為什麼推薦每頓吃30克蛋白質?

先自報家門啦,偶素@索索隊長 粉hou絲gong團的,一直都在關注索隊主持的微信「健身領域」公共號,昨天在《每次不能吃超過30克蛋白質,不然就浪費? 》居然看到自己被翻chong牌xing了,前兩天咱們不是說好不要這樣嘛~~~討厭!

(部分文字做馬賽克處理,未成年人請不要深究……)

好吧,言歸正傳:看來索隊最近比較關注蛋白質吸收的問題。我之前確實在知乎問答里簡單地說過「每次不要吃多於一勺蛋白粉的(30g)」;不過承認當時是「只說了結論而沒說原因」,在信息傳遞過程中損失了大量的前置條件和適用範圍,這樣確實很容易引起誤解的。而索隊以蛋白質攝入問題作為切入點整成一篇文章,給我們擴展了相關知識,是非常好的一件事!

  • 索隊文章的提要:
  1. 蛋白質更需要看一天的攝入總量;
  2. 蛋白質的消化與吸收:食物——進入胃裡(糜)——進入腸道(分解為氨基酸)——身體利用——多餘的(通過直腸排泄);
  3. 小腸很機智,可以根據腸道內的蛋白質量來調節消化速度;
  4. 沒必要把一天的蛋白質一次吃完,分開每餐攝入蛋白質,不要單獨攝入蛋白質。

索隊在此文中給我們帶來了非常重要的信息: 小腸可以根據腸道內蛋白質的量來調節消化速度。

小腸對蛋白質的消化和吸收:吃進去的蛋白質,是先在消化道內被消化(digestion)為小分子(氨基酸二肽三肽),再經歷小腸細胞的吸收(absorption)後,被送入肝臟的門靜脈系統,最後進入血液:

圖1、糖、脂肪和蛋白質的消化與吸收:吸收進小腸的糖類和氨基酸從肝臟門靜脈系統進入血液循環(圖片摘自:Principles of ANATOMY & PHYSIOLOGY)

圖2、小腸對蛋白質的吸收:蛋白質經過消化液的消化後,產物是氨基酸、二肽、三肽,吸收主要發生在小腸,小腸上皮對這些產物的吸收是主動運輸或協同運輸的。(圖片摘自:Principles of ANATOMY & PHYSIOLOGY)

小腸吸收氨基酸的特點:實際上,食入的蛋白質僅占消化道每天吸收的蛋白質總量的一半,另一半蛋白質來自於消化液和消化系統粘膜死細胞;通常情況下腸道里95–98%的蛋白質都會被吸收掉,所以其實浪費的蛋白質很少;小腸對蛋白質的吸收基於主動運輸或協同運輸,自然是有轉運上限的;一般來說,小腸吸收蛋白質的速率上限為5~10g/h,具體數值的影響因素有很多,之後會詳細講到;綜合「蛋白質吸收率高」和「轉運氨基酸速率有上限」這兩點,推測:可能存在某種調控機制,使我們在攝入大量的蛋白質之後,讓食糜更慢點通過小腸,以便讓蛋白質更充分的吸收。

通過查閱生理學書籍,得知這種機制主要是由CCK(cholecystokinin,縮膽囊素)參與完成的:小腸內存在蛋白質降解產物時,會刺激小腸的粘膜細胞分泌CCK,進而抑制胃排空

(圖片摘自:Principles of ANATOMY & PHYSIOLOGY)

或減少腸道收縮

最終,使含大量蛋白的食糜在腸道里運行緩慢,讓蛋白質得到更充分的消化與吸收,不至於提早進入大腸變為便便,實現了蛋白質食糜在腸腔內的滯留

除了作為吸收營養物質的主要器官,小腸的代謝也非常旺盛,小腸黏膜(intestinal mucosa)上皮細胞可通過攝食時合成蛋白質及在非攝食時分解蛋白質,使氨基酸緩釋進入門靜脈,也就是說小腸黏膜上皮細胞某種程度上是蛋白質消化和吸收的緩衝器

After a meal there is a net accumulation of protein in the gut, whereas in the postabsorptive state a net loss of protein takes place. The hypothesis is that net retention of amino acids as protein in the gut serves to 「buffer」 a bolus meal containing protein.

