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牛奶越喝越缺鈣,喝奶不如去吃菜?

科學松鼠會_96
・2011/11/11 ・2835字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 540 ・八年級

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一篇名為《牛奶的巨大危害!建議徹底禁食「牛奶、肉、魚、蛋」》的文章中提到了如下幾個觀點:1、牛奶含鈣並不高,許多蔬菜的鈣含量遠高於牛奶。2、喝牛奶反而會缺鈣,因為會使人體血液變酸,從而導致鈣流失,最終容易骨折,骨質疏鬆。[1] 真相究竟如何呢?

鈣含量高,不一定更補鈣

讓我們先來說一下補鈣。補鈣,主要指的是補骨鈣,人體中有99%的鈣存在於骨骼中,另外的1%則參與人體的各種生化反應。但是,並不是所有吃到肚子裡的鈣都能輕易地補到骨頭上。首先,人體攝入的鈣首先要能被吸收,其次,這部分被吸收的鈣還要真正能被用來「補」到骨頭上,而不是隨著尿液被排出體外。因而,補鈣的過程取決於三個因素:攝入量、吸收率、生物利用率

單純看含鈣量,100克牛奶含鈣110毫克左右,在各種食物中的確不能算是最高,一些海藻、干的小魚小蝦、芝麻等的鈣含量都比牛奶要高。但是要知道,首先牛奶中有90%都是水,如果把這部分水去掉,其鈣含量可以提高接近10倍,也正因如此,一些奶製品的鈣含量會大大提高,比如100克的埃門塔爾奶酪含鈣量高達1000毫克。其次,牛奶中的鈣的吸收率達到32%以上。因為牛奶中三分之一的鈣是以游離態存在的,直接就可以被吸收,另外三分之二的鈣結合在酪蛋白上,這部分鈣會隨著酪蛋白的消化而被釋放出來,也很容易被吸收。最後,牛奶中的鈣的生物利用率也特別高。當同時吸收鈣和磷的比例在0.5到3之間的時候,鈣被保留在骨頭上的效率最高。而牛奶中鈣和磷的比例在1.3,正處於此範圍內。可以看出,牛奶的確是人類膳食中難得的優良鈣源。

至於蔬菜,首先並沒有多少蔬菜的含鈣量高於牛奶。其次,由於大多數蔬菜中都含有草酸,而草酸會降低包括鈣在內的許多礦物質和微量元素的吸收,使得蔬菜中的鈣的吸收率較牛奶要低得多,比如菠菜中鈣的吸收率只是牛奶中鈣的六分之一[2] 。蔬菜中唯一的一朵奇葩,就是捲心菜。捲心菜中的鈣的吸收率和牛奶一樣高,但是其中的鈣含量僅僅為每百克30毫克。也就是說,如果你執意要通過吃捲心菜來補鈣,別人早晨只需要喝300毫升牛奶(雖說有點多,好歹還是能喝下去)或者吃30克奶酪就能攝入300毫克的鈣,而你得吃一公斤的捲心菜。

調節酸鹼,不靠骨鈣

流言中提到,一旦喝牛奶或者吃肉食就可能會導致體液變酸,然後骨鈣就會被釋放出來中和酸性。這樣的說法完全沒有科學依據。

首先,所謂的食物的酸鹼性會影響到體液的酸鹼性沒有任何科學根據,再者,即使人體的「酸鹼」需要調節,也和骨鈣扯不上關係。

引起「體液變酸」的主要「元兇」是氫離子。人體中糖類代謝會產生二氧化碳,溶於水產生碳酸氫根和氫離子,這就是人體中氫離子的主要來源,稱為呼吸性酸。次要來源則是含硫和磷的一些化合物以及代謝產生的有機酸(比如乳酸),這些稱為代謝性酸。呼吸性酸的量遠大於代謝性酸的量。健康情況下的機體有一套完整的機制,可以將體液維持在一個正常的酸鹼範圍內。這套機制主要分兩部分,一是血液中的緩衝系統,以及肺和腎臟的調節作用。血液中最重要的緩衝體系是碳酸氫鈉緩衝溶液(NaHCO3 / H2CO3)。肺可以通過改變呼吸的頻率來改變帶走的二氧化碳的量以調節血液中碳酸的濃度,而腎可以通過改變對碳酸氫鈉的重吸收作用來調節其濃度,最終使血液pH值維持在一個正常的範圍內。血液中還存在其他的緩衝系統,但都不需要鈣離子的參與。血液中的鈣離子主要是參與一些神經組織的活動。

