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补充碳水化合物对群居昆虫子代数量、大小和品质的影响
wenlelei 2020-4-18 21:31
补充碳水化合物对群居昆虫子代数量、大小和品质的影响 Resource availability can determine an organism’s investment strategies for growth and reproduction.When nutrients are limited, there are potential tradeoffs between investing into offspring number versus individual offspring size.In social insects, colony investment in offspring size and number may shift in response to colony needs and the availability of food resources.We experimentally manipulated the diet of a polymorphic ant species ( Solenopsis invicta ) to test how access to the carbohydrate and amino acid components of nectar resources affect colony investment in worker number, body size, size distributions, and individual percent fat mass. We reared field-collected colonies on one of four macronutrient treatment supplements: water, amino acids, carbohydrates, and amino acid and carbohydrates. Having access to carbohydrates nearly doubled colony biomass after 60 days. This increase in biomass resulted from an increase in worker number and mean worker size. Access to carbohydrates also altered worker body size distributions.Finally, we found a negative relationship between worker number and size, suggesting a tradeoff in colony investment strategies. This tradeoff was more pronounced for colonies without access to carbohydrate resources . The monopolization of plant-based resources has been implicated in the ecological success of ants.Our results shed light on a possible mechanism for this success, and also have implications for the success of introduced species. In addition to increases in colony size, our results suggest that having access to plant-based carbohydrates can also result in larger workers that may have better individual fighting ability, and that can withstand greater temperature fluctuations and periods of food deprivation. 资源(食物)的可获得性可以决定有机体生长和繁殖的投资策略。当营养有限时,(动物)在投资于后代数量和个体后代大小之间存在潜在的权衡。在社会性昆虫中,对后代大小和数量的群体投资可能会随着群体需求和食物资源的可获得性而改变。我们通过实验操控了一种多态蚂蚁物种( Solenopsis Invicta )的饮食,以测试 花蜜资源 中的碳水化合物和氨基酸成分 获取 对工蚁数量、身体大小、(身体)大小的分布和个体脂肪百分比质量这些方面的群体投资有何影响。我们使用四种常量营养素处理补充剂中的一种上饲养野外采集的蚂蚁社群:水;氨基酸;碳水化合物;氨基酸和碳水化合物。获得碳水化合物后,60天后蚂蚁群体的生物量几乎翻了一番。生物量的增加是由于工蚁数量和工蚁平均大小的增加。摄入碳水化合物也改变了工蚁的体型(大小)分布。最后,我们发现工蚁数量和大小之间存在负相关关系,这表明群体投资策略是一种权衡。对于不能获得碳水化合物资源的群体来说,这种权衡更为明显。植物资源的垄断与蚂蚁的生态成功有关。我们的结果阐明了这一成功的一种可能机制,也对外来种的成功具有启示意义。除了群体规模的增加,我们的结果表明,获得植物性碳水化合物还可以产生更大的工蚁,这些工蚁可能具有更好的个人战斗能力,并且能够承受更大的温度波动和食物匮乏的时期。 Colony 不太好翻译,最近的感觉是英文论文中经常省略了主语或宾语的限定范围,在翻译为中文时,有必要把这些补齐,否则中文很怪。 原文: Wills, B. D., Chong, C. D., Wilder, S. M. , Eubanks, M. D., Holway, D. A., Suarez, A. V. (2015). Effect of Carbohydrate Supplementation on Investment into Offspring Number, Size, and Condition in a Social Insect. PLoS ONE, 10(7). doi: 10.1371/journal.pone.0132440
个人分类: 文献摘要|2232 次阅读|0 个评论
都是营养过剩惹的祸
fqng1008 2017-9-3 15:17
当营养不良时代渐行渐远的时候,营养过剩时代已经来临。这不,肥胖是典型的营养过剩,是因为过多的能量以脂肪的形式储存在我们的皮下组织、内脏器官的周围以及腹部网膜上。男性体脂肪率超过25%,女性体脂肪率超过30%,就称之为肥胖 。 因为生命必须处于一种动态平衡的状态,能量的摄入也不例外,如果机体摄入能量远超过机体消耗的能量,必定会造成能量的储备,就是营养过剩的表现 。 最近,发表在全球知名学术期刊《柳叶刀》的两篇文章,给喜欢吃肉的人带来了欢 心 ,但立即又引起一些人的质疑,难道我们能够沉溺于高粱肥厚? 首先我们看看什么是营养物? 营养物是 指 有机体 需要从外界吸取、并为维持 生长发育 等生命活动所需的物质。它包 括蛋白质、脂肪、碳水化合物 、矿物质、维生素及纤维素等 。 《柳叶刀》 上的这两篇文章 , 是 加拿大麦克马斯特大学的研究人员公布的一项历时10年,包括18个国家13万多人的大型队列(PURE)研究的结果,这是全球首个在经济水平不同的地区开展,将饮食习惯与心血管疾病死亡风险、非心血管疾病死亡风险和全因死亡风险联系在一起的研究。这个大型队列研究可能为膳食指导的制定提供了可修改的“余地”。 参与研究的18个国家包括加拿大、瑞典等3个高收入国家,中国、巴西、马来西亚等11个中等收入国家和印度、巴基斯坦等4个低收入国家。志愿者年龄均在 35-70岁之间,没有心血管疾病史 。 研究提示,每天摄入375-500g的蔬果和豆类在降低非心血管死亡风险和全因死亡风险上效果最明显;生蔬菜的摄入也很重要,每天吃2份以上的生蔬菜能将全因死亡风险降低31%;脂肪和饱和脂肪酸摄入较多,全因死亡风险和中风风险下降;碳水化合物摄入较多,全因死亡风险增加28% 。 在第一个研究中,研究人员将125g果蔬(不包括土豆等块茎类)或是150g熟制的豆类定义为一份,经过统计,他们发现平均摄入量为3.91份,但实际上不同的地域差异也很大,中东、南美和北美地区每天可以超过5份,而有些低收入地区则可能只有1份 。 