重新思考能量平衡：有關減重和體重管理的5個事實

本文由柏油翻譯整理自《Rethinking energy balance》，原作者為Melinda M.Menore（下圖）。

大多數人認為減肥很簡單，無非是「管住嘴，邁開腿」。

雖然這句話抓住了減肥計劃的關鍵要素，但並沒有把和身體成分控制相關的很多因素都考慮在內。它也無法解釋為什麼減肥和保持減肥效果如此困難，這個簡單的信息通常也不會對你的客戶有幫助，他們以前已經聽過很多次。

他們想知道的是為什麼減肥是如此的困難，為什麼減肥會隨著時間的推移而改變，以及如何在達到減肥目標後保持體重。

打開任何營養或運動科學教科書，你就會看到靜態能量平衡圖，它表明改變能量平衡方程的任一邊，就會打破能量平衡，使得體重增加或者減少。

這種能量平衡的方法隱含了一個假設，即當你改變能量攝入或能量消耗時，方程的另一邊不會受到影響。

不幸的是，能量平衡並不是那麼簡單；它是動態的，尤其是在體重變化期間。

因此，當能量攝入發生變化時，能量消耗也會發生變化，即使沒有給出能量消耗的具體變化值。

事實1——3500千卡 ≠ 減重1磅

你可能知道減少3500千卡的熱量攝入會導致一磅的體重下降。

這個數字是從哪裡來的？它是否對每個人都適用，不管體形和活動量大小？

1958年，醫學博士Max Wishnofsky回顧了久坐的肥胖人群的減重文獻，在臨床環境中，他們採用低熱量、高蛋白的飲食。在這樣的條件下，他得出了結論：「1磅體重減少相當於3500千卡熱量（21）。」

多年來，我們已經把這個數字變成了一個規則，不用質疑它是否適用於所有人，不管體形大小、身體活動水平、年齡、性別或基因。

我們現在知道了減重1磅所需要的熱量減少的具體數值，這取決於飲食調整周期的長短，飲食的類型，以及參與者是否參加身體活動。

例如，潘寧頓生物醫學研究所(6)的研究人員檢查了超重男性和女性的減重過程，直到他們減掉了15%的體重。他們要麼吃低熱量的飲食（每天890千卡），要麼減少25%的能量攝入。參與者沒有進行身體活動。

他們發現，在減肥的早期階段（第1到4周），相當於減重1磅的熱量是2208千卡。然而，隨著飲食調整持續6周以上，減少1磅體重所需的能量減少接近Wishnofsky法則（下圖）。

研究人員猜測，在減重的早期階段，水、糖原、蛋白質和脂肪都在丟失，而再之後的階段，更大比例的減重來自於脂肪。

脂肪組織大約有85%的脂肪(4)，因此，1磅體脂所含能量約為3470千卡。

相反，如果大部分的體重減少是由水、瘦體重和糖原的丟失引起的，那麼這些成分的能量含量就很低。例如，肌肉組織中含有65%到70%的水，每磅肌肉組織所含能量大約550千卡。

因此，減重對應的能量數值取決於減少的體重中的成分，以及身體如何適應對其施加的能量限制。增加體力活動對一個控制熱量的減肥計劃的影響也可以改變減少的體重的成分、使用的能量基質以及減肥的速度。

事實2——減重期間，能量平衡是動態的

在減重期間，能量平衡是動態的，而不是靜態的。

這個謬誤可以用以下的例子（17）來說明。一個75公斤的人，在40年的時間裡持續每天額外攝入100千卡。這些額外消耗的熱量的總和為1460000千卡，按照每磅3500千卡計算，約等於417磅（190公斤）的體重增加。

