Hệ tiêu hóa với carbohydrate
1
Phần 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ CARBOHYDRATE
1.1.
Carbohydrate
Còn được gọi là gluxit (theo phiên âm tiếng Pháp “glucide”), thuộc nhóm chất
dinh dưỡng đa lượng (bên cạnh protein và fat). Trong tiếng Việt, carbohydrate mang
nghĩa tương đương với “chất bột đường”. Thật vậy, những chất bột có trong các loại
củ, hay những loại đường có nguồn gốc từ nho, mía, củ cải, sữa động vật đều là “chất
bột đường” – carbohydrate.
Về mặt hóa học, carbohydrate là tên gọi chung của một họ hợp chất hữu cơ,
cấu thành từ ba nguyên tố chính là carbon, hydro và oxy, với công thức chung là
Cn(H2O)m (n và m có thể giống hoặc khác nhau).
Hình ảnh: Phân loại carbohydrate
2
Carbohydrate có thể được phân thành hai nhóm chính: đường đơn giản
(simple carbohydrate) và đường phức tạp (complex carbohydrate) dựa trên số phân
tử đường trong cấu trúc của chúng (trên 2 phân tử đường gọi là đường phức tạp, và
ngược lại).
Hình ảnh: Phân loại đường đơn giản
1.2.
Nhóm đường đơn giản
Chia thành hai nhóm là đường 1 phân tử (monosaccharide) và đường 2 phân
tử (disaccharide).
Hình ảnh: Công thức cấu tạo của glucose, fructose, galactose
3
Sự khác biệt của 3 loại đường 1 phân tử (glucose – đường nho, fructose –
đường trái cây, và galactose) thực sự không nhiều, nếu trải công thức hóa học của
chúng ra dưới dạng 2D. Tuy những khác biệt về mặt cấu trúc là rất nhỏ nhưng chúng
có nhiều tính chất khác nhau.
Nhóm đường 1 phân tử cấu thành 3 loại đường 2 phân tử rất phổ biến là:
1.3.
 Đường sucrose (thường gọi là đường ăn/đường kính) được tạo thành
từ 1 phân tử glucose và 1 phân tử fructose; có nhiều trong mía, củ cải
đường
 Đường maltose (thường gọi là đường mạch nha) được tạo thành nhờ
sự liên kết của 2 phân tử glucose; có nhiều trong mạch nha, bánh mì
(thông qua thủy phân tinh bột)
 Đường lactose (thường gọi là đường sữa) được tạo thành nhờ sự liên
kết của 1 phân tử glucose và 1 phân tử galactose; có nhiều trong sữa
động vật.
Nhóm đường phức tạp
Hình ảnh: Phân loại đường phức tạp
Gồm ba nhóm nhỏ là tinh bột (starch), chất xơ (fiber, thường gặp là cellulose),
và glycogen. Nói về đường phức tạp, ta có thể liên tưởng đến củ khoai tây (với
4
khoảng 80% khối lượng khô là tinh bột), cỏ, lá cây (nguồn chất xơ yêu thích của loài
nhai lại), và gan (vốn là nơi chứa rất nhiều năng lượng dự trữ dưới dạng glycogen).
Nhìn chung, carbohydrate trong cơ thể sinh vật có vai trò cung cấp, dự trữ năng
lượng cho hoạt động sống, tham gia cấu trúc tế bào, cũng như nhiều quá trình
chuyển hóa khác.
Hình ảnh: Đường phức tạp và một số đặc điểm cấu tạo
Về mặt hóa học, tinh bột, chất xơ, và glycogen được tạo nên từ những phân
tử gần như là tương tự, tuy nhiên các loại đường phức tạp này lại khác nhau về độ
tan, khả năng bị phân hủy, tiêu hóa bởi sinh vật, và sự hiện diện trong mỗi loại sinh
vật, bởi nguyên nhân chính là cách mà chúng liên kết với nhau.
5
Phần 2: TIÊU HÓA VÀ HẤP THU CARBOHYDRATE
2.1.
Đặc điểm tiêu hóa carbohydrate ở người
Các enzyme tiêu hóa carbohydrate chính trong cơ thể:
 Amylase (nước bọt, dịch tụy): phân cắt tinh bột thành đường maltose
 Sucrase (dịch ruột non): phân cắt đường sucrose thành đường glucose và
fructose
 Maltase (dịch ruột non): phân cắt đường maltose thành glucose
 Lactase (dịch ruột non): phân cắt đường lactose thành đường glucose và
galactose
Hình ảnh: Hoạt động của amylase, maltase, sucrase, và lactase
Ngoài ra, con người còn một số enzyme khác hỗ trợ việc chuyển hóa
carbohydrate như: limit dextrinase, isomaltose.
Động vật nhai lại sở hữu dạ dày nhiều ngăn và khả năng ợ thức ăn trở ngược
lại miệng, cùng với hệ sinh vật đường ruột cộng sinh có khả năng tiết enzyme
cellulase, khiến chúng dễ dàng tận dụng cellulose có trong thực vật một cách hiệu
quả. Con người bản thân không có enzyme cellulase và cũng không có đủ những cơ
chế của động vật nhai lại, nên khả năng tiêu hóa cellulose của con người gần như
bằng không.