图1 全部志愿者、北美 / 欧洲、南美、中东、南亚、中国、东南亚和非洲(从左至右)水果(红)、蔬菜(蓝)和豆类(绿)摄入的对比,纵坐标为份数 在7.4年的中位随访时间内,研究人员共统计到了5769例死亡和4784例心血管疾病。通过计算,他们发现,果蔬和豆类的摄入与心血管疾病的发生和死亡风险没有显著关联,但是非心血管疾病和全因死亡风险则存在显著关联。和那些每天吃不到1份的人相比,每天吃3-4份(375-500g)果蔬豆类可以将非心血管死亡风险降低 23%,全因死亡风险降低22%。 当摄入量超过4份时,这些风险还是会有很小幅度的下降,不过研究人员表示,对于许多中低收入国家,购买果蔬的成本较高,综合成本和收益,那么3-4份的量可能是最为合适的。所以这就告诉我们,如果有钱且身体健康的话,多吃几份果蔬也是没问题的,不必严格恪守3-4份的摄入量,如果手头拮据,那么3-4份是性价比最 高的选择。 至于心血管疾病,虽然不存在显著相关性,但是随着摄入量的增加,还是能看到一些好处的,比如在每天摄入量≥8份的人群中,心血管疾病的发生风险就降低了10%,死亡风险降低了27% 。 当将水果、蔬菜和豆类分开分析时,研究人员发现,水果和豆类的作用更明显些,蔬菜则好像没起到什么作用。不过进一步的分析表明,相对于熟的蔬菜,生的蔬菜才是“蔬生赢家”,因为每天吃1-2份生蔬菜的人比每个月吃不到1份的全因死亡风险下降了19%,超过2份的更是下降了31%!研究人员指出,在南非、非洲和东南亚,人们很少吃生的蔬菜,这是饮食习惯中可以改善的一点 。 图2 全部志愿者、北美/欧洲、南美、中东、南亚、东南亚和非洲(从左至右)生蔬菜(红)和熟蔬菜(蓝)的摄入对比,纵坐标为份数 在同期配发的社论中,两位研究人员指出,增加果蔬的同时应该减少其他食物的摄入,如含糖饮料、精制谷物和甜点等等,我们的饮食是复杂的,不应该单一的改变,而是应该做出整体的调整 。 这个结果没有多大问题,但在另一个研究里,可就有了一些“颠覆性”的结论 。 研究人员发现,与最低脂肪摄入组(10.6%)相比,最高摄入组(35.3%)全因死亡风险、中风和非心血管死亡风险都更低,下降程度从18-30%不等!而且在心血管疾病的发病和死亡风险这项上,脂肪摄入量与它并不存在明显相关。同样的结论还可以推到饱和脂肪酸上,摄入量较高(10-13%)的人心血管疾病的发生和死亡风险也均未受到影响,全因死亡风险和中风风险也下降了! 除了脂肪和脂肪酸摄入量外,研究人员还对碳水化合物的摄入进行了研究,碳水化合物也是我们人体的三大必需营养素之一,我国的膳食建议中指出,健康人群的碳水化合物摄入量应为总能量的55%-65%。在新的研究中,研究人员发现,碳水化合物的摄入过多确实不好,摄入最高组(77%)与最低组(46%)相比,全因死亡风险和非心血管疾病的死亡风险分别增加了28%和36%,但对心血管疾病的发生和死亡风险没有明显影响。 图3 脂肪、饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸和碳水化合物(从左至右)与总死亡风险(上)和心血管疾病风险(下)的相关性 这个研究告诉我们,碳水化合物摄入量过高会增加死亡风险,而较高脂肪量的食物却不会。 研究人员指出,由于PURE研究的参与者多来自中低收入国家,饮食内碳水化合物所占的比例本就偏高,且多数来自精米、精面这些已被证实与一些疾病发生风险有关的精加工食物,因此推荐减少碳水化合物的摄入是可行的,不过他们不建议将这一比例降至50%以下。 至于脂肪的摄入,这次的结果再结合以前的一些相关研究,可真是对现有的标准和观念提出了不小的挑战,WHO制定的两条“摄入量红线”不知道是不是要考虑更改了呢? 当然,营养与健康的关系相当复杂,无论中国还是美国,其制定膳食指南的依据主要来自三个方面,一个是各类食品中的营养素含量,一个是各人群吃的各种食物的量,一个是世界各国对于不同营养素的健康研究证据。《柳叶刀》的这两篇论文以后肯定是要纳入这个整体进行分析的,但它也只是其中一个证据,还要经过专家的荟萃分析,离真正颠覆我们的 《国民营养计划》 或世界卫生组织的建议还要很远的距离 。 图4 中华预防医学会健康传播分会推广的 “ 5125 ” 下面,看看什么高甘油三酯血症(HTG)? 这是一种异族性甘油三酯蛋白合成或降解障碍。指血中的甘油三酯以乳糜微粒和前β-脂蛋白中含量最高,它与动脉粥样硬化的形成有很大的的关系。甘油三酯的升高与冠心病的发生有着重要的意义,血清甘油三酯升高的价值比胆固醇为大,心肌梗塞尤为明显,82%的心肌梗塞者有高甘油三酯血症,而高胆固醇者仅有47%。原发性高脂血症、肥胖症,动脉硬化、阻塞性黄疸、糖尿病,极度贫血、肾病综合症、胰腺炎、甲状腺功能减退,长期饥饿及高脂饮食后均可增高。饮酒后可使甘油三酯假性升高。 临床上,严重的HTG可引起胰腺炎、疹性黄色瘤及脂血症性视网膜炎。一些病例中,非常高的CM可引起乳糜血症而表现为反复腹痛、恶心、呕吐及胰腺炎等,在这种情况下TG水平大于2000mg/dl。疹性黄色瘤是直径为1~3mm的高出皮面的黄色丘疹,可见于身体任何部位,但以背部、胸部及近端肢体常见。 参考文献 Miller V, Mente A, Dehghan M, et al. Fruit,vegetable, and legume intake, and cardiovascular disease and death in 18countries (PURE): a prospective cohort study. Lancet. 2017;Epub ahead of print Dehghan M, Mente A, Zhang X, et al.Associations of fats and carbohydrate intake with cardiovascular disease andmortality in 18 countries from five continents (PURE): a prospective cohortstudy. Lancet. 2017;Epub ahead of print. Toledo E, Martinez-González M. Fruits,vegetables, and legumes: sound prevention tools. Lancet. 2017;Epub ahead ofprint. WHO. World Health Organization healthy diet fact sheet number 394, 2017. www.who.int/mediacentre/factsheets/fs394/en/ (accessed Aug 19, 2017). De Souza R J, Mente A, Maroleanu A, et al.Intake of saturated and trans unsaturated fatty acids and risk of all causemortality, cardiovascular disease, and type 2 diabetes: systematic review andmeta-analysis of observational studies . Bmj, 2015, 351: h3978. Grasgruber P, Sebera M, Hrazdira E, et al.Food consumption and the actual statistics of cardiovascular diseases: anepidemiological comparison of 42 European countries . Food nutritionresearch, 2016, 60(1): 31694. Praagman J, Beulens J W J, Alssema M, et al.The association between dietary saturated fatty acids and ischemic heartdisease depends on the type and source of fatty acid in the EuropeanProspective Investigation into Cancer and Nutrition–Netherlands cohort . TheAmerican journal of clinical nutrition, 2016, 103(2): 356-365.
