碳水化合物才是人体能量的源泉（中篇连载）3
作者：张宝盈（原北京中医药大学《中华养生保健》杂志编辑，署真名以示负责）
本书尚未正式出版，转载请注明出处。
（接上篇）
二、碳水化合物才是人体能量的源泉
人体的各种生理活动，如细胞的新陈代谢、神经传导、肌肉收缩、心脏跳动、腺体分泌、体温维持、生长繁殖等，以及人的各种体力和脑力活动，无论是行路说话，唱歌跳舞，还是喜怒哀乐，七情六欲，都需要消耗能量，这些能量主要是通过饮食获得的。
那么人体需要的能量究竟是什么能量？是热能吗？营养学中对蛋白质、脂肪、碳水化合物这些营养素的分析计量总是计算它们具有多少大卡的热能，仿佛人体需要的能量就是热能。但是，如果你肚子饿了，你烤一烤火（吸收热能）是不是肚子就不饿了，身体就有能量了呢？不会的。这说明身体需要的能量不是热能。那么人体需要的是什么能量呢？其实人体生理学的研究早已阐明了，人体需要的能量是由有机物主要是碳水化合物氧化分解产生的三磷腺苷（ATP），ATP才是能直接为人体使用的能量物质。
虽然人体摄入的营养素最终都以热能的形式释放出来，但人体的生理、心理机能直接利用的能量却并不是热能，而是ATP能量。
人体生理学把人体能量的运动称作“能量代谢”，那么能量代谢在人体内是怎样进行的呢？
机体的能量来源于体内糖、脂肪和蛋白质等能源物质的氧化分解，从中获取其分子结构中所蕴藏的化学能。体内的能源物质不断地被机体消耗利用，同时也不断地从摄入体内的糖、脂肪和蛋白质等食物中得到补充。
糖（碳水化合物）是机体最主要和最基本的能源。机体所需能量的50%～70%是由食物中糖类物质氧化分解提供的。在消化系统中，食物中的糖类物质被消化水解为葡萄糖、半乳糖等单糖，并被吸收进入血液循环，一部分成为血糖直接供全身细胞利用，另一部分经合成代谢以肝糖原和肌糖原的形式储存在肝脏和肌肉内，还有少部分转化为脂防或蛋白质。葡萄糖在体内的代谢途径可因供氧情况的不同分为有氧氧化和无氧酵解两条途径，以有氧氧化供能为主。
在这个过程中，体内三磷腺苷的合成和分解是机体能量转化和利用的关键。
尽管机体所需的能量主要来源于食物，然而组织细胞井不能直接利用食物的能量从事各种生理活动，只有三磷腺苷（ATP）才是机体能量的直接提供者。ATP是在人体细胞的线粒体中合成的一种高能化合物，分子中蕴藏着大量的能量，裂解后成为二磷腺苷（ADP），在这个过程中，三磷腺苷中的三个化学键中的一个断裂掉了，断裂过程释放出能量，为人体所利用。因此，ATP既是体内重要的储能物质，又是直接的供能物质，它释放的能量可供机体进行各种生理活动。人体在生命活动中所消耗的ATP，由营养物质在体内氧化分解所释放的能量不断地使ADP氧化磷酸化重新生成ATP而得以补充。
体内除了ATP供能外，还有其他的高能化合物，如磷酸肌酸（CP），CP由肌酸和磷酸合成，当物质氧化释放的能量过剩时，可通过ATP转给肌酸，合成CP（磷酸肌酸）而储存。当需要时，CP又可将储存的能量转给ADP，生成ATP，以补充ATP的消耗。由此可见，在能量代谢的整个过程中，ATP的合成与分解是体内能量转换和利用的关键。
葡萄糖转化供能的主要方式也是产生ATP，1摩尔葡萄糖完全氧化所释放的能量，可供合成38摩尔ATP。
