为什么碳水和糖才是长胖元凶,明明脂肪热量更高啊?

为什么碳水和糖才是长胖元凶,明明脂肪热量更高啊?

陈柏龄,《量化健身》已出版

这个问题下面的许多回答从各个方面和角度进行了花式论证,每一个千赞的回答基本都可以做到有理有据、自圆其说。但这种百花齐放的大好局面可能会让读者眼花缭乱,太过于丰富的信息反而让人出现选择困难症,无法选取适合的理论和方法来指导自己的饮食,达到减脂的需求。

在这篇里,我会回归到最基础的科学共识,用大学教材来解读一下。

参考的是肖中举、杜友爱主编的《生理学》第四版,人民卫生出版社 2018 年出版。作为全国高等学历继续教育「十三五」(临床专科)规划教材,这本书足够的基础,也足够有说服力。

开始回答之前,先对问题本身挑一下刺。

碳水和糖严格说起来算是同一个名词,在化学上指的是只含有碳氢氧三种元素并以 C6H12O6 作为主要骨架构成的有机化合物,是我们人体的三大能量物质之一,另两种分别是蛋白质和脂肪。

虽然题目中并没有提到蛋白质,但在我看来,题目的真正含义是:如果要减脂,碳水、蛋白质、脂肪这三种人体能量来源,哪一种会有更大的负面效应?

下面我会简单介绍一下三种能量物质进入体内的过程以及消耗产生热量的机理,并对人体发胖进行简单剖析,最后给出八条简要易懂的提高脂肪代谢能力的实操方法以及一份实用性极强的日常饮食指南表格。

一、三种能量物质的消化和吸收

在说减脂之前,必须要先搞清楚我们是怎么胖起来的,也就是吃进肚子里的这三大能量成分是如何从食物通过咀嚼、消化转化成可以吸收的小分子成分,最终在体内经过复杂的生物化学过程,其中的一部分转变成为让我们又恨又怕的肥胖元凶「脂肪」。

强调一下,我们一般人吃东西基本都是有饭有菜,混合着吃下肚子,在一餐饭的时间里(一般不超过 30 分钟),食物入胃后 5 分钟就开始胃排空,咀嚼成碎片的食物在胃里研磨并混合形成食糜,进入到肠道开始主要的消化过程。

食物在小肠内停留的时间,随食物的性质而有不同,一般为 3-8 小时。

为了容易理解,我们以混合型食物作为默认的进食方式,整个消化的过程一般持续 4-5 小时,这也和我们三餐的间隔时间比较接近。

1.1 碳水的吸收

碳水只有被分解为单糖后才能在小肠吸收,主要的分解产物是葡萄糖,还有少量半乳糖和果糖,其中半乳糖和葡萄糖的吸收速度最快,果糖次之,甘露糖最慢。

1.2 蛋白质的吸收

食物中的蛋白质被消化分解为氨基酸后,几乎全部在小肠吸收。这里面有一个食物热效应(TEF)的概念,是人体在摄食后对营养素的一系列消化、吸收、合成、代谢转化过程中引起的能量额外消耗现象。

就像要烧柴火堆取暖(食物的热价),得先有点火器(食物热效应)。不同营养素的食物热效应不同,脂肪、碳水化合物、蛋白质的食物热效应,分别为其本身所产生能量的 0-5%、5-10% 和 20-30%。

也就是说,吃肉给我们提供的热量转化率只有 70%-80%,同等情况下,蛋白质相对更不容易让我们「发胖」。

1.3 脂肪的吸收

脂肪的消化产物脂肪酸、甘油一酯和甘油都是脂溶性分子,很容易被吸收进入细胞(热量损耗 0-5%),又重新合成甘油三酯,然后扩散入淋巴。

中、短链脂肪酸和甘油一酯可以直接扩散进入血液。由于食物中的动、植物油含长链脂肪酸较多,所以脂肪的吸收以淋巴途径为主。

二、身体的供能情况

人体一切生命活动所需的能量,主要来源于体内糖、脂肪和蛋白质的氧化分解,这三类营养物质中蕴藏着能被机体利用的化学能,是人体活动的能量来源。

2.1 碳水

碳水是体内最主要的能源物质,人体所需能量的 50%~70% 是由食物中的糖类物质提供的。除了供能,也可以糖原的形式储存在肝脏和肌肉组织中,但储存量较小。

2.2 脂肪

脂肪是人体内重要的供能物质,又是能源物质储存的主要形式。一般情况下,机体所消耗的能源有 30%~50% 来自脂肪。脂肪被分解成甘油和脂肪酸后,在细胞内氧化释放能量。脂肪氧化放出的能量,是同等重量糖或蛋白质氧化释放能量的两倍。在能量供应短缺时,机体主要由体内储存的脂肪氧化分解供能(脑组织除外)。

