不少人在年幼无知时,意外吞下西瓜籽就会担心头顶会长瓜苗。
后来我们清楚了,吃下去的各类水果的种子都能完好无损的,次日又能在卫生间碰见它们。
因为大多数种子是不能被消化吸收的。
这其中,其实也蕴含着植物种子的智慧。
为了能够延续后代,种子已经发展出一种不易被胃液分解的外壳,这种构造非常关键。
生态系统中捕食者与猎物之间,这种较量永不停息地展开着。
我们人类同样无法逃避与所摄入的饮食之间的较量。
然而,由于此类竞争的出现,研究人员逐渐意识到,我们应用了120年的“食物热量表”已经不再适用。
我们日常用来评估体重控制成效的“卡路里”,实际上是个不恰当的标签。
卡路里这个术语,其词源可以追溯到拉丁文,拉丁文中的calor表示热能,卡路里因此得名。
这种广为流传的能量衡量标准规定,将一公斤水的温度提高一摄氏度,需要消耗一千卡的热量。
但是,卡路里这个度量衡从未被整合进国际单位制,经过认证的能量计量标准实际上是焦耳。
一个单位小卡相当于4.2焦耳,一个单位大卡则相当于4.2千焦耳。
但是卡路里并非营养学界公认的权威指标,即便如此,它依然在营养研究领域占据着重要位置。
谈到营养和减肥,我们几乎无法离开卡路里这个概念。
而在传统观念也认为,“一卡路里就是一卡路里”。
无论你摄入了100卡路里的奥利奥,或者100卡路里的西兰花,你的体重都会相应增加100卡路里。
只要确保每日的卡路里摄取不超过消耗,体重就能减少或者维持稳定。
人们普遍深信这个“瘦身准则”,因此很多人迫切地想要将食物中的热量值计算到极小的单位。
每顿饭开始之前,必须精确管理能量消耗,同时还要预先安排好后续需要进行的健身活动以作抵消。
但是也有不少人有这样的疑问,这种方法真的靠谱吗?
探究缘由,需要考察卡路里这一术语及其测定方式的起源,还要了解其发展历程。
最早对化学反应放热现象进行量化探究的,是那位声名显赫的化学家拉瓦锡。
早在1780年,他就进行了第一次量化氧气及其代谢的实验。
当时,他把一只小白鼠放入到一个拥有隔热效果的双层容器中。
外壳的冰层负责维持温度稳定,中心部分的冰层则用来检测小白鼠所释放的热量。
这个装置下方的热量测量工具,能够通过确定冰变成水的量,来衡量热量的多少。
我可怜的小白鼠
拉瓦锡觉得,小白鼠类似一支正在点着的蜡烛,它的能量产生于氧气转变为二氧化碳的变化过程。
那会儿他进行过许多关于人体在安静状态下以及活动期间耗氧水平的研究,他了解到,无论是身体活动还是食物消化,都会导致吸入的氧气量上升。
这也是历史上第一次有人用实验来量化人体的基本代谢。
拉瓦锡在测量二氧化碳的排放量,左边为助手戴着面罩呼吸
那个时刻他认定,物质的力量既无法无中生有,也不会凭空消散,只能从一种形态转变为另一种形态。
这也是我们常说的能量守恒定律。
然而后来的状况人尽皆知,他没能搜集到充分的材料来证实那个观点,便在法国大革命期间被押赴刑场处决了。
“共和国不需要科学家!”
