【营养学干货 】Eat fat to burn fat? 人体产生酮体的过程 • 生酮减肥的原理

2016-11-20 师姐 X生酮实验室

引用自维基百科：

生酮飲食（英语：ketogenic diet）是一種高脂肪、適量蛋白質和低碳水化合物飲食，透過強迫人體燃燒脂肪而非碳水化合物，模擬飢餓狀態。

一个典型的生酮饮食结构 

本篇文章是满满的纯理论和营养干货

如果想看关于如何具体实践生酮饮食的文章，请关注「手把手入门」板块

↑↑↑↑

我就知道你们这么想

所以师姐准备了许多卡通图示帮助大家理解

 (●ﾟωﾟ●)

准备好了吗？

那我们开始学习吧

↓↓↓↓

看完本篇你将会明白

• 碳水化合物、脂肪、和蛋白质被吃进肚子里之后都去哪里了？

• 为什么身体储存脂肪很容易，但燃烧脂肪很难？

• 如果人长期饥饿（比如3天不吃饭）会发生什么？

• 酮体是如何生成的？

• 生酮饮食为什么可以模拟饥饿状态?

• 生酮饮食减肥的原理是什么？

在讲生酮减肥之前

师姐想分享一个引人深思的人生哲理：

Ｏ( ｀_´)乂(｀_´ )Ｏ 

然后，师姐被暴打了一顿……

哈哈哈

好了，不开玩笑了……

废话少说

来开始今天的正题吧！

(•̀ロ•́)و✧ ~~ 

具体章节目录

胰岛素大叔和胰高血糖素大妈的故事

三大营养物质的代谢

当你吃饱的时候

当你空腹的时候

当你绝食3天以上的时候

挨饿前：体内葡萄糖充足

挨饿一段时间：身体用尽葡萄糖

感觉身体被掏空@.@

酮体宝宝出生啦！

「汽油车」变「柴油车」

生酮饮食时，身体以为你绝食了

生酮饮食为什么可以减肥？

控制食欲

脂肪分解 ↑，脂肪合成 ↓

糖异生的热量损耗

尿液和呼吸排出酮体的损失

间接原因：食物选择变少

短期作用：身体水重减少

师姐瞎猜：做饭也是运动

啰嗦的师姐

内容有点多。

基础知识不错的同学，可以跳过一些部分，直接看自己想看的内容。

基础知识比较薄弱的同学，师姐建议从头看，我一定尽全力把枯燥的生物化学讲的有趣一点点……

懒癌、伸手党、以及脑细胞不够用的童鞋可以迅速划过图片和标重点的字体。一定要看文章最后的总结，帮你 30 秒读懂全文。

1

胰岛素大叔和胰高血糖素大妈的故事

在开始聊三大营养物质之前，最好先认识一下这两个激素比较好：

胰

岛素大叔

胰岛素是一种胰腺分泌的激素，其实它就像一个勤劳的清洁工大叔，主要的任务就是监督保证血糖水平不要飙升。

所以只要血液葡萄糖浓度升高，它就会想方设法、绞尽脑汁地让葡萄糖降低，胰岛素大叔的「套路」大概有以下三种：

葡萄糖氧化供能：派这些葡萄糖去「燃烧」自己，供应能量

葡萄糖储存为糖原：让葡萄糖储存为肝脏和肌肉里的糖原（类似视频的缓冲，先存起来，等要需要时再使用）

葡萄糖储存为脂肪：把葡萄糖直接转化成脂肪，扔进进脂肪细胞存下来，以备后用……

（这也是为什么咱们不希望胰岛素高啊，因为肚肚上的肥肉就是这么来的呀！T.T）

胰

高血糖素大妈

「胰高血糖素」大妈也是胰腺分泌的，和胰岛素是「夫妻关系」。但这两位夫妻关系不太好，总在家里唱反调——胰高血糖素大妈的主要任务就是让血液葡萄糖浓度上升。

大妈的「套路」主要包括：

把糖原转化成葡萄糖

把氨基酸转化成葡萄糖

把脂肪分解，转化成酮体……

正是在大叔大妈他们俩每天此起彼伏的争吵下（也就是激素的拮抗作用），我们的血糖浓度才得以保持在一个相对「动态稳定」的状态。