由此可見,體液有其自身的酸鹼調節機制,一個健康的人不會因為攝入的正常食物導致體液酸鹼失衡,更不會導致分解骨鈣。

血鈣不足,骨鈣來補

人體骨骼總量是增長還是減少,取決於造骨細胞和蝕骨細胞的共同作用。通常從出生到青少年階段,造骨細胞起主導作用,其合成骨骼的速度大於蝕骨細胞分解骨骼的速度,因而人體骨骼會變粗變緻密。到三四十歲左右人體骨骼重量達到巔峰,之後蝕骨細胞對骨骼的侵蝕速度快於造骨細胞合成骨骼的速度,人體在慢慢地流失骨質(女性在更年期之後由於荷爾蒙的原因,骨質流失速度比男性更快),最終導致骨質疏鬆。與流言中提到的所謂攝入高蛋白含量的酸性食物會導致骨質流失相反,有大量研究表明,提高蛋白質的攝入量,不論是動物性蛋白還是植物性蛋白,不僅不會導致骨鈣流失骨質疏鬆,反而有助於骨骼健康。因為攝入的蛋白質會刺激胰島素生長因子IGF-I的生成,從而刺激骨骼形成,增加骨重量 [3]

此外,骨骼作為鈣質的「倉庫」,對於維持血液中鈣的濃度有著重要的作用。當通過飲食攝取的鈣質不足以維持血鈣濃度的時候,蝕骨細胞則會分解骨骼釋放鈣離子以維持血鈣濃度。因此,保證日常飲食能攝取足夠的鈣質,一方面可以在青少年時期「深挖坑,廣積糧」,儲存足夠的骨質以應付未來的骨質流失,另一方面也可以在中年以後儘量維持血鈣濃度從而減緩骨質流失的速度。

至於流言中作為「證據」提到的不同國家和地區的飲奶量和骨質疏鬆情況的對比,關鍵的問題在於,這些數據是否真正具有可比性,因為不同地區的人的生活習慣和環境都很不同,影響因素太多,很難直接確定飲奶量和骨質疏鬆情況之間的關係。就拿經常提到的亞洲人喝奶少卻少見骨折和骨質疏鬆為例。首先,很多亞洲國家都屬於發展中國家,醫療衛生條件相對落後,因而對於骨質疏鬆情況的檢出和統計的數據不一定準確。而在醫療條件相對發達的香港和新加坡,腿骨骨折數量僅僅略低於美國。其次,與北歐人種相比,東亞和東南亞人種的體型也相對較小,較小的體型相對更不容易骨折。

相反,對於同一地區或同一人種的研究則表明,飲用牛奶和奶製品可以顯著提高青春期人體的骨骼增長,對維持骨骼總量也有用處。比如一項持續12個月的對48名11歲白人女孩的研究表明,每天通過乳品攝入1200毫克鈣的女孩的骨密度的增加量比對照組(日常飲食)有顯著的提高,而且增加乳品攝入與體重增加和體脂肪含量沒有聯繫。[4] 一項對北京地區649名12到14歲女孩的調查研究也顯示乳品攝入有益於增加骨重量。[5] 而另一項持續3年的對200名55到59歲的絕經後中國婦女的研究顯示攝入高鈣奶粉有利於預防骨質流失。[6]

總而言之,牛奶是不可多得的優質鈣源,既有較高的含鈣量,其中的鈣質又很容易被人體吸收和利用。和「牛奶越喝越缺鈣」的流言恰恰相反,喝牛奶或者吃乳製品不但不會缺鈣,反而有助於增加骨重量,預防骨質疏鬆。

推薦相關閱讀 

關於”酸鹼體質” ,推薦閱讀DNA的《人人都有pH值》

關於牛奶激素,推薦閱讀雲無心的《「牛奶激素」的是非》


參考資料:

