酮好

2018年5月我們熟悉的好朋友──奈曼醫師（Dr. Ted Naiman）在研討會 Low Carb Cruise 演講（🛳 在遊輪上耶，好棒呀~），講題是『蛋白質：多比少好』，全程錄影發佈於 Diet Doctor（←這是兩分鐘預覽版），訂閱用戶才能觀看完整版，月費是9美金，不過第一個月免費，所以有興趣的朋友可以去看完整版（嗯，當然是生肉，沒有字幕）。

本文主要是根據該演講內容所撰寫，若有語義曲解或不到之處，還請不吝指出。

此外，非常感謝奈曼醫師願意分享他的投影片，也非常感謝馬蒂·坎道爾（Marty Kendall）同意我使用他的文章內容。不過真抱歉，我斷斷續續寫了快一年才交出半篇….😥

前言

『執行低醣飲食時，以減重與健康的觀點來看，增加蛋白質攝取，究竟是好是壞呢？原因呢？』

這個話題經常在低醣社團或一些討論區出現，奈曼醫生是提倡攝取較高蛋白質的那派，本文章介紹了他的論點基礎**『蛋白質槓桿理論』（Protein Leverage）**，也就是蛋白質攝取會影響總熱量攝取。

所以我們會談到的包括營養生態學與蛋白質槓桿理論。

文長慎入，奈曼醫師的投影片就159頁了，現在回上一頁還來得及~ （p.s. 後來還是決定分成上下兩篇撰寫）

(不知有多少人懂上圖的梗😅)

營養生態學

什麼是營養生態學呢？營養生態學是『檢視生物體的營養需求與其所在的營養環境之間的連結』的一門科學，換句話說就是，一個動物需要吃的東西與實際有得吃的東西之間的差別。以下圖為例，一隻老鼠需要的營養是來自像起司這種食物，但環境卻只有甜甜圈可吃，令人覺得有點可悲哀呢，但仔細想想，其實跟你走進便利商店放眼望去的感覺也差不了多少…….

我們會用到的工具叫營養幾何學。

營養幾何學

營養幾何學是『檢驗不同營養素的混合比例，對生物體的健康造成什麼影響』，而最常被拿來討論的就是蛋白質與攝取能量之間的關係。攝取的能量通常指的是碳水化合物加脂肪，事實上，所有的食物都可視為蛋白質加上能量的混合物，蛋白質、碳水化合物、脂肪也就是常說的三大（巨量）營養素。

而在能量與蛋白質的營養幾何圖上，有蛋白質比例很高但能量較低的食物，例如雞腿，也有能量很高但蛋白質含量很低的食物，例如葡萄。

不同的生物會有不同的以健康為目標的攝取比例（Fitness Target），以上圖的老鼠為例，理論上有一個最合適的比例（能量與蛋白質的比例），能讓老鼠活得最健康、最有活力、最長壽。在這個例子，最適合的比例就在上圖標靶的中心，那麼牠要如何達到目標呢？

就像上圖四個首尾相連的小箭頭，牠可以吃一些雞腿、吃一些葡萄、再吃一些雞腿、再吃一些葡萄，來試著達到健康攝取標的（靶心）。事實上，地球上所有的動物都在這麼做，只是大家不自覺罷了。