作為一名健康專家，憑直覺也會知道這不太可能發生，但是你又如何解釋呢？

這種靜態能量平衡的方法是假設通過改變飲食打破能量平衡，而且能量平衡公式的其它部分都沒有改變，但這不是真的。當攝入額外的能量，體重增加之後，能量消耗也會增加。

這種體重增加會增加靜息代謝率，從而增加了總能量消耗，因為在移動和維持一個更大的身體時，能量消耗更大。

當一個人每天都額外攝入100千卡時，體重會增加，直到能量消耗和攝入達到平衡（每天的能量消耗也增加了100千卡）。

因此，這個人最終會在更高的體重上變得穩定，這可能代表一個更現實的6磅（2.7公斤）體重增加。然而，為了保持這個更大的體形，這個人每天需要繼續吃額外的100千卡。

對於任何一個人來說，體重增加的實際量取決於許多個人因素，包括額外的熱量攝入、飲食結構、身體成分、運動類型以及每天的身體活動水平。

動態能量平衡的概念以及影響能量平衡等式兩邊的一些關鍵因素，如下圖所示。

每個人對每個因素變化的反應將取決於基因、控制能量平衡和調節食慾的激素、腸道健康以及生活環境。關於這些因素的更多細節可以看看Ravussin和Ravussin的研究（3）。

事實3——預測能量限制期的體重減少是困難的

Wishnofsky的3500千卡每磅體重的規則仍然在研究文獻中被廣泛報道，並用於預測成年人的減重效果，無論體形、身體成分、身體活動、性別或年齡。

我們現在知道，預測體重減輕或增加並不是那麼簡單。

美國國立衛生研究院（NIH，National Institutes of Health）（5）和潘寧頓生物醫學研究中心（18）的研究人員花了數年時間開發數學模型，以更好地利用動態能量平衡模型預測體重變化。

當一個人改變能量攝入或消耗時，這些模型考慮了靜息代謝率、體形大小、脂肪和瘦體重量、自主和自發的身體活動、食物熱效應、脂肪和蛋白質合成的能量消耗等的變化。

例如，當你減肥時，身體成分會發生變化，這就改變了能量消耗。此外，移動一個較小的身體的能量消耗較少，因此，與體重較高時相比，一個人需要更努力或更長的時間來消耗同樣的能量。

這些模型會為你計算這些變化。

使用PBRC模型來預測良好控制的減肥研究中的體重變化數據（6，11），研究人員表明通過模型計算的預測值和實際的減重結果誤差在2.2公斤以內，而通過Wishnofsky規則計算，偏差達到11公斤（19）。

但是，也要記住這些預測模型是用超重和肥胖個體的減肥研究結果開發的。如果跟你合作的是更主動的群體，更瘦、運動能力更強，你可能需要調整模型來適應客戶的特點。

無論這些模型的局限性如何，這些模型將幫助你更好地預測體重變化所需的時間，並幫助你的客戶設定在指定的時間內更現實的減重目標。

這兩個預測模型是基於互聯網的，用起來非常簡單。以下是對每個模型的簡要描述。

美國國立衛生研究院模型（7）可以在美國國立衛生研究院網站：http://bwsimulator.niddk.nih.gov上找到。

這個模型有兩種選擇：1）設定目標體重或 2）表明你想要做什麼飲食和身體活動改變以達到指定的減肥或增重目標。年齡、性別、身高、當前體重和身體活動水平都是必填的。

如果目標體重選項被選中，那麼將會給出目標體重和達到這個體重目標的天數。然後，計算器會顯示在指定的時間段內，為了達到目標體重，需要對能量攝入或消耗進行怎樣的改變。

該模型提供了在指定的身體活動水平上保持新的體重所需的卡路里數。

如果選擇了生活方式改變的選項，那麼需要飲食和身體活動的改變數，還要再加上改變的期限。然後，模型會預測每個類別所需要的變化水平以達到目標。

彭寧頓模型（18）可以在PBRC網站：https://www.pbrc.edu/research-and-faculty/calculators/中找到。

這個模型要求輸入年齡、性別、身高和當前的體重，以及每天的能量缺口目標。然後，會通過圖和表格的方式顯示達到目標體重所需要的時間。

這個網站不需要了解當前的體力活動水平，也不需要了解在指定的時間內運動能量消耗是如何變化的。因為體力活動不是這個模型的一部分，所以它對運動人群的應用是有限的。

事實4——在能量限制期間，蛋白質攝入需要增加

當一個人限制能量攝入以減少體重時，蛋白質攝入通常會減少，除非特別注意攝入更多的蛋白質。在能量限制期間，一些蛋白質將被當做能量來源，這取決於能量限制的程度和體力活動的類型和水平。