个人分类: 肝病手记|2995 次阅读|0 个评论
肥肉是怎么炼成的(2)碳水化合物的代谢
热度 11 irisamor 2015-9-29 15:23
【良心提示】 吃进肚子的碳水化合物是会变成肥肉的 吃碳水化合物最重要的作用不是变成肥肉,而是给细胞提供能量 葡萄糖可以通过两种不同的方式给细胞提供能量,取决于氧气的供给 我们的身体里也有淀粉一样储存葡萄糖的仓库,叫做糖原 肝糖原里的葡萄糖可以调节血糖水平,肌糖原里的葡萄糖只能给肌肉提供能量 吃进肚子里的碳水化合物最终是用来提供能量,还是储存在糖原里,还是变成肥肉,取决于身体对能量的需求 所以,简单说,吃进肚子的碳水化合物变成了肥肉的原因就是 —— 吃多了 网上说,“八戒走了十万八千里照样是个胖子,他还是吃素的”。吃素也长肉,这肥肉是哪来的?那些个成功穿越小肠肠壁进入我们身体的葡萄糖和它的兄弟们怎么就变成肥肉了呢?这还得从我们为什么要吃那些能让人长胖的碳水化合物说起。基本上,我们吃掉碳水化合物就是为了获取能量。小到一个细胞,大到整个地球,想要维持日常生活和工作都需要消耗能量,都需要有稳定的途径来获取这些能量。植物们能够通过光合作用直接收割太阳能,然后把这些能量 “ 封装 ” 在葡萄糖里,就像一个一个的 “ 能量块 ” 码放在淀粉仓库里应付日常生活,养儿育女,备战备荒。人类呢,咱们没法直接利用太阳能,所以,为了生存,只好吃掉植物,直接拿走它们储存在葡萄糖里的能量【注 1 】。 葡萄糖天生就是咱们能够获取的最重要的 “ 燃料 ” ,没有之一。你看,食物当中最重要的三种二糖里全部都有葡萄糖,植物的淀粉能源库里储存的干脆就全都是葡萄糖。大概也正是因为这个原因,咱们的身体在进化的过程中就只保留了从葡萄糖里提取能量这一条工艺流水线。遇到果糖和半乳糖的时候呢,就先预处理一下,把它们加工成类似于葡萄糖的半成品,再通过同一条流水线送进线粒体去提取能量。所以,成功穿越小肠肠壁进入身体的葡萄糖和它的兄弟们并不会迫不及待的就奔向肥肉化身小肚腩努力把咱们变成个胖子,而是统统进入肝脏,经过预处理,把不是葡萄糖的单糖变成类似于葡萄糖的半成品,再交给血液循环系统。进入血液的葡萄糖还有个我们更熟悉的名字—— 血糖 。全身上下所有的细胞差不多都需要血液中的葡萄糖来提供日常生活和工作需要的能量。咱们的大脑和中枢神经系统更是几乎只能依靠葡萄糖来维持正常的运转。 那细胞是怎么拿走葡萄糖里的能量的呢?这个过程 有点像灶台 烧柴,或者炉子烧煤。 “ 烧 ” 掉它!连燃料都一样,碳。灶台烧的是木柴里的碳,炉子烧的是煤里的碳,咱们的细胞呢,烧的是碳水化合物里的碳【注 2 】。 通常情况下,细胞在拿到葡萄糖之后,会得把这些原料加工成适合燃烧的精细燃料【注 3 】,然后和血液中的氧气一起送进一个专门的炉子里充分燃烧,再经过一系列复杂的工序,把燃烧当中产生的 “ 热量 ” 打包收好,供给细胞使用【注 4 】。还有一些时候,细胞拿到了葡萄糖,却拿不到足够的氧气。怎么办呢?当然不能守着粮食把自己饿死。氧气供给不足的时候,细胞里有另外一套设备来发酵处理好的葡萄糖燃料。发酵的过程中也会产生一点点 “ 热量 ” 可以打包收集起来,供给细胞使用【注 5 】。什么时候会出现氧气不足的情况呢?可以是我们真的待在一个氧气不足的环境里,比如憋着气待在水里。也可以是剧烈运动的时候【注 6 】。肌肉细胞只能通过发酵葡萄糖获得能量来完成的运动,就是咱们平常所说的 无氧运动 。那么联系一下实际生活,想想看,怎么就知道咱们是在做有氧运动还是在做无氧运动呢?(小提示:氧气是通过呼吸从肺里融入血液的。心脏就像是一个水泵,通过强而有力的收缩,源源不断的把血液输送到身体的每个角落。) 简而言之,咱们吃掉碳水化合物是为了给细胞提供能量的,不是为了长胖。那怎么就变成肥肉了呢?呵呵,植物都有自己的能量储备系统,咱们当然也有。不仅有,而且更高级!还记不记得咱们身体里也有“淀粉”?咱们的“淀粉”有个专门的名字,叫做 糖原 。糖原就是咱们的前线能源储备库,储存着葡萄糖随时满足细胞的燃料供给。身体里有两个重要的糖原仓库。一个在肝脏里,叫做 肝糖原 【注 7 】。一个在肌肉里,叫做 肌糖原 【注 8 】。 糖原之所以比淀粉高级,是因为它可以在短时间内给细胞提供更多的葡萄糖燃料。有点像吃糖葫芦。葡萄糖就好像一颗一颗的山楂。淀粉就像是长长的一串糖葫芦,或者扎在一起的几串糖葫芦。糖原呢,就像是卖糖葫芦的那个架子,密密麻麻地插满了糖葫芦。当有一大帮细胞小朋友都要吃山楂的时候,淀粉那边一次只能取下一颗或者不多的几颗山楂轮番满足一部分需求。糖原呢,架子上插着多少根糖葫芦一次就能取下多少颗山楂来,可以在更短的时间里满足所有的需求。为什么会这样呢?因为和植物相比,我们实在是有着无与伦比的运动能力嘛,当然也就需要能在短时间内获得更多的能量来应付蹦蹦跳跳的需求。 身体中有专门的调度员负责指挥糖原把血液中的葡萄糖储存进仓库,或者把储存好的葡萄糖释放回血液当中【注 8 】。这两个仓库能放得下多少富裕的葡萄糖呢?在完全绝食的情况下,身体里所有的糖原库存大约也就只够消耗一两天的。然而绝大多数人日常生活中的实际情况是,除非你刚刚做完剧烈地运动,否则肌糖原仓库几乎时时刻刻都处在饱和的状态,堆满了糖原。肝糖原仓库里的库存量呢,取决于两顿饭之间的时间间隔。间隔越长,仓库越空。如果间隔不久,比如你不停地在吃碳水化合物,肝糖原仓库也会时刻处在饱和状态,再存不进更多富裕的葡萄糖了。那么问题来了。如果这两个仓库都塞满了但还是有富裕的葡萄糖怎么办?把剩饭倒掉?别美了。大脑和身体可不会浪费一粒粮食。别忘了,他们是在进化过程中经历过无数次饥荒生死考验的。为了把已经吃进肚子又暂时无法利用的能量统统储存起来,最终找到的究极解决方案就是——肥肉!如果血液中的葡萄糖实在富裕,没有细胞再需要更多地能量,也没法再塞进糖原仓库的时候,调度员就会给脂肪组织,也就是咱们身上的肥肉们下达终极调度指令,把这些葡萄糖拿去做成脂肪储存起来【注 10 】!与糖原仓库相比,脂肪组织可以储存几乎无限的富裕能量,只需要让咱们更胖一点就是了。对大脑和身体来说,这简直就是万无一失的完美方案。更不幸的消息是,有调度员可以让肥肉把葡萄糖拿去做成脂肪贴在肥肉上,可没有人能让肥肉把脂肪再拿出来变回葡萄糖。所以,八戒为什么吃素也还是个胖子呢?实在是吃得太多了嘛。以八戒的食量,别说是顿顿主食,怕是光吃菜也瘦不下来。 那咱们身上的肥肉是什么时候用得呢?吃进肚子的肥肉又怎么会变成咱们自己的肥肉了呢?下次开始,咱们就来聊聊肥肉和肥肉的故事。 无氧运动的问题。准确地说,没有哪一种运动是无氧运动,也没有哪一种运动是有氧运动。 “ 无氧 ” 和 “ 有氧 ” 指的是运动的时候肌肉的供能方式。不管是哪种运动,如果是通过三羧酸循环大炉子燃烧葡萄糖燃料给肌肉供能,那就是有氧运动,如果是通过发酵葡萄糖燃料给肌肉供能那就是无氧运动。所以,同一项运动既可以有氧,也可以无氧,也可以一会儿有氧一会儿无氧。