2.3 蛋白质

一般状态下,蛋白质是人体细胞的重要组成成分,不作为主要供能物质。在体内糖和脂肪严重不足、能量极度缺乏时,机体才依靠分解蛋白质获得能量。

三、能量转移和利用

一图胜千言。

体内能量的释放、转移、储存和利用示意图

C:肌酸;Pi:无机磷酸;C-P:磷酸肌酸

四、人体发胖的基本原因

从根源上来说,热量盈余是人体发胖的主要原因:我们摄入的总热量大于基础代谢、运动等各种消耗,多余的能量物质一般就会以脂肪的形式保留在身体的各个部位,造成了「发胖」的表象。

脂肪沈积在体内主要有两条途径。

一,利用食物中的脂肪转化为人体的脂肪。

从上面的内容中我们可以知道,食物中的油脂基本可以做到无损耗地消化、吸收然后重新合成,成为我们身体的一部分。如果我们的饮食中油脂含量过高,直接转化的人体脂肪也就会比较多。

同时在一般情况下,提供给身体供能的比例只有 30%~50% 来自脂肪。生成的多,消耗的少,我们的身体自然也就日见圆润。

二,将摄入的碳水化合物转变为脂肪,即人体储存能量的过程。

当我们摄入碳水化合物类(主食、甜食、高含糖量水果等)后,过多的血糖会被运送至肝脏最终合成为甘油三酯,后者在一种脂蛋白的帮助下经由血液运送到脂肪细胞中储存起来。

简单来说,我们日常吃进的碳水化合物类和脂肪,会被身体加工或吸收,最终以甘油三酯的形式储存起来。当你发现身上的肥肉「日进斗斤」时,可能是你糖吃得太多,也可能是你油脂吃的太多。

如果碰巧你是瘦肉疯狂爱好者,过多的蛋白质摄入也会转化为脂肪储存起来。目前市面上有不少流行的减脂饮食是从控制碳水化合物摄入的角度入手的,就是依据这个道理。

一般认为,高蛋白饮食对减脂有一定的效果,因为蛋白质的热量吸收会有损耗,饱腹感也比较强,不容易摄入过多的热量,但这种饮食方式容易造成营养的不均衡和很多潜在的危害,同时肉类一般都会附带比较高比例的脂肪含量,在保证蛋白质充分摄入的同时,很容易就油脂摄入超标,最终也会造成我们发胖的事实。

五、脂肪的代谢

正常人体内脂肪含量约占体重的 10%~20%,储存在其中的能量是体内糖的储存能量的 100 倍左右。1 克脂肪完全氧化可以产生 9.3 千卡能量,是 1 克糖完全氧化供能的两倍还要多(糖的卡价为 4.1 千卡 / 克)。

脂肪代谢的生化过程可以分为三个步骤,分别是:动员、转运以及氧化。下面依次给大家介绍。如果你能够加快脂肪代谢的每个步骤,你的减脂效率就会大大提高。

5.1 动员

脂肪动员即大家俗称的「脂肪分解」。在这一步骤中,脂肪细胞中储存的甘油三酯,经过脂肪酶的催化,分解为甘油和脂肪酸[2]。甘油经磷酸化后,转变为磷酸二羟丙酮进入糖酵解途径进行代谢,这里我们不再详谈。重点是脂肪酸,它与白蛋白结合,经由血液运送到全身各组织待命,等待下一步氧化供能。

脂肪动员速率主要受脂肪酶活性的调控。该脂肪酶全称为激素敏感性甘油三酯脂肪酶(我们接下来将其简称为 HSL),HSL 是脂肪分解的限速酶。它的活性越高,脂肪分解的速度就越快。因此,想要加速脂肪的分解,我们需要想办法提高 HSL 的酶活性。

HSL 的酶活性受两类激素调控:肾上腺素类物质(儿茶酚胺类、副黄嘌呤、促肾上腺皮质激素等)和胰岛素。当体内肾上腺素类物质含量高时,HSL 的酶活性就越高,分解脂肪的速度就越快;反之,当体内胰岛素含量高时,HSL 的酶活性就会受到抑制,分解脂肪的速度大幅降低。

