0

0
0

文字

分享

0
0
0

【Gene思書齋】最不為人所知的脂肪祕密生命

Gene Ng_96
・2018/06/30 ・2627字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 490 ・五年級

現代人和脂肪的永恆戰爭

出國唸大學時,老媽總是叮嚀:「一個人在外面,要好好照顧身體,記得多吃點」;三十而立後,老媽還是叮嚀:「一個人在外面,要好好照顧身體,記得少吃點」⋯⋯

我從前很瘦,大學到碩一都只有五十幾公斤,不曾超過六十公斤。先是 SARS 的錯,不是得了 SARS 會讓身子暴胖,是因為我太會流汗,所以運動就是幾乎天天游泳,但 SARS 讓學校關閉了游泳池,於是在碩士班畢業前,十週暴胖十公斤,從此再也回不去了。小我三歲的弟嘲笑我吹了氣球的身材,我狠狠地警告他:三年後就輪到我嘲笑你!沒想到他上班後減少運動量,才兩年我就扳回一城了。

隨著年齡增長,新陳代謝下降,我又溫水煮青蛙地增胖了十公斤。現在回母校教書,和當大學生時相比,體重已經多了二十公斤左右。過去有幾次因改變飲食習慣加上增加運動量,最多能減個七、八公斤,但總是因為生活習慣改變、故態復萌,身上的脂肪又一次次鮭魚返鄉了⋯⋯

臨近中年,保持身材的壓力和難度更高,但卻不能不為。最近有資深的同事減重成功,分享動機時他說:看醫生時,醫生問他有沒有見過七十歲的大胖子?基本上沒有,因為他們不是瘦了,就是掛了!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

過去在我們阿公阿嬤的時代,他們擔心的是人太瘦弱、營養不良,我們這個富足的時代卻相反地要擔心人太胖、營養過剩。過去無法理解什麼叫喝水都會胖,現在終於懂得自己的脂肪有多黏人。過了而立之年有此困擾的朋友著實不少,脂肪幾乎是共同的心頭之痛了。

當時去美國唸博士班時,還能感覺良好,因為居然有美國人問我是如何保持身材的⋯⋯對於老美來說,脂肪更是全民公敵。我有問老美朋友,他們明明也崇尚苗條的身材為美,可是為何一大多數美國人都過胖,得到的答案是,他們因為無法維持苗條的身材而壓力很大,只好用吃舒壓,可是吃了更胖,於是壓力更大,就吃更多⋯⋯這真是惡性循環啊。

因為太胖所以吃東西紓壓……真是完美的惡性循環。圖/Joenomias@pixabay

另外,很多美國人都把可樂當開水喝,超市裡超高熱量的食物不勝枚舉。有次我學弟室友把美國超市買的廉價糖霜奶油蛋糕送給我吃,我晚餐後才吃一小塊,就全身不舒服,倒地昏睡到第二天早上,後來發現只要吃到那種超高熱量的糖霜奶油蛋糕,我就會立馬血糖血脂爆表腦筋混沌,完全無法理解美國人怎麼沒控告超市謀財害命。

為了對抗有如恐怖份子的身體脂肪,美國人可歌可泣的戰鬥罊竹難書,而且還屢戰屢敗。為何一個人類成千上萬年求之難得的能量資源,今天卻這麼難以擺脫呢?雖然市面上已有汗牛充棟的書籍談論如何擺脫討人厭的體脂,但是有用嗎?或許我們迄今其實根本還未徹底瞭解這個敵人,所以才無法知己無彼而百戰全殆?生物化學博士席薇亞.塔拉(Sylvia Tara)的這本好書《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》The Secret Life of Fat),就是要帶領大家先來認識一下全民公敵,引用了大量最新的科學研究證據,讓你會對脂肪,有全新的認識。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

與脂肪上演八點檔

我們身上的脂肪,並不僅是儲存能量,其功能居然五花八門,脂肪組織還會控制身體,以壯大其勢力。也因為脂肪過去幾萬年來是珍貴資源,所以我們身體一旦好不容易(但現在好容易啊)獲取它們,就捨不得抛棄,所以就因果關係而言,不是脂肪死命糾纏,是我們的身體故意把寵壞脂肪的,這根本就是灑狗血八點檔的畸戀爛劇碼啊。