在健身房里举铁也可以是有氧运动,跑步也可以跑成无氧运动。那怎么能区别自己做的是无氧运动还是有氧运动呢?比较准确地方法是测运动时的心率。二三十岁的年轻人不管是在做什么运动,如果心率达到了每分钟 150 以上,基本就算是无氧运动了 。大约可以这么理解,当运动很剧烈的时候,肌肉需要大把的能量。 见过餐厅食堂的炉子吗?需要大火的时候就打开鼓风机增大往炉子里输送氧气的速度。肌肉里也一样,想把三羧酸大炉子里的 “ 火 ” 烧得更旺就需要更多地氧气,只不过给肌肉提供氧气的不是鼓风机,而是肺和心脏。然而肺的容量有限,心脏也不是想跳多快就能跳多快的。当疯狂跳动的心脏终于没法满足肌肉的供能需求的时候,运动就进入了无氧模式。测不了心率怎么办?更简单的测试方法嘛,试试能不能边运动边说话就差不多了。如果你还能聊天,就说明心肺还有余力,多半也就还是有氧运动的成分居多。 【注 1 】如果你对中学生物课还有印象,也许会记得咱们的细胞使用的能量并不是葡萄糖,而是叫做 ATP 的东西。或许你还会记得 线粒体 这个名字,记得它是每个细胞用来加工 ATP 的工厂。一点儿也没错。 ATP 确实才是咱们身体里使用最广泛的 “ 能量块 ” 。葡萄糖呢?就是线粒体加工厂生产 ATP 最重要的原料之一。有点像是把大块的原煤碾碎做成蜂窝煤,方便家用。 【注 2 】发生在咱们身体里的这个 “ 烧炭 ” 的过程,是一门更加繁复的古老工艺。细胞们可能在 35 亿年以前就学会怎么 “ 烧掉 ” 葡萄糖来获取能量了 。而在过去的几十年中,有好几位科学家就是因为分别搞清楚了这整个工艺当中的一小部分,先后获得了诺贝尔奖。 【注 3 】每一颗葡萄糖里含有 6 个碳原子,细胞拿到葡萄糖之后会先把它拆开,做成只有 3 碳原子的“燃料小颗粒 ” 。这个过程叫做 糖酵解 。这些含有 3 个碳原子的 “ 燃料小颗粒 ” 叫做 丙酮酸 。通常情况下,细胞接下来要做的,就是把做好了丙酮酸燃料送进线粒体加工厂里。在这里,工人们会继续把丙酮酸加工成颗粒 更精细的燃料—— 乙酰辅酶 A 。每一粒乙酰辅酶A里有2个碳原子可以作为最终的燃料为细胞提供封装在ATP里的能量 。 【注 4 】线粒体里 “ 烧炭 ” 的 “ 大炉子 ” 叫做 三羧酸循环 。加工好的乙酰辅酶 A 燃料和血液中的氧气一起,在这里充分燃烧,变成二氧化碳和水排出体外。燃烧过程当中产生的 “ 热量 ” 会被专门的工人收集起来,经过一些列非常复杂的工艺,最终加工成 ATP 。这个三羧酸循环 “ 大炉子 ” 可不得了,只要氧气充足,吃进肚子的三大营养素都能变成合适的燃料填进去烧出 ATP 来。 【注 5 】氧气不充足的时候,丙酮酸燃料就不再被送进线粒体了,而是留在细胞质里通过发酵产生热量,再把这些热量最终加工成 ATP 。发酵葡萄糖生产 ATP 的效率可没法和三羧酸循环燃烧相比。在三羧酸循环 “ 大炉子 ” 里,一个葡萄糖可以烧出 38 个 ATP 来。发酵呢?只能得到 2 个 ATP 。所以在通常情况下,葡萄糖发酵只是为了给剧烈运动的肌肉细胞解决燃眉之急的时候才会采取的 “ 战斗 ” 状态。也有一些细胞只能通过葡萄糖发酵来获取能量,比如血液中负责运输氧气的红细胞。倒不是它们一直在战斗,而是因为红细胞的体内没有线粒体,也压根没有办法通过三羧酸循环烧掉葡萄糖。 【注 6 】剧烈运动的时候,肌肉需要在短时间内获得大量的能量提供动力,然而血液循环系统的供氧能力是有限的,假如对氧气的需求已经超过了血液循环系统的供给能力,三羧酸循环就来不及烧出足够的 ATP 来保证肌肉的能量供给了。在这种情况下,如果肌肉还想完成剧烈地运动,就只能通过燃料发酵来应急了。发酵对燃料的利用效率虽然很低,但是速度很快,所以可以在很短的时间内产生大量的 ATP 满足肌肉细胞的需求。葡萄糖在肌肉细胞中发酵的产物是乳酸。很久以来,人们都认为随着发酵的不断进行,肌肉细胞和血液中大量堆积的乳酸是造成咱们剧烈运动之后肌肉酸痛和疲劳的原因。但是随着研究的深入,科学家逐渐对这个结果产生了质疑。乳酸与肌肉酸痛的瓜葛还有待研究,不过确定的好消息是,这些 “ 营养丰富 ” 的乳酸并不会被浪费掉,而是会随着血液循环系统回到肝脏,重新被做成葡萄糖,继续为细胞提供能量。 【注 7 】 肝糖原是身体中最重要的糖原库。整个肝脏大约 7% 的重量都是库存的糖原。肝糖原担负着调节血糖水平的重任,血液中有多余葡萄糖的时候就收进仓库里,需要的时候再放回血液中去。就像是河道上的水库,雨水丰沛的时候把多余的水存起来避免引发洪水;干旱的时候开闸放水,以免河水枯竭,影响沿岸居民的正常生活。 【注 8 】肌糖原只占肌肉质量的 1% 左右,但是因为全身肌肉组织的总质量远大于肝脏的质量,身体中大约 3/4 的糖原都存储在肌糖原仓库里 。肌糖原是真正的 “ 战备 ” 能源。储存在这里的葡萄糖不会再被放回到血液循环系统去调节血糖水平了,这个仓库的任务只有一个 —— 保证肌肉的供能。 【注 9 】调控糖原工作的部门里有咱们比较熟悉的 胰岛素 和 肾上腺素 ,也有其他的调度员,比如 胰高血糖素 。一顿大餐之后,血液里的葡萄糖水平升高,调度员胰岛素就会下达 “ 蓄水入库 ” 的指令。接到指令之后,血液沿岸的肌肉首先开动自己的糖原生产线,把流经的血液中的葡萄糖转化成糖原码放在自己的仓库里,这个过程叫做 糖原生成 。但是肌肉的生产线效率不高,经常无法完全消纳血液中富裕的葡萄糖,这时就轮到肝脏了。作为调节血糖水平的专业仓库,肝脏里的糖原生成的效率非常高,只要工作正常,很快就可以把血液中富裕的葡萄糖统统储存起来。随着时间的推移,细胞们一边工作生活一边消耗这血液里流淌着的葡萄糖,血糖水平开始降低,这时候就该胰高血糖素出场了。胰高血糖素会在血糖水平降低的时候向肝脏发出 “ 开仓 ” 的指令,把肝糖原中储存的葡萄糖释放回血液循环系统当中,保证沿岸细胞们的正常生活。肌糖原并不听从胰高血糖素的调度安排,因为这里的能量是专供肌肉使用的。但是当身体处在兴奋、恐惧、紧张这些刺激状态的时候,调度员肾上腺素就会同时给肝脏和肌肉传达应急开仓指令,让整个身体充满能量,应对可能发生的情况。不管受谁控制,这个把糖原再变回游离葡萄糖的过程就叫做 糖原分解 。 【注 10 】促进脂肪组织吸收血液中多余的葡萄糖转化成脂肪的也是胰岛素。 【参考文献】 1. Wikipedia (2015) 糖酵解 . 2.Whitney E, Rolfes SR (2015) Understanding Nutrition (14 edition): WadsworthPublishing. 3.Gropper SS, Smith JL, Groff JL (2012) Advanced Nutrition and Human Metabolism(6th Edition): Wadsworth Publishing. 4. Wikipedia (2015) Anaerobic Excercise.
