问题

果糖、葡萄糖、蔗糖和淀粉在体内代谢有何不同,为什么果糖相对而言危害大?

回答
好的,咱们来好好聊聊这些糖类在身体里到底是怎么回事,以及为什么有人会说果糖“坏”。我尽量说得明白点,把那些机器味儿去掉。

首先,我们要知道,我们吃进去的糖,最终在身体里最主要的“去处”是为了提供能量,就像汽车要烧油才能开一样。这个能量的“货币”就是一种叫做ATP的东西,身体会把各种糖分解,最终转化成ATP。

葡萄糖:身体最直接的能量来源

葡萄糖,咱们最熟悉的“血糖”,它是身体最最基础、最直接的能量来源。身体里几乎所有的细胞,尤其是大脑,都非常依赖葡萄糖来运转。

怎么来的? 咱们吃的大米、面条、土豆这些主食,到肚子里会被消化分解成葡萄糖。
在身体里怎么消化? 葡萄糖进入血液后,胰腺会分泌胰岛素来帮忙,把葡萄糖“搬运”进细胞里。细胞拿到葡萄糖后,就像一个小型发电厂,通过一系列叫“糖酵解”、“三羧酸循环”和“氧化磷酸化”的过程,把葡萄糖一点点分解,释放出能量,变成ATP。
有多余的怎么办? 如果一次吃太多葡萄糖,身体不会让它在血液里滞留太久,会把一部分葡萄糖储存在肝脏和肌肉里,形成一种叫做“糖原”的东西,这就像是把能量先存起来,以后饿了或者需要的时候再拿出来用。如果糖原也存满了,多余的葡萄糖就会被转化成脂肪储存起来。

果糖:绕了一点路,代谢有点不一样

果糖,咱们在水果、蜂蜜里常常能见到它,名字里带个“果”字,听着就挺健康的。但它在身体里的代谢路径,和葡萄糖不太一样,这也就是为什么它会引发一些讨论。

怎么来的? 主要来自水果、蜂蜜,还有很多加工食品里添加的“高果糖玉米糖浆”(HFCS)。
在身体里怎么消化? 果糖进入身体后,它不直接进入血液引起血糖的剧烈波动,也不需要胰岛素的帮助来进入细胞。它主要是在肝脏被代谢的。在肝脏里,果糖会经过一个叫做“果糖激酶”的酶的催化,迅速进入代谢途径。
代谢路径的不同和影响: 这就是关键所在。果糖在肝脏里被分解后,不像葡萄糖那样可以立即被身体各处细胞利用。它主要的代谢产物会进入“三羧酸循环”,但在这个过程中,会产生更多的“中间产物”,比如脂肪酸的前体。
肝脏的负担加重: 由于大部分果糖都集中在肝脏代谢,而且代谢过程会产生一些“副产品”,长时间大量摄入果糖,会加速肝脏合成脂肪的过程。这可能导致肝脏脂肪堆积,也就是我们常说的“脂肪肝”。
血脂的影响: 肝脏合成的脂肪一部分会释放到血液中,可能导致血液中的甘油三酯水平升高,这与心血管疾病的风险增加有关。
胰岛素抵抗的风险: 虽然果糖本身不直接引起血糖升高,但长期大量摄入,特别是加上加工食品中的果糖,可能会间接导致身体对胰岛素的敏感性下降,也就是胰岛素抵抗。一旦出现胰岛素抵抗,身体就更难有效地利用葡萄糖,血糖控制就会出问题。
饱腹感问题: 有些研究表明,果糖对饱腹感的信号影响不如葡萄糖那么明显,这意味着你可能会在吃下很多含果糖的食物后仍然感觉不到饱,从而容易摄入过多的热量。

蔗糖:葡萄糖和果糖的组合兵

蔗糖,也就是咱们平时吃的白糖、红糖、冰糖,它其实是由一个葡萄糖分子和一个果糖分子通过化学键连接而成的。

怎么来的? 主要来自甘蔗和甜菜。
在身体里怎么消化? 当你吃了蔗糖,它会在小肠里被一种叫做“蔗糖酶”的酶分解,变成一个葡萄糖分子和一个果糖分子。然后,这两个单糖分子就会分别进入身体,按照上面我们讲过的葡萄糖和果糖的路径去代谢了。
影响? 也就是说,吃蔗糖,你就同时摄入了葡萄糖和果糖,所以它带来的影响,基本上就是葡萄糖和果糖各自影响的叠加。如果过量摄入,带来的问题自然也包括了它们各自可能引发的风险。

