Ngoài việc cung cấp dưỡng chất, thức ăn còn cung cấp năng lượng cho cơ thể. Khoảng 1/2 đến 2/3 số năng lượng từ thức ăn được cơ thể dùng để duy trì các chức năng sống cơ bản – các hoạt động được thực hiện một cách vô thức như duy trì nhịp tim, hít thở, điều hòa thân nhiệt… Lượng năng lượng tối thiểu mà cơ thể cần để thực hiện các chức năng trên là dotỷ lệ chuyển hóa cơ bản (BMR – basal metabolic rate) quyết định. BMR được đo khi cơ thể ở trạng thái không hoạt động thể lực lẫn tinh thần (ngủ sâu).
Ngoài ra, chúng ta cũng sử dụng năng lượng để thực hiện các hoạt động có ý thức, từ trạng thái vận động tại chỗ đến trạng thái vận động tích cực. Toàn bộ nhu cầu năng lượng sẽ được đáp ứng bằng thức ăn hoặc bằng năng lượng dự trữ của cơ thể.
Tính toán nhu cầu năng lượng
Nhu cầu năng lượng của mỗi người phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm: tuổi tác, giới tính, hoạt động thể lực, khối lượng cơ bắp, thân nhiệt; ngoài ra còn tùy thuộc vào giai đoạn phát triển của cơ thể, thời kỳ mang thai và cho con bú, giai đoạn hành kinh, bệnh tật, tình trạng bị nhiễm trùng, số lượng thức ăn hay thời lượng giấc ngủ và hàm lượng nội tiết tố (hormone).
BMR là một đại lượng đo lường mức năng lượng mà cơ thể cần để thực hiện các chức năng sống cơ bản. Tốc độ chuyển hóa đạt ở mức cao nhất khi chúng ta còn nhỏ và giảm dần sau 10 tuổi. Do nam giới có khối lượng cơ bắp nhiều hơn nên thường có tốc độ chuyển hóa cao hơn, và vì vậy mà cần nhiều năng lượng hơn phụ nữ. Do khối lượng cơ bắp giảm dần theo tuổi tác nên người già có tốc độ chuyển hóa thấp hơn và cần ít năng lượng hơn.
Sau đây là các ví dụ về nhu cầu năng lượng cho các hoạt động khác nhau ở người trưởng thành:
- Người ít vận động: 11,5kcal/ 450g trọng lượng cơ thể/ngày.
- Người chỉ vận động nhẹ: 13,5kcal/450g trọng lượng cơ thể/ngày.
- Người vận động vừa phải và tập thể dục thường xuyên: 16kcal/450g trọng lượng cơ thể/ngày.
- Người vận động nhiều, như các vận động viên thể thao, người lao động chân tay và bệnh nhân đang trong quá trình hồi phục: 18kcal/450g trọng lượng cơ thể/ngày.
Calo và năng lượng
Năng lượng nhận được từ thức ăn được đo bằng đơn vị calo (cal). Tuy nhiên, vì 1 calo tương ứng với một lượng năng lượng rất nhỏ nên đơn vị kilô calo (kcal)thường được sử dụng. (1 kcal = 1.000 cal).
Mỗi loại dưỡng chất sinh ra một lượng năng lượng nhất định, ví dụ như:
- 100g protein: 400kcal
- 100g carbohydrate: 400kcal
- 100g chất béo: 900kcal
Cơ thể xử lý thức ăn như thế nào?
Trước khi được sử dụng, các chất dinh dưỡng trong thức ăn phải được chuyển hóa thành dạng đơn giản mà các tế bào trong cơ thể có thể hấp thu. Quá trình này có thể mất từ một đến ba ngày, bắt đầu từ khoang miệng và kết thúc bằng việc tống xuất chất thải ra khỏi cơ thể.
Thức ăn sẽ trải qua một quá trình biến đổi về mặt hóa học khi các dịch tiêu hóa phá vỡ những chất có cấu trúc phân tử phức tạp trong thức ăn thành những cấu trúc đơn giản hơn. Chẳng hạn như, protein được phân giải thành các axit amin; chất béo được phân giải thành các axit béo, glycerol; và carbohydrate được phân giải thành đường đơn như glucose. Các vitamin và khoáng chất là những phân tử cực nhỏ mà cơ thể có thể hấp thu nên không cần phải chia nhỏ thêm.
Tại ruột non, mật do gan tiết ra giúp tiêu hóa chất béo; trong khi dịch tụy giúp phân giải tiếp chất bột đường, protein và chất béo. Các chất dinh dưỡng được hấp thu vào máu qua thành ruột. Phần thức ăn không được tiêu hóa và hấp thu sẽ được thải ra ngoài.
Miệng: quá trình tiêu hóa bắt đầu tại đây. Thức ăn được nghiền nhỏ nhờ hoạt động kết hợp giữa răng, lưỡi và cơ hàm.
Nắp thanh quản: mảnh xương sụn này đóng kín khí quản lại khi ta nuốt thức ăn.
Thực quản: thức ăn được đẩy từ cổ họng xuống dạ dày thông qua nhu động của thực quản.
Túi mật: là cơ quan chứa mật do gan tiết ra và phóng thích mật vào ruột non để giúp tiêu hóa thức ăn.
Tuyến tụy: tiết men tiêu hóa vào ruột non.
Trực tràng: phân được giữ tại đây trước khi được thải ra khỏi cơ thể.
Hậu môn: là nơi kết thúc của ống tiêu hóa, đảm nhiệm việc thải phân ra ngoài.
Dạ dày: thức ăn lưu lại trong dạ dày khoảng 5 giờ để được bóp nát và hòa lẫn với dịch vị. Trong dịch vị có chứa axit giúp tiêu diệt vi khuẩn trong thức ăn và các enzyme(*) giúp chuyển hóa protein thành các axit amin. Hỗn hợp chất lỏng sau quá trình này, gọi là dưỡng trấp, được chuyển xuống ruột non.
Tuyến nước bọt: men amylaze trong nước bọt làm ẩm thức ăn và giúp phân giải tinh bột.
Gan: gan tiết ra gần 1 lít dịch mật mỗi ngày và là cơ quan dự trữ các vitamin A, D, E, K.
Ruột non: ruột non là một ống dài gồm có tá tràng, hỗng tràng và hồi tràng. Tại đây, thức ăn được hòa trộn với nhiều dịch tiêu hóa nữa. Các chất dinh dưỡng, bao gồm vitamin và khoáng chất, được hấp thu vào máu.
Ruột già: trong ruột già có chứa nhiều vi khuẩn đường ruột giúp tiếp tục tiêu hóa các dưỡng chất còn lại trong thức ăn. Nước và các dưỡng chất do vi khuẩn phân giải được hấp thu vào máu.