在我们运动时,交感神经系统兴奋,肾上腺素等激素分泌增加,激活 HSL 的酶活性。交感神经系统会同时分泌糖皮质激素,抑制体内胰岛素分泌,使血液胰岛素浓度降低。

这里所说的运动,不包含散步、遛弯,只有当运动强度在 50%~70% 最大摄氧量时,交感神经系统的兴奋性才会有明显提高,血液内肾上腺素等激素浓度才会增高,从而提高 HSL 的酶活性,增加脂肪动员。

胰岛素有抗脂解作用,血液中过高的胰岛素浓度可能会阻碍脂肪动员的速度[3]。所以,为了将胰岛素浓度控制在较低的水平,我们需要通过饮食计划来调控,但并不一定需要一天三顿吃水煮鸡胸肉和无盐无油手撕包菜。不切实际的饮食计划无法坚持执行。

当肾上腺素类激素和胰岛素都处于较高浓度时,HSL 酶会忽略肾上腺素类激素的存在,活性受胰岛素的抑制。

所以想要提高脂肪的动员速度,很简单,尽可能地提高提高肾上腺素;尽可能地维持胰岛素在较低水平!想要达到这两点,你需要做的是两件事情:一是尽可能地用会让你兴奋的方式进行训练;二是饮食中采用不引起血糖大量波动的饮食方法(对碳水摄入有所控制)。

这里需要提到一个令人悲伤的注意事项:如果在脂肪动员后,脂肪酸没有被成功转运,最终还是会合成回甘油三酯,你也还是会继续维持原样。想要提高减脂的速度,就必须增加脂肪的转运速度,接下来,我们就要讲如何提高脂肪的转运速度。

5.2 转运

脂肪酸的转运过程分为两步,第一步在动员步骤时已提及,即脂肪酸与白蛋白结合,形成白蛋白—脂肪酸结合物,通过血液循环系统运送到各组织待命。我们可以通过运动来提升心率,从而提升单位时间心脏泵血量,最终达到加速血液循环的目的,使脂肪酸在更快的时间内运送至目的地。

脂肪酸转运的第二步则略微复杂,是转运过程的关键步骤。到达目的地的脂肪酸会与白蛋白「分手」,前者继续经过活化生成脂肪酰辅酶 A,然后在肉毒碱棕榈酰基转移酶(CPT)载体的帮助下,穿过线粒体膜,等待进一步氧化。

有氧和阻力训练是提高第二步转运的最好方法。长期保持规律训练会使细胞内线粒体的数目和体积增大,从而增加了线粒体的总容量。其次,有氧耐力训练和力量训练还能促进 CPT 的酶活性,加快脂肪酸进入线粒体的速度。

这里值得提一下,市面上的左旋肉碱所声称的减脂功效,都是基于外源补充左旋肉碱来提升 CPT 酶活性进而提高脂肪酸转运速度这一原理。在进行大重量力竭运动时,肌肉中游离的左旋肉碱水平会下降,脂肪酸氧化代谢受到限制,不能持续提供机体运动所需的能量。

动物实验中表明,运动中外源补充左旋肉碱可以提高 CPT 整体活性,从而提升脂肪酸氧化速度,进一步表现为更高的运动表现,以及更明显的体重减少[6]。

然而不幸的是,基于人体的研究少之又少,市场对左旋肉碱的功效褒贬不一,一部分人认为它确实有效,一部分认为买就是缴智商税,余下的一部分人表示「我就看看不说话」。左旋肉碱是否真的对人体有效,还有待进一步研究。

5.3 氧化

终于到了最后一步,脂肪酸的产物脂肪酰辅酶 A 将在线粒体内迎来氧化。经过脱氢、水化、再脱氢、硫解等操作,我们的脂肪最终变为二氧化碳、水和大量的 ATP(三磷酸腺苷)。

至此,甘油三酯化作看不见也摸不着的二氧化碳,伴随呼吸,悄无声息地离开了我们的身体。

和前两步一样,氧化环节也可以人为加速,方法仍然是有氧耐力训练和阻力训练。一定强度的规律训练可以增加细胞内线粒体的数量和体积,使得氧化反应的工厂增加,氧化效率提升。

另外,规律训练同样可以提升羟酰辅酶 A 脱氢酶——这一脂肪酸β氧化过程中关键酶的酶活性,从而提升氧化效率。

六、所以,减脂到底要怎么做?