淀粉:复杂的葡萄糖链,需要耐心分解

淀粉,它是植物储存能量的主要形式,咱们吃的主食,比如米饭、馒头、面包、土豆里的主要成分就是淀粉。

怎么来的? 植物的光合作用产物,我们从谷物、薯类中获取。
在身体里怎么消化? 淀粉是一种“多糖”,也就是说,它是由很多很多的葡萄糖分子像一串珠子一样连接起来的。身体需要花点时间,通过唾液里的淀粉酶和胰腺分泌的淀粉酶,一点一点地把这些长链的淀粉分解成小一点的链(叫做“糊精”),再分解成更小的“麦芽糖”,最后才能变成最基础的葡萄糖分子,然后被吸收进血液。
对血糖的影响? 因为分解需要时间,所以淀粉类的食物(尤其是未经精加工的,比如糙米、全麦面包)会慢慢地、平稳地释放葡萄糖到血液里,引起血糖的缓慢升高,这对于维持能量供应和身体稳定是很友好的。相比之下,直接摄入纯葡萄糖或者蔗糖,血糖上升就会快很多。
储存? 和前面说的葡萄糖一样,多余的淀粉(分解成葡萄糖后)也会以糖原的形式储存在肝脏和肌肉,或者转化为脂肪。

为什么说果糖“相对而言危害大”?

好了,咱们来总结一下,为什么大家觉得果糖“相对”来说问题比较突出,尤其是在加工食品中的果糖:

1. 代谢途径的特殊性,肝脏负担重: 这是最核心的原因。果糖主要在肝脏代谢,不经过葡萄糖那样全身都能利用的途径,也不需要胰岛素的“引路”。这种集中的代谢方式,容易让肝脏在处理大量果糖时“超负荷”运转,加速脂肪合成,埋下脂肪肝、高血脂的隐患。
2. 对代谢信号的影响: 果糖在影响食欲和饱腹感的信号通路与葡萄糖有所不同,可能不如葡萄糖那样能有效抑制食欲,从而容易导致热量摄入超标。
3. 与加工食品的“绑定”: 很多加工食品(特别是含糖饮料、零食、烘焙食品)会大量添加高果糖玉米糖浆(HFCS)或精炼蔗糖。这些食品往往营养价值低,但热量高,又容易让人不知不觉摄入过量。当果糖与不健康的加工食品结合时,其负面影响就会被放大。
4. 对血糖波动的影响间接但不可忽视: 虽然果糖本身不直接引起血糖飙升,但长期过量摄入导致肝脏脂肪积累和胰岛素抵抗,最终也会损害身体对葡萄糖的代谢能力,间接导致血糖问题。

需要注意的几点:

“适量”是关键: 上面说的“危害”,都是建立在“过量”摄入的基础上。水果中的果糖,由于其伴随有膳食纤维、维生素、矿物质等,而且水果本身也会带来饱腹感,适量食用通常是健康的。问题主要出在从加工食品和含糖饮料中摄入的大量“游离果糖”(free fructose),这些果糖缺乏天然食物的保护机制。
个体差异: 每个人的身体反应都会有差异,有些人可能对果糖更敏感。
不是说果糖一点都不能吃: 它是自然界存在的糖分,但关键在于我们是从哪里摄入的,以及摄入的量有多少。

总的来说,葡萄糖是身体最直接的能量燃料,身体很擅长处理它。淀粉是葡萄糖的集合体,需要分解才能利用,更平稳。蔗糖是葡萄糖和果糖的组合。而果糖,因为其特殊的代谢路径,尤其是集中在肝脏代谢并加速脂肪合成的特点,在现代高糖饮食环境下,尤其是加工食品中的果糖,就显得更容易带来一些代谢上的麻烦,所以大家才会比较关注它。希望我这么解释,能让你对这些糖有个更清晰的认识,不至于把什么都“一棍子打死”,也明白为什么要注意某些来源的糖分。

网友意见

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知乎上许多急于恰饭的自媒体把果糖的危害夸大了

所谓有理有据,指的是既有原理/机理解释,也有数据支持。

只有原理分析,没有数据支持,那叫猜测/推测,说服力不足。比如,尼古丁能杀癌细胞,有这个“原理”,我们能得出“抽烟可以治疗癌症”吗?