不过拉瓦锡虽然没有明确阐述这热力学第一定律,不过他早先用于检测小白鼠热量散失的仪器,却产生了广泛影响。
这个装置经过转变,变成了当今用来检测食物卡路里含量的弹式热量测量工具。
1889年,德国有一位生理学家名叫马克思·鲁伯纳,他制作出一种比较准确的弹式热量测量装置。
马克思·鲁伯纳
他的看法和拉瓦锡如出一辙,从化学层面看,燃烧食物跟人体消化食物的机制是相通的。
虽然两者有速度快慢之分,但食物最终都会变成热量和氧化物。
所以弹式热量计测量的关键也在于焚烧食物。
将食物放置于绝对隔绝且封闭的环境中引燃,观察食物燃烧产生的热量,可以测定邻近水槽内水温的升高幅度,这就是食物所蕴含的热能指标。
这个热量值概念,也正是我们现代最常用的卡路里的概念。
弹式热量计
提出“一个单位能量对应一个单位能量”这一概念的学者,正是鲁伯纳。
他以为,不论是指碳水化合物,还是指蛋白质,抑或是脂肪,都能凭借各自的热量产出功能进行彼此间的替换,它们的根本属性都是热量单位。
鲁伯纳当时特别强调,人体并非只靠蛋白质来代谢氮元素,部分能量会经由尿液排出体外。
经过多次试验,调整了尿中氮的损失,他得到了如下表。
鲁伯纳的卡路里表
不过,鲁伯纳考虑了尿液中氮的流失,却忘记了更为关键的流失,那就是粪便。
十九世纪末期,有位科学家威尔伯·阿特沃特( )也意识到了这种测量的不足之处,并且着手进行了优化。
威尔伯·阿特沃特
他具体的做法也比较粗暴,原理也是简单的做了一个减法:
预备六个肉饼,把三个肉饼放进气密式热量测定装置,直接测定其氧化产生的热量数据。
其余三个汉堡由志愿者食用,随后在第二天、第三天进行排泄物采集。
将那些人体无法消化的部分,另行置入量热仪,用以测定尚存的热量数值。
最终这两个热量数值相减,结果相当于摄入了三个汉堡,身体所获取的全部能量。
虽然原理很简单,但阿特沃特胜在够认真和详细。
他找了一批又一批的志愿者,每天给他们喂食不同种类的食物。
总共检测了四千多种食物,最终他公布了所谓的阿特沃特值。
阿特沃特的卡路里表
尽管那个涉及排泄物测定的实验过程相当复杂,不过阿特沃特最终得出的结论算是彻底解决了问题。
这份表格诞生于1899年,时至今日,已历经约一个世纪,后世几乎未曾进行过任何更动。
当前食品包装上标注的卡路里计算方法,依旧遵循阿特沃特体系,该体系规定每克蛋白质含有4个千卡能量,每克脂肪含有8.9个千卡能量,每克碳水化合物也含有4个千卡能量。
这个卡路里表可以说是非常好用了。
若某类食物里含有30克蛋白质、40克碳水化合物的成分以及20克脂肪的成分,通过阿特沃特值的方法进行计算,便能够推算出该食物整体所含的热量大约为460千卡。
通过这种方式,我们可以清楚了解每天究竟摄入了多少能量,体重增加了多少。
但是,阿特沃特付出的诸多心力,并非旨在教导人们怎样瘦身。
他意图促使当时人们形成更科学、更便捷的饮食习惯,具体而言,就是“怎样以最低成本,获取最大能量”。
各类卡路里计算计
如果想用热量计算法来减肥,其纰漏可能会多到让你怀疑人生。
许多新的资料同样表明,单纯依据食品包装上标注的热量值来设定减重计划,极有可能是一个非常不明智的选择。
其中最主要的问题就出在,复杂的人体并不是一个弹式热量计。
人类在把食物消化的过程,也绝对不是像用火燃烧食物这么简单。
它还发生着无数种食物同身体、身体同微生物、微生物同食物之间的复杂较量,涉及的因素繁杂到十根手指也无法全部列举清楚。
我们经常听到“吃足食物才能瘦身”的说法,但实际情况是,当我们进食的过程中,身体已经在进行减脂了。
因为在消化食品的过程,人体也是需要耗费能量的。
膳食纤维是人们经常提及的一种营养素,其中金针菇作为“See you ”的代表,尤为突出。
因为它比较难被人体吸收,经常是原封不动地被排除体外。
See you !