个人分类: 给明天的健康日志|10112 次阅读|28 个评论
肥肉是怎么炼成的(1)碳水化合物的消化和吸收
热度 5 irisamor 2015-7-31 20:11
【良心剧透】 · 我们的身体基本上只能吸收单糖 · 消化的目的就是为了把复杂的碳水化合物拆卸成一个一个的单糖 · 碳水化合物的消化从口腔就开始了 · 大部分的消化吸收是在小肠内完成的,效率非常高 · 乳糖不耐就是对碳水化合物的消化出了些小问题 饭菜中的碳水化合物如果想要变成肥肉贴在小肚腩上,它首先得想办法穿过胃肠道的肠道壁,进入咱们的身体。这个穿过肠道壁进入身体的过程就是咱们平时经常说的 吸收 。当然,不是所有的碳水化合物都能直接被身体吸收的。还记得“糖”家的三兄弟吗?基本上,只有葡萄糖、果糖,和半乳糖这些 单糖 才能最终进入身体。所以呢,在饭菜通过消化道的过程当中,把各种各样的碳水化合物变成单糖的过程,就叫做 消化 。简单来说,碳水化合物的消化和吸收就是让饭菜里的碳水化合物进入身体的过程。 游荡在肠道里的碳水化合物个头儿太大,没法被吸收进入身体 各种消化酶需要先把大个头儿的碳水化合物切开来,分割成一个一个的单糖。这个过程就叫做 消化 切割好的单糖就可以穿过小肠上皮细胞,进入血液血液系统流进身体了。这个过程就是 吸收 ( 图片来源: science.taskermilward.org.uk ) 淀粉是日常饮食中常见的最复杂的碳水化合物了,咱们就跟着它,看看碳水化合物是怎么从吃进嘴里开始被一步一步消化、吸收进入身体的。 淀粉的消化从口腔就开始了。唾液腺分泌的 唾液淀粉酶 可以把淀粉里手拉着手成群结伙的葡萄糖们分成一个个相对简单的小组合:如果是直链淀粉就切割成短小一些的葡萄糖链;如果是支链淀粉就拆开来,变成简单一点的葡萄糖小枝杈,或是从某个枝杈上切下一条短小的葡萄糖链来。淀粉酶的工作没有什么特别严格的操作规范,基本上是一拥而上、打哪儿指哪儿的奔放作风,所以很有可能从一开始就有少量的麦芽糖或者葡萄糖从淀粉枝杈的末端被切割下来游荡在口腔里面。咱们吃馒头米饭时尝出的甜味,就是这些麦芽糖和葡萄糖在口腔里游荡的时候遇见了味蕾。所以,细嚼慢咽会让馒头米饭吃起来更甜一些。 唾液淀粉酶随着食物一路向下,持续辛苦地工作着,直到胃酸破坏了它喜欢的工作环境。胃酸实在太酸了。食物中的淀粉到这里就结束了第一个阶段的消化,有的变成麦芽糖和葡萄糖,有的变成了短小精悍一些的葡萄糖小组合,也有的可能还没来及跟唾液充分混合就被吞进胃里了。消化到一半的这些短小细腻的葡萄糖小组合有个专门的名字,叫做 糊精 。有时候你能在食品标签里找到它的名字,因为它是食品工业中非常理想的基础原料之一。所以下次再见到的话你就知道了,这不是什么剧毒的食品添加剂,也不是妖怪,只不过是消化到一半的淀粉而已。 接下来的消化过程是在小肠里完成的。接替唾液淀粉酶工作的,是胰腺派来的 胰淀粉酶 。一拥而上的胰淀粉酶在一番辛苦工作之后,终于会把所有的淀粉都切割成葡萄糖,或者稍微复杂一点的比如麦芽糖。大体上,这就是碳水化合物在胃肠道里被消化过程的第二个阶段。这个阶段结束之后,食物中的碳水化合物基本上就全部都变成可以直接被吸收的单糖,或者稍微复杂一点的二糖了。接下来,就该小肠出马了。 还记得小肠黏膜的样子吗?海葵一样的小肠绒毛挥舞着微绒毛“触手”捕捉游荡在小肠溶液里的糖。不管抓住哪种二糖,微绒毛上都有专门的酶把它拆成两个单糖:麦芽糖酶可以把麦芽糖拆成两个葡萄糖;蔗糖酶可以把蔗糖拆成一个果糖和一个葡萄糖;乳糖酶可以把乳糖拆成一个半乳糖和一个葡萄糖。总之所有的二糖都会被小肠绒毛抓住然后拆开变成两个单糖。这些在微绒毛上被拆开的单糖和直接抓回来的单糖就可以穿过小肠上皮细胞,最终被身体吸收了。 专门消化蔗糖的蔗糖酶把一个蔗糖拆成一个葡萄糖和一个果糖的过程(图片来源: www.sciencelearn.org.nz) 那么这些糖又是怎么穿过肠壁进入身体的呢?吸收其实是一个蛮复杂的过程。除了一小部分葡萄糖在口腔里就能被吸收之外,绝大部分的糖都是在小肠里被吸收进入身体的。小肠绒毛表面包裹着毛细血管的小肠上皮细胞就像是厚厚的两道城墙,保护着血液循环系统不会受到饭菜里有害物质的入侵。但是这样也就阻碍了养分进入身体。所以呢,被微绒毛抓住的单糖们就需要先想办法穿过第一层城墙进入小肠上皮细胞,然后再想办法穿过第二道城墙进入血液循环系统,然后才能作为养分被身体利用。八仙过海各显神通,不同的糖也有各自不同的穿墙法门。比如就有专车负责把微绒毛抓住的葡萄糖和半乳糖运进第一道城墙,然后换乘另外一班专车穿过第二道城墙进入身体,小肠还会给这些专车提供运输所需要的能量供给。这个过程叫做 主动转运 。果糖可就没有这么好的待遇了,果糖虽然也有专车,但是这些专车没有专门的能量供给,只能依靠墙里墙外的果糖浓度差异来运输。什么意思呢?简单说,只有墙的一边挤满了果糖,另一边稀稀拉拉的时候,“糖满为患”的这边才会有果糖能够坐着专车漂到另一边去。这个过程叫做 促进扩散 。不管是哪种方式,咱们的身体对碳水化合物的吸收效率都是非常高的。据说人类的小肠有能力每天吸收 5400克的葡萄糖 ,大约相当于20公斤白米饭 。所以,除非真的是身体出现了问题,比如那些专业运输队发生了变异,或者某种消化酶发生了变异,否则,长不胖基本上就只是吃得不够多而已。 吸收葡萄糖的主动转运过程 成功穿越的糖们在进入身体之后并不会随着血液循环系统马不停蹄地飞奔去变成肥肉,而是统统先被送进肝脏,等待进一步的安排。过了肝脏这关,一部分葡萄糖才会随着血液循环系统到达身体各个部分被做成肥肉储存起来。这里面的故事,咱们下次再接着聊。 多说一句,前面说的碳水化合物只是“会让你长肉”的那部分碳水化合物。像膳食纤维这些不能被消化酶拆开的碳水化合物呢,也一样能变成肥肉,只不过它们在咱们身体里有着完全不一样旅程。这是后话,不要急。 结束之前,联系一下咱们的实际生活。猜猜看,为什么有的人喝牛奶会拉肚子? 问题就出在 乳糖酶 的身上。喝了牛奶会拉肚子是因为牛奶中的乳糖没有被消化掉。这些乳糖在小肠里四处游荡,本来就会让人不舒服,进入大肠之后更会成为肠道菌的美餐。