脂肪则是体内最主要的储能和供能物质，人体所需的能量30%～50%来自脂肪。脂肪经消化分解后变为单酰甘油和脂肪酸，主要以乳糜微粒进入血液。脂肪在体内储存量大，氧化时单位重量释放的能量多，1摩尔脂肪释放的能量约为糖有氧氧化时释放能量的2倍。当机体需要时，储存的脂肪在酶的催化下，可迅速分解为甘油和脂肪酸。甘油主要在肝内被利用，长链脂肪酸经话化和β-氧化逐步分解为乙酰辅酶A而进入糖的氧化途径，同时释放能量。
蛋白质是构成细胞的基本物质，是机体生长及修补受损组织的主要原料。不论是肠道吸收的氨基酸还是由机体自身蛋白质分解所产生的氨基酸，大多主要用于重新合成蛋白质，用于组织的自我更新，或用于合成酶激素等生物活性物质。为机体提供能量，则是氨基酸的次要功能。但在某些特殊情况下，如长期不能进食或体力极度消耗时，糖类和脂肪供应不足，机体将依靠组织蛋白的分解所产生的氨基酸取得能量，以维持必要的生理活动。（孙红等，2016）
可见，当到了已经需要蛋白质来供能的地步，人体已经危乎殆哉了。所以，碳水化合物才是人体最重要、最优质的能量来源。
碳水化合物不仅是人体的优质能源，而且碳水化合物的消化吸收所消耗的能量也远低于蛋白质。研究表明，消化吸收蛋白质消耗的能量是其自身产热的30%；糖类为自身产热的5%～6%；脂肪约为4%～5%。所以最难消化的就是含蛋白质较多的食物。消耗的能量大，需要的时间长。显然，把蛋白质作为人体能量的供应源是得不偿失的，而脂肪同样不是理想的能量来源，因为稍有不慎，脂肪摄入超量就会成为高脂血症的罪魁祸首。
糖、脂肪等物质在体内氧化的最终产物和在体外燃烧时相同，释放出的总能量也相同。例如葡萄糖在细胞内氧化和在体外燃烧时都生成二氧化碳和水，并释放同等的能量。
无论糖、脂肪或蛋白质，在体内的氧化放能，都是在各种酶的催化下，经过一系列的加氧脱氢等氧化过程，转化成ATP，然后通过ATP分解为ADP释放能量。人体生理活动所需要的能量都直接或间接来源于ATP。所以，ATP被称为“细胞的能量通货”。
在必要的时候，蛋白质也可以转化为能量，但它不是理想的能量来源，蛋白质在转化过程转化会产生许多有害物质。 一般而言，我们每日用的ATP U>10％左右是由蛋白质而来的。氨基酸有二十多种，在制造ATP时先将氨基去掉，才能加入碳水化合物的代谢机器制造ATP。20多种氨基酸各有不同，因而在加入碳水化合物的代谢功能之前，也要做不同的修改，主要是要把氨基拿掉。总体来说，氨基酸每生成1个二氧化碳只能产生5个ATP，这比碳水化合物的6.3个ATP更低，因为要把氨基拿掉，就要用掉ATP。其实燃烧氨基酸，除了二氧化碳之外还会产生氨，这是另一个毒素，需要由血液送到肝脏去与二氧化碳结合变成尿素，再由血送到肾脏过滤出来，由小便排走。这比起燃烧油脂或是碳水化合物，只有二氧化碳是废气，由血液送到肺脏就能排出身体，可麻烦多了。
氨基酸产生的ATP最少，而产生的废热却最多，大约是油脂的五六倍，碳水化合物的两倍，而排除的废物需要劳动肝、肾，又需要大量水去稀释，以免浓度过高，伤害组织，因此让小便量增加。
由此看来，燃烧氨基酸来制造ATP是最不明智的选择，它会增加肝肾的负担，使身体燥热，小便变多。
人体之所以需要不间断地呼吸，正是因为人体必须不断地使有机物在体内氧化释放能量供给人体。一般情况下，在人的身体上割去一部分肌肉或抽去几磅血，甚至去掉人的四肢器官，并不能导致疾病或危及生命。但如果使人体停止呼吸数分钟甚至数十秒就会导致死亡或患病。如着凉会使人感冒，过度低温会把人冻死等。由此可见能量在人体生理心理活动中的核心地位。
碳水化合物（糖）是人体能量的主要来源，那么，糖在体内是怎样氧化放能的呢?
