Carbohydrate là một trong ba nhóm chất dinh dưỡng đa lượng trong chế độ ăn uống của con người, cùng với protein và chất béo. Các phân tử này chứa các nguyên tử carbon, hydro và oxy.
Carbohydrate đóng một vai trò quan trọng trong cơ thể con người. Chúng hoạt động như một nguồn năng lượng, giúp kiểm soát lượng đường trong máu và quá trình chuyển hóa insulin, tham gia vào quá trình chuyển hóa cholesterol và triglyceride, và hỗ trợ quá trình lên men.
Ống tiêu hóa bắt đầu phân hủy carbohydrate thành glucose, được sử dụng để tạo năng lượng khi tiêu thụ. Bất kỳ lượng glucose dư thừa nào trong máu đều được lưu trữ trong gan và mô cơ cho đến khi cần thêm năng lượng. Carbohydrate là một thuật ngữ bao gồm đường, trái cây, rau, chất xơ và các loại đậu. Mặc dù có rất nhiều loại carbohydrate, nhưng chế độ ăn uống của con người chủ yếu được hưởng lợi từ một tập hợp con nhất định.
Các dạng cấu trúc của Carbohydrate
Monosaccharide: Đơn vị cơ bản nhất của carbohydrate. Đây là những loại đường đơn giản với cấu trúc hóa học chung là C6H12O6.
Ví dụ: glucose, galactose, fructose
Disaccharide: Đường phức hợp chứa hai monosaccharide với sự loại bỏ một phân tử nước với cấu trúc hóa học chung là C12H22O11
Ví dụ: sucrose, lactose
Oligosaccharide: Polymer chứa từ ba đến mười monosaccharide
Ví dụ: maltodextrin, raffinose
Polysaccharide: Polymer chứa các chuỗi dài monosaccharide được kết nối thông qua liên kết glycosidic
Ví dụ: amylose, cellulose
Phân loại
Carbohydrate đơn giản: Một hoặc hai loại đường (monosaccharide hoặc disaccharide) kết hợp trong một cấu trúc hóa học đơn giản. Chúng dễ dàng được sử dụng để tạo năng lượng, gây ra sự gia tăng nhanh chóng lượng đường trong máu và tiết insulin từ tuyến tụy.
Thực phẩm: kẹo, nước ngọt có ga, xi-rô ngô, nước ép trái cây, mật ong, đường ăn
Carbohydrate phức tạp: Ba hoặc nhiều loại đường (oligosaccharide hoặc polysaccharide) liên kết với nhau trong một cấu trúc hóa học phức tạp hơn. Chúng mất nhiều thời gian hơn để tiêu hóa và do đó có tác động từ từ hơn đến việc tăng lượng đường trong máu.
Thực phẩm: táo, bông cải xanh, đậu lăng, rau bina, ngũ cốc nguyên hạt chưa tinh chế, gạo lứt
Tinh bột: Carbohydrate phức tạp chứa một lượng lớn các phân tử glucose. Thực vật tạo ra những polysaccharide này.
Ví dụ bao gồm khoai tây, đậu xanh, mì ống và lúa mì.
Chất xơ: Carbohydrate phức tạp không tiêu hóa được, khuyến khích sự phát triển của vi khuẩn có lợi trong ruột kết và hoạt động như một chất tạo khối, giúp dễ dàng đại tiện. Các thành phần chính bao gồm cellulose, hemicellulose và pectin.
Không hòa tan: Lắng đọng trong ruột, do đó làm mềm và tạo khối cho phân. Lợi ích bao gồm đại tiện đều đặn và giảm nguy cơ mắc bệnh túi thừa.
Ví dụ: cám, hạt, rau, gạo lứt và vỏ khoai tây.
Hòa tan: Giúp giảm cholesterol trong máu và mức LDL, giảm căng thẳng khi đại tiện và làm giảm lượng đường trong máu sau ăn.
Ví dụ là trái cây nhiều thịt, yến mạch, bông cải xanh và đậu khô.
Các vấn đề sức khỏe đáng quan tâm về Carbohydrate
Sâu răng
Carbohydrate có liên quan đến sâu răng. Ăn nhiều thức ăn có đường có thể dẫn đến hình thành mảng bám, sâu răng và lỗ hổng. Loại carbohydrate gây sâu răng nhiều nhất là sucrose. Ngoài ra, fructose cũng đóng vai trò là nguồn năng lượng cho vi khuẩn trong khoang miệng.