然而,比八點檔更複雜的實情是,脂肪不單單是死纏爛打的肥宅,也是默默付出的工具人。我們不擅長珍惜自己擁有的,而想確認某個人事物對我們有多重要,毀了就知道!《脂肪的祕密生命》用幾個不幸的案例說明,如果沒了脂肪,會有多悲劇,令人驚心動魄。體脂,尤其是皮下脂肪,還有許多重要功能,太少容易受內傷,也無法維持免疫系統和生殖系統正常運作,因為許多正常生理功能都需要靠脂肪組織分泌的激素維持。

那為何過胖的人還會有一堆疾病?其實,脂肪與健康的關係不僅出在多寡,還在種類和貯存的部位。脂肪組織也有分好壞,一般來說,白色脂肪討人厭,但褐色脂肪卻是良友,累積在腰間的皮下脂肪很不妙,貯存在內臟的更糟糕。

我們曉得,減肥很少可以單靠多運動或少吃喝,這樣頂多只能不再增胖,因為影響脂肪堆積的因素實在太多了,遺傳、基礎代謝率、腸道菌相、飲食、運動、年紀、睡眠、性別參與了決定,爸媽的因素也或多或少有影響,甚至連祖父母、外祖父母的也有。更詭異的是,肥胖還可能是傳染病,病毒和細菌都來參一腳。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

很多嚴格減重的朋友都有個經驗,就是對食物更加渴望。這不僅是心理因素,還包括生理因素,因為脂肪會影響食慾和意志力,所以減重失敗是身不由己的。席薇亞.塔拉會寫這本書,源自她的切身之痛,她也算是喝水就會胖的人,尤其是看到朋友隨便吃都不會胖,更是五味雜陳。因此,她先花三分之二的篇幅很專業地談脂肪的科學,後三分之一則不斷討論消滅脂肪的方法,包括她的親身參與減重實驗的自身經驗。

要減肥為什麼這麼難?來認識脂肪吧

當然,知道科學知識和價值觀選擇,可以完全是兩碼子事──清楚知曉脂肪不完全是敵人,和要保持什麼樣的身材,也是風馬牛不相及的。迄今為止,根本完全沒有在「不改變飲食和運動習慣,不減肌肉量只減體脂」的減重成功案例。如果什麼都沒做,體脂率就下降了,我想那很可能是重症的前兆,千萬別開心得太早。也就是說,無論我們視肥胖為疾病與否,都沒有一種神奇藥丸,吃下去了就能保持身材苗條,因為脂肪實在太複雜了,《脂肪的祕密生命》在這方面是個很好的知識參考。

隨著生命科學的進展,未來會不會有一天,我們只要服用一種保健產品,然後就不需要再改變生活習慣,就能保持身材苗條健美?這不是不可能,至少我很期待!

 

 

本文原刊登於閱讀‧最前線【GENE思書軒】,並同步刊登於The Sky of Gene

-----廣告,請繼續往下閱讀-----





文章難易度
Gene Ng_96
295 篇文章 ・ 30 位粉絲
來自馬來西亞,畢業於台灣國立清華大學生命科學系學士暨碩士班,以及美國加州大學戴維斯分校(University of California at Davis)遺傳學博士班,從事果蠅演化遺傳學研究。曾於台灣中央研究院生物多樣性研究中心擔任博士後研究員,現任教於國立清華大學分子與細胞生物學研究所,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育生物學研究。過去曾長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯,現任台大科教中心CASE特約寫手Readmoo部落格【GENE思書軒】關鍵評論網專欄作家;個人部落格:The Sky of Gene;臉書粉絲頁:GENE思書齋

0

3
3

文字

分享

0
3
3
圖形處理單元與人工智慧
賴昭正_96
・2024/06/24 ・6944字 ・閱讀時間約 14 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

