營養學:身體如何運用食物第 1 章
Energy and the Macronutrients
本章目錄
本章是關於食物吃進身體後發生的事——它帶有多少能量、身體在哪裡消耗能量、食物如何被分解和吸收、碳水化合物、脂肪和蛋白質的下場、身體如何維持水分——最後還有如何解讀食物聲稱所建基的研究。本章把、、、、、和作為科學來教導;它不會告訴你應該吃甚麼。
能量:千卡以及身體在哪裡消耗它
食物帶有化學能,以千卡量度——即食物「卡路里」,約 4.2 kJ (千焦),是把一公斤水加熱攝氏一度的熱量。能量平衡是攝入對消耗:身體在靜息、消化和活動上消耗能量,並把沒有消耗的儲存起來。
把任何「卡路里」聲稱放到平衡的其中一邊、其中一個份額裡:靜息是一個久坐成年人最大的份額,約 60–75%;消化食物約佔十分之一;活動佔餘下部分。作為物理學,未消耗的能量會被儲存;作為生理學,消耗會移動——身體縮小時下降,並因應攝入而調整——所以總和不是固定的。
一個假設的標籤——10 g 蛋白質、30 g 碳水化合物、5 g 脂肪——按標準每克 4、4、9 千卡計算,得出 205 kcal (千卡),下面有計算;身體實際獲得的會因食物而異。
「標籤上的卡路里就是身體得到的。」標籤使用平均係數;在人體中,這些係數對杏仁高估了三分之一,而處理蛋白質本身要消耗其能量的 20–30%。「坐着不動幾乎不消耗。」靜息是最大的份額;心跳、呼吸和細胞化學從不停歇。「每天少 500 kcal (千卡) 就是每星期減一磅,永遠如此。」那條規則假定消耗固定不變;消耗隨體重下降而下降,所以減重會放緩並停止。
- 讀取每種宏量營養素的克數。假設的標籤:10 g 蛋白質、30 g 碳水化合物(其中 4 g 纖維)、5 g 脂肪。
- 套用通用係數——蛋白質和碳水化合物每克 4 kcal (千卡),脂肪每克 9 kcal (千卡): kcal (千卡)。
- 如需要換算成千焦: kJ (千焦)。
- 說明這個數字的性質。它是由平均係數得出的估計值,是美國標籤法允許的幾種方法之一——另一種先從碳水化合物中減去纖維,得出 ,總數為 kcal (千卡)——而不是量度任何一個人實際吸收了多少。
常見的失誤是把步驟 2 的答案當作身體將獲得的能量:那些係數是食物之間的平均值,而纖維變體顯示標籤本身可以在一個定義選擇上相差 16 kcal (千卡)。
消化把食物分解;吸收把它帶入
消化把食物分解——機械上靠咀嚼和攪動,化學上靠酶把大分子切成小分子:澱粉變成糖,蛋白質變成胺基酸,脂肪變成脂肪酸和甘油。吸收把這些分子穿過腸壁帶入血液或淋巴,幾乎全部在小腸進行。
跟隨分子:問它是否被切得夠小,以及它在哪裡穿過。完整的蛋白質和澱粉不會進入血液;胺基酸和葡萄糖會透過小腸壁進入;脂肪先經淋巴。纖維這個任何人體酶都無法切割的物質,不會以原樣被吸收;在大腸裡細菌會發酵其中一部分。
假設的一碗飯和豆子:胃攪動它,胃蛋白酶開始處理蛋白質;在小腸裡,胰臟和腸壁的酶把澱粉完成為葡萄糖、蛋白質完成為胺基酸,這些分子在隨後數小時穿進血液;纖維則繼續前進。
「消化和吸收在胃裡發生。」胃負責攪動並開始處理蛋白質;幾乎所有吸收都在小腸,大腸主要回收水分。「蛋白質以蛋白質形態進入血液。」是以胺基酸形態,否則根本不會進入。「纖維沒有作用。」人體酶不能切割它,但它加快通過,結腸細菌會發酵其中一部分。
可消化的碳水化合物進入血液時大多是葡萄糖,而血糖是受調節的