Bệnh tiểu đường tuýp 2
Nhiều người lầm tưởng rằng chế độ ăn nhiều carbohydrate dẫn đến bệnh tiểu đường tuýp 2, nhưng thực tế thì ngược lại. Dữ liệu cho thấy nguy cơ mắc bệnh tiểu đường tuýp 2 giảm khi lượng calo từ carbohydrate tăng lên. Chế độ ăn giàu carbohydrate có xu hướng làm tăng độ nhạy của insulin. Do đó, ngày nay, các nhà cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe thường khuyên bệnh nhân tiểu đường tuýp 2 nên ăn chế độ ăn giàu carbohydrate. Một lợi ích bổ sung của chế độ ăn giàu carbohydrate đối với bệnh nhân tiểu đường tuýp 2 là nó làm giảm nguy cơ mắc bệnh tim.
Cholesterol và sức khỏe tim mạch
Những người ăn chế độ ăn giàu chất xơ cũng có xu hướng có lượng cholesterol trong huyết thanh thấp và mức HDL cao hơn những người ăn chế độ ăn ít chất xơ; việc giảm cholesterol cũng làm giảm nguy cơ mắc bệnh tim.
Ở nhiều nơi trên thế giới, những người ăn chế độ ăn giàu chất xơ có xu hướng có nguy cơ mắc ung thư ruột rất thấp. Tuy nhiên, lượng chất xơ chính xác cần ăn để ngăn ngừa ung thư ruột kết vẫn chưa được biết rõ. Các báo cáo giai thoại cho rằng ăn chất xơ có thể làm giảm huyết áp, giảm tỷ lệ mắc sỏi mật và giảm lượng đường trong máu.
Chuyển hóa Carbohydrate ở cấp độ tế bào
Tiêu hóa
Quá trình tiêu hóa carbohydrate bắt đầu trong miệng, nơi enzyme amylase trong nước bọt bắt đầu phân giải tinh bột. Sau khi được phân giải trong suốt hệ thống tiêu hóa, các monosaccharide được hấp thụ vào máu.
Điều hòa đường huyết
Khi carbohydrate được tiêu thụ, lượng đường trong máu tăng lên, kích thích tuyến tụy tiết ra insulin. Insulin báo hiệu cho các tế bào của cơ thể hấp thụ glucose để tạo năng lượng hoặc dự trữ. Nếu lượng đường trong máu giảm, tuyến tụy sẽ tạo ra glucagon, kích thích gan giải phóng glucose dự trữ.
Chất xơ
Cơ thể không thể tiêu hóa chất xơ, do đó chất xơ không cung cấp calo hoặc năng lượng. Tuy nhiên, nó có nhiều lợi ích cho sức khỏe, bao gồm:
Tăng khối lượng phân: giúp bài tiết dễ dàng hơn, ngăn ngừa táo bón.
Đặc tính prebiotic: nuôi dưỡng các vi khuẩn có lợi trong đường ruột.
Tạo cảm giác no: giúp kiểm soát cân nặng.
Hỗ trợ sức khỏe đường ruột: duy trì chức năng và sự cân bằng của hệ vi sinh vật đường ruột.
Chức năng và Dinh dưỡng của Carbohydrate
Vai trò trong dinh dưỡng
Carbohydrate là một phần quan trọng của chế độ ăn uống dinh dưỡng. Nguồn carbohydrate lành mạnh nhất là carbohydrate phức tạp vì chúng có tác động nhẹ đến lượng đường trong máu. Các lựa chọn này bao gồm ngũ cốc nguyên hạt chưa qua chế biến, rau, trái cây và các loại đậu.
Trong khi carbohydrate đơn giản có thể chấp nhận được với lượng nhỏ, thì bánh mì trắng, nước ngọt, bánh ngọt và các thực phẩm chế biến sẵn khác ít dinh dưỡng hơn và gây tăng đột biến lượng đường trong máu.
Chế độ ăn uống lành mạnh cho người trưởng thành nên bao gồm 45% đến 65% carbohydrate, tương đương với khoảng 200 g đến 300 g mỗi ngày. Carbohydrate chứa khoảng 4 kcal/ gram (17 kJ/g).
Chất xơ
Chất xơ cũng là một loại carbohydrate quan trọng. Người trưởng thành khỏe mạnh nên tiêu thụ khoảng 30 g chất xơ mỗi ngày, vì nó được chứng minh là làm giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch vành, đột quỵ và các vấn đề về tiêu hóa.