2.a

三大营养物质的代谢：

当你吃饱的时候，你的身体在干嘛？

（敲黑板）

咳咳，同学们，基础知识、考场重点来了：

下面是三大膳食营养物质的代谢图（碳水化合物、脂肪、蛋白质），为了方便「吃瓜群众」理解，图片显然是简略版，实际的代谢过程比这个复杂好多倍哟。

以下的文字解释全部围绕这张图展开，所以建议同学们先把这张图存起来，方便切换屏幕查看。

图解

碳水化合物的代谢

不管是简单的糖还是复杂的淀粉和粗粮，其本质其实都是碳水化合物。

通常，碳水化合物在你吃进去后的数小时内就会被消化吸收，被分解成单糖（比如葡萄糖）。

然后许多单糖会钻进血管，也就是为什么饭后的血糖会上升。

一旦血糖水平上升，你聪明的胰腺就会开始分泌胰岛素！我们上面提到过，胰岛素大叔会用三种「套路」让血糖下降，这里不再赘述。

图解

脂肪的代谢

食物中的脂肪通常在小肠内被消化吸收。

这些脂肪分子（甘油三酯）会被「大卸几块」，变成脂肪酸（脂肪的主要成分）和甘油（一个很小的分子，脂肪的「骨架」）。

然后脂肪酸的去向大概有这几种：

被「打包起来」，运送全身，发挥不同功能：脂肪酸可以被「快递公司」打包成脂蛋白（lipoproteins，你平时看的体检报告上的「HDL 高密度脂蛋白」和「LDL 低密度脂蛋白」就是这玩意）。然后快递公司会把脂蛋白运送到身体各个角落各司其职，比如被寄到细胞的「工地」去作为细胞膜的组成部分，给身体「添砖加瓦」，或者参与合成荷尔蒙等等……

氧化供能：必要时，其中一些脂肪酸会被直接用作为「燃料」，经过β氧化过程生成乙酰辅酶A，进入三羧酸循环，产生ATP，给细胞供能

储存在脂肪细胞：当然，在摄入过多时，脂肪酸就被储存在脂肪细胞里面，以备后用

图解

蛋白质的代谢

食物中的蛋白质会被消化吸收，然后分解成单个的氨基酸（这有点像把大积木拆开变成了一个个的小积木），这些氨基酸小积木也有三个去向：

发挥功能：把氨基酸「小积木」重新组合排列，变成人体所需要的各种蛋白质大积木，发挥各种神奇的作用（比如组成你的肌肉、骨骼、软骨、皮肤、头发、血液等，蛋白质的功能太多，这里就不一一列举了）但是如果你吃了很多很多很多蛋白质，远远超过了身体可以利用的，那么剩下的氨基酸会被怎么处置呢？？自问自答：

氧化供能：多余的氨基酸可能会被燃烧供能

转化为葡萄糖：多余的氨基酸可能会被肝脏转化为葡萄糖，然后后面的故事我们都知道了：葡萄糖要么就被燃烧供能了，要么就被储存起来变成糖原或脂肪了。

图解

乙酰辅酶A

在上面的总图中，大家可能注意到上面代谢总图里这个六边形的名字很奇怪的东西了，叫「乙酰辅酶A」。

乙酰辅酶A可以算作是身体代谢最关键的玩家之一了，不管是碳水化合物、脂肪、还是蛋白质的「燃烧」，最终都会合成乙酰辅酶A，进入「三羧酸循环」，然后产生 「ATP」（能量分子），最后默默地把 ATP 奉献给身体各个细胞供给能量。

2.b

三大营养物质的代谢：

当你空腹的时候，你的身体在干嘛？

讲完了我们平时三大营养物质的代谢，那么我们现在结合实际场景，来看看空腹的时候发生了什么：

在你每餐饭的间隔期间，也就是进食后2-4小时，血糖会在清洁工胰岛素大叔的作用下，由刚吃完饭的高水平，不断下降，一直降低到吃饭前的原始水平（baseline），于是胰岛素大叔心满意足的去打瞌睡了（胰岛素水平降低）。