  • 作者/賴昭正|前清大化學系教授、系主任、所長;合創科學月刊

我擔心人工智慧可能會完全取代人類。如果人們能設計電腦病毒,那麼就會有人設計出能夠自我改進和複製的人工智慧。 這將是一種超越人類的新生命形式。

——史蒂芬.霍金(Stephen Hawking) 英國理論物理學家

大約在八十年前,當第一台數位計算機出現時,一些電腦科學家便一直致力於讓機器具有像人類一樣的智慧;但七十年後,還是沒有機器能夠可靠地提供人類程度的語言或影像辨識功能。誰又想到「人工智慧」(Artificial Intelligent,簡稱 AI)的能力最近十年突然起飛,在許多(所有?)領域的測試中擊敗了人類,正在改變各個領域——包括假新聞的製造與散佈——的生態。

圖形處理單元(graphic process unit,簡稱 GPU)是這場「人工智慧」革命中的最大助手。它的興起使得九年前還是個小公司的 Nvidia(英偉達)股票從每股不到 $5,上升到今天(5 月 24 日)每股超過 $1000(註一)的全世界第三大公司,其創辦人(之一)兼首席執行官、出生於台南的黃仁勳(Jenson Huang)也一躍成為全世界排名 20 內的大富豪、台灣家喻戶曉的名人!可是多少人了解圖形處理單元是什麼嗎?到底是時勢造英雄,還是英雄造時勢?

黃仁勳出席2016年台北國際電腦展
Nvidia 的崛起究竟是時勢造英雄,還是英雄造時勢?圖/wikimedia

在回答這問題之前,筆者得先聲明筆者不是學電腦的,因此在這裡所能談的只是與電腦設計細節無關的基本原理。筆者認為將原理轉成實用工具是專家的事,不是我們外行人需要了解的;但作為一位現在的知識分子或公民,了解基本原理則是必備的條件:例如了解「能量不滅定律」就可以不用仔細分析,即可判斷永動機是騙人的;又如現在可攜帶型冷氣機充斥市面上,它們不用往室外排廢熱氣,就可以提供屋內冷氣,讀者買嗎?

CPU 與 GPU

不管是大型電腦或個人電腦都需具有「中央處理單元」(central process unit,簡稱 CPU)。CPU 是電腦的「腦」,其電子電路負責處理所有軟體正確運作所需的所有任務,如算術、邏輯、控制、輸入和輸出操作等等。雖然早期的設計即可以讓一個指令同時做兩、三件不同的工作;但為了簡單化,我們在這裡所談的工作將只是執行算術和邏輯運算的工作(arithmetic and logic unit,簡稱 ALU),如將兩個數加在一起。在這一簡化的定義下,CPU 在任何一個時刻均只能執行一件工作而已。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

在個人電腦剛出現只能用於一般事物的處理時,CPU 均能非常勝任地完成任務。但電腦圖形和動畫的出現帶來了第一批運算密集型工作負載後,CPU 開始顯示心有餘而力不足:例如電玩動畫需要應用程式處理數以萬計的像素(pixel),每個像素都有自己的顏色、光強度、和運動等, 使得 CPU 根本沒辦法在短時間內完成這些工作。於是出現了主機板上之「顯示插卡」來支援補助 CPU。

1999 年,英偉達將其一「具有集成變換、照明、三角形設定/裁剪、和透過應用程式從模型產生二維或三維影像的單晶片處理器」(註二)定位為「世界上第一款 GPU」,「GPU」這一名詞於焉誕生。不像 CPU,GPU 可以在同一個時刻執行許多算術和邏輯運算的工作,快速地完成圖形和動畫的變化。

依序計算和平行計算

一部電腦 CPU 如何計算 7×5+6/3 呢?因每一時刻只能做一件事,所以其步驟為:

  • 計算 7×5;
  • 計算 6/3;
  • 將結果相加。

總共需要 3 個運算時間。但如果我們有兩個 CPU 呢?很多工作便可以同時(平行)進行:

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
  • 同時計算 7×5 及 6/3;
  • 將結果相加。

只需要 2 個運算時間,比單獨的 CPU 減少了一個。這看起來好像沒節省多少時間,但如果我們有 16 對 a×b 要相加呢?單獨的 CPU 需要 31 個運算的時間(16 個 × 的運算時間及 15 個 + 的運算時間),而有 16 個小 CPU 的 GPU 則只需要 5 個運算的時間(1 個 × 的運算時間及 4 個 + 的運算時間)!

