Chất béo là gì? Các nghiên cứu khoa học về Chất béo

Định nghĩa chất béo

Chất béo là một loại hợp chất hữu cơ thuộc nhóm lipid, không tan trong nước nhưng tan trong dung môi hữu cơ như ether, chloroform và benzene. Về mặt sinh hóa, chất béo thường được hiểu là triglyceride, tức là phân tử bao gồm một gốc glycerol liên kết với ba acid béo thông qua liên kết este.

Chất béo đóng vai trò sinh học cực kỳ quan trọng, vừa là nguồn năng lượng dồi dào (9 kcal/g), vừa tham gia vào cấu trúc màng tế bào, điều hòa hormone, và dẫn truyền tín hiệu nội bào. Một số phân tử dẫn xuất từ chất béo như prostaglandin, eicosanoid và cholesterol cũng có vai trò điều tiết miễn dịch, đông máu, và sinh sản.

Trong bối cảnh dinh dưỡng, "chất béo" được sử dụng để chỉ các thành phần béo có mặt trong thực phẩm, bao gồm cả mỡ động vật và dầu thực vật. Chất béo có thể có nguồn gốc từ tự nhiên hoặc tổng hợp, và ảnh hưởng đến sức khỏe tùy theo cấu trúc và tỷ lệ tiêu thụ.

Phân loại chất béo

Chất béo được phân loại chủ yếu dựa vào mức độ bão hòa của chuỗi acid béo trong phân tử triglyceride. Mỗi loại có đặc điểm hóa học, trạng thái vật lý và ảnh hưởng sinh lý khác nhau. Dưới đây là các nhóm chính:

• Chất béo bão hòa (saturated fat): Không có liên kết đôi C=C trong chuỗi carbon, thường ở thể rắn ở nhiệt độ phòng, chủ yếu có trong mỡ động vật, bơ, dầu cọ.
• Chất béo không bão hòa (unsaturated fat): Có ít nhất một liên kết đôi. Gồm hai nhóm nhỏ: chất béo đơn không bão hòa (MUFA) và đa không bão hòa (PUFA). Thường có nguồn gốc thực vật và cá.
• Chất béo trans (trans fat): Là dạng không bão hòa có cấu hình trans. Thường được hình thành trong quá trình hydro hóa nhân tạo dầu thực vật, có hại cho tim mạch.

Bảng sau giúp so sánh nhanh các loại chất béo chính:

Loại chất béo	Liên kết đôi	Trạng thái vật lý	Ảnh hưởng sức khỏe
Bão hòa	Không có	Rắn	Tăng LDL, hại tim mạch
Không bão hòa	1 hoặc nhiều	Lỏng	Cải thiện lipid máu
Trans	1 hoặc nhiều (trans)	Rắn	Tăng LDL, giảm HDL, rất nguy hiểm

Cấu trúc hóa học

Về mặt hóa học, chất béo chủ yếu là triglyceride – một ester của glycerol và ba acid béo. Phân tử glycerol có công thức $\text{C}_3\text{H}_8\text{O}_3$, mỗi nhóm hydroxyl (-OH) của glycerol liên kết este với nhóm carboxyl (-COOH) của acid béo. Công thức tổng quát của triglyceride là:

$\text{Triglyceride} = \text{Glycerol} + 3 \times \text{Fatty Acids}$

Chuỗi acid béo có thể có từ 4 đến 24 nguyên tử carbon, với chuỗi ngắn (dưới 6C), chuỗi trung bình (6–12C) và chuỗi dài (trên 12C). Mức độ bão hòa của chuỗi này xác định tính chất vật lý và sinh học của chất béo.

Chất béo không bão hòa chứa liên kết đôi có thể có hai cấu hình:

• Cis: nhóm hydrogen ở cùng phía, tạo góc gập, dễ bị oxy hóa, có lợi cho sức khỏe
• Trans: nhóm hydrogen ở phía đối diện, phân tử thẳng, bền nhưng gây hại sức khỏe

Trans fat nhân tạo hình thành khi hydro hóa một phần dầu thực vật – quá trình làm thay đổi cấu hình cis thành trans để tăng thời gian bảo quản.