[1]牛奶的巨大危害!建議徹底禁食「牛奶、肉、魚、蛋」
[2]Weaver C.M., Proulx W.R., Heaney R. Choices for achieving adequate dietary calcium with a vegetarian diet. Am. J. Clin. Nutr., 1999, 70: 543S-548S.
[3]Bonjour J. P., Schüre n M. A., Chevalley T., Ammann P. and Rizzoli R. Protein intake, IGF-1 and osteoporosis. Osteoporosis International, Volume 7, Supplement 3: 36-42.
[4]Chan GM, Hoffman K, McMurry M et al. Effects of dairy products on bone and body composition in pubertal girls. J Pediatr 1995; Vol. 126: 551-6
[5]Du XQ et al. Milk consumption and bone mineral content in Chinese adolescent girls. Bone 2002; 30 (3): 521-8
[6]Lau EM, Lynn H, Chan YH et al. Milk supplementation prevents bone loss in postmenopausal Chinese women over 3 years. Bone 2002; 31(4): 536-40.

本文修改版已發表於 果殼網 謠言粉碎機主題站《喝奶不如去吃菜,牛奶越喝越缺鈣?》     作者:少個螺絲,本文原發表於科學松鼠會[2011-10-31]

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科學松鼠會是中國一個致力於在大眾文化層面傳播科學的非營利機構,成立於2008年4月。松鼠會匯聚了當代最優秀的一批華語青年科學傳播者,旨在「剝開科學的堅果,幫助人們領略科學之美妙」。願景:讓科學流行起來;價值觀:嚴謹有容,獨立客觀

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金魚的記憶才不只 7 秒!記憶力怎麼回事?好想要超大記憶容量
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/12/01 ・2720字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 美光科技 委託,泛科學企劃執行。

你是不是也有過這樣的經驗?本來想上樓到房間拿個東西,進到房間之後卻忘了上樓的原因,還完全想不起來;到超巿想著要買三四樣東西回家,最後只記得其中兩樣,結果還把重要的一樣給漏了;手機 Line 群組裡發的訊息,看過一轉身回頭做事轉眼就忘了。

發生這種情況,是不是覺得很懊惱:明明才想好要幹嘛,才不過幾秒鐘的時間就全部忘記了?吼呦!我根本是金魚腦袋嘛!記憶力到底是怎麼回事啊?要是能擁有更好的記憶力就好了!

明明才想好要幹嘛,一轉眼卻又都忘記了。 圖/GIPHY

金魚的記憶才不只 7 秒!

忘東忘西,我是金魚腦?!無辜地的金魚躺著也中槍!被網路流傳的「魚只有 7 秒記憶」的說法牽累,老是被拖下水,被貼上「記憶力不好、健忘」的標籤,金魚恐怕要大大地舉「鰭」抗議了!魚的記憶只有 7 秒嗎?

根據研究顯示,魚類的記憶可以保持一到三個月,某些洄游的魚類都還記得小時候住過的地方的氣味,甚至記憶力可以維持到好幾年,相當於他們的一輩子。

還有科學家發現斑馬魚在經過訓練之後,可以很快學會如何走迷宮,根據聲音信號尋找食物。但是當牠們壓力過大時會記不住東西,注意力分散也會降低學習效率,而且記憶力也會隨著衰老而逐漸衰退。如此看來,斑馬魚的記憶特點是不是跟人類有相似之處。

記憶力到底是怎麼回事?

為什麼魚會有記憶?為什麼人會有記憶?記憶力跟腦袋好不好、聰不聰明有關係嗎?這個就要探究記憶歷程的形成源頭了。

依照訊息處理的過程,外界的訊息經由我們的感覺受器(個體感官)接收到此訊息刺激形成神經電位後,被大腦轉譯成可以被前額葉解讀的資訊,最終會在我們的前額葉進行處理,如果前額處理後認為是有意義的內容就有可能被記住。

在問記憶好不好之前,先了解記憶形成的過程。圖/GIPHY

根據英國神經心理學家巴德利 Alan Baddeley 提出的工作記憶模式,前額葉處理資訊的能力稱為「短期工作記憶」,而處理完有意義、能被記住的內容則是「長期記憶」。

你可能會好奇「那記憶能被延長嗎」?只要透過反覆背誦、重覆操作等練習,我們就有機會將短期記憶轉化為長期記憶了。

要是能有超大記憶容量就好了!

