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「脂肪之前,人人不等!」為何女性的脂肪比較多?──《脂肪的祕密生命》

商周出版_96
・2017/04/12 ・2849字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 566 ・九年級

才不講公平!女人天生脂肪多

女人的脂肪確實比男人多。生命是不公平的,脂肪也是如此。長久以來,女人一直抱怨男人吃比較多卻不會胖。我敢說世上應該有不計其數的女性對這種現象感到悻然。

如今,科學證實女人一直以來的看法是對的。在各大洲、各個種族與文化中,女人身上的脂肪都比男人多。

脂肪的堆積單就食量來說並不會有所差異,因為男性與女性所攝取的脂肪比例大致相同,約占飲食總熱量的三分之一。以相同 BMI 值而言,男性攝取的熱量比女性還多。然而,男女的消化系統不同,主要成因在於基因、荷爾蒙,以及(是否)將食物轉換成脂肪的生化機制。

男女之間的差別從出生時就可窺知一二。數名西班牙沙拉戈薩大學(University of Zaragoza)的學者蒐集四千五百多名新生兒的脂肪資料,比較他們的皮下脂肪、身長與體重等數值,發現各種情況下,女孩的皮下脂肪層均比男孩來得厚。無論嬰兒的身長、出生天數或體重是多少,脂肪量主要都取決於性別。他們在愛爾蘭、法國、比利時與美國也進行相同調查,得到的結論全都一樣:

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早在出生甚至仍是胚胎時,女性就擁有比男性還多的脂肪。

女性天生就擁有比男性還多的脂肪。圖/Pixabay

青春期過後,男女脂肪差更大

從十歲起,脂肪量的差距會逐漸拉大。隨著青春期到來,女生的皮下脂肪會大幅增長。到了十七歲,兩者體內的脂肪差異更達到百分之四十四至九十三不等。青春期中,女生每年增加約一公斤的脂肪量,而男生儘管由於擁有較多的肌肉與骨骼而平均體重較重,脂肪逐年成長的數值卻只有 0.2 公斤,僅女生的五分之一。

麥可.詹森(Michael Jensen)是美國明尼蘇達州羅徹斯特梅約診所(Mayo Clinic)醫師,研究男女脂肪儲存的差異已數十年。他說:

「經歷青春期後,女生的脂肪變多,而且會依典型女性的脂肪分布重新分配至各個部位。男生則會流失大量皮下脂肪。」

顯示身體會透過因性別而異的體重變化,形成更加「男性化」或「女性化」的外貌。

美國疾病防治中心主導的國家健康與營養調查研究(National Health and Nutrition Examination Survey, NHANES)曾調查近一萬六千名受試者,指出女性不分種族(包含高加索人、墨西哥裔美國人或非裔美國人),儲存脂肪的效率均比男性高,但男性整體攝取的熱量卻高出女性 51%。

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合理的解釋可能是,男性平均非脂肪組成比女性多了 33%,較多的肌肉與骨骼量促使他們需要較多熱量。因此,男性可以吃得比較多卻不會變胖。

演化優勢的光榮勳章,其實就是脂肪

為什麼女人註定會有比較多的脂肪?原因同樣是荷爾蒙與生物作用的不同。擁有較多脂肪明顯在生物演化上具有優勢。身上有脂肪代表生活無虞且擁有充足養分可進入青春期與進行生育。如第三章所提,如果女人沒有足夠的體脂肪,是無法進入生理期與受孕的。

一旦月經展開,女性的體脂肪量會在每次生理週期之間產生波動,雌激素會略微下降而黃體素升高,造成食慾與脂肪量的變化。月經週期後半段,雌激素分泌量會下降,導致女性特別渴望高油脂與醣類食物。除了食慾大增之外,同時間黃體素的增加會降低血中三酸甘油酯並將其儲存於脂肪組織內,因而累積脂肪。據信這種作用會向人體發出血液缺乏油脂的訊號,進而引起對油膩食物的慾望。從渴望食物到後來形成脂肪,長期下來讓人要減肥也難。

女人懷孕時,身體仍會持續累積脂肪。即使攝取的熱量不變,體重依然會增加,有時甚至吃得較少還是一樣變胖。這段期間,孕婦即便吃得不多,全身脂肪量仍會增加約二至六公斤。由於懷孕消耗的總熱量會上升,因此這種現象與新陳代謝減緩無關,可以推斷部分因素應該與腸道細菌有關。

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女人懷孕時,即使攝取的熱量不變,體重依然會增加。圖/By tasha @Pixabay