綜上所述:基於a)縮膽囊素的生理學層面機制和 b)小腸粘膜緩衝蛋白質吸收的細胞學層面機制,兩種共同構成了氨基酸的腸道滯留(gut retention),正是索隊所陳述的「Intelligent Absorption」原理

圖3、氨基酸的腸道滯留(摘自:Ten Have G A, Engelen M P, Luiking Y C, et al. Absorption Kinetics of Amino Acids, Peptides, and Intact Proteins.[J]. International Journal of Sport Nutrition & Exercise Metabolism, 2007, 17 Suppl(1):S23-36. )

蛋白質攝入量對吸收動力學的影響:

以食入蛋白質總量作為分母,在一頓不同形式的蛋白質飲食後,測定氨基酸在腸道滯留和進入門靜脈比例;若以一頓的蛋白質攝入量作為變數,可得到如下數據:

  • 增加蛋白質攝入量時:由於小腸黏膜的蛋白質合成速率有上限,因此氨基酸的腸道滯留比例下降;超過部分直接通過血液進入門靜脈系統,使得門靜脈重現率上升。
  • 超量攝入蛋白質時:由於吸收中,小腸黏膜轉運氨基酸速率有上限,因此腸道滯留的能力達到上限,多餘的蛋白質食糜被沖入大腸;最終導致腸道滯留比例和門靜脈重現率上升。

實驗結果說明:索隊所陳述的「Intelligent Absorption」是一種控制蛋白質吸收速度的機制,但其承受能力是有上限的;超量食入的蛋白質中未吸收的部分仍會被衝到大腸,從而造成浪費。而更糟糕的情況是:未消化吸收而沖入大腸的大量蛋白質,在裡面呆久了會導致——

之前,我們為了方便理解蛋白質吸收,把消化系統簡化為消化道+食糜,但這樣模型還少了很重要的一部分內容:細菌——一個正常成人體內,腸道細菌總重量可達1~1.5kg。

@黃銜 大夫在知乎問答(攝入蛋白質過多是否會一直不斷地放屁?有什麼解決辦法?》中提到了「腸道細菌對腸道中未消化及未吸收的蛋白質或蛋白質消化產物分解作用,稱為腐敗作用。腐敗作用可產生胺、醇、酚、吲哚、甲基吲哚、硫化氫、甲烷、氨、二氧化碳、脂肪酸和某些維生素等物質。」、「蛋白質需要降解為氨基酸才能被吸收利用,降解過程需要十二指腸內的各種蛋白質消化酶,如果攝入蛋白質過多,消化酶相對不足,無法完全性消化吸收的蛋白量增多,腐敗作用增大,產生的氣體增多,超過機體腸道能容納的容量,那麼屁也就多了。

因此,一次性食入蛋白質太多,不僅一部分會被細菌分解,還會導致不雅的放屁增多;從這個角度來看,也建議大家最好分次食用蛋白質。

  • 蛋白質消化吸收=被肌肉利用?——仍有一步之遙

索隊文中也提到了一個概念,蛋白質吸收入血後形成「氮池」或「氨基酸池」(nitrogen or amino acid pool):

氨基酸池來龍去脈:氨基酸源自飲食吸收;通過分解代謝消耗;並能與其他物質發生轉化,其中包括合成蛋白質(摘自:Overview of Protein Metabolism)

食入太多的氨基酸,只有一部分用於合成肌肉中的蛋白質,多餘的氨基酸則轉化為常見的中間代謝產物,如丙酮酸、草醯乙酸等。因此,氨基酸又是葡萄糖、脂肪酸及酮體的前體,也就是說,它又是代謝過程的「燃料」(王鏡岩《生物化學》下冊P303)。

我們不難理解,一段時間內攝入蛋白質存在一個上限:進入血液的氨基酸超過該上限後,不會讓肌肉合成更多蛋白質,而是會轉向其他出路(如作為能量供體、變為脂肪等)。

  • 那麼,究竟一次吃多於30克的蛋白質,對我們的肌肉合成有沒有幫助呢?

答案是否定的:Moderating the portion size of a protein-rich meal improves anabolic efficiency in young and elderly 研究數據顯示:

一頓吃113克牛肉(約30克蛋白質)和一頓吃三倍即340克牛肉(約90克蛋白質)相比,肌肉的蛋白質合成速率幾乎沒有任何提高;因此得出結論:不管是年輕人還是老年人,一頓食入多於30g的蛋白質並不會刺激肌肉合成更多的蛋白質(Ingestion of more than 30 g of protein in a single meal does not further enhance the stimulation of muscle protein synthesis in young and elderly.) 。我之前所說的「一次吃30克」其實是來源於這篇文獻,倒還真的不是「受了健美的影響」……

以上只考慮到靜止不運動情況下肌肉的合成問題,如果將運動考慮進去:力量訓練介入後不同蛋白質總量對肌肉蛋白質合成的影響如何?