現在就讓我們來看看為什麼稱 GPU 為「圖形」處理單元。圖一左圖《我愛科學》一書擺斜了,如何將它擺正成右圖呢? 一句話:「將整個圖逆時針方向旋轉 θ 即可」。但因為左圖是由上百萬個像素點(座標 x, y)組成的,所以這句簡單的話可讓 CPU 忙得不亦樂乎了:每一點的座標都必須做如下的轉換

x’ = x cosθ + y sinθ

y’ = -x sinθ+ y cosθ

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

即每一點均需要做四個 × 及兩個 + 的運算!如果每一運算需要 10-6 秒,那麼讓《我愛科學》一書做個簡單的角度旋轉,便需要 6 秒,這豈是電動玩具畫面變化所能接受的?

圖形處理的例子

人類的許多發明都是基於需要的關係,因此電腦硬件設計家便開始思考:這些點轉換都是獨立的,為什麼我們不讓它們同時進行(平行運算,parallel processing)呢?於是專門用來處理「圖形」的處理單元出現了——就是我們現在所知的 GPU。如果一個 GPU 可以同時處理 106 運算,那上圖的轉換只需 10-6 秒鐘!

GPU 的興起

GPU 可分成兩種:

  • 整合式圖形「卡」(integrated graphics)是內建於 CPU 中的 GPU,所以不是插卡,它與 CPU 共享系統記憶體,沒有單獨的記憶體組來儲存圖形/視訊,主要用於大部分的個人電腦及筆記型電腦上;早期英特爾(Intel)因為不讓插卡 GPU 侵蝕主機的地盤,在這方面的研發佔領先的地位,約佔 68% 的市場。
  • 獨立顯示卡(discrete graphics)有不與 CPU 共享的自己專用內存;由於與處理器晶片分離,它會消耗更多電量並產生大量熱量;然而,也正是因為有自己的記憶體來源和電源,它可以比整合式顯示卡提供更高的效能。

2007 年,英偉達發布了可以在獨立 GPU 上進行平行處理的軟體層後,科學家發現獨立 GPU 不但能夠快速處理圖形變化,在需要大量計算才能實現特定結果的任務上也非常有效,因此開啟了為計算密集型的實用題目編寫 GPU 程式的領域。如今獨立 GPU 的應用範圍已遠遠超出當初圖形處理,不但擴大到醫學影像和地震成像等之複雜圖像和影片編輯及視覺化,也應用於駕駛、導航、天氣預報、大資料庫分析、機器學習、人工智慧、加密貨幣挖礦、及分子動力學模擬(註三)等其它領域。獨立 GPU 已成為人工智慧生態系統中不可或缺的一部分,正在改變我們的生活方式及許多行業的遊戲規則。英特爾在這方面發展較遲,遠遠落在英偉達(80%)及超微半導體公司(Advance Micro Devices Inc.,19%,註四)之後,大約只有 1% 的市場。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
典型的CPU與GPU架構

事實上現在的中央處理單元也不再是真正的「單元」,而是如圖二可含有多個可以同時處理運算的核心(core)單元。GPU 犧牲大量快取和控制單元以獲得更多的處理核心,因此其核心功能不如 CPU 核心強大,但它們能同時高速執行大量相同的指令,在平行運算中發揮強大作用。現在電腦通常具有 2 到 64 個核心;GPU 則具有上千、甚至上萬的核心。