美國康乃爾大學教授茹絲.雷(Ruth Ley)與研究團隊將孕婦的腸道細菌移植到無菌老鼠(詳見第六章)體內,發現植入懷孕七至九個月孕婦腸道細菌的老鼠,比植入第一孕期(懷孕頭三個月)腸道細菌的老鼠還要胖。研究結果顯示,孕婦的腸道菌相在妊娠期間產生劇烈變化,提升孕婦吸收營養的能力,而這也多少說明了為何孕婦通常都會變重。

不過,無論孕婦累積了多少脂肪,有一部分都會轉變成母乳。其實,許多媽媽在生產後因為哺乳的關係得以迅速減重,而女體利用脂肪生成母乳的機制也凸顯了女性脂肪在人類生存上的必要性。

脂肪存摺,男女存法大不同

女性的脂肪比男性多的另一項原因是營養分配(nutrient partitioning),意即身體會將部分熱量轉變為脂肪,剩餘用來立即消耗或儲存為糖分(見第一章),而將熱量轉變為脂肪存量的效率則視個人體質而異。

如同第一章以金錢比喻熱量的例子,營養分配的概念就像每週領一張一百元的支票、再把其中二十元存入退休金帳戶一樣。如果剩餘的八十元不足以支付開銷,就必須再開發其他收入,因為你每週無論如何都得存入二十元。就身體而言,若在分配養分之後沒有攝取機能運作所需的能量,就會想再吃得更多。科學家尚未找出可顯著改變營養分配的方式,意味著縱使我們能夠控制飲食,人體的生物機制仍可能會激發旺盛的食慾。

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麥可.詹森解釋:「過量飲食對女性與男性所引起的反應迥然不同。相較於男性,女性將血中脂肪酸分配至皮下脂肪的效率似乎比較高。」

男性也會將熱量儲存為脂肪,但分量比女性來得低。光就這項差異,女性每年就會比男性胖個好幾公斤。澳洲新南威爾斯大學聖喬治臨床醫學院(St. George & Sutherland Clinical School)內分泌學系系主任安東尼.歐沙利文(Anthony O’Sullivan)專門研究男女在脂肪儲存方面的差異。他表示:「脂肪代謝率只要有一、兩個百分點的變化,一切就會不同。人體吸收和代謝這麼多脂肪,大部分都會被燃燒殆盡。所以如果要實際增加脂肪量,吸收效率要再高一點才行。」在儲存脂肪這件事上,顯然女人的效率比男人還要高,但這樣的高效率卻成了終生的折磨呀!

然而,即使單就女性族群而言,儲存脂肪的效率也有所差異。譬如,無論 BMI 值為何,亞洲女性的體脂肪就比歐洲女性多;非裔美國女性的內臟脂肪量普遍比歐洲女性少,但皮下脂肪卻比較多。這也許正如學者們所發現的,同樣是飽食一頓高脂美味的大餐,歐洲女性基於體質緣故,會比非裔美國女性更容易燃燒脂肪。可見不只性別,種族也會影響身體脂肪的多寡。


 

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。

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除了蚯蚓、地震魚和民間達人,那些常見的臺灣地震預測謠言
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/02/29 ・2747字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

災害性大地震在臺灣留下無數淚水和難以抹滅的傷痕,921 大地震甚至直接奪走了 2,400 人的生命。既有這等末日級的災難記憶,又位處於板塊交界處的地震帶,「大地震!」三個字,總是能挑動臺灣人最脆弱又敏感的神經。

因此,當我們發現臺灣被各式各樣的地震傳說壟罩,像是地震魚、地震雲、蚯蚓警兆、下雨地震說,甚至民間地震預測達人,似乎也是合情合理的現象?

今日,我們就要來破解這些常見的地震預測謠言。

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漁民捕獲罕見的深海皇帶魚,恐有大地震?

說到在坊間訛傳的地震謠言,許多人第一個想到的,可能是盛行於日本、臺灣的「地震魚」傳說。

在亞熱帶海域中,漁民將「皇帶魚」暱稱為地震魚,由於皇帶魚身型較為扁平,生活於深海中,魚形特殊且捕獲量稀少,因此流傳著,是因為海底的地形改變,才驚擾了棲息在深海的皇帶魚,並因此游上淺水讓人們得以看見。

皇帶魚。圖/wikimedia

因此,民間盛傳,若漁民捕撈到這種極為稀罕的深海魚類,就是大型地震即將發生的警兆。

然而,日本科學家認真蒐集了目擊深海魚類的相關新聞和學術報告,他們想知道,這種看似異常的動物行為,究竟有沒有機會拿來當作災前的預警,抑或只是無稽之談?

