding nutrition (15th ed)“. Cengage Learning
3. American Diabetes Association. “Classification and Diagnosis of Diabetes: Standards of Medical Care in Diabetes-2019“. Diabetes Care. 2019;42(Suppl 1):S13-S28. doi:10.2337/dc19-S002
4. Slavin JL. “Carbohydrates, dietary fiber, and resistant starch in white vegetables: links to health outcomes“. Adv Nutr. 2013;4(3):351S-5S. Published 2013 May 1. doi:10.3945/an.112.003491