Chỉ số đường huyết (GI)
Chỉ số đường huyết là một công cụ được sử dụng để theo dõi carbohydrate và tác động riêng lẻ của chúng đối với lượng đường trong máu. Thang điểm này xếp hạng carbohydrate từ 0 đến 100 dựa trên mức độ tăng nhanh của lượng đường trong máu sau khi tiêu thụ.
Thực phẩm GI thấp (55 hoặc ít hơn): tạo ra sự gia tăng dần dần lượng đường trong máu. Những thực phẩm này bao gồm bột yến mạch cắt nhỏ, cám yến mạch, muesli, khoai lang, đậu Hà Lan, các loại đậu, hầu hết các loại trái cây và rau không chứa tinh bột.
Thực phẩm GI trung bình (56 đến 69): bao gồm yến mạch ăn liền, gạo lứt và bánh mì nguyên cám.
Thực phẩm GI cao (70 đến 100): làm tăng nguy cơ mắc bệnh tiểu đường tuýp 2, bệnh tim, béo phì và vô sinh do rụng trứng. Những thực phẩm này bao gồm bánh mì trắng, ngũ cốc ngô, khoai tây trắng, bánh quy mặn, bánh gạo và bỏng ngô.
Tầm quan trọng lâm sàng của Carbohydrate
Ảnh hưởng của chế độ ăn
Hai yếu tố liên tục ảnh hưởng đến cơ thể là hoạt động thể chất và chế độ ăn uống. Chế độ ăn uống cần cân bằng dinh dưỡng, bao gồm loại và lượng carbohydrate phù hợp. Việc tăng hoặc giảm carbohydrate vượt quá mức mong muốn có thể ảnh hưởng đến cả quá trình sinh lý và trao đổi chất.
Tăng carbohydrate đơn giản có thể góp phần gây béo phì, một căn bệnh khiến các cá nhân có nguy cơ mắc các rối loạn khác cao hơn, chẳng hạn như bệnh tim mạch. Lượng carbohydrate ăn vào cũng góp phần gây ra bệnh tiểu đường không phụ thuộc insulin (tiểu đường tuýp 2), một dịch bệnh đang gia tăng.
Tuy nhiên, thực phẩm giàu polysaccharide không phải tinh bột và thực phẩm có chỉ số đường huyết thấp có tác dụng bảo vệ chống lại bệnh tiểu đường. Tăng tiêu thụ đường cũng góp phần vào sự phát triển của sâu răng.
Rối loạn hấp thu Carbohydrate
Rối loạn hấp thu carbohydrate có thể biểu hiện với các triệu chứng táo bón, tiêu chảy, đầy hơi và đau bụng. Nó có thể xảy ra do các khuyết tật bẩm sinh hoặc mắc phải trong quá trình chuyển hóa enzyme hoặc niêm mạc ruột. Bệnh celiac và bệnh Crohn là những ví dụ về rối loạn hấp thu thứ phát.
Sự phát triển quá mức của vi khuẩn trong ruột non (SIBO) có thể xảy ra do phẫu thuật nối tắt dạ dày hoặc rối loạn vận động dạ dày (tiểu đường mãn tính, xơ cứng bì), dẫn đến tổn thương bề mặt hấp thu và rối loạn hấp thu nghiêm trọng.
Mặt khác, không dung nạp lactose là một tình trạng thiếu lactase nguyên phát. Lactase là enzyme phân hủy lactose, một disaccharide, thành các monosaccharide glucose và galactose ở viền bàn chải của tế bào ruột. Thiếu lactase là tình trạng thiếu enzyme phổ biến nhất trên thế giới.
Phương pháp được sử dụng thường xuyên nhất để chẩn đoán rối loạn hấp thu carbohydrate là xét nghiệm thở hydro. Khi hấp thu không hoàn toàn, carbohydrate không tiêu hóa được sẽ đi vào ruột kết, nơi cư trú của vi khuẩn sản sinh khí hydro. Nồng độ khí hydro (H2) được đo trong lần thở ra đầu tiên. Carbohydrate không được chuyển hóa hoạt động như các tác nhân thẩm thấu trong đường tiêu hóa, góp phần gây ra các triệu chứng tiêu chảy và đầy hơi.
Điều trị hầu hết các rối loạn hấp thu carbohydrate bao gồm tránh các mono- hoặc disaccharide liên quan.
