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別歧視脂肪!身體少了它可不行──《脂肪的祕密生命》

商周出版_96
・2017/04/13 ・2117字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 545 ・八年級

脂肪經濟學,我們可以存好存滿嗎?

針對脂肪如何生成、儲存於何處、人體以何種方式使用脂肪及何時使用等問題所做的無數研究,終於拼湊出完整的馬賽克畫。這幅畫顯示,人的胃臟、胰臟和小腸會將吃進去的食物分解為胺基酸、脂肪和碳水化合物。這些物質會進入循環系統,部分直接存入組織內,某些則由肝臟進一步分解和處理。

肝臟負責攝取消化完的食物,並將其轉換成身體可用於供應能量、促進生長及維持生理機能的物質。此外,肝臟也會處理一部分我們所攝取的胺基酸,並利用它們製造人體所需的蛋白質,之後再將剩下的胺基酸、碳水化合物、糖分與脂肪轉換成三種主要能量來源:葡萄糖肝醣脂肪

熱量之於人體,好比金錢之於人類。貨幣是社會經濟中的必需品,而能量對於人體的運作也不可或缺。金錢分為數種不同形式,包含現金、活期存款帳戶和定期帳戶。我們會領現以便即時消費,有些錢存入活期存款帳戶方便隨時取用,有些則存入定期帳戶以備不時之需。

人體內,葡萄糖的角色便如同現金,肝醣是活期存款帳戶,而脂肪則是定期存款。

熱量之於人體,好比金錢之於人類;葡萄糖的角色便如同現金,肝醣是活期存款帳戶,而脂肪則是定期存款。圖/By 401(K) 2012 @ flickr, CC BY-SA 2.0

儲下好脂肪,讓你能量滿滿!

葡萄糖是一種糖分,可立即供應身體當下所需的能量,因此角色如同現金。它可從食物中攝取,也可由肝臟製造。針對無法進食的病患,醫院會在點滴中加入葡萄糖,將養分輸至靜脈。

手邊有太多現金時,我們會將部分存入帳戶。人體的肝醣正如同預備金,由肝臟與肌肉從葡萄糖中製造、串成鏈狀再儲存以備未來之用。一旦血液中葡萄糖含量降低,人體便會開始分解肝醣,一次分離一個肝醣分子,並在必要時燃燒能量。

脂肪與葡萄糖全然不同。它不像糖原(glycogen,又譯為肝醣),純粹由葡萄糖堆疊而成作為備用。脂肪分子(也稱脂肪酸)由十四至二十個碳原子互連而成,三個一組形成具有長鏈、柔軟彈性且可與細胞產生反應的三酸甘油酯,好緊密儲存於人體的脂肪細胞中。當人體的葡萄糖與肝醣含量過低時,三酸甘油酯會尋找脂肪並將其轉換為所需的能量。脂肪如同定期存款,不易取得卻能安全地儲存大量能量

當人體的葡萄糖與肝醣含量過低時,三酸甘油酯會尋找脂肪並將其轉換為所需的能量。它就像定期存款,不易取得卻能安全地儲存大量能量。圖/Public Domain, wikimedia commons

若以科學術語表示,人體製造脂肪的過程稱為「脂肪生成」(lipogenesis),而脂肪瓦解以釋放脂肪酸進入血管的活動則稱作「脂肪分解」(lipolysis)。人體大多於進食後才會進行脂肪生成,因為此時才有多餘養分可供儲存。

人體消化食物時,胰腺會釋放胰島素並向體內的細胞發出訊號,告知養分即將進入,讓細胞做好接收的準備,將其轉換成能量以立即使用或儲存備用。進食後,人體的葡萄糖含量會攀升(補足現金),接著肝醣含量上升(活期存款帳戶進帳),一部分的膳食脂肪儲存於脂肪組織中,而後多餘的碳水化合物、糖分、脂肪與蛋白質進入肝臟,經由脂肪生成轉換為脂肪。

親愛的,你真的需要脂肪!