Trên thực tế, một số nhóm vi khuẩn cộng sinh trong đường ruột của con
người cũng có khả năng phân giải cellulose, tuy nhiên lợi thế này không thực sự
đáng kể, do thời gian mà hệ tiêu hóa giữ lại thức ăn không đủ lâu cho vi khuẩn hành
động một cách hiệu quả.
6
2.2.
Hoạt động tiêu hóa carbohydrate ở người
Hình ảnh: Con đường chuyển hóa của carbohydrate
Tinh bột được xem là carbohydrate chính trong bữa ăn của phần đông dân số.
Quá trình tiêu hóa carbohydrate bắt đầu từ miệng, khi ăn, tinh bột được nghiền
nhỏ, hòa trộn với lượng nước bọt liên tục được tiết ra. Tuyến nước bọt tiết ra một
loại enzyme là amylase, có khả năng phân giải một phần tinh bột, hoạt động tốt nhất
ở pH 6.8-7, tức là pH trung tính. Nhờ có enzyme này, ta có thể cảm nhận được vị
ngọt khi nhai cơm.
Cụ thể, tinh bột được thủy phân thành các chuỗi polysaccharide (gồm nhiều
phân tử đường liên kết với nhau), rồi lại được phân nhỏ thành các disaccharide – là
7
maltose. Như vậy, vị ngọt mà chúng ta cảm nhận được khi nhai cơm, thực chất, đến
từ những phân tử maltose được tạo ra nhờ phản ứng phân cắt tinh bột.
Thức ăn sau đó được xuống dạ dày, hòa trộn với dịch vị và các enzyme khác
(xem lại bài Hệ tiêu hóa với protein). Trong dạ dày, enzyme amylase bị bất hoạt
(ngưng hoạt động) khiến quá trình tiêu hóa tinh bột tạm ngưng. Khoảng 50% tinh bột
đã được chuyển thành maltose trước khi đến ruột non. Hai đường 2 phân tử còn lại
là sucrose và lactose chỉ được xử lý khi đến ruột non.
Đến ruột non, tinh bột lại tiếp tục được tiêu hóa. Lúc này, enzyme amylase
được tiết bởi tuyến tụy sẽ đóng vai trò chủ yếu - tương tự với quá trình diễn ra ở
khoang miệng – sinh maltose. Tế bào niêm mạc ruột non lúc này sẽ tiết ra các
enzyme maltase để chuyển maltose thành các phân tử glucose. Bên cạnh maltose,
các phân tử đường sucrose, lactose cũng được chuyển hóa để tạo glucose với
fructose và galactose.
Cũng phải nói thêm, nhiều chủng tộc (kể cả người Việt), khả năng chuyển hóa
lactose bị giảm mạnh từ sau 4 tuổi (khi cai sữa), gây nên hiện tượng không thể tiêu
hóa – bất dung nạp lactose.
Quay trở lại với chất xơ, trong quá trình tiêu hóa, chúng bị giữ lại ở dạ dày lâu
hơn, làm quá trình tiêu hóa trở nên chậm chạp, và tạo cảm giác no lâu hơn.
Khi xuống ruột già, một phần nhỏ tinh bột chưa được tiêu hóa và chất xơ sẽ
trở thành thức ăn cho vi khuẩn. Những vật chất này cũng có tác dụng làm tăng khối
lượng phân, và với lượng phù hợp sẽ làm tăng nhu động ruột, kích thích quá trình
đào thải phân.
8
2.3.
Hoạt động hấp thu carbohydrate ở người
Hình ảnh: Sơ đồ vận chuyển đường 1 phân tử
Những sản phẩm đường 1 phân tử sau quá trình tiêu hóa ở ruột non được
vận chuyển bởi các “xe chở” chuyên dụng đến bề mặt các tế bào hấp thu
(enterocyte) thuộc ruột non. Lúc này, glucose và galactose đi vào tế bào theo cơ chế
vận chuyển chủ động. Fructose được khuếch tán thuận hóa. Sau đó, tất cả đi ra theo
chiều bên kia bằng cơ chế khuếch tán thuận hóa, đi vào các mao mạch của nhung
mao (lông ruột), và được hệ mạch cửa gan mang đến gan để chuyển hóa hoặc dự
trữ. Tế bào gan lúc này sẽ thu fructose và galactose để chuyển hóa thành glucose.
Glucose là phân tử đường được sử dụng trong rất nhiều quá trình chuyển hóa
của cơ thể. Glucose có thể được sử dụng trực tiếp bởi não, hồng cầu, hay chuyển hóa
thành glycogen tại cơ bắp, gan để dự trữ. Ngược lại, khi cơ thể cần năng lượng,
glycogen sẽ lại được phân giải thành glucose, cung cấp năng lượng một cách nhanh
chóng. Bên cạnh đó, glucose còn có thể chuyển hóa thành dạng chất béo, lưu trữ
trong mô mỡ.
Kết luận: carbohydrate chúng ta tiêu thụ hằng ngày có nguồn gốc từ tinh bột,
đường tinh luyện, trái cây, rau xanh, hay thậm chí là sữa đều có vai trò nhất định
trong hệ tiêu hóa nói riêng, và cơ thể nói chung. Nhờ vào khả năng phân giải và hấp
thu carbohydrate một cách hiệu quả, cơ thể nhận được năng lượng để hoạt động và
phát triển, cũng như dự trữ cho mục đích sinh tồn dài hạn.
9