Chức năng sinh lý

Chất béo đóng vai trò thiết yếu trong hoạt động sinh lý và cấu trúc của cơ thể. Dưới đây là các chức năng chính:

• Năng lượng: Chất béo cung cấp năng lượng cao gấp đôi carbohydrate và protein (1g = 9 kcal), là nguồn năng lượng dự trữ quan trọng trong mô mỡ.
• Bảo vệ: Mô mỡ bao bọc quanh nội tạng giúp chống va đập, đồng thời duy trì nhiệt độ cơ thể nhờ khả năng cách nhiệt.
• Cấu trúc màng tế bào: Phospholipid là thành phần chính tạo nên màng tế bào, điều khiển tính thấm chọn lọc và truyền tín hiệu nội bào.
• Hấp thu vitamin: Các vitamin A, D, E, K tan trong chất béo, cần có lipid trong khẩu phần để hấp thu hiệu quả qua ruột non.
• Tiền chất hormone: Cholesterol là nguyên liệu tổng hợp hormone steroid (cortisol, testosterone, estrogen) và muối mật.

Thiếu hụt chất béo có thể dẫn đến rối loạn hấp thu vitamin, suy giảm miễn dịch, khô da, rối loạn thần kinh và suy dinh dưỡng.

Tiêu hóa và hấp thu chất béo

Quá trình tiêu hóa chất béo chủ yếu diễn ra ở ruột non và phụ thuộc vào sự phối hợp của nhiều yếu tố như muối mật, enzyme tiêu hóa và cấu trúc vi nhung mao của tế bào ruột. Trước tiên, chất béo được nhũ tương hóa bởi muối mật tiết ra từ gan, giúp phân tán các giọt mỡ lớn thành các vi giọt nhỏ, tăng diện tích tiếp xúc cho enzyme.

Tiếp theo, enzyme lipase do tuyến tụy tiết ra sẽ thủy phân liên kết este trong triglyceride, tạo thành hỗn hợp gồm acid béo tự do, monoglyceride và glycerol. Các sản phẩm này sau đó khuếch tán vào tế bào biểu mô ruột non và được tái tổng hợp thành triglyceride nội bào.

Các triglyceride mới được đóng gói cùng cholesterol và protein thành chylomicron, một loại lipoprotein lớn. Chylomicron di chuyển qua hệ bạch huyết rồi vào tuần hoàn máu để vận chuyển lipid đến gan, mô mỡ và cơ. Sơ đồ mô tả:

Giai đoạn	Diễn biến
Nhũ tương hóa	Muối mật phân tán giọt mỡ
Thủy phân	Enzyme lipase phá vỡ triglyceride
Hấp thu	Acid béo và monoglyceride đi vào tế bào ruột
Vận chuyển	Chylomicron đưa lipid qua bạch huyết vào máu

Ảnh hưởng đến sức khỏe

Chất béo có ảnh hưởng hai chiều đến sức khỏe. Tiêu thụ đủ và đúng loại chất béo sẽ hỗ trợ hoạt động tim mạch, thần kinh và miễn dịch. Ngược lại, thừa chất béo hoặc tiêu thụ loại không phù hợp làm tăng nguy cơ bệnh tim mạch, béo phì, đái tháo đường typ 2 và một số ung thư.

Chất béo trans là loại nguy hiểm nhất vì vừa làm tăng LDL (cholesterol "xấu"), vừa giảm HDL (cholesterol "tốt"), từ đó thúc đẩy xơ vữa động mạch và các biến cố tim mạch. Do đó, FDA Hoa Kỳ đã cấm hoàn toàn chất béo trans nhân tạo trong thực phẩm từ năm 2021.

Trong khi đó, acid béo omega-3, đặc biệt là EPA và DHA, được chứng minh có tác dụng giảm viêm, hạ triglyceride máu, cải thiện chức năng nội mô mạch máu và giảm nguy cơ đột quỵ. Các nguồn omega-3 giàu giá trị sinh học gồm dầu cá, cá béo (cá hồi, cá thu), hạt lanh, hạt chia và óc chó.