然而在通过人体消化系统时,同样需要人体自身热量来分解它们,例如肠道活动、消化液排泄等。
再比如分解蛋白质所耗费的力气,要显著高于分解脂肪,因为分解时需要将蛋白质分子中氨基酸之间紧密的化学连接破坏。
芹菜即便同样,若是新鲜娇嫩,那么消化系统分解它的细胞膜时,也会更加轻松。
而较为陈旧的芹菜细胞构造,本就难以被肠胃分解接纳,因此需要消耗更多体力。
因此,比较而言,当我们食用分量相等的芹菜时,挑选更新鲜的品种可以摄取到更丰富的能量。
另外,日常烹饪方式有别,比如煎炸烤煮等,这也会关系到食物的消化吸收状况。
科研人员曾选用小家鼠开展研究,一部分接受生花生喂养,另一部分则摄入熟花生。
在4天内,这两组白鼠都可以无节制地享用。
实验全部结束后,那些食用煮熟花生的白色实验鼠,体重竟然比食用生花生的同类增加了五克。
同样的实验,将食材换成了生牛肉和熟牛肉,吃熟牛肉的小白鼠体重依然比吃生牛肉的小白鼠重一克。
实际上缘由很明了,由于食物在烹调过程中,其营养成分会变得更容易被身体消化。
高温能够使细胞壁变得松散,同时也能促进蛋白质的分解,这样人类就能更有效地吸收这些营养成分。
高温同样能够消灭细菌,这有助于减少免疫系统对抗病原体时所需要的能量。
比如我们日常摄入未煮熟的食物引起腹泻,其实就有许多能量在这个过程中消耗掉。
所以从人类进化的角度来讲,会使用火种确实是必不可少的条件。
生花生与熟花生
此外,我们也不能忽视一个极为显著的不足之处,就是各种营养成分的构成比例。
众所周知,美国人的超重比例超过中国人,因此很多人觉得这是由于美国人摄入的食物多于中国人。
然而一项由柯林·坎贝尔完成的研究表明,体重相仿的美国人与中国人相比,其每日热量摄取量要少得悬殊。
科林·坎贝尔
例如体重同样是65公斤,美国人每日摄取的热量有1989千卡,而中国人则为2641千卡,两者之间竟相差了将近700千卡。
因此当时部分研究者指出,美国人与中国人的体脂差异,或许与饮食构成存在关联。
例如美国人的脂肪摄入量就是中国人的整整两倍以上。
然而情况并非如此简单,紧接着的另项调查表明,欧洲人的身体构造比亚洲人更倾向于增加体重。
科学证据显示,体内存在促使发胖的微生物,以及帮助消化的有益菌,人体本身也确有倾向性增重或保持苗条的不同类型。
伯克利加利福尼亚大学的专家,以及杜桑亚利桑那大学的学者,考察了全球范围内二十三种不同族群,总计一千零二十名个体的肠道微生物组成,并且制作出了一份关于体重的分布示意图。
根据图片信息可知,欧洲人群中的“胖细菌”更为普遍,相较之下,中国人、南美人以及南非人群中的“瘦细菌”更为常见,美国人群中的“胖细菌”数量似乎不及欧洲人群,而“瘦细菌”的数量也少于前述三个群体。
“肥菌”(蓝色)和“瘦菌”(红色)比例的“肥胖地图”
早先,研究人员已经将四组包含一位体型较胖和一位体型较瘦的姐妹的双胞胎的肠道微生物,逐一移入无菌实验动物体内。
接种了胖女孩肠道微生物的老鼠,就变成了一只“胖鼠”,而接种了瘦女孩肠道微生物的老鼠,则依然是一只“瘦鼠”。
这种情况下,能够保持小鼠保持纤瘦状态的细菌属于拟杆菌,而促使小鼠发胖的细菌则归属于厚壁菌。
过多的厚壁菌,能够让人体更快速地消化食物,即便那些未被小肠处理的食物进入大肠,这些微生物依然可以将其转化为丰富的养分,供身体利用。
为了让你多长胖一斤,你体内的细菌也是使尽了浑身解数。
因此你所说的那一卡路里,真的就是那一卡路里吗,难道不曾征询过你腹中微生物的看法?
那么说了这么多,正确的热量标签究竟在哪里?
实在遗憾,即便寻遍了所有专家,他们也无法完全排除各种因素,因而无法提供一个确切的结果。
构建一个崭新、完整且精确的食品能量核算平台,是一项艰巨且庞大的任务,能否成功尚无定论。
不过这个系统就算误差这么大,还是能凑合着用。
毕竟多数人实在难以抑制强烈的口腹之欲,或许不靠谱的卡路里数据也能让大家多一个不节食的理由。
*参考资料
什么原因全都错呢,那是2013年9月1日。
亚当是这么认为的确实如此它并不像先前那样已经不复存在但依然值得注意那是二零一七年六月十二日
人类肠道的情况,与2014年2月14日密切相关,这一点非常明确。
.Why the is .2016.01.26