糖在体内的氧化过程主要有三种:（1）在有氧情况下进行糖的有氧氧化；（2）在氧供应不足的情况下，进行的无氧分解（糖酵解）；（3）磷酸戊糖通路。
葡萄糖或糖元在氧供应充足的条件下，彻底氧化生成水和二氧化碳，同时释放大量能量的过程叫糖的有氧氧化。有氧氧化是糖分解代谢中最重要的过程。
糖的有氧氧化是由许多相互衔接的链锁反应组成的，每一步反应都有特异的酶催化。糖元或葡萄糖先经过磷酸化转化成6-磷酸葡萄糖，依次转化为1，6二磷酸果糖，3-磷酸甘油醛，丙酮酸。丙酮酸经过氧化脱羧，产生乙酰辅酶A，进一步经过三羟酸循环生成ATP，ATP分解为ADP，放出大量能量。糖的有氧氧化的最终产物是二氧化碳、水和大量ATP。如每克分子葡萄糖彻底氧化可生成6CO2、6H2O和36-38ATP。
糖的有氧氧化是体内进行的最广泛的代谢通路，除不含线粒体的成熟红细胞外，几乎一切组织都能进行有氧氧化，因而糖的有氧氧化是机体最重要的供能机制。
在这一过程中，三羧酸是一个重要环节，它是糖、脂肪和蛋白质氧化供能的最终途径。不论糖、脂肪或蛋白质，在代谢过程中都能生成辅酶A，因而可以参加循环彻底氧化成二氧化碳、水并放出能量。
在氧供应不足时，糖分解为乳酸的过程叫糖的无氧氧化，又叫糖酵解。
糖酵解从供能角度来看，仅为辅助途径，因为在糖酵解过程中，每克分子葡萄糖只能净生成2ATP，比有氧氧化相差18～19倍。但在机体氧供应不足的情况下，糖酵解可以成为某些组织获得能量的重要方式。例如，当肌肉剧烈活动（体力劳动、锻炼等）时，血液供氧相对不足，此时糖酵解作用增强，产生ATP以供急需。
在机体内糖的主要存在形式是葡葡糖与糖原。血液中的葡萄糖被称为血糖，是糖在血液中的运输形式。正常情况下，机体的血糖浓度是相对恒定的，由葡萄糖氧化酶法测定空腹血糖正常值为3.9～6.1毫摩尔/升。糖原是葡萄糖的多聚体，是糖在体内的贮存形式，主要有肌糖原和肝糖原。机体以糖原形式贮存的能量只占体内贮存能量的1%左右，当机体处于饥饿状态时，糖的贮备迅速减少。这部分能源对于维持神经系统的代谢及短时间爆发式的剧烈运动极为重要。肌糖原是贮存在骨骼肌中随时可以被骨骼肌舒缩活动利用的贮备能源，贮存量较大（180～300g）。因为肌肉组织中不含葡萄糖-6磷酸酶，所以，肌糖原分解后不能直接转变为血糖。但是，肌糖原分解产生的6-磷酸葡萄糖可在有氧的条件下经有氧氧化，为骨骼肌运动提供所需能量；在无氧的条件下经糖酵解生成乳酸，乳酸经血液循环运输到肝脏进行糖异生，重新合成葡萄糖或糖原，用来满足机体的代谢需要。
肝糖原是机体的重要贮备能源，尽管肝糖原的贮存量不大（70-100g），在饥饿24小时后将被机体消耗殆尽，然而，肝糖原的合成与分解在维持机体血糖浓度的相对稳定中起重要作用。在神经调节和体液调节下，正常机体的肝糖原贮备量与血糖含量保持动态平衡。当空腹血糖浓度降低时，因为肝脏中含有葡萄糖6-磷酸酶，所以，肝糖原可分解转变为葡萄糖，使血糖浓度升高到正常水平。
另外，肝脏具有糖异生作用，即能够将甘油、乳酸、丙酮酸和某些生糖氨基酸等非糖物质转变为葡萄糖或糖原，使血糖浓度升高，补充肝糖原含量。反之，当血糖浓度升高时，血糖则在肝脏合成肝糖原贮存起来，使血糖浓度降低到正常水平。另外，血糖还可转变为核糖、氨基糖和糖醛酸等其他糖及其衍生物，也可转变为脂肪、非必需氨基酸等非糖物质，使机体血糖浓度维持在相对恒定的水平。
体内其他组织细胞糖原的贮存量很少，它们完成各种功能活动需要经常从血液中摄取葡萄糖。葡萄糖主要通过载体介导的易化扩散的方式进入这些组织细胞，以满足它们代谢的能量需要。因此，这些组织细胞功能活动的完成对血糖水平有较大的依赖性。如果机体的血糖浓度太低，组织细胞得不到充足的血糖供应，将不能完成正常的功能活动。例如，脑组织细胞代谢消耗能量较多，但是，脑组织细胞中糖原的贮存量却极少，其代谢活动需要消耗的糖主要来自血糖，因此，血糖浓度过低将引起脑功能失常，出现低血糖症。病人会出现四肢无力、面色苍白、心慌、多汗等症状。如果血糖继续下降到4.0毫摩尔/升以下时，依赖葡萄糖氧化供能的中枢神经因为能量不足而出现功能障碍，可发生惊厥和昏迷，甚至造成死亡。（姚泰等，2015）
糖在人体中分解供能的主要途径是有氧氧化，这是人体为什么一刻也离不开氧气，一刻也不能停止呼吸的原因所在：停止呼吸，机体得不到氧气供应，没有氧气就不能氧化糖类和脂肪为人体供能，人体失去能量来源，一切生理、心理功能都会丧失，生命也就终止了。