这时候他老婆胰高血糖素大妈就有机会偷偷的溜出来，为了防止血糖太低，大妈又偷偷的把肝脏细胞里的糖原都喊出来，让它们转化成葡萄糖，维持血糖平衡。

就这样日复一日……

多亏了这对激素「夫妻」，你的血糖才得以保持在一个相对稳定的状态，称为「动态平衡」。

如下图，大家随意感受一下：

2.c

三大营养物质的代谢：

当你绝食3天以上的时候，你的身体在干嘛？

「师姐！！！！」

「你废话好多！！！！！！」

「所以生酮到底是怎么回事嘛！！！」

………………

我就知道你们会是这个反应……

（唐僧脸）

上面都是打基础，现在让师姐娓娓道来，产生酮体的过程：

阶段1

挨饿前：体内葡萄糖充足

在常规饮食下（高碳水化合物），由于胰岛素大叔的存在，你的身体是最「爱」葡萄糖的，正常情况下一定优先使用它作为「燃料」。

阶段2

挨饿一段时间：身体用尽葡萄糖

一旦身体挨饿，血糖降低，胰岛素大叔就心满意足的去休息了，胰高血糖素大妈趁机开始用各种别的非碳水原料来制造葡萄糖（这个过程的学名：糖异生）。

引用自维基百科：

糖异生（英语：Gluconeogenesis）又稱糖質新生作用，指的是非碳水化合物（乳酸、丙酮酸、甘油、生糖氨基酸等）转变为葡萄糖或糖原的过程。

糖异生主要发生在肝脏，同学们可以想象肝脏是糖异生作用的小工厂，而胰高血糖素大妈则是工厂的监工。

那么这个阶段肝脏小工厂制造葡萄糖的主要原料有哪些呢？

肝脏里的糖原（上面提到过，类似视频的缓冲）

氨基酸通过转氨作用转化成葡萄糖

甘油（上面提到过，由脂肪分解的「骨架」）

草酰乙酸——之前没提到过，它以前在肝脏里参与三羧酸循环，现在由于身体极度缺葡萄糖，草酰乙酸也不得已被「牺牲」转换成葡萄糖（请同学们记住这个名字！！！草酰乙酸！！！下面还会提到）

第二阶段总结一句话就是：

当你饿了一段时间后，身体储存的葡萄糖不够用了，于是开始用别的非糖类物质来合成葡萄糖，试图弥补。

小知识

脂肪能合成葡萄糖吗？

关于制造葡萄糖的来源，同学们可能会想：身体里那么多脂肪，直接把脂肪分解成葡萄糖不就解决问题了吗？

错。简单的说，糖可以变成脂肪，脂肪却很难很难很难变回糖。

脂肪可以被分解为甘油+脂肪酸，其中甘油小骨架是可以轻松的转化成葡萄糖的（如上图），而其主要成分脂肪酸却没办法变成葡萄糖，它只能被氧化合成乙酰辅酶A，然后参与「燃烧」供能。

（是的，这就是为什么我们肚子上的肥肉那么「顽固」，「增脂」容易「减脂」难的原因了。人生就是这么艰难 (｡•ˇ‸ˇ•｡)）

阶段3

感觉身体被掏空@.@

到了这个阶段，身体内可以用来糖异生（合成葡萄糖）的大部分物质（糖原、氨基酸、草酰乙酸等）都渐渐快被耗尽了。

可是你的大脑以前每天都习惯了要「吃」大量的葡萄糖供能的呀！

于是大脑感觉被「掏空」，开始惨烈地呼叫：「我需要更多的能量！」

在这个期间，会出现头疼、乏力等症状，也是我们常说的生酮适应期（keto adaption）。

虽然情况看起来很糟糕，但你的身体可没那么笨！

这时候，聪明的身体会开始自己寻找新的替代燃料——它突然想起来「咦，你的皮下（尤其是肚子上 ）还有厚厚的一层脂肪可供燃烧呢！虽然它不能被转化成葡萄糖，但它好歹也是种燃料啊，咱得想办法把脂肪利用起来！」

于是，在胰高血糖素大妈的催促下，你的脂肪细胞终于不情愿的贡献出脂肪，把它们运送到肝脏。

我们刚才说过，脂肪没办法变成葡萄糖呀！那么肝脏会如何利用这些脂肪呢？

同学们请继续往下看……

阶段4

酮体宝宝出生啦！

关于如何利用那些脂肪，以下是肝脏的「原计划」：

首先，脂肪酸经β氧化合成乙酰辅酶A，乙酰辅酶A进入三羧酸循环，产生能量分子 ATP，运送到身体各处供能。 （下图右边部分）

其中三羧酸循环这个过程是需要草酰乙酸参与的。

（图画的有点混乱……同学们就凑合看吧……

理想很丰满，现实很骨感……

计划赶不上变化

不知道大家还记不记得上面提到过的「草酰乙酸」！

「愚蠢」的肝脏没有发现，在刚才描述的【第二阶段】，草酰乙酸这个关键的家伙已经被分解成葡萄糖了！！！缺少了草酰乙酸，三羧酸循环被阻断，大量的乙酰辅酶A积累在肝脏，啥也干不了！

