Nghịch lý chiếc cân: Có phải mọi calo đều giống nhau?
Nhiều người bước vào hành trình giảm cân với niềm tin vững chắc rằng chỉ cần kiểm soát tổng calo nạp vào nhỏ hơn tiêu hao là đủ. Họ cho rằng 100 calo từ một đĩa rau luộc cũng tương đương 100 calo từ nửa lon nước ngọt có gas. Lối tư duy cơ học này khiến không ít người ăn ít đi nhưng vẫn thấy mệt mỏi, chuyển hóa chậm lại và cân nặng đình trệ.
Thực tế sinh học phức tạp hơn một phép tính trừ thông thường. Khi thức ăn đi vào cơ thể, cách các cơ quan phân giải, hấp thu và chuyển hóa từng chất dinh dưỡng quyết định lượng năng lượng thực tế được tích trữ hay giải phóng dưới dạng nhiệt. Một calorie tính trên giấy tờ không phản ánh đầy đủ năng lượng mà tế bào thực sự sử dụng.
Chính chất lượng dinh dưỡng và thành phần đa lượng điều phối tín hiệu chuyển hóa trong cơ thể. Do đó, hiểu rõ bản chất tiêu hao năng lượng sau khi ăn sẽ giúp chúng ta có cách tiếp cận khoa học và bền vững hơn trong kiểm soát vóc dáng.
Định luật nhiệt động lực học và hiểu lầm "1 calo là 1 calo"
Một bài báo khoa học xuất bản năm 2004 đã chỉ ra rằng quan niệm "mọi calo đều như nhau" thực chất bắt nguồn từ việc hiểu sai các định luật nhiệt động lực học [1]. Định luật thứ nhất là định luật bảo toàn năng lượng, cho biết năng lượng có thể đổi dạng nhưng tổng lượng luôn không đổi [1]. Định luật này ghi nhận lượng công, nhiệt và biến đổi hóa học, nhưng không quyết định liệu phản ứng đó có xảy ra hay không hoặc năng lượng sẽ phân bố như thế nào [1].
Trong khi đó, định luật thứ hai của nhiệt động lực học là định luật tiêu tán, xác định đại lượng entropy biểu thị cho mức độ hỗn loạn [1]. Theo định luật này, trong bất kỳ quá trình thực tế không thuận nghịch nào, entropy luôn tăng lên chứ không duy trì thế cân bằng đơn thuần [1]. Chính định luật thứ hai mới thúc đẩy các phản ứng hóa học xảy ra [1].
Khi nhiệt độ và áp suất không đổi, các tác động về entropy và năng lượng gộp lại thành sự thay đổi năng lượng tự do Gibbs, ký hiệu là DeltaG [1]. Dấu của DeltaG dự đoán hướng phản ứng, còn độ lớn của nó cho biết lượng công tối đa có thể tạo ra từ phản ứng đó [1]. Việc xem carbohydrate và protein là các nguồn nhiên liệu hoàn toàn tương đương nhau và giải phóng năng lượng theo cùng một đường dẫn cố định là không phù hợp với bản chất sinh hóa học [1].
Cơ chế sinh nhiệt từ thực phẩm: Cơ thể tốn bao nhiêu calo để tiêu hóa?
Khi tiêu thụ thức ăn, cơ thể không nhận trọn vẹn số calo ghi trên nhãn mà phải bỏ ra một phần năng lượng để cắn, nhai, phân cắt phân tử, hấp thu và vận chuyển dưỡng chất. Quá trình này được gọi là hiệu ứng sinh nhiệt do chế độ ăn (diet-induced thermogenesis - DIT). Tùy thuộc vào cấu trúc của đạm, tinh bột hay chất béo mà lượng nhiệt hao hụt đi trong quá trình xử lý sẽ khác nhau rõ rệt.
Nghiên cứu lâm sàng năm 2005 đã so sánh mức độ sinh nhiệt giữa ba loại thức uống dinh dưỡng dạng lỏng có cùng mức năng lượng là 250 kcal (tương đương 1042 kJ) nhưng mang tỷ lệ dinh dưỡng khác nhau [2]. Nghiên cứu tiến hành ngẫu nhiên, mù đôi, chéo trên 8 đối tượng gồm 3 nam và 5 nữ [2]. Các nhà nghiên cứu đo trao đổi khí khi nghỉ ngơi và ngả lưng trong 30 phút, cho tình nguyện viên uống ly sinh tố dung tích 20 ounce (khoảng 590 ml), sau đó đo liên tục thêm 3 giờ [2].