碳水化合物是糖、澱粉和纖維;可消化的碳水化合物進入血液時大多是葡萄糖。血糖是受調節的:胰島素把葡萄糖送入細胞和肝臟及肌肉的肝醣儲存,升糖素把它釋出,令血糖在兩餐之間維持在狹窄範圍內。
問這個迴路在做甚麼,而不是上一餐是甚麼:葡萄糖上升 → 胰島素 → 吸收和儲存;葡萄糖下降 → 升糖素 → 肝醣分解和從乳酸、甘油與胺基酸製造新葡萄糖。多餘的葡萄糖先進入肝醣;要等這些儲存滿了才轉化為脂肪。
假設:Tomas 吃過一頓米飯晚餐後,血糖上升,並在數小時內隨着胰島素作用而回落;凌晨三時,升糖素從肝醣維持血糖穩定;到了上午中段,他仍未進食,肝臟正在製造新的葡萄糖。
「不吃糖或澱粉就等於血液裡沒有葡萄糖。」肝臟從乳酸、甘油和胺基酸製造葡萄糖;這個迴路會維持血糖水平。「血糖只是跟隨上一餐。」兩個激素把血糖維持在一個範圍內;一餐只是這個迴路要修正的干擾。「未用的碳水化合物直接變成脂肪。」先成為肝醣;在被量度的男性中,脂肪合成只有在儲存達每公斤約 15 g 滿了之後才上升。
脂肪:密度最高的燃料、常規燃料,以及兩種身體無法製作的營養素
膳食脂肪主要是三酸甘油酯——三個脂肪酸連在一個甘油上——借助膽汁消化,經淋巴吸收,能量密度比其他宏量營養素高:每克約 9 kcal (千卡) 對 4 kcal (千卡)。身體常規燃燒脂肪酸作為燃料,把任何來源的多餘能量儲存為脂肪,而且有兩種身體需要的脂肪酸無法自行製造。
把三個角色分開:燃料——升糖素上升時,脂肪酸在兩餐之間和靜息時被釋放;儲存——脂肪組織中的三酸甘油酯,由膳食脂肪或多餘的葡萄糖建成;營養素——亞油酸和 α-亞麻酸,必須從食物來,以及只在有脂肪同在時才被吸收的維他命。
假設 Farah 吃很少脂肪,但一年來從米飯和麵包攝入盈餘,體脂增加了:肝醣滿了之後,她的肝臟從多餘的葡萄糖製造脂肪酸——從無脂來源儲存了能量。
「身體脂肪來自吃脂肪。」它是任何形式的多餘能量;過量的葡萄糖會變成脂肪酸。「身體不需要膳食脂肪。」它無法製造亞油酸或 α-亞麻酸,而且維他命 A、D、E 和 K 只在有脂肪同在時才被吸收。「脂肪只在飢餓時燃燒。」兩餐之間葡萄糖下降時,脂肪酸每天都被釋放作燃料;飢餓加深這種依賴,而非啟動它。
蛋白質:胺基酸在週轉之中,不在儲存之中
蛋白質是由二十種胺基酸組成的鏈,其中九種身體無法自行製造,必須從食物獲得。消化成胺基酸後,膳食蛋白質供應一個池,身體自身的蛋白質持續從中分解和重建;多出的沒有儲存機制。
跟隨胺基酸:進入一個正在建造的蛋白質,或者——如果沒有需要——被剝去氮,氮以尿素形式隨尿液排出,而碳骨架被燃燒、變成葡萄糖,或在盈餘下變成脂肪。在預測更多蛋白質會做甚麼之前,先問正在建造甚麼。
假設 Ravi 把他飲食中的蛋白質加倍而不改變其他任何事;他的身體本來已經在製造所有需要的蛋白質,所以多出的變成尿素和燃料,而不是肌肉。
「更多蛋白質等於更多肌肉。」肌肉是按需求而非供應建造的:在 49 項對進行阻力訓練的成人的試驗中,當攝入超過每天每公斤約 1.6 g 後,淨體重增長就不再上升。「身體有一個像脂肪儲備那樣的蛋白質儲備。」它沒有儲存機制;在飢餓時它分解工作中的肌肉,那是損失,不是提取。「蛋白質就是蛋白質。」無論總量多少,九種胺基酸必須從食物來。
水分平衡:由口渴和腎臟調節
水分平衡是水的進入——飲水、食物中的水、代謝製造的小量水——與尿液、汗液、呼吸和糞便中的水排出相匹配,令身體的水,即成人體重的一半至五分之三,保持穩定。口渴和腎臟,在抗利尿激素的作用下,調節這件事;沒有任何配額會做這件事。
