1卡路里 ≠ 1卡路里？不同食物里的熱量不等價？

分歧食物里的熱量也許不等價，但卡路里仍然沒有損失其對于節制體重的參考價值。

一些營養專家稱，并不是所有的卡路里都是等價的，因為人體從分歧的食物中提取能量的體例是分歧的。在這個范疇中存在這樣一種擔憂，那就是，基于熱力學第必然律而擬定的飲食建議是不得當的。

這類說法遭到了很多人的否決，一些研究新陳代謝的人暗示，他們用嘗試證實了食物包裝上的卡路里含量（熱量）可以準確地詮釋食物之間的差別。

這兩大陣營都認為，熱力學在飲食科學中有著欠好的名聲，這本家兒要拜某些所謂的減肥神話所賜；但他們存在不合的是，這一名聲是否“名副其實”。

本年年頭，在英國舉辦了一場關于關于食物制造的物理學鉆研會。在鉆研會上，營養治療學家Andrew Preece頒發了一篇題為《熵、熱力學第二心猿意馬律和為什么‘一卡路里可能并非就是一卡路里’》的演講，他傳遞的信息是分歧食物的卡路里也許是不等價的。

Preece曾是物理學家身世，他詮釋說，兩顆西蘭花和一塊巧克力差不多擁有一樣的熱量，但它們對體重的影響并不不異。他指出，那些基于熱量計較和能量守恒所擬定的營養建議，忽略了分歧熱量之間的這種不等價。

而否決的聲音說：“一卡路里當然就是一卡路里。”說這句話的是同樣是物理學家身世的Kevin Hall，他經由過程數學建模和設計嘗試來研究新陳代謝和體重調節等問題。

Hall認可，分歧的宏量營養素（如脂肪和碳水化合物）對身體簡直具有分歧的影響，但他強烈否決Preece的說法。他認為，對于兩種卡路里含量不異的食物來說，若是不考慮那些被轉化為脂肪存儲的熱量，而只考慮身體燃燒的熱量，那么無論脂肪或碳水化合物的含量為何，它們的熱量都是一樣的。

在一些嘗試中，Hall給受試者吃熱量不異但碳水化合物和脂肪含量分歧的食物，成果發現人體幾乎燃燒了不異的能量。這些嘗試成果也合適他模子的展望。這些連系了熱力學在內的數學模子，能詮釋人體中的各類與食物耗損有關的代謝反映。

他們還基于模子在嘗試室中設計出了復制嘗試，使分歧的反映路子都可以用放射性示蹤劑進行監控，從而使研究人員能精確地確定代謝路子和能量耗損會若何隨飲食當作分的轉變而轉變。

面臨這兩種聲音，我們可能需要探尋的一個問題是：熱力學心猿意馬律合用于人體嗎？

乍看之下，熱力學心猿意馬律仿佛并不合用于模擬人體內部的能量流動，因為人體不是一個封鎖的孤立系統。有生物學家認為，生物體并沒有處于平衡狀況。按照這種思緒，“一卡路里并非就是一卡路里”的不雅點似乎是行得通的。

好比生物化學家Richard Feinman就認為，即使分歧的宏量營養素需要利用不異的總能量來完當作氧化路子，它們仍然會發生分歧的功和熱量，是以它們的卡路里含量是不等效的。

但否決者則認為，那些為確定食物的卡路里含量而進行的人類喂養嘗試，會考慮人體若何處置分歧的宏量營養素的轉變。從事新陳代謝與營養研究的Dale Schoeller就暗示，食物包裝上所標注的那些卡路里數字固然會因新陳代謝的分歧而呈現細小的個別差別（幾個百分點擺布），但這些數據根基上是切確的。

在Hall的嘗試中，經由過程測量所有的能量輸入和輸出、熱量的發生以及所做的功，可以有用地將身體視為一個封鎖系統。固然這些路子很是復雜，但若是能準確地測量它們并用模子來加以詮釋，那么就可以說熱力學心猿意馬律是合用人體這一特別系統的了。

東京工業大學的物理學家Marko Jusup認為，熱力學心猿意馬律完全合用于生物體。他建立了很多用于描述生物和生態難題的模子，從瘧疾的傳布到金槍魚的發展，都是他所研究的對象。例如他的金槍魚生命模子就操縱熱力學中的熱量均衡理論，當作功地展望了金槍魚從胚胎到當作魚的發展和滋生速度。

固然Jusup認為熱力學心猿意馬律當然是合用于人類的，但他也認可，在利用這些心猿意馬律進行展望時需要很是謹嚴。他認為，用這種方式來擬定飲食建議，就比如是拿我們日常的鐘表去計量毫秒。也就是說，當我們將熱力學心猿意馬律用到減肥問題上時，就可能會導致疑問。

“3500卡路里法則”就是一個典型的例子。這是一種常呈現于減肥網站上的概念，它說的是若是你在飲食上每削減3500卡路里，就可以減失落大約1磅（450克）的身體脂肪。可是，這個數據與現實環境并不相符，導致很多人起頭質疑任何故能量守恒為根本的營養模式或減肥模式。

其實，“3500卡路里”是一種比力輕率的說法。1958年，美國大夫Max Wishnofsky計較出，在一磅脂肪組織中所儲存的能量大約是3500卡路里，然后他稱若是人們想要減失落一磅脂肪的話，那么這3500卡路里就是應該削減的。

但這種說法存在兩個問題。起首，這個計較假設了只有當你體重下降時脂肪才會消逝，而這是不合錯誤的；其次，它假設身體的能量耗損能連結不變，然而研究卻表白，當你的身體更輕時，身體味經由過程燃燒更少的卡路里來順應新的身體狀況。也就是說，你必需得不竭地削減越來越多的卡路里才能減失落更多的一磅。

而這種“減肥心猿意馬律”之所以在全球受到如斯大的接待，很可能是因為它聽上去很簡單，很輕易被記住。并且在幾周的時候標準上，它所呈現出的減肥結果大致是合適預期的。若是要操縱熱力學概念來擬定營養或減肥打算，我們需要更周全的測試卡路里的東西，以幫忙人們展望在達到方針體重之前，到底需要削減幾多卡路里的攝入。

撰文 | 道理

參考鏈接

https://physics.aps.org/articles/v12/47

本文經授權轉載自公家號“道理”。

《返樸》，致力好科普。國際聞名物理學家文小剛與生物學家顏寧聯袂擔任總編，與幾十位學者構成的編委會一路，與你配合求索。。二次轉載或合作請聯系fanpu2019@outlook.com。

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