結論

我們一看到《我愛科學》這本書,不需要一點一點地從左上到右下慢慢掃描,即可瞬間知道它上面有書名、出版社等,也知道它擺斜了。這種「平行運作」的能力不僅限於視覺,它也延伸到其它感官和認知功能。例如筆者在清華大學授課時常犯的一個毛病是:嘴巴在講,腦筋思考已經不知往前跑了多少公里,常常為了追趕而越講越快,將不少學生拋到腦後!這不表示筆者聰明,因為研究人員發現我們的大腦具有同時處理和解釋大量感官輸入的能力。

人工智慧是一種讓電腦或機器能夠模擬人類智慧和解決問題能力的科技,因此必須如人腦一樣能同時並行地處理許多資料。學過矩陣(matrix)的讀者應該知道,如果用矩陣和向量(vector)表達,上面所談到之座標轉換將是非常簡潔的(註五)。而矩陣和向量計算正是機器學習(machine learning)演算法的基礎!也正是獨立圖形處理單元最強大的功能所在!因此我們可以了解為什麼 GPU 會成為人工智慧開發的基石:它們的架構就是充分利用並行處理,來快速執行多個操作,進行訓練電腦或機器以人腦之思考與學習的方式處理資料——稱為「深度學習」(deep learning)。

黃仁勳在 5 月 22 日的發布業績新聞上謂:「下一次工業革命已經開始了:企業界和各國正與英偉達合作,將價值數萬億美元的傳統資料中心轉變為加速運算及新型資料中心——人工智慧工廠——以生產新商品『人工智慧』。人工智慧將為每個產業帶來顯著的生產力提升,幫助企業降低成本和提高能源效率,同時擴大收入機會。」

附錄

人工智慧的實用例子:下面一段是微軟的「copilot」代書、谷歌的「translate」代譯之「one paragraph summary of GPU and AI」。讀完後,讀者是不是認為筆者該退休了?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

GPU(圖形處理單元)和 AI(人工智慧)之間的協同作用徹底改變了高效能運算領域。GPU 具有平行處理能力,特別適合人工智慧和機器學習所需的複雜資料密集運算。這導致了影像和視訊處理等領域的重大進步,使自動駕駛和臉部辨識等技術變得更加高效和可靠。NVIDIA 開發的平行運算平台 CUDA 進一步提高了 GPU 的效率,使開發人員能夠透過將人工智慧問題分解為更小的、可管理的、可同時處理的任務來解決這些問題。這不僅加快了人工智慧研究的步伐,而且使其更具成本效益,因為 GPU 可以在很短的時間內執行與多個 CPU 相同的任務。隨著人工智慧的不斷發展,GPU 的角色可能會變得更加不可或缺,推動各產業的創新和新的可能性。大腦透過神經元網路實現這一目標,這些神經元網路可以獨立但有凝聚力地工作,使我們能夠執行複雜的任務,例如駕駛、導航、觀察交通信號、聽音樂並同時規劃我們的路線。此外,研究表明,與非人類動物相比,人類大腦具有更多平行通路,這表明我們的神經處理具有更高的複雜性。這個複雜的系統證明了我們認知功能的卓越適應性和效率。我們可以一邊和朋友聊天一邊走在街上,一邊聽音樂一邊做飯,或一邊聽講座一邊做筆記。人工智慧是模擬人類腦神經網路的科技,因此必須能同時並行地來處理許多資料。研究人員發現了人腦通訊網路具有一個在獼猴或小鼠中未觀察獨特特徵:透過多個並行路徑傳輸訊息,因此具有令人難以置信的多任務處理能力。

註解

(註一)當讀者看到此篇文章時,其股票已一股換十股,現在每一股約在 $100 左右。

(註二)組裝或升級過個人電腦的讀者或許還記得「英偉達精視 256」(GeForce 256)插卡吧?