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可惜的是,科學家認為,地震魚與地震並沒有明顯的關聯。當日本媒體報導捕撈深海魚的 10 天內,均沒有發生規模大於 6 的地震,規模 7 的地震前後,甚至完全沒有深海魚出現的紀錄!

所以,在科學家眼中,地震魚僅僅是一種流傳於民間的「迷信」(superstition)。

透過動物來推斷地震消息的風俗並不新穎,美國地質調查局(USGS)指出,早在西元前 373 年的古希臘,就有透過動物異常行為來猜測地震的紀錄!

人們普遍認為,比起遲鈍的人類,敏感的動物可以偵測到更多來自大自然的訊號,因此在大地震來臨前,會「舉家遷徙」逃離原本的棲息地。

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當臺灣 1999 年發生集集大地震前後,由於部分地區出現了大量蚯蚓,因此,臺灣也盛傳著「蚯蚓」是地震警訊的說法。

20101023 聯合報 B2 版 南投竹山竄出蚯蚓群爬滿路上。

新聞年年報的「蚯蚓」上街,真的是地震警訊嗎?

​當街道上出現一大群蚯蚓時,密密麻麻的畫面,不只讓人嚇一跳,也往往讓人感到困惑:為何牠們接連地湧向地表?難道,這真的是動物們在向我們預警天災嗎?動物們看似不尋常的行為,總是能引發人們的好奇與不安情緒。

如此怵目驚心的畫面,也經常成為新聞界的熱門素材,每年幾乎都會看到類似的標題:「蚯蚓大軍又出沒 網友憂:要地震了嗎」,甚至直接將蚯蚓與剛發生的地震連結起來,發布成快訊「昨突竄大量蚯蚓!台東今早地牛翻身…最大震度4級」,讓人留下蚯蚓預言成功的錯覺。

然而,這些蚯蚓大軍,真的與即將來臨的天災有直接關聯嗎?

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蚯蚓與地震有關的傳聞,被學者認為起源於 1999 年的 921 大地震後,在此前,臺灣少有流傳地震與蚯蚓之間的相關報導。

雖然曾有日本學者研究模擬出,與地震相關的電流有機會刺激蚯蚓離開洞穴,但在現實環境中,有太多因素都會影響蚯蚓的行為了,而造成蚯蚓大軍浮現地表的原因,往往都是氣象因素,像是溫度、濕度、日照時間、氣壓等等,都可能促使蚯蚓爬出地表。

大家不妨觀察看看,白日蚯蚓大軍的新聞,比較常出現在天氣剛轉涼的秋季。

因此,下次若再看到蚯蚓大軍湧現地表的現象,請先別慌張呀!

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事實上,除了地震魚和蚯蚓外,鳥類、老鼠、黃鼠狼、蛇、蜈蚣、昆蟲、貓咪到我們最熟悉的小狗,都曾經被流傳為地震預測的動物專家。

但可惜的是,會影響動物行為的因素實在是太多了,科學家仍然沒有找到動物異常行為和地震之間的關聯或機制。

遍地開花的地震預測粉專和社團

這座每天發生超過 100 次地震的小島上,擁有破萬成員的地震討論臉書社團、隨處可見的地震預測粉專或 IG 帳號,似乎並不奇怪。

國內有許多「憂國憂民」的神通大師,這些號稱能夠預測地震的奇妙人士,有些人會用身體感應,有人熱愛分析雲層畫面,有的人甚至號稱自行建製科學儀器,購買到比氣象署更精密的機械,偵測到更準確的地震。

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然而,若認真想一想就會發現,臺灣地震頻率極高,約 2 天多就會發生 1 次規模 4.0 至 5.0 的地震, 2 星期多就可能出現一次規模 5.0 至 6.0 的地震,若是有心想要捏造地震預言,真的不難。 

在學界,一個真正的地震預測必須包含地震三要素:明確的時間、 地點和規模,預測結果也必須來自學界認可的觀測資料。然而這些坊間貼文的預測資訊不僅空泛,也並未交代統計數據或訊號來源。

作為閱聽者,看到如此毫無科學根據的預測言論,請先冷靜下來,不要留言也不要分享,不妨先上網搜尋相關資料和事實查核。切勿輕信,更不要隨意散播,以免造成社會大眾的不安。

此外,大家也千萬不要隨意發表地震預測、觀測的資訊,若號稱有科學根據或使用相關資料,不僅違反氣象法,也有違反社會秩序之相關法令之虞唷!

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​地震預測行不行?還差得遠呢!