比如當我們在接聽客戶電話時,對方報出電話號碼、交辦待辦事項,從接收訊息、形成短暫記憶到資訊篩選方便後續處理,整個大腦記憶組織海馬迴區的運作,如果用電腦儲存區來類比,「短期記憶」就像隨機存取記憶體 RAM,能有效且短暫的儲存資訊,而「長期記憶」就是硬碟等儲存裝置。

從上一段記憶的形成過程,可以得出記憶與認知、注意力有關,甚至可以透過刻意練習、習慣養成和一些利用大腦特性的記憶法來輔助學習,並強化和延長記憶力。

雖然人的記憶可以被延長、認知可以被提高,但當日常生活和工作上,需要被運算處理以及被記憶理解的事物越來越多、越來越複雜,並且需要被快速、大量地提取使用時,那就不只是記憶力的問題,而是與資訊取用速度、條理梳理、記憶容量有關了!

日常生活中需要處理的事務越來越多,那就不只是記憶力的問題,而是有關記憶力容量的問題了……。圖/GIPHY

再加上短期記憶會隨著年齡增加明顯衰減,這時我們更需要借助一些外部「儲存裝置」來幫我們記住、保存更多更複雜的資訊!

美光推出高規格新一代快閃記憶體,滿足以數據為中心的工作負載

4K 影片、高清晰品質照片、大量數據、程式代碼、工作報告……在這個數據量大爆炸的時代,誰能解決消費者最大的儲存困擾,並滿足最快的資料存取速度,就能佔有這塊前景看好的市場!

全球第四大半導體公司—美光科技又領先群雄一步!除了推出 232 層 3D NAND 外,業界先進的 1α DRAM 製程節點可是正港 MIT,在台灣一條龍進行研發、製造、封裝。日前更宣布推出業界最先進的 1β DRAM,並預計明年於台灣量產喔! 

美光不久前宣布量產具備業界多層數、高儲存密度、高性能且小尺寸的 232 層 3D NAND Flash,能提供從終端使用者到雲端間大部分數據密集型應用最佳支援。 

美光技術與產品執行副總裁 Scott DeBoer 表示,美光 232 層 3D NAND Flash 快閃記憶體為儲存裝置創新的分水嶺,涵蓋諸多層面創新,像是使用最新六平面技術,讓高達 232 層的 3D NAND 就像立體停車場,能多層垂直堆疊記憶體顆粒,解決 2D NAND 快閃記憶體帶來的限制;如同一個收納達人,能在最小的空間裡,收納最多的東西。

藉由提高密度,縮小封裝尺寸,美光 232 層 3D NAND 只要 1.1 x 1.3 的大小,就能把資料盡收其中。此外,美光 232 層 NAND 存取速度達業界最快的 2.4GB/s,搭配每個平面數條獨立字元線,好比六層樓高的高速公路又擁有多條獨立運行的車道,能緩解雍塞,減少讀寫壽命間的衝突,提高系統服務品質。

結語

等真正能在大腦植入像伊隆‧馬斯克提出的「Neuralink」腦機介面晶片,讓大腦與虛擬世界溝通,屆時世界對資訊讀取、儲存方式可能又會有所不同了。

但在這之前,我們可以更靈活地的運用現有的電腦設備,搭配高密度、高性能、小尺寸的美光 232 層 NAND 來協助、應付日常生活上多功需求和高效能作業。

快搜尋美光官方網站,了解業界最先進的技術,並追蹤美光Facebook粉絲專頁獲取最新消息吧!

參考資料

  1. https://pansci.asia/archives/101764
  2. 短期記憶與機制
  3. 感覺記憶、短期記憶、長期記憶  
  4. 注意力不集中?「利他能」真能提神變聰明嗎?

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【水獺媽媽專欄:從日常學永續】乳牛們的心情變好了,牛奶也會變好喝嗎?
PanSci_96
・2022/11/01 ・798字 ・閱讀時間約 1 分鐘

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我們都喝過牛奶、吃過雞蛋,但你知道應該怎麼照顧這些生產農產品的動物呢?牠們在生產人類食物或是成為食物之前,可是一個個的生命呢!