(註三)筆者於 1984 年離開清華大學到 IBM 時,就是參加了被認為全世界使用電腦時間最多的量子化學家、IBM「院士(fellow)」Enrico Clementi 的團隊:因為當時英偉達還未有可以在 GPU 上進行平行處理的軟體層,我們只能自己寫軟體將 8 台中型電腦(非 IBM 品牌!)與一大型電腦連接來做平行運算,進行分子動力學模擬等的科學研究。如果晚生 30 年或許就不會那麼辛苦了?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

(註四)補助個人電腦用的 GPU 品牌到 2000 年時只剩下兩大主導廠商:英偉達及 ATI(Array Technology Inc.)。後者是出生於香港之四位中國人於 1985 年在加拿大安大略省成立,2006 年被超微半導體公司收購,品牌於 2010 年被淘汰。超微半導體公司於 2014 年 10 月提升台南出生之蘇姿豐(Lisa Tzwu-Fang Su)博士為執行長後,股票從每股 $4 左右,上升到今天每股超過 $160,其市值已經是英特爾的兩倍,完全擺脫了在後者陰影下求生存的小眾玩家角色,正在挑戰英偉達的 GPU 市場。順便一題:超微半導體公司現任總裁(兼 AI 策略負責人)為出生於台北的彭明博(Victor Peng);與黃仁勳及蘇姿豐一樣,也是小時候就隨父母親移居到美國。

(註五)

延伸閱讀

  • 熱力學與能源利用」,《科學月刊》,1982 年 3 月號;收集於《我愛科學》(華騰文化有限公司,2017 年 12 月出版),轉載於「嘉義市政府全球資訊網」。
  • 網路安全技術與比特幣」,《科學月刊》,2020 年 11 月號;轉載於「善科教育基金會」的《科技大補帖》專欄。
文章難易度

討論功能關閉中。

賴昭正_96
43 篇文章 ・ 56 位粉絲
成功大學化學工程系學士,芝加哥大學化學物理博士。在芝大時與一群留學生合創「科學月刊」。一直想回國貢獻所學,因此畢業後不久即回清大化學系任教。自認平易近人,但教學嚴謹,因此穫有「賴大刀」之惡名!於1982年時當選爲 清大化學系新一代的年青首任系主任兼所長;但壯志難酬,兩年後即辭職到美留浪。晚期曾回台蓋工廠及創業,均應「水土不服」而鎩羽而歸。正式退休後,除了開始又爲科學月刊寫文章外,全職帶小孫女(半歲起);現已成七歲之小孫女的BFF(2015)。首先接觸到泛科學是因爲科學月刊將我的一篇文章「愛因斯坦的最大的錯誤一宇宙論常數」推薦到泛科學重登。

0

1
0

文字

分享

0
1
0
有效減重三部曲!快來量身製訂你的減肥計畫——《大自然就是要你胖!》
天下文化_96
・2024/06/27 ・3334字 ・閱讀時間約 6 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

可持之以恆的減重計畫

有效減重的第一步是刺激脂肪燃燒。由於我們只在需要額外能量時才會燃燒脂肪,因此需要減少來自飲食的能量。所有以減重為目標的飲食法都會限制熱量,然而,最成功的飲食法必須也能關閉生存開關,因為這能減少覓食反應,有助於緩和飢餓感。正是因為如此,主要著重在熱量限制、但允許糖類和高升糖碳水化合物的飲食法,一旦結束熱量限制,就會注定失敗。也因為如此,飲食中即使沒有特別限制熱量,僅限制糖和高升糖碳水化合物的攝取,也有減輕體重的效果。這樣的飲食法是透過微調生存開關,減少飢餓感,讓人自然而然限制熱量的攝取。此外,調低開關可更有效的燃燒脂肪,因為正如前面所提的,生存開關的作用之一,就是阻止脂肪燃燒(請參閱第三章)。

第二步是阻止新陳代謝速率變慢。當體重減輕時,身體會降低新陳代謝速率做為補償,以維持現有體重。正如前面提過的,長期超重者的能量工廠運作效率會降低,因為身體將超重視為新的常態。在這種情況下,身體會降低新陳代謝來因應體重減輕,因此原本可保持穩定體重的攝食量,這時卻會導致體重增加。這幾乎是所有節食法功敗垂成的主因。