由於地底的環境太過複雜未知,即使科學家們已經致力於研究地震前兆和地震之間的關聯,目前地球科學界,仍然無法發展出成熟的地震預測技術。

與其奢望能提前 3 天知道地震的預告,不如日常就做好各種地震災害的防範,購買符合防震規範的家宅、固定好家具,做好防震防災演練。在國家級警報響起來時,熟練地執行避震保命三步驟「趴下、掩護、穩住」,才是身為臺灣人最關鍵的保命之策。

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別再吃著「熱狗」喊「香腸」,從做法一次看懂到底差在哪?
Evelyn 食品技師_96
・2023/04/11 ・3548字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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相信許多人童年應該多少都玩過《音速小子》這款 SEGA 經典的電玩遊戲吧?玩家只要一直按著前進鍵,就可以讓音速小子一路無阻地衝到終點,在當時的電玩界,可是帶來了前所未有的速度體驗。

音速小子是一隻擬人的藍色刺蝟,名叫索尼克,擁有超過音速的奔跑速度,最愛吃的食物就是辣味熱狗。去年 11 月 SEGA 為了行銷新遊戲 《索尼克 未知邊境》(Sonic Frontiers)時,還找上經典熱狗堡販賣店「Tulip TimeOut」一起推出合作餐點呢[1]

《索尼克 未知邊境》圖/wikimedia

不過熱狗跟香腸長得這麼像,你知道它們之間的差異嗎?

圖/GIPHY

乳化型西式香腸 VS 顆粒型中式香腸

香腸(sausage)是世界上非常普遍的肉製品,種類繁多,光是不同原料、絞肉的顆粒大小、加工條件、加工溫度、不同腸衣及特殊香料,就可以生產各式各樣之香腸[2]

索尼克愛吃的熱狗(hot dog)即是乳化型西式香腸,源自於德國的法蘭克福香腸(德語:Frankfurter Würstchen),是將畜禽原料肉及其他配料經高轉速之碎肉機,在低溫下細切後形成水、脂肪、蛋白質均質穩定的乳化肉泥,再經加熱後成為具結著性、彈性良好、美味多汁的產品。

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後來傳入美國成為「熱狗」,為了區別,目前只有德國法蘭克福與其周圍地區製作的香腸產品才能在包裝上標示「法蘭克福香腸」販售[3, 4]

而身受國人喜愛的香腸則為顆粒型中式香腸,其在加工過程中所添加之脂肪型態不同於乳化型西式香腸,一般稱之為豬油角,為豬屠體之背脂經冷凍切丁,其與肉漿及配料混合,可增加香腸風味及適口性[2]

另外,中華民國國家標準(CNS)有針對香腸名稱做出明確的定義[5],來看看有哪些市售品符合這些定義吧!

豬中背脂 (A) 及豬油角 (B) 之外觀。圖/參考資料 2

中華民國國家標準(CNS)之香腸名稱定義

  • 生鮮香腸

以畜禽肉為原料,經絞碎,添加調味料、香辛料等,攪拌、混合、充填於腸衣內,未經乾燥所製成之製品,不得添加亞硝酸鹽、硝酸鹽,且必須冷藏、冷凍存放。

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如義美熟香腸未添加亞硝酸鹽,故顏色暗沉,賣相不佳。也因未添加亞硝酸鹽,業者選擇煮熟並冷凍販售,以降低食安風險。

  • 未煮熟香腸

以畜禽肉為原料,經絞碎,添加調味料、香辛料等,攪拌、混合、充填於腸衣內,並經適當乾燥、煙燻或未煙燻所製成之製品,如中式香腸、廣式香腸及義大利香腸等。

為國人消費量相當高的一種香腸,切面可觀察到一顆顆豬油角為其主要特徵。製造時未經加熱煮熟,故販售時是生的,請務必記得要煮熟才能食用喔!

圖/黑橋牌
  • 煮熟香腸

以畜禽肉為原料,經絞碎,添加調味料、香辛料等,攪拌、混合、充填於腸衣內,並經乾燥、煙燻、煮熟所製成之製品,如西式香腸、熱狗、法蘭克福香腸、維也納香腸。

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西式香腸為乳化型香腸,常以法蘭克福香腸(歐洲)及熱狗(美國)為代表。此類香腸有經蒸煮等過程使肉漿形成堅實狀態。

  • 發酵香腸

以畜禽肉為原料,經絞碎,添加調味料、攪拌、混合、 充填於腸衣內,並經發酵、乾燥至一定程度所製成之製品,又可區分為乾式香腸及半乾式香腸。

發酵香腸係利用自然存在於香腸中的乳酸菌發酵,產酸使肉中的蛋白質凝膠而形成堅實的質地、獨特的風味與口感。這類產品不需烹煮,可直接生食[6]