肠道菌饱餐之后产生的废物和废气会加剧肠胃不舒服的症状,让人感觉肚子胀什么的,再严重就会拉肚子了。消化乳糖的工作是乳糖酶负责的。在咱们人类的小肠里,乳糖酶的工作能力在婴儿刚出生的时候最强。因为乳糖是宝宝们唯一的碳水化合物来源。然而随着年龄的增长,尤其是断奶之后,大部分人的乳糖酶就开始“消极怠工”了。只有大约 30%的成年人能像婴儿一样有效的消化吸收乳糖。剩下的大部分人成年之后对乳糖的消化能力大约只有刚出生时的5%-10%了 。这种情况有个专门的名字,叫做 乳糖不耐 。当然,也不用因为喝了牛奶会拉肚子就完全不吃乳制品。乳制品作为蛋白质、钙、维生素D,还有维生素B2的营养来源真真是极好的。因噎废食,没有必要,也得不偿失。其实大多数乳糖不耐的人多少都能吃一点点乳糖的。根据美国国立卫生研究院2010年的一项调查,大多数乳糖不耐的人每餐也能摄入大约12克乳糖 。差不多就相当于喝一小袋百利包包装的纯牛奶,一般不会引起严重的不良反应。另外,酸奶和硬质奶酪之类的产品也是不错的选择。鲜奶里的乳糖在这些产品在加工的过程当中已经被细菌吃掉,或是随着副产品被剔除掉了。 【参考文献】 Gropper, S. S., Smith, J. L.,Groff, J. L. Advanced Nutrition and Human Metabolism (5th Edition)2009. 薄荷网. 薄荷食物库. 2015. Whitney, E., Rolfes, S. R. Understanding Nutrition (International Edition):Cengage Learning; 2012. NIH Consensus Development Program. LactoseIntolerance and health. NIH ConsensusDevelopment Conference. Bethesda, Maryland: NIH; 2010.
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是什么吃胖了我们?- (1) 碳水化合物
热度 5 irisamor 2015-3-24 18:43
【良心剧透】 我们每天吃掉的碳水化合物可能比你想的还要多 碳水化合物是让我们变成胖子的凶手,也是帮助我们节食减肥的利器 吃太多碳水化合物会让你变成胖子,但是,吃太少的后果可能更严重 上回说到,减肥的要义就在热量的摄入小于输出,只是大脑总碍手碍脚的,坏咱们的好事。既然这场你死我肥的战斗拼抢的是进入身体的热量,就让我们先来看看这些热量是怎么进入我们身体的吧。是什么吃胖了我们?不吃它还不行么? 作为一名凡人,我们获取热量的途径少得可怜。准确的说,就只有一个,吃 。并且,也不是所有吃进肚子里的东西都可以变成热量,对于大多数人,或者大多数时候,热量的来源只有三个:碳水化合物,脂肪,蛋白质 (1) 。听着都耳熟对吧,你真的知道他们是谁?比方说,咱们平时吃得最多的——碳水化合物。 在学术界,碳水化合物的定义可以简单到“糖”,也可以复杂到“多羟基醛或多羟基酮及其缩聚物和某些衍生物的总称” (2) 。在胖子界,碳水化合物的定义经常可以复杂到“米饭面条烤红薯(等)”,也可以简单到“吃了体重就反弹”。那到底碳水化合物是什么呢?先做个游戏吧,大家来找茬,请迅速找出下面这幅图里所有没有碳水化合物的食材。 图片来源: http://www.freexscape.com/ 你找出了几个?答案是:除了那两条鱼,其他全是。是的,那杯牛奶里也有不少的碳水化合物。(顺便提一下,那两条鱼活着的时候身体里也有不少碳水化合物哦)感觉有点乱么?这样吧,既然是要减肥,不妨就把各种各样的碳水化合物分成两类,“会让你长肉的碳水化合物”和“不一定会让你长肉的碳水化合物”。 “会让你长肉的碳水化合物” 日常生活中“会让你长肉的碳水化合物”也分两种,每种都有一个熟悉的名字。一个叫“糖”,基本上就是我们平时说的糖 (3) 。另一个叫“淀粉”,基本上就是我们平时说的淀粉 (4) 。略有不同。 先给介绍一下“糖”氏三兄弟。它们是我们常会听到的 葡萄糖 和 果糖 (不是水果糖),还有我们不太熟悉的 半乳糖 (5) 。哥儿仨是孪生兄弟,身高体重一个样,只是长得有些出入。我们不熟悉半乳糖是因为它比较低调,一般不会单独露面。另外那两位可就是碳水化合物家的栋梁了,日常饮食中大部分的碳水化合物里都能找到他们的身影。水果和蔬菜里都有天然的果糖和葡萄糖。蜂蜜基本上就是大坨的果糖和葡萄糖堆在一起。果糖大概是因为长得实在太好看了,舌头上的味蕾看到它就特别的兴奋 (6) ,所以经常和葡萄糖一起被添加在甜食和饮料里面 (7) 。哦对了,平常说的“血糖”就是血液中的葡萄糖。 兄弟三人也会两两结合以二人组的形式出现在我们的食物里 (8) 。比如那个低调的半乳糖,它和葡萄糖结合在一起的时候就有了一个更响亮的名字, 乳糖 。想歪了,不是大白兔那种。乳糖是乳汁里天然存在的碳水化合物,各种奶、各种乳制品里都有这个小组合。还记得前面照片里那杯牛奶吗?如果那是一杯脱脂奶,它一半的热量都是乳糖贡献的 。 两个葡萄糖结合在一起就变成了 麦芽糖 。天然的麦芽糖很少,只有大麦这样的谷物在发芽的时候才有。但是在生活中麦芽糖可不是什么稀罕东西。娃娃们喜欢吃的饴糖和灶糖(关东糖、糖瓜)基本上就是大块的麦芽糖。啤酒、格瓦斯这类发酵饮料里也可以找到它。 葡萄糖和果糖在一起就更不得了了,这个小组合就是我们家家都有的 蔗糖 。蔗糖长得也很漂亮,味蕾也很喜欢它。水果、蔬菜和谷物的甜味有一部分就是因为它们含有蔗糖。平常吃的白(砂)糖就是从甜菜或者甘蔗里精炼提纯的蔗糖。我们喜欢的冰糖和姨妈喜欢的红糖也都经过加工的蔗糖。 那 淀粉 又是什么呢?淀粉是一大帮手拉着手的葡萄糖们,一会儿排成人字,一会儿排成一字……成群结伙的葡萄糖手拉着手摆出或歪歪扭扭、或枝枝叉叉的造型,就是平常在各种粮食、豆类、土豆、红薯,还有蔬菜水果里能见到的淀粉了 (9) 。植物们利用淀粉来存储在光合作用中吸收的能量。所以,你也可以认为,淀粉就是植物身上的“肥肉”。所以,按照以形补形的传统精髓,这就是为什么吃草也会长肉的原因。 