如果你觉得上述步骤都太复杂了,那么我们可以根据脂肪合成和代谢的过程,总结八条简要易懂的提高脂肪代谢能力的注意事项:

6.1 减少脂肪合成

方法 1:提升能量消耗(提高运动消耗和非运动消耗)

方法 2:合理规划饮食来降低血液中游离甘油三酯的浓度(控制脂肪摄入)

6.2 加快脂肪动员

方法 3:通过运动提升肾上腺素类激素水平(需要较高强度、令人兴奋的训练,比如间歇训练、健身房内的动感单车等)

方法 4:合理规划饮食来降低胰岛素水平(控制碳水摄入以降低血糖波动)

6.3 加速脂肪转运

方法 5:通过训练提升心率和血流量(进行长时间低强度的运动,或者进行高强度的间歇运动)

方法 6:通过训练提高转运酶的质和量(通过有氧耐力训练和阻力训练,增强 CPT 的酶活性)

6.4 加速脂肪氧化

方法 7:提高线粒体的质和量(通过有氧耐力训练和阻力训练,增加线粒体的总容量)

方法 8:提高氧化酶的质和量(通过有氧耐力训练和阻力训练,提升酶活性)

七、减脂原则和实用食谱

看了这么多的理论,我们来给出一些实用建议和食谱,仅供参考。对减脂人群来说,关于这三种能量物质的摄入我们有如下的建议。

7.1 不同人群建议摄入的碳水化合物、蛋白质、脂肪的营养素摄入比例有所不同。

因为不同的运动机构、不同的营养学教材、不同项目的专业教练给出的「碳水化合物、蛋白质、脂肪」的每日热量比例都有很大的不同。

比如:中国营养协会建议碳水化合物、蛋白质、脂肪占每日热量摄入的 50%~65%,10%~15%,20%~30%。

流行健身饮食「区域饮食」(ZoneDiet)建议碳水化合物、蛋白质、脂肪占每日热量摄入的 40%、30% 和 30%。

因此,营养素的热量占比只建议作为该吃多少营养素的参考指标。

在确定营养素摄入量的过程中,更建议通过你的运动量、运动强度和体重来确定你应当吃多少。

7.2 你应该每天吃多少碳水化合物

比如一个普通成年人每日应当摄入 150~250 克的碳水化合物;大多数运动员每日摄入碳水化合物的数量为 300~400 克;如果是精英运动员,每日碳水化合物的摄入量可能会高达 500~700 克。如果是减脂者,每日的碳水化合物的摄入量则建议降低,但碳水化合物过低也产生「容易疲劳」「酮症」「身体开始利用蛋白质供能,从而导致肌肉分解速度加快」的现象。

7.3 你应该吃多少蛋白质

这是一个颇具有争议性的话题。

我国膳食指南给普通人推荐的蛋白质的每日摄入量在 0.8~1.0 克 / 公斤体重;对于运动人群而言,大多数运动营养学教材和专业机构都推荐,蛋白质的每日摄入量在 1.5~2.0 克 / 公斤体重。中低强度项目的运动者建议取其下限(体重为 80 公斤的运动员,每日摄入 120~140 克蛋白质即可),高强度的训练者建议取其上限(体重为 80 公斤的运动员每日摄入 140~160 克即可)。

对于减脂人群,由于蛋白质的饱腹感比较强,有助于减少摄入的总热量,同时又出于减少人体肌肉分解的考虑,适当增大蛋白质的摄入比例是一个比较推荐的做法,建议蛋白质的每日摄入量在大于 1.0 克 / 公斤体重即可。

7.4 你应该吃多少脂肪

中国营养协会建议脂肪摄入量占每日摄入总热量的 20%~30%。

美国和加拿大的医学膳食研究所(IOM)推荐脂肪摄入量占每日摄入总热量的 20%~35%。

美国国家体能协会(NSCA)建议运动员脂肪摄入量为 30%,并且认为 20%~40% 的脂肪摄入量对力量训练不会有负面影响。

对于减脂人群,适当减少脂肪的摄入,达到的效果会比较明显,因此 20% 左右的脂肪摄入量较为合适。

7.5 极简实用食谱

八、一句话答题

回到题目本身,如果读者有耐心能看完上面漫长的理论分析和实用建议,我会再给减脂人群如下的极简回答:

在控制总热量的前提下,适当增加蛋白质的摄入(也就是多吃瘦肉),一般能减少碳水和脂肪这两种长胖元凶的效果,让我们相对没那么痛苦地达到对身材的控制和要求。