薩拉米香腸(或譯莎樂美香腸)(salami)。圖/Wikipedia/André Karwath aka Aka (CC BY-SA 2.5)

西式香腸加工流程

在瞭解上述的定義之後,兩種香腸在加工流程又是為何?我們先以西式的法蘭克福香腸為例:

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  1. 原料肉處理:瘦肉修整,去筋、腱、脂肪,與肥肉分別在低溫下用絞肉機絞碎備用。
  2. 將攪碎後的瘦肉置於真空細切機,加入鹽及其食品添加物,包含重合磷酸鹽和亞硝酸鹽等,於低溫下攪切成極富黏性的肉漿。
  3. 加入調味料和攪碎的肥肉繼續攪切,使其乳化。
  4. 將乳化完全的肉漿取出,充填至腸衣內,再置入烘箱乾燥、煙燻。
  5. 完成煙燻後將香腸蒸煮,形成堅實狀態的產品。
  6. 再經風乾及冷卻後,便可包裝冷藏或冷凍儲藏販售。

※ 常用的調味料為胡椒、豆蔻、薑、蒜、芫荽粉,辣椒等[7]

日本科學技術有一集拍攝西式香腸的製作流程影片,可點此連結觀看【日本科學技術】香腸的製作流程【中文字幕】

中式香腸加工流程

中式香腸的製程則是:

  1. 原料肉處理 (瘦肉 70%,脂肪 30%):新鮮之前腿或後腿肉去除筋膜、骨及脂肪後絞成絞肉,豬背脂則以切丁機切成丁狀,即豬油角。
  2. 瘦肉先與磷酸鹽、亞硝酸鹽及食鹽充分攪拌後,再與調味料、豬油角混勻並進行醃漬。
  3. 將醃肉以充填機灌入腸衣,每隔 12-15 公分結紮成一節,便可吊掛乾燥於通風處,使香腸呈色並降低水分以利保存。
  4. 冷卻後立即以真空包裝或充氮包裝,冷藏或冷凍保存。

※ 常用的調味料為糖、味精、醬油、白胡椒粉、蒜、肉桂粉、五香粉或酒等[8]

簡而言之,因東西飲食文化差異,演變出不同的香腸製造方式。西式香腸的加工,是使用乳化技術將肉處理成肉漿,蒸煮後,利用煙燻創造風味、上色。

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中式香腸則是偏好以大塊絞肉表現口感,無乳化作用,利用醃製自然入味。不過,現在臺灣消費者所習以為常的香腸,是由黑橋牌創辦人陳文輝先生經過多年所研發出的臺式香腸,口味獨特、偏甜多汁且口感紮實[9]

左為乳化型西式香腸,剛加熱完成折斷時清脆有聲;右為顆粒型中式香腸,切面可觀察到白色至半透明的豬油角。圖/黑橋牌台畜

中西式香腸脂肪含量均高要注意

香腸長久以來受到全世界消費者喜愛,為大眾化、消費量相當高之肉製品。然而不管是中式香腸,還是西式香腸,均含高脂肪含量,且常使用動物性脂肪,導致產品通常含有較高的膽固醇含量與高比例之飽和脂肪酸[2]

因此長期食用過量的香腸,容易對人體心血管產生不良影響,且會提高高血壓、血栓及動脈粥狀硬化等疾病之風險。雖然香腸香噴噴又好吃,但還是要注意不過量,偶爾解饞吃一下就好囉!

參考資料

1. 犬拓,2022。《索尼克 未知邊境》將與熱狗堡販賣店「Tulip TimeOut」推出合作餐點。巴哈姆特。

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2. 李孟儒,2017。利用不同種類植物油製備植物油角取代中式香腸部分豬油角之研究。國立中興大學食品暨應用生物科技學系碩士學位論文。臺中。

3. 維基百科:法蘭克福腸

4. 黑橋牌香腸博物館,2022。【世界香腸圖鑑】―法蘭克福香腸Frankfurter Würstchen。Facebook。

5. 胡祐誠,2020。以芹菜萃取物取代香腸中亞硝酸鹽之研究。國立屏東科技大學食品科學系碩士學位論文。屏東。

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6. 凃榮珍,2016。酸酸的香腸?一窺即食香腸的發酵世界。科技大觀園。