也許有人跟我一樣厭惡數學，不過，小箭頭就是向量，方向代表了該食物的蛋白質與能量比例，而長度代表了攝取的份量。

以下圖為例 [1]，我們來看看食物選擇對達標的影響。橫軸是蛋白質，縱軸是脂肪，目標是要達到最佳比例的攝取標的（靶心），左圖有三種食物可供選擇，分別是：

• 食物①，蛋白質與脂肪比例均衡的食物。
• 食物②，蛋白質比例高的食物。
• 食物③，脂肪比例高的食物。

你可以選擇只吃食物②來達到目標，或是搭配食物①②③來達到目標。

如果很不幸地，如右圖，營養環境只有食物③怎麼辦呢？

你無法靠食物③達到攝取標的，只能選擇折衷方案，你能控制的只有食物③的攝取量。

• 攝取量I3 ，達到了脂肪需求，不過蛋白質不足。
• 攝取量I4，脂肪過量了，蛋白質卻仍舊不足。
• 攝取量I5，雖然達到了蛋白質需求，但脂肪嚴重過量……

以飲酒為例

突然想到一個不太恰當卻很好理解的例子，希望能讓大家更容易明白。

在水量與酒精的營養幾何圖上，有酒精比例很高但水量相對較低的飲料，例如高粱，也有水量很高但酒精含量很低的飲料，例如啤酒。

不同人酒量不同，也就是，以下圖為例，理論上有一個最適合的比例（水量與酒精的比例），能讓此人達到喝醉的目標，但肚子不會因為喝太多而覺得很撐。

在這個例子，最適合的比例就在下圖標靶的中心，那麼他要如何達到目標呢？

一杯高粱、一罐台啤、一杯高梁、一罐台啤……

同樣的，以下圖為例，我們來看看酒的選擇，對達標的影響。左圖有三種飲料，你能輕鬆搭配，達到攝取標的，喝醉不撐死的目的…

若像右圖只有啤酒呢？只能選擇折衷方案了，你只能控制攝取量。

• 攝取量I3，水量合適，但酒精不足。

• 攝取量I4，水量過量了，但酒精仍舊不足。

• 攝取量I5，達到了酒精的需求，但水量嚴重過量，很撐……

順便在這邊提醒大家**『飲酒過量有害健康』**，尤其酒精對睡眠的快速動眼期影響很大，睡前最好不要喝，早上喝😛。

槓桿效應

『給我一個支點，我就可以舉起地球』阿基米德這麼說過，蛋白質與酒精就像是下圖5公斤的小球，離支點較遠，能以小搏大，一點點改變即造成很大的影響，我們稱之為槓桿效應。

在前述喝酒這個例子裡，喝醉這件事，很明顯酒精是先決條件，我想大家不會有太多疑問。

喝酒是酒精槓桿效應，也就是酒精高的飲料，可以不用喝太多，因此總水量攝取變小，肚子不會撐。

那麼飲食這件事，蛋白質是先決條件嗎？

飲食是蛋白質槓桿效應嗎？也就是蛋白質高的食物，可以不用吃太多，因此總熱量攝取變小嗎？肚子也變小嗎？

動物的蛋白質槓桿效應

蛋白質槓桿效應是真的嗎？我們看看動物的例子來感受一下。

這些很多是大衛．勞本海默（David Raubenheimer）與史帝芬．辛普森（Stephen J. Simpson）的研究，他們可說是蛋白質槓桿效應的教父級人物，研究營養生態學許多年，對象包括：昆蟲、大鼠、小鼠、人類等等，任何你想得到的物種。

小鼠

下面是個經典的小鼠實驗 [2]，他們給小鼠五種食物，其中蛋白質的含量分別是9%、17%、23%、31%、48%，在小鼠可以任意選擇這五種食物的情況下，牠們的平均蛋白質攝取量約是23%左右。

分配在蛋白質含量23%食物籠的小鼠們，總熱量攝取與剛剛差不多，但分在9%的小鼠為了要達到蛋白質攝取需求，多吃了很多熱量，而在48%的小鼠則少吃很多熱量，因為牠們吃很少食物，就已經達到蛋白質攝取需求，這就是蛋白質槓桿效應。

狗

這些科學家做了很多不同物種的三大營養素自行選擇實驗。

狗狗喜歡30%的蛋白質。[3]

貓

貓喜歡52%的蛋白質。[4]

黏菌

他們甚至研究黏菌（史萊姆） [5]，給予黏菌多種蛋白質和能量比例選擇時，它們喜歡的蛋白質與能量比例是2比1，這就是自由選擇會試著達到最佳的平衡。

猴子

靈長類也是一樣的，展現出非常明顯以蛋白質為重心的飲食目標。

下圖是觀察猴子38天的飲食 [6]，每一個空心圓點代表一天，不管吃的是什麼食物，每日的蛋白質攝取量落在一個極窄的範圍，基本上這猴子就是為了得到足夠的蛋白質而吃，這就是蛋白質槓桿理論。

人類的蛋白質槓桿效應

人類也展現一樣以蛋白質為重心的攝取比例，但我們毫無自覺。

下圖左邊是世界上許多國家 [7]，碳水化合物攝取與脂肪攝取的相關性，每個國家之間差異很大，有攝取很多碳水的國家，例如：奈吉利亞、日本，有攝取很多脂肪的國家，例如：美國、英國。但若比較蛋白質攝取與能量攝取（也就是碳水化合物+脂肪），在不同國家之間，可說是毫無差異，每個國家、地球上每個人類族群，蛋白質攝取比例都固定在14~15%。

