Chế biến thực phẩm ảnh hưởng đến trao đổi chất và hoạt động não bộ như thế nào?

Phần lớn kiến thức dinh dưỡng hiện nay cho rằng hai bữa ăn có cùng thành phần dưỡng chất cơ bản sẽ tác động giống hệt nhau đến đường huyết của một người. Nhưng liệu bản thân quá trình chế biến thực phẩm có ảnh hưởng đến cách cơ thể chúng ta phản ứng hay không?

Nghiên cứu về chế biến thực phẩm và trao đổi chất

Các nhà nghiên cứu theo đuổi câu hỏi này đã bất ngờ phát hiện ra rằng những bữa ăn được chế biến tối thiểu và những bữa ăn siêu chế biến, dù được cân bằng hoàn toàn về calo, carbohydrate, chất béo, protein, nước, muối và trọng lượng, lại tạo ra những phản ứng trao đổi chất khác biệt rõ rệt.

Phát hiện bất ngờ từ phòng thí nghiệm

Cụ thể, các bữa ăn siêu chế biến khiến cơ thể tiết ra nhiều insulin hơn và tiêu hao nhiều năng lượng hơn, trong khi đốt cháy ít carbohydrate hơn để làm nhiên liệu. Chúng cũng gợi lên những phản ứng khác nhau ở vùng não liên quan đến động lực và phần thưởng.

Kết quả này cho thấy quá trình chế biến thực phẩm có thể ảnh hưởng đến cách cơ thể và não bộ phản ứng với thức ăn theo những cách vượt xa khỏi carbohydrate, chất béo và protein. Điều này có thể giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn lý do tại sao thực phẩm siêu chế biến lại có liên quan đến việc ăn quá mức và các tác động sức khỏe lâu dài, đồng thời mở ra những hướng nghiên cứu mới.

Nhóm nghiên cứu thuộc Viện Nghiên cứu Y sinh Fralin tại Đại học Virginia Tech đã công bố phát hiện của mình trong tháng này trên tạp chí Nature Metabolism.

Vấn đề toàn cầu

Thực phẩm siêu chế biến chiếm hơn một nửa lượng calo hàng ngày của người Mỹ trung bình. Chế độ ăn uống trên toàn thế giới cũng đang chuyển dịch để bao gồm nhiều loại thực phẩm này hơn — chúng được tạo công thức để tiện lợi, dễ tiếp cận, giá cả phải chăng và có hương vị hấp dẫn, khiến người ta dễ ăn quá nhiều.

"Nếu bạn nhìn vào dữ liệu cấp độ dân số, những người tiêu thụ lượng lớn thực phẩm siêu chế biến có tỷ lệ kết quả sức khỏe kém cao hơn — béo phì, các biến cố tim mạch, tiểu đường Type 2 và thậm chí một số chỉ số về sức khỏe tâm thần", Alex DiFeliceantonio, phó giáo sư tại Viện Nghiên cứu Y sinh Fralin, người đứng đầu phòng thí nghiệm thực hiện nghiên cứu này, cho biết.

Mặc dù thực phẩm chế biến cao đã được liên kết với bệnh tật, nhưng các cơ chế kết nối quá trình chế biến với kết quả sức khỏe và việc ăn quá mức vẫn chưa được hiểu rõ.

Cách họ tiến hành nghiên cứu

"Chúng ta biết rằng phần lớn thực phẩm siêu chế biến có nhiều chất béo, nhiều đường, ít chất xơ và ít protein", DiFeliceantonio nói. "Nhưng nếu chúng ta giữ tất cả những yếu tố đó không đổi một cách nhân tạo, liệu có điều gì đó về quá trình chế biến dẫn đến một kết quả khác không?"

Nhóm nghiên cứu đã tuyển chọn những người trưởng thành khỏe mạnh từ 18 đến 45 tuổi. Nghiên cứu đầy đủ bao gồm 57 người lớn. Trong số đó, 32 người hoàn thành cả phiên chụp cộng hưởng từ chức năng não (fMRI) và phiên đo trao đổi chất.

Mỗi người tham gia ăn cả hai loại bữa ăn trong các phiên riêng biệt, cách nhau ba ngày hoặc hơn. Điều này cho phép các nhà nghiên cứu so sánh cách cùng một người phản ứng với mỗi bữa ăn.

Để kiểm tra tác động trao đổi chất, người tham gia đến địa điểm thử nghiệm sau khi nhịn ăn qua đêm. Họ leo lên một chiếc giường cỡ đôi trong một buồng trao đổi chất — một căn phòng kín, kín gió dùng để đo mức tiêu hao năng lượng và trao đổi chất của con người. Các nhà nghiên cứu sau đó thực hiện các phép đo cơ bản.

Một giờ sau, người tham gia được cho 10 phút để ăn một bữa ăn được chế biến tối thiểu hoặc siêu chế biến với 300 calo được cân bằng dinh dưỡng. Khi lựa chọn bữa ăn, nghiên cứu đã sử dụng thang điểm Nova, phân loại thực phẩm thành bốn nhóm dựa trên mức độ chế biến công nghiệp.

Bữa ăn siêu chế biến bao gồm một miếng bánh sandwich bơ đậu phộng và mứt, thịt gà tây nguội, khoai tây chiên rau củ, một chiếc bánh quy, ngũ cốc, khoai tây nghiền ăn liền và một chút nước. Bữa ăn chế biến tối thiểu bao gồm chuối cắt lát, nam việt quất khô, phô mai và trứng.

