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健康

只吃高蛋白低脂肪食物,怎麼還是會長肥肉而不是肌肉?原因出在肌肉鍛鍊?

看到有的朋友在疑惑:既然人體能夠把攝入的氨基酸合成為蛋白質,為何又說人體不能儲存氨基酸?請有此疑問的朋友思考下面三個問題:

1、儲存的定義是什麼?它與人體把攝入的氨基酸合成為蛋白質有何區別?

2、人體的狀態是一成不變的,還是隨時在變化的?

3、為什麼你吃很多食物(即便是高蛋白低脂肪食品)而不運動,只能長一身肥膘,卻不會長出一身肌肉?

簡單說,人體不能儲存氨基酸,是因為兩個原因:

1、儲存氨基酸(或蛋白質),不會給人體帶來足以在自然選擇中勝出的優勢;

2、儲存氨基酸(或蛋白質),卻會給人體帶來可能被自然選擇淘汰的風險。

由於以上兩個因素,即使在漫長的生物演化史中出現過能夠儲存氨基酸(或蛋白質)的個體,也會被自然選擇所淘汰,而不能逐漸累積下來成為普遍現象。如果把氨基酸(或蛋白質)和碳水化合物(糖)、脂肪在這兩方面做個對比 ,就能看得更清楚一些,下面我就把儲存糖原 /脂肪相對於儲存蛋白質的優勢細說一下。

先說風險,這裡要引進一個概念:食物生熱效應(thermic effect of food,縮寫為 TEF),指某種營養素或某種食物在消化、吸收、轉運、代謝和儲存過程中消耗的能量。顯然,如果一種食物的生熱效應過高,則身體吃下這種食物後從中實際得到的熱量必然較少(例如有些觀點認為芹菜和葡萄柚是“負熱量”食物,就是因為身體從中獲取的熱量不足以彌補消化吸收的消耗)。這對於因熱量過剩而苦於肥胖困擾的現代人來說當然是件好事,但對於經常面臨飢餓威脅的野生動物(也包括一百年前及更早期的人類)而言,就不是什麼好訊息了。

 

說到這你應該已經知道我要說什麼了——蛋白質的食物生熱效應是不是比碳水化合物和脂肪更高?對,而且不是高一點點,是高出許多(以下百分比系消耗量與食物本身提供熱量之比):

碳水化合物的生熱效應:5~10%(不同文獻的資料有差異,有低至 5%的,也有高達 15%的)

脂肪的生熱效應:3~5%(不同文獻的資料有差異,有低至 3%的,也有高達 10%的)

蛋白質的生熱效應:20~30%(不同文獻的資料有差異,有低至 20%的,也有高達 35%的)

 

需要注意的是,這差異主要來源於合成階段:將脂肪轉化為甘油三酯所需的能量最少,將葡萄糖轉化為糖原所需的能量稍多,而將氨基酸轉化為蛋白質所需的能量最多。所以,即使在現代人攝入熱量和蛋白質都過剩的時候,也是將多餘氨基酸脫去氨基再轉化為脂肪儲存——直接把氨基酸以蛋白質形式儲存起來的能耗太高了,自然狀態下經常面臨飢餓威脅的野生動物和早些年的人類即便偶(bu)然(xing)通過基因突變有了這個功能,也很容易因為消耗能量太多而被一波接一波的饑荒淘汰掉。

 

再說好處,我在之前的 Live裡曾經提到過,碳水化合物作為“理想能量來源”的一個重要原因是它既能滿足高強度運動(無氧糖酵解)的需要,也能滿足中低強度(有氧氧化)運動的需要(相比之下,脂肪和蛋白質只能通過有氧氧化供能,無法為身體進行高強度運動提供所需的能量),且在進行有氧氧化時,其輸出功率要比脂肪和蛋白質的有氧氧化高出大約 100%(也就是說能讓你跑得更快),這在自然界動物的生存競爭中可謂是生死攸關:

所以身體以糖原的形式儲存一定量的碳水化合物是非常有必要的——沒有這個機製的生物更容易因為跑不過捕食者或獵物而被淘汰。但既然如此,那為什麼身體還要儲存脂肪呢?這我在為什麼人體儲存能量以脂肪的形式為主,而不是以肌肉儲存能量呢? -知乎裡曾經解釋過,此處再複述一遍:

1、糖原飽含羥基,儲存時是以水合物形式存在(脂肪疏水就沒這個問題),身體每儲存每一克糖原,就要相應儲存三克水。而同樣重量的糖原所含能量又不及脂肪的一半(按完全氧化釋放的能量算,每克脂肪相當於 2.3克碳水化合物,如果按完全氧化後產生的 ATP分子數算,則是每克脂肪相當於 2.5克碳水化合物),也就是說,儲存相同的能量,脂肪帶來的體重增加只是糖原的 1/9~1/10(1克脂肪對應 2.3~2.5克糖原再加上 6.9~7.5克水)。

 

2、同樣地,由於糖原儲存時以水合物形式存在,其體積也大大增加。人體每儲存一克脂肪約佔據體積 1.2毫升,而每儲存一克糖原所佔據的體積將近 5毫升,大約是脂肪的 4倍。如前所述,由於同樣重量的脂肪所含能量是糖原的 2.3~2.5倍(取決於是按釋放能量算還是生成的 ATP分子數算),所以儲存相同的能量,脂肪所佔的體積也只是糖原的 1/9~1/10。

這裡你可以捏捏身上的肥肉,想象一下,如果動物和人類只能以糖原形式儲存能量,那麼這些肥肉變成儲能相等的糖原後,體積和重量都要變成原來的十倍……那麼上面獵豹追擊羚羊的畫風就會變成下面這樣:

總之,完全以糖原代替脂肪來儲存能量會讓身體變得龐大沉重,行動不便,不利於在追逐獵物或是逃避捕食者中勝出,所以不把脂肪作為儲能主要形式的機製也會被自然選擇所淘汰。

(食物生熱效應在這裡也有一定作用,但相比之下不是主要因素,如前面給出的資料所示,碳水化合物和脂肪的食物生熱效應的差異遠不如蛋白質和脂肪 /碳水化合物大)

綜上所述,在漫長的演化之後,自然界最終為人體選擇的儲存機製如下:

(一)多餘氨基酸只能以脂肪形式儲存,決不能以蛋白質形式儲存——儲存蛋白質既不能帶來碳水化合物高功率輸出(有利於快速跑動追擊獵物或逃避捕食者)的優勢,也不能帶來脂肪用很少能耗、體積和重量儲存大量能量(有利於度過饑荒和身體輕巧追擊獵物或逃避捕食者)的優勢,卻會因為高得多的食物生熱效應而大幅度增加能量消耗,從而更容易在饑荒時餓死。所以攝入的氨基酸在滿足了身體組織新陳代謝需求後,多餘部分只能被脫去氨基後作為燃料燒掉,或轉化為脂肪儲存。

(二)多餘碳水化合物必須以糖原形式儲存一部分,但不能太多——碳水化合物能提供高功率輸出,有利於追擊獵物或逃避捕食者,但儲存太多又會讓身體變得龐大沉重,行動不便,反而不利於追擊獵物或逃避捕食者。所以最終通過自然選擇遴選的機製是以糖原的形式少量儲存碳水化合物以備緊急之需(例如人體肝糖原儲備在不進食的情況下只能滿足一天的能量需求,之後只能靠糖異生來補充,而肌糖原也只能維持大約 70~75%最大吸氧量強度下運動 90~120分鐘),其餘的碳水化合物仍然要轉換為脂肪再儲存。

(三)儲存多餘能量主要靠脂肪,但不能全靠脂肪——如前所述,脂肪能夠以最低代價(食物生熱效應,佔據體積和重量)儲存最多能量,因而是身體儲存多餘能量的主要途徑(正常身材的人體內脂肪足夠連續步行 20天或跑步 5天)。但如果全以脂肪形式儲存能量,就無法滿足突發緊急情況下高強度運動的需要(脂肪有氧氧化的能量輸出功率隻及糖有氧氧化的一半,無氧糖酵解的四分之一),不利於追擊獵物或逃避捕食者,因而仍然要以糖原形式儲存一部分能量,以備緊急情況時動用。

(人體在飢餓時會分解肝糖原來補充血糖,但不會分解肌糖原補充血糖,也是同理——肌糖原要留著緊急時刻拚命用)

以上就是人體“大量儲存脂肪,少量儲存碳水化合物,絕不儲存蛋白質”的原因所在。演化與自然選擇,以及人類社會在進入文明時代後的钜變所帶來的“生活方式和身體運作機製的不匹配”是非常有意思的話題。

Reference:健康生活

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