会让你长肉的碳水化合物就是这些,那不吃这部分不就万事大吉了?幼稚。且不说碳水化合物是目前最物美价廉环保节能的热量来源,就说咱自身的需求,作为一个凡人,我们的身体需要葡萄糖,刚性需求。碳水化合物呢,是我们获取葡萄糖最简单有效的途径。葡萄糖是最受欢迎的热量来源,我们所有的器官都能够通过血液循环方便快捷的获取葡萄糖中的热量,即便是那些可以利用其它能源的器官也喜欢优先使用葡萄糖。更要命的是,我们血液中的红血球、视网膜、晶状体、肾,还有大脑和中枢神经系统都必须依赖葡萄糖才能够正常工作 。你可以任性,它们能乐意么?如果不吃碳水化合物,首先缺少了热量的来源,同时也切断了葡萄糖的供应。这个时候,身体就不得不牺牲肌肉和其它更有价值的组织生产葡萄糖 (10) ,同时大量消耗脂肪生产葡萄糖的替代品来给中枢神经和大脑提供热量 (11) 。我知道你可能不在乎那点肌肉,“大量消耗脂肪”听起来更是正中下怀。高兴得太早了,少年!这可不是正常的脂肪消耗。在这个过程中产生的“垃圾”可能会让人得上一种叫做“酮酸中毒”的病。这个病轻则四肢无力、头疼口臭,重则意识模糊、嗜睡昏迷,再严重真可能要命的哦 (12) 。 “不一定会让你长肉的碳水化合物” 先说说另一种“淀粉”,也是手拉着手成群结伙聚在一起的葡萄糖们。我们的身体里就有(还有前面照片里那两条鱼活着的时候),叫做 糖原 (13) 。动物的肌肉和肝脏里有很多糖原,但是屠宰之后很快就分解了,所以在平常吃的肉里很少有糖原存在,不够让你长肉的。 另一种“不一定会让你长肉的碳水化合物”的名号就响亮得多了,那就是清宿便、排肠毒、美容养颜、纤体瘦身的 膳食纤维 。想到嚼不烂的芹菜杆和豆角皮了?那是菜长老了。简单来说,所有能吃进肚子里,但是又不能在小肠里被消化吸收的碳水化合物都属于膳食纤维 (14) 。蔬菜、水果、谷物、豆类中都含有丰富的膳食纤维。西兰花和炸薯条里的膳食纤维就都比芹菜多。 膳食纤维因为不能在小肠里被消化吸收,所以不会像其它的碳水化合物那样提供大量的热量让我们长肉。不过膳食纤维也不是完全不会提供热量。一部分膳食纤维是大肠里各种细菌的美味。大肠中的细菌在发酵分解这部分膳食纤维的过程中会产生一些我们能够吸收的营养和热量。大约是普通碳水化合物热量的一半。另一部分就是我们通常理解的膳食纤维,怎么进来就怎么出去的那种,完全没有办法被人体吸收利用。 食物中的膳食纤维能增加粪便的体积和质量,保持粪便湿润,促进肠道蠕动,提高粪便通过大肠的速度,缓解便秘,还能预防痔疮、阑尾炎和消化道憩室病,保护消化道的健康 。不过,膳食纤维的本事可远不止这么一点。大量的研究表明,富含膳食纤维的饮食可以降低2型糖尿病的风险 ,可以降低心血管疾病的风险 (15) ,甚至还可以降低直肠癌的发病几率 (16) 。当然,还有胖子们最关心的,富含膳食纤维的饮食非常有助于控制体重,节食减肥 。 正是因为膳食纤维的这么多优点,市场上出现了越来越多添加了膳食纤维保健品和膳食纤维补剂。可惜的是,也有不少学者认为,膳食纤维的保健作用并非来自它本身,而是天然富含膳食纤维的食物(比如豆类和全麦)中各种成分的综合效果 。所以,想健康减肥,富含膳食纤维的食物才是最好的选择(之一)。 那既然膳食纤维这么好,是不是多多益善呢?当然也不是,凡事总有个度。过多摄入膳食纤维可能导致吸收的热量不足。对胖子不是个问题,但是对以为自己是胖子的小孩子、老人、已经营养不良的人,或者饭量本来就很小的人就可能会造成困扰了。更重要的是,摄入过量的膳食纤维也可能会影响身体对某些矿物质的吸收 。如果日常饮食中的矿物质本来就不太充足的话,问题就更严重了。 【注释】 1) 因为这三种营养元素每天的摄入量都相对较大,所以与微量营养元素相对应,它们叫做宏量营养元素,或者常量营养元素。顺便说一下,还有一个东西,它不算营养元素,但却是不少人,在不少时候获取热量的另一个途径。这个东西就是酒精。顺便再说一下,酒精提供的热量要高于碳水化合物和蛋白质,快赶上脂肪了。 2) 所有碳水化合物都是由碳、氢和氧三种元素组成的,并且绝大部分碳水化合物中这三种元素的比例都是C:2H:O,就像是一个碳加一个水(C·H 2 O),所以在最初人们发现它的时候,起了碳水化合物这个名字。碳水化合物中分子结构最简单的叫做单糖(Monosaccharide)。由两个单糖分子经过脱水连接在一起形成的叫做二糖(Disaccharide)。如果是两个以上的单糖分子脱水连接在一起就叫多糖(Polysaccharide)。 3) 通常,为了与生活中常说的“糖”区分开来,也把这一类碳水化合物叫做简单碳水化合物(Simple Carbohydrate)。简单碳水化合物从分子形式来说就是单糖和二糖的总称。 4) 与单糖和二糖相对应,多糖是分子形式更复杂的糖类化合物。同时,相对于简单碳水化合物,多糖也叫做复杂碳水化合物(Complex Carbohydrate)。淀粉只是多糖的一种。糖原(Glycogen)和膳食纤维(Dietary Fibre)也都属于多糖,不过我们日常膳食中通过这两种多糖获取的热量非常少。 5) 葡萄糖、果糖和半乳糖有相同的分子式C 6 H 12 O 6 ,都属于单糖。单糖是结构最简单的糖类,是组成其它更复杂糖类的基本单元。葡萄糖、果糖和半乳糖是最常见的三种单糖。日常膳食中绝大部分的碳水化合物也都是由它们相互结合构成的。 6) 果糖分子中碳、氢、氧原子的排列更能刺激舌头上的味蕾,所以尝起来更甜一些。果糖比葡萄糖甜75%,比平常吃的白糖甜40%。 7) 食品加工业广泛使用的高果糖玉米糖浆(High Fructose Corn Syrup, HFCS)就是葡萄糖和果糖的混合物。 8) 两个单糖分子结合在一起就形成了一个双糖,或者叫二糖(Disaccharide)。麦芽糖、蔗糖和乳糖也是日常膳食中最常见的三种双糖。 9) 淀粉是葡萄糖的聚合体。聚合在一起的葡萄糖分子如果排列成一条单链就叫做直链淀粉(Amylose),如果排列在一起的葡萄糖链有支链,就叫支链淀粉(Amylopectin)。不同植物中淀粉的种类不尽相同,但是总的来说都是各种各样直链和支链淀粉的组合。 