7. 吳祥雲,2010。西式乳化型香腸。農業主題館 畜產加工。

8. 凃榮珍,2010。中式香腸的製作。農業主題館 畜產加工。

9. 用好心腸做好美味香腸團隊,2014。香腸旅行。香腸博物館。

Evelyn 食品技師_96
23 篇文章 ・ 27 位粉絲
一名食品技師兼食品生技研發工程師,個性鬼靈精怪,對嗅覺與味覺特別敏銳,經訓練後居然成為專業品評員(專業吃貨)?!因為對食品科學充滿熱忱,希望能貢獻微薄之力寫些文章,傳達食品科學的正確知識給大家!商業合作請洽:10632015@email.ntou.edu.tw

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我的棕色脂肪會發熱!——認識脂肪的 3 種顏色與產熱機制
slekmed_96
・2021/08/13 ・4441字 ・閱讀時間約 9 分鐘

難度:★★☆☆☆

應備知識:細胞內的訊號傳遞

連結大學:分子生物學、生物化學

哦〜不!看著體重計上逐漸上升的數值,再看看肚子周圍、手臂下方在你不知不覺間,偷偷長大的肥肉,忍不住驚聲尖叫起來!默默懊悔著因為學測將近而荒廢了運動,責備因社團、課業或工作太繁重而懶得從座椅上移開的身軀。抓著肚子上的累贅,你愁眉苦臉地看著它。但,脂肪真的如此萬惡嗎?除了常常聽到一些關於脂肪的益處,像是脂肪可以作為內臟的緩衝、可以保暖等,其實它的好處不只有被動的保暖,還可以產生熱能!

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今天就讓我們從各種「顏色」的脂肪談起,再來看看身體中的好脂肪——棕色脂肪究竟如何產生熱能,不會形成腹部周圍一圈圈增厚的「游泳圈」,還能在冷冷的寒冬中製造溫暖!

fat big hero 6 GIF
圖/GIPHY

脂肪還有分顏色?談談脂肪分類

脂肪細胞的型態並不是只有一種,依照功能、特性的差異,可以將它們分為白色脂肪、棕色脂肪和米色脂肪(圖一)。白色脂肪(White adipose tissue)就是我們最熟悉的脂肪,在餐桌上的肥豬肉中常常可以看到它的身影,白白嫩嫩的讓人口水直流!如果把它放在顯微鏡底下觀察,會發現整顆細胞幾乎被肥滋滋的大油滴佔據,可憐的細胞核都委屈的被擠到細胞角落,可知這個大油滴對白色脂肪多麼重要!它的功能就是用脂質的形式儲存能量,也能保護內臟與隔熱保溫。而棕色脂肪又是什麼呢?難道是「黑化」的白色脂肪嗎?沒那麼可怕!棕色脂肪(Brown adipose tissue)的任務和白色脂肪不同,長相當然也有所不同。白色脂肪細胞中只有一顆大油滴,但棕色脂肪細胞中卻有多個小油滴分散,且細胞尺寸也較小;除此之外,他們最重要的差別在於棕色脂肪有許多粒線體,且粒線體內還存在一種特殊蛋白——UCP1,它就是棕色脂肪產熱的關鍵(El et al., 1954)。

咦,那米色脂肪(Beige/Brite adipose tissue)又和上面兩種脂肪有什麼關係呢?用色彩的思維推測,介於白色和棕色之間的米色……沒錯!米色脂肪功能的確就介於白色與棕色脂肪之間!在平常狀況下,米色脂肪比較像白色脂肪,但當處在長期寒冷的環境中,米色脂肪就會開始變身,產生許多粒線體和 UCP1 蛋白,加入棕色脂肪的產熱行列(Giralt & Villarroya, 2013)。理解了這三種「大地色系」脂肪的差別,我們也漸漸聚焦出今日主角:棕色脂肪的產熱!究竟這些脂肪細胞是怎麼運用上面提到的粒線體和 UCP1 蛋白來產生熱量,溫暖寒冬中瑟瑟發抖的我們呢?

圖/SLEK提供

棕色脂肪產熱機制——傳訊與脂質分解

為了產生熱能,棕色脂肪細胞需要經過三個步驟:訊息傳遞、脂質分解和熱能生成。不瞞你說,其實這背後有段離奇的故事,一段關於一群想看電影,卻不乖乖買票入場,反而利用後門鑰匙偷偷進入電影院的故事。

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故事是這樣開始的……「鬼滅之刃」終於上映了!自從發布這個好消息後,好評就像訊息傳遞一樣一傳十、十傳百的擴散開來,大家都興奮的想趕快到電影院跟風一波。你的身體裡也有同樣的效應!像發布電影上映消息一樣,交感神經分泌了作為產熱訊號的神經傳導物質——去甲基腎上腺素(Norepinephrine, NE),開啟一連串的訊息傳導。棕色脂肪細胞利用細胞膜上的β型腎上腺素受體,接收到了產熱訊號NE,引發細胞內第二傳訊分子 cAMP 產生,接著 cAMP 活化 PKA (protein kinase A),在細胞質中繼續將訊息傳遞下去(Nedergaard & Cannon, 2018)。