問調節者在做甚麼:血液稍微過濃 → 下丘腦感應器 → 口渴和 ADH (抗利尿激素) → 腎臟重新吸收水分,尿液減少;血液稀釋 → ADH (抗利尿激素) 減少 → 尿液增加。數每個來源和每項流失,不是數杯。
一個假設的成人每天攝入約 2.5 L——五分之一在食物中,230 mL 在細胞內製造——並流失約同樣多的量,其中 1.5 L 是尿液;在一個安靜而喝得少的日子裡,尿液較少而無口渴,正是平衡在維持的表現。
「每天八杯清水;咖啡不算。」沒有任何研究支持這條規則;美國的參考攝取量把食物和每種飲品都計算在內,咖啡也包括在內,而且沒有訂立杯數規則。「口渴就代表已經脫水。」口渴是調節者對血液濃度輕微上升的回應——這是系統在運作的表現,不過炎熱、勞累、疾病和年齡可以超過它。「平衡只關乎喝。」腎臟每小時都在調整排出量。
解讀營養學證據:研究能顯示和不能顯示甚麼
觀察性研究記錄人吃了甚麼和他們之後怎樣;隨機對照試驗以抽籤方式分配食物並比較結果。前者顯示關聯,本身不顯示因果;後者可以顯示因果,但僅限於其介入、人群和時間。
對任何聲稱問三個問題:量度了甚麼,以及怎樣量度——自我報告會把能量攝入低估十分之一至三分之一;誰與誰比較,還有甚麼其他不同;以及它不可能顯示甚麼——一個無效結果在其自身的劑量、人群和年份之外不說明任何事。
在一項試驗的安慰劑組中,至少服下 80% 無效藥丸的男性五年死亡率為 15.1%,其餘人為 28.3%:忠實服藥標示了一類人,他們無論如何都表現較好。
「吃 X 的人較少 Y,所以 X 預防 Y。」吃 X 的人在健康、財富和習慣上不同;安慰劑依從者顯示了這能有多大影響。「隨機試驗可以一錘定音。」婦女健康倡議把 48,835 名女性隨機分配到低脂模式,發現心臟病或乳癌沒有顯著下降——是八年內脂肪減少 8 個百分點,而非 20 % 的目標,不是四十年;試驗只能說它能說的。「研究量度的是人吃了甚麼。」通常是他們說自己吃了甚麼。
觀察性研究發現,吃較多富含類胡蘿蔔素蔬果、血液中 β-胡蘿蔔素較多的人,患肺癌較少。1985 至 1993 年間,一項隨機試驗給 29,133 名 50 至 69 歲的芬蘭男性吸煙者 β-胡蘿蔔素、維他命 E、兩者皆用或安慰劑,預期看到保護效果。結果相反,接受 β-胡蘿蔔素的男性肺癌發病率高 18%(95% 信賴區間 3 至 36%),總死亡率高 8%。關聯是真實的;但原因不是那顆藥丸,或者不是在那個形態和劑量下。
一餐裡的七個概念綜合運用
最後一個假設:晚餐吃米飯、扁豆、一匙油和一杯水,翌日早上有頭條說這樣的晚餐「保護心臟」。標籤上的數字是由平均係數得出的估計值,而身體的會把它實際吸收的,跟一天中最大的成本——靜息活着——對數。
碗裡沒有任何東西以原樣到達血液:把米飯的澱粉切成葡萄糖、把扁豆的蛋白質切成胺基酸,油走淋巴,纖維去結腸。到達的葡萄糖是要用胰島素修正的干擾,而黎明時升糖素會從肝醣維持血糖,同時肌肉燃燒——常規燃料,也是任何盈餘都會加入的儲存。
那些胺基酸加入一個持續的池;未被建造的就被去胺並燃燒。水,連同食物中的水,進入一個,腎臟和口渴早已在管理。
而那則頭條:誰與誰比較、量度了甚麼和怎樣量度、以及那研究不可能顯示甚麼——,在相信之前先問。
資料來源
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