能量是人体的天与日，是让人体活起来、动起来的根本保证。
另外，在人体生理学中谈到能量代谢时，能量物质的排列顺序是：糖、脂肪、蛋白质。糖（碳水化合物）被理所当然地排在了第一位。因为它是人体能量的主要供应者。
足量的碳水化合物的充分供应是必不可少的，因为只有充足的能量，才能保证人体各器官生理功能的正常发挥，保证免疫系统的正常工作，使人体健康不生病。
其实，“饭”的本意即指主食，“百科”中对“饭”的释义是：“（1）.能充饥的主要食物，相对菜而言。南方以大米制作；北方以小麦制作。（2）.煮熟的谷类食物，多指北方面食。”《汲冢周书》中说：“黄帝始炊谷为饭。”是黄帝发明了把谷物做熟为“饭”的方法。所以吃主食才是“吃饭”，不吃主食只吃鱼肉菜蔬就等于没有吃饭。
可是，我们现在却都不好好“吃饭”，甚至嫌弃“吃饭”了，认为那些“饭”是“没营养”、不值钱、只能使人长胖的东西，这是一种彻头彻尾的错误观念！
碳水化合物是我们生命中最重要的“护法使者”，它就像一股清泉浇灌着我们的生命之花，让我们赞美它吧。
什么是主食？主食就是用粮食、谷物制作的各种食物。多含淀粉，多含碳水化合物（糖）。我们吃的面条、馒头、面饼、窝头、米饭、米粥、红薯等等，用粮食制作的各种糕点（一般被称作副食品，但在本书中把它们也作为主食看待）、蛋糕、糖果、巧克力等等甜食。只要是含碳水化合物多的食品，我们都可以把它们当作主食来吃。一些蔬菜如土豆、山药，由于它们含有较多的碳水化合物，也可以把它们当作主食看待。北京卫视养生堂的节目主持人悦悦曾自曝从小爱吃土豆，土豆吃得多，能量充足，所以悦悦聪明异常，伶牙俐齿。
粮食里面也并非只含有碳水化合物，也含有蛋白质、核酸、脂肪、各种矿物质、微量元素、维生素，所以粮食里面的营养是非常全面的丰富的，这是大地母亲赐予我们的精华。
主食、碳水化合物就是我们的“保命饭”，米粥就是我们的“保命汤”。
当一个人行将走到了生命的终点，已经粒米不进的时候，只要给他注射一点葡萄糖，他就能维持一定时间的生命。可见碳水化合物——糖，就是生命的支柱。
我们可以把这种以主食为主的饮食主张称为“主食健康法”，它适用于任何年龄、任何性别、任何种族、任何民族的人群。无论是幼儿、儿童、少年、青年、中年、老年，只要按照科学饮食两原则行事，则弱者强之，病者安之，健者长寿，可保无虞。因为能量对每一个人都一样重要。
多吃主食以何为度？《中国居民膳食指南》推荐的主食进食量是250～400克/每日，就是说，如果你是一个身材瘦小，饭量较小的人，每天的主食量不能少于250克；如果你是一个身材高大、食量也够大的人，每天的主食量不能少于400克。按比例来说，主食要占食物总量的大约60%～80%。60%是底限，不可突破这个底限。高蛋白、高脂肪食物只能占5%～10%，10%是上限，不可突破。
事实上，由中国营养学会编著的《中国居民膳食指南》（2016）一书中摆在首位的推荐意见就是：“食物多样，谷类为主”。书中（第8页）指出：谷类食物是中国传统膳食的主食，是人体能量的最经济、最重要的来源。谷类也是B族维生素、矿物质和膳食纤维的重要食物来源。然而近30年来，我国居民膳食模式中谷类作为传统主食的地位发生了变迁，居民的谷类消费量逐年下降，动物性食物和油脂摄入量逐年增多，导致能量摄入过剩（这里仍然是把“能量”概念和“营养”概念混为一谈）；谷类过度精加工导致B族维生素、矿物质和膳食纤维损失增多。这些都有可能增加心血管疾病、2型糖尿病等慢性病的发病风险。坚持谷类为主，就是为了保持我国膳食的良好传统，避免高能量（实际是指高营养）、高脂肪和低碳水化合物膳食对健康的不利影响。人们应保持每天适量的谷类食物摄入，尤其要注意增加全谷物摄入。
《中国居民膳食指南》明确指出：“我国居民习惯把谷类食物作为主食，谷类食物中碳水化合物一般占重量的75%～80%，蛋白质含量是8%～10%，脂肪含量1%左右，还含有矿物质、B族维生素和膳食纤维。谷物为主的膳食模式，不仅可以提供充足的能量，保障碳水化合物供给能量达到膳食总能量的一半以上，还能够减少动物性食物和脂肪的摄入，降低心血管疾病和糖尿病等慢性病的发病风险。所以我们一日三餐都要摄入充足的谷类食物。”
由此也可见，本书的基本观点非常符合中国营养学会给出的《中国居民膳食指南》的推荐、指导意见。
（未完待续，接下篇）