《Protein Considerations for Optimising Skeletal Muscle Mass in Healthy Young and Older Adults》這篇綜述就同時探討了靜止和抗阻訓練兩種不同情況下蛋白質攝入與肌肉合成之間的關係,在蛋白質劑量(Amino Acid/Protein Dose)一段中就引用了來自兩個不同實驗室的論文:《Myofibrillar muscle protein synthesis rates subsequent to a meal in response to increasing doses of whey protein at rest and after resistance exercise.》和《Ingested protein dose response of muscle and albumin protein synthesis after resistance exercise in young men.》,兩項研究都在受試者抗阻訓練後給予蛋白質攝入,並設置了不同攝入量:

總體來說,抗阻訓練後肌肉合成蛋白質的速率較靜止情況下快,但兩種情況下,20g~40g蛋白質攝入都達到了肌肉合成速率的飽和水平;此外,蛋白質攝入量在20g~40g間,體內氨基酸被氧化分解的速率以及氨基酸氧化的血漿標誌物——尿素的水平迅速升高,說明多餘的氨基酸已當作「燃料」被氧化供能了。

得到結論:運動後補充的蛋白質攝入量差不多也是30g左右,一勺蛋白粉的量;

那麼,是不是一次最多吃30.00克,而如果吃了30.01克之後,多餘的0.01克就被浪費掉了呢?顯然是不可能的,最佳攝入量取決於幾個因素:

  1. 肌肉量:肌肉多的人(比方說健美壯漢 @索索隊長)需要蛋白質的量比較大;而像我這樣以健身非健美為目的的愛好者,可能就不需要那麼多了;
  2. 運動量:運動量大時,肌肉消耗的蛋白質多;這時需要更多的蛋白質參與肌肉的修復和超量恢復。
  3. 年齡:一般來說,年齡越大,每頓需要吃下的、用來保持肌肉的蛋白質的量就越多(The recommended dietary allowance for protein may not be adequate for older people to maintain skeletal muscle) ,但也有研究指出:更多的蛋白質攝入並不能減緩衰老帶來的肌肉流失(Functional impact of high protein intake on healthy elderly people)
  • 最後一個問題:一天內蛋白質攝入的總量和分配形式,哪個更重要?

很多營養學家在談到我們攝入蛋白質的量的時候,比較側重於「一天內攝入總量」。實際上,在總量達標的前提下,將蛋白質的量均勻分配到各餐之中,對肌肉合成的效果更好!

一項研究(Dietary protein distribution positively influences 24-h muscle protein synthesis in healthy adults)將受試者分為兩組:每天的蛋白質攝入總量是相同的,但其中一組將攝入蛋白質的量均勻分配到各餐之中(早飯:31.5 ± 1.3,中飯:29.9 ± 1.6,晚飯:32.7 ± 1.6 g),而另外一組將更多的蛋白質堆到晚飯時吃(早飯:10.7 ± 0.8,中飯:16.0 ± 0.5,晚飯:63.4 ± 3.7 g);結果發現:均勻分配每餐的蛋白質攝入量,使肌肉合成速率更高。

實驗結果說明:將每天攝入的蛋白質平均分配到三頓中,對於增長肌肉來說是更好的選擇!

值得注意的是,以上結論僅限適用於年輕人; 對於老年人,只要使每天蛋白質攝入量達標,將一天需要攝入的蛋白質分配到三餐的形式(均勻分配或不均勻分配)並不影響機體的氮平衡:《Quantity of dietary protein intake, but not pattern of intake, affects net protein balance primarily through differences in protein synthesis in older adults》

導致這種現象的原因可能是老年人的合成抵抗(Anabolic resistance),即老年人肌肉合成能力衰退;即使如此,為使肌肉合成速率最大化,將蛋白質均勻分配到三餐之中仍是最好的選擇:

綜上所述,從吃進去的蛋白質到形成為肌肉增長的蛋白質,經歷了消化、吸收、轉運、蛋白質合成等多個環節,而每個環節都有調控和限制因素:

  1. 雖然小腸可以根據腸道內蛋白質的量來調節消化速度;但此效應的承受能力有限;過多蛋白質攝入仍會造成浪費,並可能導致不雅的放屁增多;
  2. 蛋白質消化吸收與被肌肉利用之間並不是一回事,多餘的氨基酸會形成能量供體或轉化成脂肪;
  3. 研究表明,不管是否進行鍛煉,每頓30克左右的蛋白質的攝入量對於肌肉合成蛋白質是最有利的,更多的蛋白質容易造成浪費;
  4. 不同人的每頓最佳蛋白質攝入量不同,可能與肌肉量、運動量和年齡有關,需要根據自己情況酌情調節;
  5. 在保證每天蛋白質攝入總量的情況下,將每天攝入的蛋白質平均分配到三餐中,對於增長肌肉來說是更好的選擇;對老年鍛煉群體來說,更需要關注的是每天蛋白質攝入總量

最後,感謝索隊帶來新的信息,健身領域公共號(sszzhh49)基本上每日都有更新,乾貨很多,推薦大家訂閱;也很期待與大家討論和交流!


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