Kết quả cho thấy có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về mức sinh nhiệt (P < 0,02) giữa thức uống ít đạm/nhiều tinh bột (17% protein, 75% carbohydrate, 8% fat) và thức uống nhiều đạm/ít tinh bột (62% protein, 28% carbohydrate, 10% fat) [2]. Cụ thể, thức uống nhiều đạm tạo ra mức sinh nhiệt là 209 +/- 108 kJ, trong khi thức uống nhiều tinh bột chỉ đạt 79 +/- 48 kJ [2]. Dù loại 100% protein tạo ra 136 +/- 81 kJ, mức này không chênh lệch có ý nghĩa thống kê so với hai nhóm còn lại [2]. Tỷ số trao đổi hô hấp trong 3 giờ cũng không khác biệt đáng kể (P = 0,33) [2].
Dù các loại đồ uống có cùng mức calo tạo ra phản ứng sinh nhiệt khác nhau rõ rệt trong 3 giờ, các tác giả lưu ý rằng mức chênh lệch 130 kJ (khoảng 31 kcal) chỉ đóng góp một phần nhỏ vào tổng tiêu hao năng lượng hằng ngày [2]. Vì vậy, ứng dụng thực tế của riêng mức chênh nhiệt này trong quản lý cân nặng là tương đối khiêm tốn nếu không kết hợp lối sống toàn diện [2].
Bức tranh chuyển hóa: Tại sao người béo phì tiêu hao calo kém hơn?
Từ nhiều thập kỷ trước, giới lâm sàng đã ghi nhận rằng với cùng chiều cao và cân nặng, lượng calo cần thiết để duy trì cân nặng ổn định ở mỗi cá nhân là khác nhau [3]. Sau giai đoạn quy kết béo phì chỉ do ăn thừa calo, y học nhận ra rằng ở người béo phì, quá trình sinh nhiệt do chế độ ăn có thể bị suy giảm [3].
Ở loài gặm nhấm, sinh nhiệt do ăn uống diễn ra trong mô mỡ nâu và được kích hoạt bởi thermogenin, một polypeptide làm mất liên kết của quá trình phosphoryl hóa oxy hóa [3]. Ở người, quá trình sinh nhiệt do chế độ ăn nhiều khả năng chịu sự kiểm soát của hệ thần kinh tự chủ và cũng có thể do thermogenin kích hoạt [3]. Tuy nhiên, các hiểu biết này vào thời điểm công bố chưa mang lại ứng dụng điều trị trực tiếp [3].
Bên cạnh đó, nghiên cứu năm 2021 trên mô hình chuột đã làm rõ hiện tượng sinh nhiệt thích ứng (adaptive thermogenesis), tức tình trạng suy giảm mức tiêu hao năng lượng vượt quá mức dự đoán sau khi giảm cân [4]. Thí nghiệm thực hiện trên chuột đực và cái thuộc dòng có khả năng hiếu khí bẩm sinh cao (HCR) và thấp (LCR), trải qua 21 ngày cắt giảm 50% calo [4]. Việc cắt giảm calo khiến tổng tiêu hao năng lượng giảm nhiều hơn mức giải thích bằng sự mất khối lượng cơ thể và khối cơ nạc [4].
Mức tiêu hao năng lượng khi nghỉ không khác nhau giữa hai dòng chuột, nhưng dòng HCR bị ức chế tiêu hao năng lượng ngoài lúc nghỉ (bao gồm năng lượng vận động) nhiều hơn hẳn dòng LCR [4]. Cắt giảm calo cũng ức chế mức độ hoạt động thể chất ở dòng HCR nhiều hơn [4]. Đáng chú ý, thể tích oxy tối đa (VO2max) ở chuột đực giảm tiêu thụ O2 nhưng không làm giảm thời gian hay quãng đường chạy, cho thấy hiệu quả sử dụng năng lượng tăng lên [4]. Dù vậy, tỷ lệ phần trăm sụt cân giữa các nhóm không khác biệt [4]. Điều này cho thấy tiêu hao năng lượng vận động, chứ không phải chuyển hóa cơ bản hay lúc nghỉ, giải thích sự khác biệt về thích ứng sinh nhiệt giữa các cá thể [4].
Giấc ngủ sau ăn và sự sụt giảm sinh nhiệt
Một yếu tố sinh hoạt ảnh hưởng lớn đến lượng calo bị đốt sau ăn là thói quen nghỉ ngơi ngay sau bữa. Một nghiên cứu năm 1992 trên 12 nam giới khỏe mạnh đã tiến hành cho dùng bữa trưa dạng lỏng nhiều tinh bột ở hai mức năng lượng: thấp (16,77 kJ/kg) và cao (54,49 kJ/kg) trong 4 ngày [5]. Các chỉ số điện não đồ giấc ngủ, mức sinh nhiệt, nhiệt độ trung tâm và nhiệt độ bề mặt da được theo dõi liên tục [5].
