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BMJ:你减的“肥”,都去哪儿了?

2014/12/23 来源:果壳网
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导读
近日,英国医学期刊(BMJ)推出了圣诞节特刊。在特刊中,这个严肃的医学期刊一反常态,刊登了一系列充满假日氛围的轻松小品。这些文章用一本正经的科学论文形式解读了许多有(dou)趣(bi)的话题,例如:你减的“肥”,都去哪儿了?


最近,英国医学期刊(BMJ)推出了圣诞节特刊。在特刊中,这个严肃的医学期刊一反常态,刊登了一系列充满假日氛围的轻松小品。这些文章用一本正经的科学论文形式解读了许多有(dou)趣(bi)的话题,本文就是其中之一。

现在,人群中的超重和肥胖比例不断飙升,减肥也成了经久不衰的热门话题。然而,人们对于减肥背后的代谢过程依然所知甚少。不少人认为,脂肪会在减肥的过程中转化成“热量”,或是转变成肌肉,那么我们今天就来谈谈,这些减掉的“肥”到底都去哪儿了吧。


图片来自BMJ原文

在本文作者进行的小调查中,很多人都答错了“减掉的脂肪会转化成什么”的问题。(正确答案为二氧化碳+水)

我们希望丢掉的“重量”

人体摄入的多余的碳水化合物和蛋白质都会被转化为甘油三酯,并以“小油滴”的形式存储在脂肪细胞当中。而多余的脂肪除了水解和再酯化以外不需要经过其他的转化就能储存起来。从生物学上讲,人们盼望着减掉的“肥”,实际就是储存在细胞中的这些甘油三酯。

通过脂肪酸组成的研究,我们可以推导出这些甘油三酯分子的平均化学式。在1960年赫希(Hirsch)等人发表分析数据,并推出了一个“平均脂肪酸”的化学式——C17.4H33.1O2,把这个“平均分子”乘以三再加上甘油骨架的部分,再稍微简化一点,就能得到便于计算的“平均甘油三酯”分子式——C55H104O6。脂肪氧化代谢的整个过程相当复杂,不过它也可以用如下方程式简单表示:

C55H104O6+78O2→55CO2+52H2O+能量

由此可以算出,如果要将10千克的脂肪完全氧化,需要吸入29千克的氧气,并且会产生28千克二氧化碳和11千克的水。然而,这个式子无法体现“平均甘油三酯”分子中自带的6个氧原子都去哪儿了,因此也无法判断生成的二氧化碳和水中究竟有多少比例的重量来自被减掉的脂肪。

而这个谜题直到1949年才真正解开。利夫森(Lifson)教授等人采用同位素示踪的方式,发现了脂肪酸中那6个氧原子真正的宿命。他们在氧化的过程中,会以2:1的比例分别生成二氧化碳和水。在知道了这个信息之后,我们就可以算出最终生成的二氧化碳和水中各“携带”了多少来自脂肪分子的质量了(Da指分子量道尔顿):

CO2:(661 Da (C55) + 64 Da (O4)) / (861 Da (C55H104O6)) × 100 = 84%

H2O:(105 Da (H104) + 32 Da (O2)) / (861 Da (C55H104O6)) × 100 = 16%

计算结果就是,二氧化碳“携带”了脂肪分子84%的质量,而水的部分“携带”了16%。所以可以说,我们减掉的体重大部分都转化成二氧化碳了。我们知道二氧化碳主要是通过肺的呼吸功能呼出的,而水分主要是通过尿液、汗液及其他体液排泄的。所以,这部分重量主要是我们“呼”出去的,而不是“排”出去的。

从质量上看,消耗掉的脂肪主要以二氧化碳的形式呼出。图片来自原文

揭开减肥的面纱

一个体重70千克的人,在静息状态下每分钟大约要呼出200毫升二氧化碳。如此算来,每一次呼吸大约要排出33毫克二氧化碳,而这其中有8.9毫克是碳原子的质量。假设这个人在一天内睡眠8小时,保持静息8小时,并进行轻体力活动(代谢达到基础代谢率的两倍)8小时的话,他会呼出0.74千克的二氧化碳,也就是说会有203克碳原子随之丢失。而与此同时,500克的蔗糖可以提供2000千卡的热量,其中包含210克碳原子。

假设这个人每天拿出1小时休息时间来做体育锻炼,把这时候的代谢率提高到基础代谢率的7倍,那么他就可以比平时增加39克碳原子的消耗,使每日的“碳排放量”增加到240克,增加幅度约有20%。而一块100克的玛芬蛋糕就可以提供一个人每日能量需求的大约1/5。所以靠运动来减掉的重量很容易就被食物来补充。运动减肥的成果可能很容易败给额外摄入的食物,即使这些食物并没有增加多少量。

我们的计算说明,肺才是最主要的“排油”器官。要想降低体重,就需要让存储在脂肪细胞里的碳原子释放出来。这也印证了我们常常说的那句话:管住嘴、迈开腿。

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