再回到故事中,雖然好想在電影院裡觀賞鬼滅之刃,但電影票好貴!因此,大家想出了一個辦法,如果能從電影院的後門進去,就可以逃過售票人員法眼,享受大螢幕帶來的快感了!前提是:我們需要一把電影院後門的鑰匙。由於不知道鑰匙究竟藏在哪裡,所以就只能自己製造一把啦!剛剛我們已經介紹了一連串的訊息傳遞,最後這些訊號傳到了棕色脂肪細胞質中的三種脂肪酶:三酸甘油酯脂肪酶(Adipose triglyceride lipase, ATGL)、荷爾蒙敏感型脂肪酶(Hormone sensitive lipase, HSL)和單酸甘油酯脂肪酶(Monoglyceride lipase, MGL),這三種脂肪酶就像鑰匙工匠,一步步把金屬塊打造成能開啟電影院後門門鎖的鑰匙。

在生物體內,脂肪酶的功用是水解脂肪,產生小分子的游離脂肪酸(Free fatty acid, FFA),它在棕色脂肪產熱過程中正是扮演「鑰匙」這項重要角色。首先,ATGL 先將三酸甘油酯水解成二酸甘油酯,接著由 HSL 將二酸甘油酯水解成單酸甘油酯[註1],最後再由MGL將單酸甘油酯水解成 FFA (Nedergaard & Cannon, 2018)。經過一連串 NE、cAMP、PKA 的訊息傳遞、脂質分解,細胞終於產生 FFA 這把開啟產熱之門的鑰匙!(圖二)接下來就讓我們慢慢從細胞質看向粒線體,並繼續說電影院的故事。

圖/SLEK提供
圖/SLEK提供

棕色脂肪產熱機制——熱能生成

現在我們擁有後門鑰匙,可以偷偷的、偷偷的,從後門溜進電影院,好好享受高級的音響設備和舒適空間!知道有這樣的好康,大家理所當然都不願意買票從正門入口進場,大批民眾從後門鬼鬼祟祟進入,電影院賺不到這筆錢,卻還得付出清潔費和播映電影的成本,損失慘重呀!

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在棕色脂肪細胞中,也發生了和電影院一樣的離奇故事。棕色脂肪細胞中的粒線體就像電影院,在它的粒線體內膜上,存在許多特殊的蛋白 UCP1(Uncoupling protein 1),它是一種載體蛋白,可以將氫離子從膜間腔(Intermembrane space)運輸到粒線體基質(Mitochondrial matrix)中。一般來說,粒線體是細胞的發電廠,可以透過呼吸作用來產生能量 ATP,而這中間經歷了重重關卡。首先,葡萄糖經過糖解作用形成丙酮酸;丙酮酸轉變成乙醯輔酶 A 後進入檸檬酸循環,產生高能分子;最後由這些高能分子提供電子,進入電子傳遞鏈(Urry et al., 2017)。棕色脂肪產熱就是和最後一個步驟:電子傳遞鏈有關。

傳遞電子的過程發生在粒線體內膜上。過程中,粒線體內膜上的蛋白會將電子傳給能階較低的蛋白,逐步釋放高能電子中的能量,作為將氫離子從基質主動運輸至膜間腔的動力,膜間腔氫離子濃度因此升高,建立起氫離子的電化學梯度(Electrochemical gradient)。在一般狀況下,高濃度的氫離子就會從粒線體內膜上的 ATP 合成酶流入,產生 ATP。此時,ATP 合成酶就好像粒線體這間電影院的正門,顧客從正門進入,為電影院帶來收益,也就是 ATP。

但在棕色脂肪中就不是這樣了!上一段提到,我們已獲得了電影院的後門鑰匙,這把鑰匙就是 FFA,而電影院的後門就相當於粒線體內膜上的 UCP1。FFA 可以結合並活化 UCP1,當 UCP1 被啟動後,氫離子就從 UCP1 流入基質,而不是從 ATP 合成酶了。因此,原本膜兩側的氫離子濃度差所建立的「位能」可以用來產生 ATP,如今卻無法合成,這些位能最終只能轉換成熱能散逸(Nedergaard & Cannon, 2018)(圖三)。就像電影院的故事一樣,有了後門鑰匙的顧客不再買票從正門光顧,反而從後門進入,電影院不能獲得利益(ATP),顧客還會製造髒亂,造成電影院負擔(形成熱量散失)。

即便故事中的電影院不能獲益,人體還是靠著棕色脂肪獲得暖暖的熱量~現在你懂了棕色脂肪會藉由粒線體內膜上 UCP1 蛋白來破壞氫離子電化學梯度,使 ATP 無法合成,位能於是轉成熱能。了解產熱機制後,我們來看看究竟棕色脂肪分布在身體哪些區域吧!