因此，蛋白質需要隨著能量的限制而增加，包括絕對需求（克/每公斤體重/每天）和相對需求（總能量攝入中蛋白質的比例）。目前推薦的蛋白質攝入量為每天0.8克/公斤體重，或20%到35%的總能量攝入佔比（8），對運動人群的推薦攝入量更高（每天1.4-1.7克/每公斤體重）（12）。

在能量限制期間，目標是達到或超過這些絕對水平的蛋白質攝入量，以幫助維持瘦體重。如果能量受到嚴格限制，或者個體的體力活動水平更高，蛋白質的需求可能也會更高(10)。

例如，研究人員將20名健康的負重訓練的男性運動員（BMI為23~24kg/㎡）進行了限制能量的飲食（目前能量攝入的60%）(9)，在此期間，他們被隨機分配到一個對照組（1克蛋白質/公斤體重，10人）和實驗組（2.3克蛋白質/公斤體重，10人）。

結果顯示，相比實驗組（0.3公斤瘦體重減少），控制組（1.6公斤瘦體重減少）的瘦體重減少更多。因此，當能量攝入在短時間內受到嚴格限制時，較高的蛋白質攝入量（總能量攝入的35%）有助於維持瘦體重。

然而，對於普通減重人群來說，目前沒有數據支持蛋白質攝入量高於2.5克/公斤體重/天。

蛋白質攝入的時間也很重要，特別是把體力活動作為減重計劃的一部分的話。將食物和蛋白質的攝入分配到全天確保了充足的蛋白質可以用於構建、修復和維持瘦體重。

此外，高蛋白飲食與飽腹感增加和能量攝入減少有關。

例如，研究人員給19個健康的久坐受試者（BMI為22.5~30.1kg/m2 ）提供了三種不同的飲食順序（20）。

首先，他們在兩周內攝入維持體重的飲食（能量分配為15%的蛋白質、35%的脂肪和50%的碳水化合物）。

然後，他們在兩周內攝入相同能量的飲食（30%的能量來自蛋白質、25%的脂肪和50%的碳水化合物）。

最後，在12周的時間裡，他們採用隨意的飲食方案（能量分配為30%的蛋白質、20%的脂肪、50%的碳水化合物）。當受試者被允許在高蛋白飲食（30%的能量攝入）中隨意吃時，他們在12周的時間內自發地減少了能量攝入（每天減少441±64千卡）。

因此，高蛋白飲食更能產生飽腹感，導致總能量攝入減少，即使碳水化合物保持不變。

事實5——低能量密度食物和高強度訓練能夠調節飽腹感和飢餓感

改變飲食習慣是任何減重計劃中最困難的挑戰之一。因此，一種增加飽腹感的飲食方案更容易堅持，從而提高成功率（15）。

賓夕法尼亞州立大學的羅爾斯等人（14）的研究表明，遵循低能量密度的飲食計劃可以增加飽腹感，同時降低總能量攝入。

低能量密度飲食計劃中包含較高比例的水果、蔬菜和全穀類食品，同時也包含低脂奶製品、豆類和瘦肉。總的來說，飲食中脂肪含量較低，纖維和水含量較高，同時減少或排除能量飲料，特別是含糖飲料和酒精。

這種類型的飲食模式意味著，當整體能量攝入較低時，個體還可以消耗更多的食物，並感到滿足。

一份飲食計劃或食物的能量密度是通過測算每克食物所包含的能量來確定的。

有證據表明，低能量密度飲食計劃能有效減少能量攝入，促進體重減輕和防止反彈，並在嚴格控制食物的研究和自由生活條件下維持飽腹感(2,13)。

羅爾斯等人(1,16)已經證明了低能量密度飲食計劃對能量攝入和減重的效果。

他們發現，通過減少能量密度（例如25%），能量攝入減少了一個相似的百分比（23%到24%；也就是2000千卡的每日能量攝入中大約有500千卡的缺口），每天大約有500克的熱量在2000克/日的飲食中)，然而參與者報告的飢餓感和飽腹感或對食物的享受程度與控制條件相比是相似的。