"Hai bữa ăn được cân bằng trong vòng 1 phần trăm về carbohydrate, chất béo, protein, calo, nước và muối", Zach Hutelin, nhà nghiên cứu tại viện và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết. Nghiên cứu này là một phần trong luận án tiến sĩ của ông thông qua Chương trình Sau đại học Sinh học Dịch thuật, Y học và Sức khỏe của Virginia Tech. "Nếu những bữa ăn này có nhãn dinh dưỡng, chúng sẽ gần như giống hệt nhau."

Xét nghiệm máu được lấy lại ngay sau bữa ăn, sau đó thêm sáu lần nữa trong ba giờ tiếp theo. Các nhà nghiên cứu đo quá trình trao đổi chất sau bữa ăn, bao gồm phản ứng insulin, tiêu hao năng lượng và oxy hóa carbohydrate.

"Chúng tôi đã sốc khi mọi chỉ số trao đổi chất đều khác biệt", Hutelin nói. "Điều chúng tôi nhận thấy với thực phẩm siêu chế biến là phản ứng insulin cao hơn nhiều và đường huyết duy trì cao hơn một chút trong thời gian lâu hơn."

Đường huyết tăng cao mạn tính làm tăng nguy cơ mắc các tình trạng như tiểu đường.

Hệ thống phần thưởng của não bộ

DiFeliceantonio là một nhà thần kinh học, người nghiên cứu các cơ chế cơ bản của việc lựa chọn thực phẩm — tại sao chúng ta ăn những gì chúng ta ăn. Cô muốn xem liệu phản ứng trao đổi chất đối với các bữa ăn có kết nối với phản ứng của não bộ đối với các tín hiệu thực phẩm hay không.

Vào một ngày riêng biệt, người tham gia xem hình ảnh của thực phẩm siêu chế biến và chế biến tối thiểu được cân bằng dinh dưỡng trong khi chụp fMRI. Phương pháp quét này đo hoạt động não bộ bằng cách theo dõi những thay đổi trong lưu lượng máu ở các vùng khác nhau của não. Những thực phẩm được phục vụ trong các bài kiểm tra trao đổi chất nằm trong số những hình ảnh được hiển thị.

Trong khi xem mỗi loại thực phẩm, người tham gia báo cáo mức độ họ sẵn sàng trả tiền cho nó. Điều này cho phép các nhà nghiên cứu so sánh giá trị chủ quan của người tham gia đối với thực phẩm tương ứng với hoạt động não bộ của họ như thế nào.

Một kết quả đáng chú ý liên quan đến thể vân bụng và nhân accumbens, một phần của não tham gia vào việc học tập, động lực và phần thưởng. Sự khác biệt trong cách người tham gia đốt cháy carbohydrate để lấy năng lượng sau mỗi loại bữa ăn có liên quan đến sự khác biệt trong cách não bộ của họ phản ứng với hình ảnh thực phẩm.

Người tham gia không nói rằng họ sẵn sàng trả nhiều tiền hơn cho thực phẩm siêu chế biến hay chế biến tối thiểu, nhưng kết quả cho thấy những khác biệt trao đổi chất do chế biến thực phẩm tạo ra có liên quan đến sự khác biệt trong cách não bộ phản ứng với các tín hiệu thực phẩm.

"Một cuộc tranh luận then chốt trong tài liệu là liệu mối liên hệ của [thực phẩm siêu chế biến] với kết quả sức khỏe kém là do thành phần dinh dưỡng hay do quá trình chế biến", Carlos A. Monteiro của Đại học São Paulo nói với Nature Metabolism.

Monteiro là nhà dịch tễ học người Brazil, người có nghiên cứu về béo phì đã dẫn đến sự phát triển của phân loại NOVA quốc tế về chế biến thực phẩm được sử dụng trong các nghiên cứu dinh dưỡng và sức khỏe cộng đồng. Ông lưu ý rằng ngoài phản ứng trao đổi chất, nhóm nghiên cứu Roanoke còn xem xét hoạt động não bộ. "Đây là một đóng góp mới lạ và quan trọng, vì não bộ cuối cùng điều chỉnh hành vi ăn uống."

Những bước tiếp theo

Nghiên cứu này chỉ xem xét một bộ bữa ăn 300 calo được cân bằng, và đối tượng nghiên cứu là người trẻ và khỏe mạnh. DiFeliceantonio, người cũng giữ chức vụ tại Khoa Dinh dưỡng, Thực phẩm và Vận động Con người thuộc Trường Cao đẳng Nông nghiệp và Khoa học Đời sống Virginia Tech, muốn kiểm tra các nhóm dân số khác nhau, khoảng thời gian dài hơn, bữa ăn lớn hơn và nhiều cặp thực phẩm chế biến tối thiểu và chế biến cao hơn.

Mặc dù các bữa ăn được phục vụ được cân bằng về protein, ví dụ, nguồn protein lại khác nhau và có thể đã ảnh hưởng đến kết quả. Bữa ăn siêu chế biến cũng chứa nhiều chất phụ gia hơn, và mặc dù nghiên cứu có đo tổng lượng chất xơ, nó không đo lường rõ ràng các cấu trúc vật lý và hóa học của thực phẩm được nghiên cứu.

"Chúng tôi muốn kiểm tra các yếu tố cụ thể, chẳng hạn như chất phụ gia thương mại hoặc các bước chế biến cụ thể, có thể dẫn đến các phản ứng trao đổi chất khác nhau", DiFeliceantonio nói.

Nghiên cứu được tài trợ bởi khoản tài trợ nghiên cứu của Viện Y tế Quốc gia Hoa Kỳ thông qua Viện Quốc gia về Bệnh tiểu đường và Tiêu hóa và Thận, cùng với học bổng nghiên cứu sau đại học của Quỹ Khoa học Quốc gia.

Mã DOI nghiên cứu gốc: 10.1038/s42255-026-01619-4