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我也想要棕色脂肪!棕色脂肪在哪裡

當你現在有能力專注閱讀這篇電子報,我就必須告訴你:很遺憾的,你的棕色脂肪已經退化許多啦!一生中棕色脂肪最旺盛的時候是嬰幼兒時期,因為剛出生時,進入比媽媽身體的 37℃ 還要冷的世界中,需要產生大量熱量來維持體溫;再加上嬰兒的肌肉不發達,無法藉由顫抖來產生熱量,身體的表面積/體積比又遠高於成人,熱量易散失(Lidell et al., 2018)。因此,豐富的棕色脂肪是支持寶寶活下去的重要組織!成年人也有棕色脂肪,但比小時候還要少許多,分布在頸部、鎖骨上方、肩胛骨、脊椎旁和腎臟周圍(Zoico et al., 2019) (圖四)。

雖然我們的棕色脂肪漸漸退化了,但還是有些因素能刺激棕色脂肪產生,或是藉由提高粒線體與 UCP1 含量來增進棕色脂肪效能!像是長時間處在寒冷環境下,就能提升棕色脂肪效率、誘導米色脂肪產生!也有研究指出,食用特定食物也能提升棕色脂肪效能,例如辣椒中的辣椒素、茶葉中的兒茶素(Yoneshiro et al., 2017)都有類似效果!

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今天我們成功破除了脂肪油油肥肥的既定印象,不但學到脂肪原來還分成三種顏色,還深入了解棕色脂肪的產熱模式。從接收訊號開始,經過一連串的訊息傳遞後,將脂肪細胞中庫存的三酸甘油酯分解成 FFA,刺激 UCP1 啟動運輸氫離子,將電化學梯度的位能轉換成溫暖~雖然棕色脂肪部分退化了,但它曾經幫助你度過幼年時期,現在也默默地在脖子、肩胛骨附近溫暖著你!希望閱讀完這篇電子報後,能讓你對脂肪有新的見解!

看完文章後,你應該會知道:

  1. 脂肪細胞分成三種,白色、米色、棕色脂肪,其中米色和棕色脂肪都和身體熱能產生有關。
  2. 棕色脂肪產熱的訊息傳遞是透過 NE、cAMP、PKA 的傳訊途徑完成,導致脂肪酶分解脂質,產生 FFA。
  3. UCP1 蛋白受 FFA 活化後開始運輸氫離子,破壞電化學梯度使能量逸散。
  4. 棕色脂肪在人體的分布位置。

註解

  • 事實上,在 ATGL 先將三酸甘油酯水解成二酸甘油酯、HSL 將二酸甘油酯水解成單酸甘油酯的過程中,也都會產生 FFA。

參考資料:

  1. El Hadi, H., Di Vincenzo, A., Vettor, R., & Rossato, M. (2019). Food ingredients involved in white-to-brown adipose tissue conversion and in calorie burning. Frontiers in Physiology, 9, 1954.
  2. Giralt, M., & Villarroya, F. (2013). White, brown, beige/brite: different adipose cells for different functions?. Endocrinology, 154(9), 2992-3000.
  3. Nedergaard, J., & Cannon, B. (2018). Brown adipose tissue as a heat-producing thermoeffector. In Handbook of clinical neurology (Vol. 156, pp. 137-152). Elsevier.
  4. Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V., & Reece, J. B. (2017). Campbell biology. Pearson Education, Incorporated.
  5. Lidell, M. E. (2018). Brown adipose tissue in human infants. In Brown Adipose Tissue (pp. 107-123). Springer, Cham.
  6. Zoico, E., Rubele, S., De Caro, A., Nicole, N., Mazzali, G., Fantin, F., … & Zamboni, M. (2019). Brown and beige adipose tissue and aging. Frontiers in Endocrinology, 10, 368.
  7. Yoneshiro, T., Matsushita, M., Hibi, M., Tone, H., Takeshita, M., Yasunaga, K., … & Saito, M. (2017). Tea catechin and caffeine activate brown adipose tissue and increase cold-induced thermogenic capacity in humans. The American journal of clinical nutrition, 105(4), 873-881.

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