乙酰辅酶A浓度升高，肝脏很无奈，只能把大量产生的乙酰辅酶A转化成酮体（ketone bodies）！

由于酮体无法为肝脏吸收利用（肝脏线粒体缺少草酰乙酸），于是酮体进入血液循环，被运送其他身体各个部位的细胞吸收利用，然后重新合成辅酶A，终于如愿进入三羧酸循环，产生ATP能量分子……（如上图左边部分）

阶段5

「汽油车」变「柴油车」

好了，现在有酮体了，那身体是如何适应不同的「燃料」的呢？下面简单介绍下大脑和肌肉的「燃料」：

大脑的「燃料」：

优先吃葡萄糖（身体正常状态下，大脑宝宝最爱吃葡萄糖）

凑合吃酮体（只有在身体饥饿状态下，葡萄糖水平较低时，大脑宝宝才会自然而然的转为「吃」酮体了，而且还「吃」的很开心呢！因为酮体比葡萄糖作为燃料能产生更多能量，效率更高）

不能吃脂肪（因为脂蛋白太大了，无法穿越大脑的细胞膜，所以大脑根本无法「吃」脂肪）

肌肉的「燃料」：

可以吃葡萄糖（或者肌糖原）

可以吃酮体（身体刚开始饥饿的时候，肌肉主要靠酮体供能）

也可以吃脂肪（身体饥饿的时间一长，懂事的肌肉就会把酮体「让出来」给大脑「吃」，自己慢慢的习惯「吃」脂肪酸。这样来，身体的血酮浓度得以升高，大脑便可以获得足够的酮体了。）

在生酮饮食里，这个过程也就是我们常说的适应过程（Keto adaption），通常会持续4-8周。

过了适应期，身体的燃料彻底换了，就好比汽油发动机变成了柴油发动机。

以前身体主要靠「燃烧」碳水化合物供能，现在变成了「燃烧」脂肪来供能了。

小知识

生酮会导致肌肉消耗吗？

有些同学可能会问：

「师姐刚刚说，在身体缺少碳水化合物的情况下，会通过分解氨基酸（来自蛋白质）来补充身体所需葡萄糖呢。这样一来，我的肌肉组织不是会被分解掉吗？人家想「减脂」，但人家不想「减肌」呀！」

师姐回答：

在上面描述的第五阶段，当大脑学会「吃」酮体、肌肉开始「吃」脂肪的时候，身体就不再需要那么多的葡萄糖了。这样一来，糖异生作用会大大降低。于是身体不再需要分解蛋白质产生葡萄糖了，这也就是为什么适应了生酮饮食后不会导致肌肉减少。

3

生酮饮食时，身体以为你绝食了

以上描述的五个阶段是人体极度挨饿或者绝食的情况的代谢变化。

生酮饮食靠极低的碳水化合物的特点，模仿了绝食的生理变化。

同时，因为高脂肪的摄入，能让你的胃吃的饱饱的，不需要忍受饥饿的痛苦。

4

生酮饮食为什么可以减肥？

其实目前学术界还没有特别靠谱的数据来准确解释这个问题，但师姐搜罗了一些文献、书籍、和小型临床试验结果，总结如下：

理论1

控制食欲

临床研究发现了生酮饮食降低ghrelin（胃饥饿素，升高食欲的）、升高leptin（瘦素，降低食欲的）、以及升高amylin（胰淀素，降低食欲的）的关联。

传统的减肥方法一般都需要限制卡路里，使人尝尝处在「饿」的状态下，光凭意志力很难坚持下去。

而且在高碳水饮食的状态下，血糖和胰岛素总是处在大起大落的循环中，容易导致食欲的大起大落，造成饮食紊乱。

生酮饮食（低碳水、适量蛋白质、高脂肪）模仿绝食的生理变化，同时还能让你吃的饱饱的，不需要忍受饥饿的痛苦。血糖和胰岛素也相对稳定，从而达到维持食欲稳定的作用。

食欲降低了，吃的就少了！

吃的少了，当然就瘦了！

理论2

脂肪分解 ↑，脂肪合成 ↓

胰岛素的功能之一就是促进脂肪生成（lipogenisis）和抑制脂肪的燃烧（lipolysis），换句话说就是拼命的把油脂在脂肪细胞里「锁」起来

而生酮饮食其中一个好处，就是降低血液胰岛素水平。

根据 Gary Taubes 和 Dr. Atkins，生酮饮食减肥的最重要的原理之一就是降低胰岛素，从而「释放了」了锁在脂肪细胞里的油脂，并且将这些油脂作为身体的燃料，高效率的供应能量。下图是一个临床研究发现的胰岛素在生酮饮食/正常饮食人群中的区别：

Photo source: Diet Doctor.