因此，降低飲食的能量密度可以顯著降低能量攝入，同時仍然感到滿意。

低能量密度飲食計劃的一個關鍵組成部分是增加高水分和膳食纖維含量的食物的攝入以促進飽腹感，同時減少高脂肪食物（例如：薯片、乳酪、餅乾）以及低水分和膳食纖維食物（例如：烤玉米片、椒鹽脆餅）。

這種飲食方法可以幫助你的客戶更好地堅持更健康的飲食計劃和更低的能量攝入，而不需要計算卡路里。

運動類型和強度也會影響運動後的飢餓感和降低能量攝入。

我們現在知道劇烈運動，特別是高強度運動（大於60%最大攝氧量），可以在運動後2~10小時通過調節腸道激素分泌抑制食慾（7）。然而，研究結果並不一致，取決於受試者特徵（例如體脂率、健康水平、年齡或性別）和運動持續時間、強度、類型和模式。

總的來說，在訓練有素的男性中，高強度的運動似乎會引起對腸胃的食慾激素的抑制，但是對女性的研究結果不太統一（7）。如果在運動後進行食慾抑制，它可以降低下一餐的能量攝入，並有可能降低整體的能量攝入。

因此，鼓勵你的客戶將一些高強度的運動與低能量密集飲食結合起來，可以幫助他們控制飢餓感並減少總的能量攝入，特別是這兩種行為在整周都能有規律地發生的話。

總結

減肥很難。

因此，你的許多客戶都有大量減肥食譜，結果卻喜憂參半。理解動態能量平衡並運用這種方法來減肥，將有助於你和你的客戶制定更現實的減肥目標和方法。

對於減重來說，能量攝入的減少是非常重要的，但是除非能量缺口隨著時間持續變化，以保證體重的降低，否則體重下降將會減緩並最終停止。

根據飲食和運動的變化來預測減重結果並不是一門精確科學。基於生活方式的改變，新的數學預測模型被設計用來更準確地預測體重變化。

在能量限制期間，蛋白質需要增加，特別是在體力活動增加的情況下。因此，任何減重的飲食方案都需要個性化的蛋白質推薦攝入量。

研究表明，高強度的運動可以在訓練後降低食慾，降低每日的能量攝入，但在提出具體的建議之前，還需要進行更多的研究。

最後，幫助你的客戶吃低能量密度的飲食，不僅可以幫助他們減輕體重，讓他們吃得更健康，還能幫助他們在減重成功後保持體重。

完善模型

運動和健康專家通常通過使用靜態能量平衡模型來預測客戶體重的減少和增加，實際上，這在體重變化中並不適用。他們還假設3500千卡的能量缺口等於1磅體重的減少或增加，這並不總是正確的。當客戶難以達到他們的體重目標時，我們常常會認為是客戶沒有遵循為他設計的體重管理計劃。

新的數學模型，把動態能量平衡方法納入體重變化的評估中，將對客戶體重的增加或減少作出更接近實際情況的估算。

參考資料

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19. Thomas DM, Gonzalez MC, Pereira AZ, Redman LM, Heymsfield SB. Time to correctly predict the amount of weight loss with dieting. J Acad Nutr Diet. 2014; 114 (6): 857–61.

20. Weigle DS, Breen PA, Matthys CC, et al A high-protein diet induces sustained reductions in appetite, ad libitum caloric intake, and body weight despite compensatory changes in diurnal plasma leptin and ghrelin concentrations. Am J Clin Nutr. 2005; 82 (1): 41–8.

21. Wishnofsky M. Caloric equivalents of gained or lost weight. Am J Clin Nutr. 1958; 6 (5): 542–6.

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