脂肪分子從肝臟流至全身血管中,儲存於人體細胞(大多為脂肪細胞)中。脂肪分子會排除水分,聚集的效率也十分良好,平均四萬個脂肪分子不到五公斤重。如果換成同樣分量的肝醣或葡萄糖,重量會增為兩倍(包含水分的重量)。因此,我們應該感謝老天為人體創造了脂肪。

事實上,人類的大腦在運作時與肌肉活動時所使用的能量一樣多,其次則是肝臟、心臟、消化系統與腎臟。脂肪酸一旦進入細胞,碳原子會受化學作用而分解,產生人體可使用的能量。若葡萄糖與肝醣的含量下降,身體會從脂肪(即定期存款)中獲取能量。

如果脂肪功能失常,這一切便無法運作。人體攝取的脂肪與糖分不會儲存於脂肪組織內,而是進入血管、在循環系統中自由流動。它們會堆積在不該有脂肪的地方,例如心臟、肝臟和器官間的空隙,損害器官的正常功能。脂肪失常發展到最後,會引發糖尿病、心臟病與肝功能失常。

脂肪失養症便是脂肪功能失常的案例,罹患此症的患者因為不能在體內維持適當的脂肪量,而無法將脂肪與多餘養分妥善儲存於體內,導致脂肪堆積在肝臟與皮下部位。

儘管減肥節食的人都希望身上沒有脂肪,但要是體內欠缺脂肪,後果可是不堪設想。


 

本文摘自《脂肪的祕密生命:最不為人知的器官脂肪背後的科學與它對身體的影響》,商周出版。泛科學 2017 年 4 月選書。


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為什麼吃甜的會蛀牙?——《生活中的東西都可以寫成化學式》

快樂文化
・2022/05/09 ・1404字 ・閱讀時間約 2 分鐘

來談談我們的敵人——蛀牙。

蛀牙的化學物語

導致蛀牙的主要原因有兩個。前面提過的蛀牙菌是其中一個因素,而蛀牙菌具體的名稱為「轉糖鏈球菌」,據說這種細菌常在孩童約三歲以前經由大人傳染,原因包括使用父母用過的筷子和湯匙,或輪流喝飲料等;另一個因素就是食物中所含的糖分,主要成分為「蔗糖」。

這兩個因素結合在一起時,就會發生以下情況:首先,轉糖鏈球菌利用蔗糖製造一種稱為「葡聚糖」的分子。葡聚糖的化學式為(C6H10O5)n,後面會再詳細說明。葡聚糖附著在牙齒表面,會成為轉糖鏈球菌的棲息地。此外,口腔中的其他細菌(根據統計,口腔中的細菌有 600 多種)也會混入其中。

這些附著在牙齒上的組合物稱為「牙菌斑」,有時也被稱為「齒垢」或「生物膜」(biofilm,又稱菌膜)。你可能在牙膏等的廣告中有聽過這些名詞。

之後,獲得棲息地的轉糖鏈球菌會產生大量的「酸」,引發去礦質作用,最終導致蛀牙。這個過程如下列所示。

轉糖鏈球菌生活在溫暖的葡聚糖裡,並分解出乳酸;事實上它們也會分解出醋酸,及一種稱為甲酸(HCOOH)的酸,但乳酸所佔的比例較高。這些酸會引發強烈的去礦質作用,溶解牙齒並造成蛀牙。

在這種情況發生前,必須好好刷牙,以澈底清除黏附在牙齒上的牙菌斑(葡聚糖+細菌)!即使是漱口,具黏性的牙菌斑也不易脫落,最有效的方法還是好好刷牙。而牙膏中含有研磨劑(可幫助去除汙垢的顆粒),能有效去除黏黏的牙菌斑。

不易蛀牙的甜食

上個單元我們說明了糖是如何引起蛀牙的。事實上也有一些分子的味道就和糖一樣甜,但卻不太容易引起蛀牙,其中最有名的分子之一就是「木糖醇」,你可能有聽過加了木糖醇的口香糖吧!這個分子的化學式為 C5H12O5,詳細的結構如下圖。

為什麼木糖醇味道甜甜的,卻不容易引起蛀牙呢?在回答這個問題前,我們先回想一下為什麼蔗糖(糖)會導致蛀牙。蔗糖是轉糖鏈球菌用來製造葡聚糖的材料,而反應過程中產生的果糖,會被轉糖鏈球菌做為養分來源,並分解出乳酸分子。

那木糖醇呢?首先木糖醇不像蔗糖是製造葡聚糖的材料,另外轉糖鏈球菌不會把木糖醇當成養分來源,所以也不會分解出乳酸。因此它們的味道雖然很甜,但卻不容易引起蛀牙。

這裡出現了一個問題。木糖醇和蔗糖的結構看來截然不同,但為什麼味道也是甜甜的呢?若像下圖一樣,稍微改變一下木糖醇的畫法,就會發現它的結構與構成蔗糖的葡萄糖和果糖很像,具有許多羥基這點也非常相似。

——本文摘自《生活中的東西都可以寫成化學式》,2021 年 11 月,快樂文化


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