近年,聯合國持續推動「友善畜牧」,倡導對待雞、豬、牛等家禽家畜,應該從過去著重在防範汙染、促進產業發展,轉變為關注動物本身的健康和福利,將牠們視作事業夥伴,一起創造價值。

什麼是友善畜牧?要如何重視動物的健康福利呢?圖/水獺媽媽提供

那我們就舉乳牛為例吧!

平常我們趴在桌上睡午覺,一下子就會腳麻、手麻,而乳牛每天需要躺臥14個小時,那麼,乾淨舒適的休息空間是不是對牠們非常重要呢?

擁擠的畜舍、寄生蟲的傳播,都會讓乳牛生病,水泥地面或橡膠地面則會讓乳牛因容易滑倒、劈腿而受傷,高溫高濕的環境,也容易讓乳牛處於熱緊迫的狀態,就像我們中暑一樣,造成不適。

乳牛身體一不舒服,食慾就會降低,進而影響乳牛的乳量和乳液成分,就會使得我們買到的牛奶就不優囉!

畜牧友善前後的改變。圖/水獺媽媽提供

一起用行動支持友善畜牧吧!

台灣有不少人都喜歡喝鮮奶,甚至還有餵過牛牛,這種超值得炫耀的經驗。而說到鮮奶,大家想必都有自己的「愛牌」,像是「鮮乳坊」就是很多人喜歡的選擇之一,其創辦人暨獸醫師阿嘉,從2015年就開始實踐友善畜牧的精神,慢慢串聯認同理念的酪農,再將利潤投入產業永續發展。

大家下次去超市,記得可以注意「快樂牛牛」生產的鮮奶,一起用行動支持友善畜牧!

大家下次去超市,記得可以注意「快樂牛牛」生產的鮮奶,一起用行動支持友善畜牧!圖/水獺媽媽提供
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新好材料鈣鈦礦,改造太陽能電池
科技大觀園_96
・2021/06/17 ・2345字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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隨著現代科技的發展,人類對能源的需求也逐漸增加,因此科學家一直努力尋找著合適的替代能源。其中最受矚目的能源之一,莫過於取之不盡、用之不竭的太陽能,因此科學家也一直想研發出理想的太陽能電池,能夠把太陽的能量盡可能的轉化為電能,並且長時間儲存起來。

一直以來,太陽能電池的材料都以最常使用的半導體材料——矽晶為主,然而自 2009 年開始,一種特殊的有機金屬鹵化物材料「鈣鈦礦」引起了科學家的注意。「鈣鈦礦」原本是指鈣與鈦的氧化物 CaTiO3(結構可表示為 ABX3),因為有機金屬鹵化物的結構與鈣鈦礦 ABX3 同類型,所以統稱為鈣鈦礦(見圖 1)。太陽能電池用的鈣鈦礦,吸收光的效率很高,吸收光子後,可以很快地分離成電子與電洞,傳送到電極而產生電流。這樣的高效率讓科學家想到,何不用鈣鈦礦來製作太陽能電池呢?

圖 1、鈣鈦礦晶體結構示意圖。用做太陽能電池的鈣鈦礦通常為有機金屬鹵化物。(圖/林唯芳、王彥錡)

臺灣大學材料科學與工程學系教授林唯芳的研究領域一直以高分子材料為主,也研究過以有機材料來製作太陽能電池。鈣鈦礦的出現,很快就吸引了林唯芳的眼球。「鈣鈦礦這種材料簡直不得了。」談起鈣鈦礦,林唯芳透露著興奮的心情,因為和傳統的矽晶相比,以鈣鈦礦製作太陽能電池的製程簡單太多了!