為了克服這個問題,我們必須調整生存開關,避免能量工廠遭受進一步的傷害,同時刺激新的能量工廠建立,增加能量產出。

目前,建立新能量工廠的最佳方法是運動,而且正如前面所提的,是特定類型的運動。這裡的運動主要是為了刺激能量工廠,而不是燃燒熱量。雖然運動也能燃燒熱量,帶來好處,但想要燃燒脂肪,最好的方法還是透過飲食限制、減少可用熱量。的確,如果生存開關一直處於活躍狀態,運動時燃燒掉的熱量,很容易因為休息時新陳代謝變慢而補償回來。這是飢餓的動物補償覓食時能量損耗的方式,也是哈扎人可以走上一整天尋找食物,卻不會增加整體能量消耗的原因,因為透過食用大量蜂蜜啟動生存開關後,他們的身體會在休息時減少能量消耗,補償活動耗去的能量。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
想要燃燒脂肪,最好的方法還是透過飲食限制、減少可用熱量。圖/envato

低醣飲食、生酮飲食有助於減肥嗎?

若希望維持減重後的體重,我建議最好從低醣飲食或生酮飲食開始。原因是這些飲食嚴格限制添加糖,而添加糖是飲食中主要的果糖來源;另外也限制高升糖碳水化合物,這是飲食中主要的葡萄糖來源,身體會將葡萄糖轉化為果糖。

這些飲食法可減弱生存開關,讓飢餓感自然降低,而原本受生存開關保護的脂肪,也會變得可以燃燒。這樣的飲食也能讓你的身體系統「重新開機」,擺脫過去慣於吃高果糖食物的狀態,不再快速吸收和代謝果糖(參見第八章)。偶爾吃點甜食時,也更能抵抗糖的作用。

這樣的飲食還能減少肝醣儲存。之前提過,身體會同時儲存脂肪和碳水化合物,其中碳水化合物是以肝醣的形式儲存。在斷食期間,身體首先燃燒的是肝醣,因為身體偏好以葡萄糖做為燃料。如果我們成天吃碳水化合物,腹部儲存的脂肪會繼續保留。但若減少攝取碳水化合物,尤其是高升糖或含有果糖的碳水化合物,就可減少儲存的肝醣,進而增加脂肪燃燒。因此限制碳水化合物,對於減重十分有效。

睡飽也可以幫助減肥?

身體對肝醣的偏好,也有助於解釋為什麼睡眠八小時以上有很大的幫助,以及為什麼早上運動(早餐前)比晚上運動更能有效減肥。睡覺時,大部分的肝醣儲備會燃燒掉,因此我們醒來,是處於脂肪燃燒模式。若是在晚上運動,燃燒的主要是白天累積的肝醣。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
睡覺時,大部分的儲備肝醣會燃燒掉,因此睡飽八小時對減重大有幫助。圖/envato

低醣飲食控制血壓、血糖

最後,正如我們在低果糖和低鹽飲食研究中發現的,低醣飲食可能促進粒線體生長。實行低醣和生酮飲食有些注意事項。首先,這會增加低血糖的風險。如果感到出汗或頭暈,可能需要檢查血糖或吃一塊水果(儘管這是一種碳水化合物)。

其次,低醣飲食中的某些食物仍會啟動生存開關,例如含鹽量高和富含鮮味的食物(如紅肉和帶殼海鮮)。前面提過,含鹽量高的食物會刺激葡萄糖轉化為果糖,進而啟動生存開關。但採行低醣飲食時,可轉化為果糖的葡萄糖相對較少,因此即使攝取高鹽食物,也不太可能產生果糖,不致於因此增加體重。然而,鮮味豐富的食物仍然很有可能導致體重增加。另外,要考慮減少或戒除飲酒,因為酒精也能活化生存開關。

低醣飲食也能降低血壓,因為生存開關變弱了。若是正在服用降血壓藥物,必須仔細監測血壓,因為可能需要減少劑量。

同時減少鹽和碳水化合物的攝取,也可能導致低血壓,若是感到頭暈,除了檢查血糖,可能還得檢查血壓。因此,我建議在實施低醣飲食幾週後,再開始減少每天攝取的鹹味食物及其他可活化生存開關的食物。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