知乎上许多关于果糖的说法就是如此,只有代谢的原理,没有量化研究。外行看来好像很有道理,内行看来结论很大程度具有主观性。


葡萄糖代谢:即便严重过量也很少被转化为脂肪

果糖和葡萄糖是单糖,蔗糖是双糖,淀粉是多糖;双糖和多糖在各种酶的作用下降解为单糖,然后才能被身体使用。

葡萄糖代谢的主要器官是肌肉[77,78,79],其次是大脑,葡萄糖偏向于作为能量被使用,即便严重过量,也很少被转化为人体脂肪[12,13,14,15,18]。

葡萄糖首先在转运蛋白[16,17]的帮助下从小肠吸收,进入血液,然后被运往肌肉/肝脏等地方合成肝糖原,或者给大脑、心脏、骨骼肌等器官作为能量使用。

在(肌肉等)细胞内,葡萄糖先走糖酵解(葡萄糖转丙酮酸),然后走柠檬酸循环(转乙酰辅酶A,与草酰乙酸缩合为柠檬酸),然后被氧化成二氧化碳和水并产生能量。注意,柠檬酸循环释放的能量并不是直接用于身体细胞,而是储存在ATP(更多是磷酸原系统)中。

此外,葡萄糖除了走柠檬酸循环,还可以走戊糖磷酸途径来释放能量。这在一些实验中被证实,当使用一些抑制剂,抑制了糖酵解(阻止葡萄糖转丙酮酸),葡萄糖依然可以被氧化供能。


果糖的代谢:过量部分相对容易转化为脂肪

果糖代谢的主要在肝脏,其次是小肠和肾脏。

摄入的果糖,首先在转运蛋白glut5的帮助下进入小肠,被转化为1-磷酸果糖、葡萄糖和脂肪酸[69];小肠也有果糖代谢的相关酶,能促进果糖代谢为葡萄糖/乳酸/乳糜等[33,34,35]。

然后,果糖在转运蛋白glut2[17]的帮助下进入肠细胞和门静脉,并被运输进入肝脏;有些数据显示,摄入的果糖约85.5%进入肝脏[68]。

在肝细胞内,果糖在酶的作用下[19,20,21]被转化为1-磷酸果糖;1-磷酸果糖的去路有三条:葡萄糖、丙酮酸(乳酸)[17]和脂肪酸[22,23,24,25,26]。


除了小肠和肝脏,肾脏也是糖代谢的重要器官,早在大半个世纪之前,科学就证明了这一点。

  • 1937年发现肾脏能利用糖代谢中间产物(丙酮酸等)产生葡萄糖[72];
  • 1949年发现肾脏切除后动物的血糖快速下降[73];
  • 1978年发现大鼠的血糖有26%-46%来自肾脏[74]。

当然,肾脏也是果糖代谢重要器官[70,71]。

  • 1961年发现肾脏能处理约19%的果糖,将其转化为葡萄糖[75];
  • 1982年发现注射的果糖约20%被肾脏吸收并护理[76];
  • 1989年发现肾脏处理了果糖吸收总量的20-25%[80]。

也就是说,葡萄糖和果糖代谢的最大不同可能在于:如果过量的话(注意这个前提),葡萄糖很少被转化为脂肪;果糖相对容易促成脂肪肝和高血脂[17,24];因此,过量饮用添加糖饮料与代谢疾病、胰岛素抵抗有关[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]。


果糖的“危害”主要通过过量热量介导,而非其代谢方式

的确,含果糖饮料摄入与体重增加密切相关[36],也与高血压、血脂异常、痛风和心血管疾病的发病率有关[37,38,39,40,41,42]。但调整体重后,这些关联变得更弱或者消失了[43],这表明,果糖对人体的危害很大程度上是以过量热量的方式来实现的,而非其本身的代谢特性。

一项包含了14个等热量试验和两项高热量试验的大型元分析[49],作者对果糖与餐后血脂进行汇总分析表明,把果糖与其他碳水化合物进行等热量交换,不会增加餐后血脂(尽管不能100%排除这种影响)。

特别值得一提的是顶刊《BMJ》上发表的一项关于糖和体重的大型元分析,包含了从7895个实验中筛选出的30个、从9445项队列研究中筛选出的38个研究[50]。

其重要结论是:The data suggest that the change in body fatness that occurs with modifying intake of sugars results from an alteration in energy balance rather than a physiological or metabolic consequence of monosaccharides or disaccharides.