製作太陽能電池,竟和刷油漆一樣簡單

首先,以矽晶做為材料時,為了減低晶格裡的缺陷數量,必須經過約 900℃ 的高溫長時間處理,然後再以半導體高真空高溫製程製作成二極體太陽能電池,工序繁瑣嚴苛。但鈣鈦礦太陽能電池是以溶液塗佈薄膜的形式來製作,所以不需這麼高溫,也不需要真空環境,只要在一般環境裡就可以製作。 

鈣鈦礦太陽能電池的結構如圖 2,在製造時,每一層都只需要簡單的塗佈,再以紅外線快速烘乾長晶[註1]即可,烘乾需要的時間甚至不到一分鐘。林唯芳形容:「整個過程就像刷油漆一樣簡單。」而因為鈣鈦礦太陽能電池的製作就像刷油漆一樣,因此比起矽晶,鈣鈦礦更容易做出大面積的太陽能電池,甚至是塗佈在各種基材上,做出可撓曲、各種色彩的太陽能電池,應用更加廣泛。

圖2、鈣鈦礦太陽能電池結構示意圖。(圖/林唯芳、王彥錡)

不過林唯芳也說,目前鈣鈦礦和矽晶相比,使用壽命短了許多,矽晶太陽能電池一般認為具有 30 年左右的壽命,但鈣鈦礦的結構大約只能維持 10 年。這是因為鈣鈦礦的晶體結構中,ABX3 各成分之間只是單純的彼此堆疊及配位鍵[註2] ,並非以共價鍵結合,鍵結不夠強的情況下,容易受到破壞。林唯芳的團隊也嘗試著用加入不同離子的方式,增加鈣鈦礦的穩定度,延長使用壽命。

鈣鈦礦與矽晶的合作無間

林唯芳強調:「我們對太陽能電池的期許,除了大面積、長壽命外,更重要的是高轉換效率。」這幾年來,在林唯芳團隊及全世界科學家的努力下,鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率已經追上矽晶太陽能電池,約在 20-25% 左右。不過,鈣鈦礦和矽晶並不是對立的角色,包括林唯芳在內的許多科學家,都正在嘗試讓這兩種材料「合作」——他們將鈣鈦礦與矽晶疊起來,達到更高的光電轉換效率!

鈣鈦礦與矽晶的比較表。(圖/何庭劭繪)

這是因為鈣鈦礦能吸收轉換的光波段和矽晶不同,鈣鈦礦主要吸收較高能量的短波波段,矽晶則以較低能量的長波波段為主,所以若讓太陽光先後穿透鈣鈦礦太陽能電池與矽晶太陽能電池,就能更有效率的利用太陽光裡各種不同波段的光。

在疊層的做法上,有些研究團隊是在製作太陽能電池時,改變製程,設法將矽晶與鈣鈦礦疊層。不過林唯芳和聯合再生能源公司合作,將兩種太陽能電池獨立製作,只是將鈣鈦礦太陽能電池的電極轉換成可透光的材料,然後直接機械式的疊起。林唯芳解釋:「這樣做的好處在於可以維持現有的矽晶太陽能電池的製程,再加上簡單的鈣鈦礦太陽能電池製程,在現階段的技術上是最有商機的。而且現在鈣鈦礦太陽能電池還是比較容易損壞,如果它先損壞了,我們可以只要替換新的鈣鈦礦太陽能電池上去就好。」

圖 3、鈣鈦礦太陽能電池與矽晶太陽能電池疊層,可以增加光電轉換效率。(圖/林唯芳、吳庭慈)

談起這幾年鈣鈦礦的興起,林唯芳認為這是非常有希望的一種材料!在這幾年的積極努力下,林唯芳不但在鈣鈦礦太陽能電池的研究上有進展,還為技術的產業化努力,鼓勵畢業同學廖學中與許哲溥,創立前創科技公司,專精於鈣鈦礦太陽能電池材料的製造和生產,並和臺大機械系的黃秉鈞教授、億尚精密機械公司合作,共同研發了專門塗佈製作鈣鈦礦太陽能電池的機器(如圖 4)。另外也和生產矽晶太陽能電池的聯合再生公司合作,發展大面積高效率層疊太陽能電池,形成了上中下游完全自主整合的一條鞭生產鏈。

林唯芳說:「這對我們臺灣的產業界也帶來了貢獻,雖然我是做學術研究的,但能幫助到臺灣的產業,我也覺得很開心。」而鈣鈦礦這個「大自然的禮物」,將為太陽能以及人類生活帶來的改變,也值得我們期待。

圖 4、鈣鈦礦太陽能電池薄膜製造機。(圖/黃秉鈞)

備註

  1. 製作有結晶的鈣鈦礦薄膜。
  2. 配位鍵的鍵結能量比共價鍵低。 

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