换句话说：

吃传统饮食的时候，身体最优先使用葡萄糖，然后把多余的葡萄糖转化为脂肪储存起来以备不时之需，而这些脂肪则被牢牢「锁在」你脂肪细胞的「牢笼」里，很难「逃」出来。

相反。人在生酮状态时，葡萄糖和胰岛素水平相对较低，脂肪很容易从脂肪细胞「逃」出来，减脂就相对容易了！

理论3

糖异生作用的热量损耗

生酮状态下，虽然身体的「燃料」大部分是酮体和脂肪，但某些器官还是需要一点点葡萄糖作为「燃料」的。比如，生酮状态下，大脑的能量大概70%来自酮体、30%来自葡萄糖。

可是……生酮饮食中的碳水化合物没办法提供那么多葡萄糖呀！这么一来，身体则必须从别的物质（比如氨基酸）合成葡萄糖，也就是糖异生作用。

而恰好，把氨基酸转化成葡萄糖的化学反应极其「不划算」，效率很低，大概会导致20-33%的热量损失。

有研究表明，低碳水的饮食下，糖异生大概会导致每天400-600卡的能量损失。

这也就相当于你平均每天都比以前多燃烧了一个麦当劳巨无霸那么多的热量哇！

只不过结论来自小型实验，数据不一定靠谱，同学们看看就好……

理论4

尿液和呼吸排出酮体的损失

这个理论目前只是一个猜想，并没有任何实验数据支持。

人体在进入生酮状态后，虽然大部分酮体被身体利用当做燃料了，而小部分酮体是会通过尿液、呼吸、和汗液被排出体外的。

排出的量虽然微小（可能不到100卡路里），但也算是一个代谢的损失，帮助身体消耗了一小部分卡路里。

理论5

间接：食物选择变少

尝试过生酮饮食的同学们应该深有体会：在很多以前会不经意吃东西的场合下，现在由于生酮饮食的限制，变得不再方便吃了。

比如以前师姐去电影院几乎一定会买爆米花和可乐，但现在却能忍着在电影院喝2个小时的矿泉水；

以前上班的时候总有同事给零食，很难拒绝，但现在我可以名正言顺的告诉他们说「谢谢你，可是这个我没办法吃哦。。。」

这些生活中的小事其实不胜枚举，看起来不起眼，但是日积月累的，生酮饮食可能会帮你减少很多摄入多余卡路里的机会。

理论6

短期作用：身体水重减少

生酮饮食还有一个「副作用」就是减少人体水分的储存，这也是为什么大部分人刚开始进行生酮饮食的时候都会快速减重几斤的原因。

虽然减少水分并不代表我们身体真正意义上的「减肥」或减脂，但谁想整天在身上多挂几斤水呢！

生酮饮食减少水分储存的原因有两个：

一是胰岛素降低，会导致肾脏排泄更多的钠离子，自然而然就带走了一些水，同时还会使血压降低。

二是身体储存的糖原变少，而糖原通常是和水分绑在一起储藏的。所以当糖原减少，水分也会随着流失。

理论7

师姐瞎猜：做饭也是运动

哈哈哈……

这个理由有点太…间接…了，可却是师姐的亲身体验啊……

因为开始生酮饮食之前，师姐经常在外面吃快餐、在家吃速冻食物、在厨房随便啃点面包或者煮个面条什么的，所以做饭基本上不占用什么时间。

但自从开始生酮饮食后，几乎每餐都需要自己动手，每周末还会 meal prep 一次，做很多自制的生酮「点心」、「面包」在冰箱放起来。

简直累死人！

于是在厨房忙活的时间比以前多的多了，也算稍稍的提高了一些运动量……！

我知道有点牵强。。。

︿(￣︶￣)︿

总结

七个理论

本文总总总结

本文全部内容可以概括为以下几点：

第一，生酮饮食会让人体误以为处在饥饿模式，胰岛素降低，糖原被消耗，肝脏将脂肪转化成酮体，身体的主要「燃料」由葡萄糖变为脂肪

第二，生酮饮食的减肥机理到目前还尚未确定，不过目前理论主要是这几点：控制食欲、促脂肪分解、增加新陈代谢、水重减少等。

如果你想要了解具体如何实施生酮饮食、该吃多少碳水多少蛋白质、什么可以吃、什么不能吃、如何计算碳水……

请期待师姐的下一篇教程：

「手把手入门」

_(:з」∠)_

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师姐在此谢过！

比心~❤️

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