Vai trò trong dinh dưỡng

Chất béo là một trong ba chất đa lượng quan trọng (cùng với carbohydrate và protein) trong khẩu phần ăn. Theo Tổ chức Y tế Thế giới – WHO, tỷ lệ chất béo trong tổng năng lượng nên chiếm 20–35%, nhưng chất béo bão hòa không nên vượt quá 10% và chất béo trans nên dưới 1%.

Nhu cầu chất béo thay đổi theo tuổi, giới, mức độ hoạt động và tình trạng bệnh lý. Trẻ em, phụ nữ mang thai và người cao tuổi cần nguồn chất béo chất lượng cao để hỗ trợ phát triển não bộ, hấp thu vitamin và duy trì chức năng thần kinh. Ngược lại, người thừa cân hoặc có bệnh lý nền cần kiểm soát lượng chất béo bão hòa và cholesterol đưa vào cơ thể.

Các chuyên gia dinh dưỡng khuyến nghị ưu tiên dùng chất béo từ thực vật (dầu oliu, dầu hạt cải, dầu hướng dương) và cá béo hơn là mỡ động vật hoặc dầu chiên đi chiên lại nhiều lần.

Ứng dụng công nghiệp và thực phẩm

Chất béo không chỉ hiện diện trong sinh học mà còn được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm và hóa mỹ phẩm. Trong chế biến thực phẩm, chất béo được dùng để tăng hương vị, độ bóng, độ giòn và kéo dài thời gian bảo quản. Margarine, shortening và kem béo thực vật là ví dụ tiêu biểu của các sản phẩm biến tính từ dầu thực vật.

Chất béo cũng được dùng trong sản xuất xà phòng (saponification), mỹ phẩm (kem dưỡng, son môi), dược phẩm (tái cấu trúc thuốc tan trong dầu) và công nghiệp hóa dầu. Một số loại dầu như dầu cọ, dầu dừa có thể được ester hóa hoặc hydro hóa để tạo ra sản phẩm công nghiệp có độ bền nhiệt và ổn định cao.

Thị trường dầu thực vật và chất béo toàn cầu được kiểm soát chặt chẽ bởi tiêu chuẩn an toàn thực phẩm và môi trường. Xu hướng hiện nay là sử dụng chất béo có nguồn gốc bền vững, giảm tác động lên sức khỏe và hệ sinh thái.

Chất béo thiết yếu và bổ sung

Cơ thể người không thể tự tổng hợp một số acid béo cần thiết, vì vậy cần cung cấp qua khẩu phần ăn. Hai nhóm chất béo thiết yếu là omega-3 và omega-6, đặc biệt quan trọng với chức năng miễn dịch, dẫn truyền thần kinh và kiểm soát viêm.

Omega-3 gồm ALA (acid alpha-linolenic), EPA (eicosapentaenoic acid), và DHA (docosahexaenoic acid). ALA có trong thực vật, còn EPA và DHA chủ yếu có trong dầu cá. Omega-6 chủ yếu là linoleic acid, có nhiều trong dầu đậu nành, dầu hướng dương, dầu ngô.

Tỷ lệ lý tưởng giữa omega-6 và omega-3 trong khẩu phần nên nằm trong khoảng 4:1 đến 1:1, tuy nhiên khẩu phần hiện đại thường mất cân đối nghiêng về omega-6 (tới 15:1), làm tăng nguy cơ viêm mạn tính. Việc bổ sung omega-3 từ cá béo hoặc viên dầu cá là biện pháp được nhiều tổ chức y tế khuyến nghị.

Tài liệu tham khảo

1. NCBI – Biochemistry of Lipids
2. American Heart Association – Types of Fats
3. NIH – Omega-3 Fatty Acids
4. FDA – Trans Fat Regulations
5. WHO – Healthy Diet Factsheet