翻译过来就是:数据表明,随着糖摄入量的改变而发生的肥胖是由于能量平衡的改变,而不是单糖或双糖的生理或代谢结果

这些也与我们之前的文章[67]所列举的大量证据相互支持:虽然食物的种类和质量有独立影响,但总体上总热量是决定短期内减肥效果的主要因素[51,52,53];不管高脂肪饮食[54,55,56,57,58]还是传统碳水占比较大的饮食[59,60,61],热量摄入类似则减肥效果类似的[62,63,64,65,66]。


现有“果糖有害”的研究,是建立在“摄入量过分夸张”基础上的

有人列举了研究证明在摄入大量果糖后一段时间,肝脏脂肪增加了76%[81]。看上去很严重,但这个是建立在两个前提下的:

(1)果糖摄入量很夸张;

(2)总能量摄入增加了35%,并且增加部分几乎都是由果糖组成。

在该研究中,受试者摄入的果糖量是每kg瘦体重3.5g;假如一个男性75kg体重/体脂20%,那么瘦体重是60kg,那他每天摄入果糖60*3.5=210g

还有其他类似的研究也发现,果糖增加了肝脏脂肪水平[44,45],也是果糖占了总热量比例的30%以上,如果按照平均每人每日2000大卡来说,总热量30%接近700大卡,相当于175g果糖左右。

30-35%的总热量,明显是拿果糖当饭吃了,远远超出了我们平时的果糖摄入量。根据上海市营养食品质检站的估算[46],一倍470ml左右的奶茶含糖近60g。

我随手搜了一些我国的糖摄入量数据:

中国九省成人含糖饮料消费及添加糖摄入量的趋势分析--《卫生研究》2014年01期,平均每人每日13.4g糖;

2015年中国15省份儿童青少年糖摄入的研究 - 中国知网,青少年糖摄入量中位数为12.6g

我国3岁及以上居民碳酸饮料中添加糖摄入状况分析-论文-万方医学网,每日添加糖撮入量的中位数,男性15.3g女性10.1g,城市13.8g农村10.7g

中国人年均糖消费居全球倒数第七 营养专家开出吃“糖”处方,我国人年均消费8千克糖,每人日均21.9g左右。

注意,吃下去的糖一般不会全是果糖,可能还有蔗糖,所以上述数据向果糖转化时,还要打折扣。也就是说,我国居民平均每日糖摄入量10-13g左右(虽然食物中有隐形糖,但没有直接数据证明隐形糖会显著影响上述结论),这些说果糖严重造成危害的研究[44,45,81]中每日180-210g果糖摄入量,相当于我国官方统计数据的10-20倍。

需要注意的是,即便在这些强调“过量摄入果糖”的研究中[44,48],受试者们的短期血脂上升,也在正常的生理范围内。另外一些研究发现[47],当摄入果糖占每日总能量15%左右(等于75g左右,必然比官方数据翻了好几倍),也没有发现肝内脂肪含量显著变化。


正常情况下,果糖大部分成为燃料

大家都知道,葡萄糖更多是作为能量被使用(肌肉和大脑),相比之下,果糖主要肝脏代谢。一些自媒体为了博眼球,过分强调这一点,暗示果糖可能会全部留在肝脏,变成脂肪之类,危害健康。

脱离剂量讨论是不科学的,在正常情况下(非过量摄入)果糖有大约30-60%左右被氧化,还有30-50%被转为葡萄糖[28]和乳酸等,转化成脂肪的比例并不高。

至于葡萄糖,它也相对不容易使人发胖,更不是某些自媒体说的是“发胖的元凶”。

其实,人体不擅长把葡萄糖转化为脂肪;跟其他一些动物(比如猪)相比[57,58,59],人类把膳食碳水转化为自身脂肪的能力较弱。这可能是因为人类的早期祖先是灵长类动物,以树叶和果实为生,并不容易吃到大量 的碳水化合物,仅有的碳水需要给身体和大脑供能。

此外,即便要把碳水转化为脂肪,这个过程本身也十分繁琐,需要11步。

相比之下,脂肪膳食脂肪可以直接水解得到脂肪酸,省(bian)事(jie)多了。

这个观点我之前的文章[29]已经阐述过:

为什么碳水和糖才是长胖元凶,明明脂肪热量更高啊?

我们举2个典型证据:注射25g葡萄糖后,只有0.5%-2%被转化为脂肪组织中的脂肪[30];即便长期吃高碳水饮食,葡萄糖合成脂肪酸的量也很少,对于肥胖者来说大约有10g/天[31],非肥胖受试者不超过几克/天[32]。

关于果糖代谢的定量研究,到底有%多少的果糖被氧化,%转化为脂肪,这些我在另一篇回答中已经列举了大量数据进行详细分析:


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67. 一天吃一顿饭会瘦吗?

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