這就是蛋白質槓桿效應，這就是蛋白質先決，人們的蛋白質攝取比例非常固定，但自己卻不知道。 對了，上圖是在肥胖的大流行發生之前，而我們都看過下面這張圖，從70年代開始至今，肥胖率持續增加。

令人好奇的是，到底三大營養素的變化是如何呢？

碳水化合物和脂肪的攝取量增加，為什麼呢？因為70年代開始，食物的來源增加了糖、麵粉、油，稀釋了飲食內容中蛋白質的百分比，而你現在也了解了，我們必須要吃到一樣的蛋白質量，這使我們攝取更多的食物，來滿足蛋白質量的需求，也因此攝取了更多的碳水化合物與脂肪。到了後期，蛋白質攝取量也增加了（注意！但百分比並沒有增加），那是因為我們變胖了，蛋白質的需求量也因此增加。

另外必須要指出的是，增加的油脂都是植物油，動物性脂肪的攝取是大幅下降的。

蛋白質的攝取比例降到只有12.5%。 [8]

勞本海默和辛普森看到這個覺得很熟悉，這就是蛋白質槓桿效應，從昆蟲、動物、靈長類都看到這種現象，非常合理！

蛋白質槓桿效應告訴我們，如果蛋白質的攝取百分比減少1.5%，碳水與脂肪的攝取就會增加14%，相反地，如果蛋白質的攝取百分比增加1.5%，碳水與脂肪的攝取則會減少11%，勞本海默和辛普森進行了這些計算，果然這些數字能輕易地解釋肥胖的大流行。 [3]

蛋白質槓桿效應其實是真實發生的，下面是個小型的隨機試驗 [9]，三種飲食蛋白質分別是5%、15%、30%，可以看到吃30%蛋白質的組別，碳水和脂肪攝取量遠遠低於5%蛋白質組別，這是真實發生在人類身上的。

勞本海默和辛普森另外做了一個很棒的整合分析（Mete-analysis）[10]，分析過去文獻中做過的**任意進食（Ad libitum）**的飲食研究，一共有155個，也就是讓參與者想吃多少就吃多少，並將他們的碳水、蛋白質、脂肪攝取量記錄下來。

勞本海默和辛普森把這155個研究的結果分析做圖，橫軸是蛋白質攝取，縱軸是碳水加上脂肪的攝取，得到一個非常窄的蛋白質攝取範圍，這意味著什麼呢？不管你吃低脂、高脂或任何飲食，人類就是會試著達到這樣的蛋白質攝取量，無論為了這個目標要吃上多少卡，這就是人類的蛋白質槓桿效應，沒人察覺，卻正在發生。

勞本海默和辛普森接著把這155個任意進食（Ad libitum）研究，畫成熱區圖（Heat map）[10]，以顏色來表示攝取的總熱量多寡，熱量越高的偏暖色系，越低的則偏冷色系，那麼這個圖怎麼看呢？

首先，蛋白質的攝取百分比是橫軸，脂肪的攝取百分比是縱軸，另外，蛋白質 + 脂肪 + 碳水化合物 = 100%，所以碳水化合物的攝取百分比是45度的軸，碳水最高是右上角，最低是左下角。

若總能量攝取是脂肪先決，若脂肪的攝取量會影響總熱量攝取，那麼熱量攝取由多到少，會與脂肪攝取百分比相關，也就是會延著垂直方向分佈。

同理，若總能量攝取是碳水化合物先決，熱量攝取則會延45度的方向分佈。

那麼，攝取能量分佈是如何呢？由上圖可以明顯看出，攝取熱量最高的（深紅色）在左手邊，而攝取最低的（深藍色）是在右手邊，熱量攝取大致是呈水平方向分佈的，與橫軸的蛋白質攝取百分比相關。換句話說，任意進食的時候（沒有人被逼著進食喔），蛋白質攝取的百分比，決定了最後會吃多少熱量。