10) 当饮食摄入的碳水化合物无法提供足够的葡萄糖来维持血糖水平的时候,身体会通过一种叫做“糖异生”(Gluconeogenesis)的过程来分解氨基酸和其他原料生产葡萄糖,维持正常的血糖水平。 11) 我们的大脑只能燃烧葡萄糖和酮体(ketone body)来获得能量。酮体是脂肪酸代谢的中间产物。没有足够的碳水化合物(葡萄糖)的时候,身体只能依赖脂肪供能(身体依赖脂肪供能的这个状态叫Ketosis)。但是脂肪的正常代谢产物又不能给大脑供能,所以这个时候就只能生产大量的酮体来代替葡萄糖完成给大脑提供热量的工作。 12) 血液中酮体浓度过高就会发生酮酸中毒(Ketoacidosis)的情况。关于低碳水化合物饮食引起的酮酸中毒是否有害健康的问题,有不少研究发现了各种各样或轻或重的副作用 。但也有不少研究认为方法得当、管理有效的话,问题并没有那么严重,对肥胖症和2型糖尿病患者可能还有好处 。但有一点是可以确定的,在没有专业内科医生、营养师的指导和护士的护理条件下贸然大幅度降低碳水化合物的摄入甚至完全不吃碳水化合物是会有危险的。 13) 糖原(Glycogen)是动物体内用来储存葡萄糖的地方,所以有的地方也叫它动物淀粉。糖原的结构和植物中的支链淀粉类似,但是有更多的支链,这样在短时间内可以分解出大量的葡萄糖来稳定血糖水平或是给肌肉做功提供热量。一些微生物(包括酵母)和菌类(蘑菇)中也可能含有很少量的糖原 。 14) 膳食纤维(Dietary Fibre)最初的定义是无法在小肠里消化吸收的植物细胞壁。这个定义没有包含碳水化合物中的抗性淀粉和其他抗性糖,但是包含了不是碳水化合物的木质素。现在所有这些都叫膳食纤维。所以严格来说,碳水化合物的一部分是膳食纤维,膳食纤维也有一部分碳水化合物。 15) 可溶性膳食纤维随着食物进入消化道之后,会吸收大量的水,形成果冻一样的胶冻。这个胶冻在胃里会裹住一部分食物,减缓这些食物被消化和吸收的速度,这就减缓了葡萄糖的吸收,有助于稳定血糖水平,降低 2型糖尿病的风险。这团胶冻进入小肠之后,会和胆汁裹在一起,最后带着一部分胆汁离开我们的身体。因为有更多的胆汁被排出体外,肝脏只好动用它的胆固醇储备来制造新的胆汁。最后,胶冻进入大肠,被肠道菌发酵分解,这个过程中产生的副产品又会抑制肝脏合成新的胆固醇,所以就又帮助我们降低了血液中的胆固醇含量,降低了心血管疾病的风险。 16) 膳食纤维降低直肠癌发病几率的作用机理还不是非常清楚。有可能是因为膳食纤维能够稀释、锁住大肠里的致癌物质,加速排出体外(真的排肠毒)。也可能是因为膳食纤维刺激了大肠菌类的活动,发酵产生的短链脂肪酸增加了大肠溶液的酸性,同时激活了大肠里有抗癌作用的酶,抑制炎症的产生 。 【参考文献】 Geissler, C., Powers, H. 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接着两个保安的对话说“糖”
热度 5 cherrylu1960 2014-1-29 00:07
下班时,小区大门口进进出出,也就几十秒的时间,无意中听到了两个站在南北两侧,隔着大门的两个小保安关于糖的有趣对话。 甲:我刚才饿了,吃个块号称是无糖的饼干,可是怎么那么甜呢?这甜味是从哪里来的呢?说无糖,是假的吧? 乙:你别老外了,你咋不知道,你的嘴是甜的呀?你嘴里有淀粉酶啊,能把碳水化合物变甜啊。 显然,看起来乙保安的学问比甲保安大,他对自己的答案颇为满意呢。当然,过路匆匆,我没有继续听到他们后来的对话。 生活中其实处处有科普的话题,两个保安的这段对话,也让我想起,在这里不妨接着他们的话题说说“糖”,尽管在这里掰扯这个话题多少显得有些小儿科。谁没学过有关糖的有机化学呢。 首先,是糖都是甜的吗?答案是否。 糖的定义是多羟基醛或多羟基酮,广义的糖类包括单糖( 3-6 个碳原子的多羟基醛或多羟基酮)、寡糖(含 2 - 10 个单糖分子)和多糖(由很多单糖分子缩合而成)。从化学结构上讲,甜味来自于分子结构中含有的多羟基。 单糖和寡糖从物理性质上讲为结晶型固体,可溶于水,所以有甜味,如葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖等都挺甜的。而我们熟悉的像淀粉,纤维素等也是糖,但属于多糖,物理结构上多为无定型固体,难溶于水,也就不甜。 第二个问题,有甜味的都是糖吗?答案也是否。除了糖类,同样含有多羟基的甘油(学名丙三醇,有三个羟基),甘醇(学名乙二醇,两个羟基),甘露醇(学名己六醇,有六个羟基)等,都有甜味,但不含醛或酮,所以不是糖。 下面说说保安关于“嘴甜”的话题。 我们口腔中是含有淀粉酶,它可以把吃在嘴里的碳水化合物变得有甜味吗?答案是可以的。 当我们把一块馒头在嘴里多咀嚼一会儿,就会感觉起来越甜,这是由于口腔中的淀粉酶把吃进去的淀粉变成麦芽糖了,而麦芽糖与我们熟悉的如葡萄糖、果糖、蔗糖等都属于单糖或寡糖,是有甜味的。其中果糖最甜了。 但关键的问题是,保安乙混淆了一个问题,无糖饼干本来就是甜的,而不是用嘴巴嚼甜的,因为它含有另外一类不是糖的甜味剂――木糖醇,与上面说的甘醇、甘露醇,都属于非糖类带甜味物质。 由于家中有糖尿病病人,有时会到超市找无糖食品买,如无糖面包什么的,这是一类不添加葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖等糖类,一般用木糖醇等甜味替代品的加工食品。从添加剂的角度讲是无糖,但是面包主要成分是淀粉,属于多糖,从这个角度讲,就不能叫无糖面包,只能叫无添加糖类面包吧。 现在想明白了,也不怎么买无糖食品了,因为木糖醇吃多了也有不好的地方。反正面包也是碳水化合物,添加不添加糖类也不那么关键。糖尿病人控制进食量才是根本。 最后,想说一点,按照新的有机化学名词标准,碳水化合物这个名词要用糖类取代。这两个是同义语,我个人认为,可能碳水化合物的概念更为人所熟知,而糖类对于老百姓来说,则往往容易与吃的甜糖混淆了。
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