此外,我建議每天至少喝八杯水,確保身體獲得足夠的水分,還要監測有害的低密度脂蛋白膽固醇濃度,以及血液中的尿酸濃度。低醣飲食有時會導致低密度脂蛋白膽固醇顯著增加,若出現這種情況,必須減少飽和脂肪的攝取量。如前一章提過的,生酮飲食也可能導致尿酸濃度升高,而目前還不清楚尿酸增加的生理效應,不過這可能是身體為了維持血糖濃度(尿酸會激發胰島素抗性)和血壓的補償作用。然而,高尿酸也會對能量工廠造成氧化壓力,若是尿酸濃度大幅上升(例如高於八毫克/分升),可能需要與醫師討論,權衡治療的風險和潛在益處(請參閱上一章)。

減肥時也需要適時補充水分。圖/envato

雖然有些人可以長年維持低醣飲食,但對大多數人來說,這種飲食法很難持續超過幾個月。部分原因是,我們天生就渴望飲食中有較多的碳水化合物。因此,我建議採用其他的替代方案來減肥。

若是不想採行低醣飲食,可以考慮地中海飲食法,或是我的開關飲食法,但必須更嚴格的限制會活化生存開關的食物,也就是嚴格限制高升糖碳水化合物的攝取,特別是白米飯、馬鈴薯、麵包、薯條和早餐麥片。如果這還是太具挑戰性,可以稍作調整,每天有一餐可吃高升糖碳水化合物(也許是半份),記得要細嚼慢嚥,花一個小時用餐。其他餐飲中則只能攝取低升糖碳水化合物,並完全限制會啟動生存開關的食物,例如高鹽或鮮味豐富的食物和酒。你可以挑幾天進行 168 斷食法,透過間歇性斷食加強熱量限制,同時刺激能量工廠生長。(這裡有個重點:有證據顯示禁食會損害日常表現,尤其是兒童。無論如何我都不建議孩子採行間歇性斷食,請牢記在心。)開關飲食法的減重效果較慢,但對許多人來說,可能比較容易忍受。

無論你選擇哪一種飲食法,每週有三、四天必須運動,每次至少持續一小時,重點是保持在第二區運動。(世界衛生組織等團體建議,除了輕度運動,每週進行 75 至 150 分鐘的高強度鍛鍊,可能帶來額外的好處。不過就我們的目的而言,這是附加選項,因為第二區運動對於能量工廠的增加和脂肪燃燒,具有最好的效果。)此外,可以考慮記錄你的步行距離和時間,觀察自己的自然步態是否改善,這意味著體內的能量工廠變得更健康。最後,如上一章我對開關飲食法的建議,每天要喝大量的水,並吃一盎司(約 30 公克)黑巧克力。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

最後一點:我不建議透過長期禁食來減肥(雖然我認為這是大自然的現象,所以我也可能是錯的)。前面曾提過巴比里禁食了一年,雖然如此,巴比里開始禁食幾個月後,實驗室檢驗發現他的血糖濃度非常低,只有約 30 毫克/分升,有時會降至 20 毫克/分升。這樣低的葡萄糖濃度如果突然發生在你我身上,我們會陷入昏迷,而且有永久性腦損傷或死亡的風險。

——本文摘自《大自然就是要你胖!》,2024 年 06 月,天下文化出版,未經同意請勿轉載。

討論功能關閉中。

天下文化_96
139 篇文章 ・ 621 位粉絲
天下文化成立於1982年。一直堅持「傳播進步觀念,豐富閱讀世界」,已出版超過2,500種書籍,涵括財經企管、心理勵志、社會人文、科學文化、文學人生、健康生活、親子教養等領域。每一本書都帶給讀者知識、啟發、創意、以及實用的多重收穫,也持續引領台灣社會與國際重要管理潮流同步接軌。

0

5
1

文字

分享

0
5
1
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

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

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。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

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。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

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。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

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:

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
  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。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

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。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

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。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

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 ・ 28 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