Vào những ngày đối tượng được yêu cầu thức, mức sinh nhiệt sau bữa ăn nhiều calo cao hơn đáng kể so với bữa ít calo [5]. Đồng thời, cả hai bữa ăn khi thức đều tạo ra mức sinh nhiệt cao hơn so với khi đối tượng được phép ngủ [5]. Khi có cơ hội, 11 trong số 12 người đã ngủ sau cả bữa ăn ít lẫn nhiều calo [5].
Thời điểm bắt đầu buồn ngủ trùng với đỉnh điểm của mức tăng sinh nhiệt sau ăn [5]. Tuy nhiên, sự xuất hiện của giấc ngủ ngay sau đó lại kéo theo sự sụt giảm nhanh chóng và có ý nghĩa thống kê của mức sinh nhiệt và nhiệt độ trung tâm, kèm theo sự gia tăng nhiệt độ bề mặt da [5]. Điều này chứng minh giấc ngủ sau ăn làm giảm quá trình tỏa nhiệt của cơ thể [5].
Ai nên thận trọng khi tính toán calo?
Những người có tiền sử rối loạn ăn uống hoặc ám ảnh cân nặng không nên sa đà vào việc cân đo từng calo một cách máy móc. Cắt giảm calo quá mức và đột ngột có thể kích hoạt cơ chế thích ứng tiêu cực, làm cơ thể tự động giảm mức độ vận động vô thức để tiết kiệm năng lượng, tương tự như hiện tượng ghi nhận trong nghiên cứu động vật năm 2021 [4].
Người mắc bệnh tiểu đường, rối loạn mỡ máu hoặc các bệnh chuyển hóa mạn tính cần được bác sĩ chuyên khoa hoặc chuyên gia dinh dưỡng hướng dẫn cụ thể. Việc dung nạp nước ngọt hay đồ uống tinh bột hấp thu nhanh không chỉ mang lại hiệu ứng sinh nhiệt thấp [2] mà còn gây bất lợi cho đường huyết, bất kể tổng mức calo của bữa ăn đó có được khống chế ở mức thấp.
Các can thiệp dược lý hay hợp chất sinh nhiệt mới (như calebin A hay cơ chế protein Them1) hiện mới chỉ dừng lại ở thử nghiệm trên động vật và mô mỡ [6], [7]. Người tiêu dùng không nên tự ý tìm kiếm các sản phẩm kích thích đốt calo trôi nổi trên thị trường mà bỏ qua phác đồ điều trị y khoa.
Gợi ý áp dụng thực tế để tối ưu hóa năng lượng
Thay vì chỉ đếm số calo ghi trên bao bì, người tiêu dùng nên ưu tiên lựa chọn thực phẩm nguyên bản, giàu chất đạm và chất xơ như rau củ tươi, thịt nạc, cá, đậu đỗ. Protein và cấu trúc thực phẩm phức tạp đòi hỏi cơ thể tiêu tốn nhiều năng lượng để xử lý hơn so với thực phẩm lỏng hoặc đường tinh chế [2].
Nên hạn chế các loại đồ uống ngọt đóng chai. Nước ngọt cung cấp lượng calo rỗng hấp thu rất nhanh, kích thích sinh nhiệt kém hơn đáng kể so với bữa ăn giàu đạm [2], đồng thời không tạo ra giá trị dinh dưỡng thiết yếu.
Sau khi dùng bữa, đặc biệt là bữa trưa, hãy duy trì trạng thái tỉnh táo và vận động nhẹ nhàng thay vì đi nằm ngay. Dữ liệu khoa học cho thấy ngủ ngay sau bữa ăn khiến mức sinh nhiệt và nhiệt độ cơ thể tụt giảm nhanh chóng, làm giảm hiệu quả tiêu hao calo tự nhiên của cơ thể [5].
Lời khuyên cân bằng cho một lối sống lành mạnh
Đếm calo có thể là một công cụ tham khảo ban đầu, nhưng không bao giờ là bức tranh toàn cảnh về sức khỏe chuyển hóa. 100 calo từ rau củ và 100 calo từ nước ngọt khác biệt hoàn toàn về con đường chuyển hóa sinh hóa, phản ứng sinh nhiệt và ảnh hưởng tới thể trạng.
Một chế độ ăn uống lành mạnh cần tập trung vào chất lượng dinh dưỡng tổng thể, ưu tiên thực phẩm tươi sống, cân bằng tỷ lệ đạm và tinh bột phức, kết hợp vận động đều đặn. Trước khi thực hiện bất kỳ chế độ ăn kiêng ngặt nghèo nào, việc tham khảo ý kiến chuyên gia y tế luôn là lựa chọn an toàn và hiệu quả nhất.