看垂直方向，脂肪攝取百分比對於最後的總熱量攝取的影響並不大。

看45度方向，觀察碳水化合物的攝取百分比的影響，從圖的右上往左下來看，隨著碳水化合物攝取百分比的增加，總熱量攝取的確也會增加，所以碳水化合物的攝取百分比與總熱量攝取也有相關，但蛋白質還是主要的控制因素。

演化方面的觀察

我們來從演化的角度來看這件事。

一篇研究現代狩獵採集者族群的飲食攝取，其中提到：

『大幅依賴以動物為來源的食物，且野生植物來源食物的碳水化合物比例相對較低，產生一致的三大營養素攝取特性，蛋白質攝取提高（19~35%），碳水化合物因而下降（22~40%）』 [12]

這是什麼意思呢？如果我們把你丟在荒野，只給你隻長矛，你不會從野生、非耕種的植物中得到很多碳水化合物，而是靠獵食動物維生，從頭吃到尾，你的蛋白質攝取比例會很高。

上圖來自勞本海默和辛普森寫的一本很棒的書 [5]，在舊石器時代晚期，人類無法從植物取得太多碳水化合物，主食是肉類，所以飲食的蛋白質百分比很高。農業革命之後，人們學會如何耕種，取得了很多澱粉，稀釋了飲食中蛋白質的百分比，人們變得瘦小，較不健康，例如，有較多的牙齒方面的疾病。工業革命之後，人們學會糖、麵粉與油脂的大量精煉與運輸，在飲食加入了更多能量，更加稀釋了蛋白質的百分比，人們變得超級胖，接下來的事大家都很清楚了。

碳水和脂肪有差嗎？

下圖是勞本海默和辛普森的另一個研究，38個一樣是任意進食的飲食研究，分析它們的三大營養素，結果一樣展現攝取能量延著水平方向分佈，與蛋白質百分比相關。

這時勞本海默和辛普森不禁懷疑：

『到底碳水化合物和脂肪，哪個高哪個低有關係嗎？』

『碳水化合物和脂肪有差異嗎？』

『還是它們就是能量而已？』

『只有蛋白質才會影響？』

所以他們把剛剛那38個研究重新做圖，把脂肪放在橫軸，碳水化合物放在縱軸，蛋白質放在45度的軸。假設碳水化合物與脂肪對總能量攝取的影響相同，則熱區圖分佈會如下。

真實的數據如下，有很明顯的碳水化合物效應，隨著碳水化合物的攝取百分比增加，總能量攝取也增加。

當他們更仔細地研究，發現一個很有趣的現象，當蛋白質百分比低於20%時，不管你吃高碳水化合物或高脂肪，都是一樣的，碳水和脂肪對總熱量攝取的影響是沒有差異的（總熱量都高）。 蛋白質攝取高於20%時，高碳水化合物才展現較高攝取熱量的趨勢。

大家都聽過肥胖研究的專家說：

『低醣飲食、高醣飲食是沒有差別的，只與卡路里攝取有關』

『碳水和脂肪都一樣，我們只看卡路里』

也聽過低醣、原始人飲食的提倡者說：

『等等，不是那樣，我吃越多碳水就越胖呀』

也許他們都是對的，在現今這個低蛋白質攝取的年代，碳水化合物和脂肪的影響可能沒那麼大，而低醣飲食者的蛋白質攝取可能較高，因而有低醣的總熱量攝取低的趨勢。

最低的熱量攝取發生在蛋白質50%、脂肪40%、碳水10%，其實就是相當於吃肉，例如牛肉，基本上你吃全雞、全牛、全羊就是攝取2克蛋白質搭1克脂肪。

自由任意進食時的最高與最低的熱量攝取，其脂肪都是40%，脂肪似乎不是個影響因子，最低的熱量攝取是50%的蛋白質與10%的碳水化合物，而當你把碳水化合物與蛋白質交換，50%的碳水化合物與10%的蛋白質，就得到最高的熱量攝取。

加工食品

勞本海默和辛普森還發現，飲食中的超級加工食品比例越高，蛋白質比例就越低，如下圖，幾乎是直線下降，很合理對吧？你吃越多加工的垃圾食物，攝取的蛋白質比例就越低，也許這就是超級加工食品對健康的危害如此之大的原因之一。[11]

大部份的美國人吃的食品都過度加工，大概只有5%的熱量是來自非加工食品，當你問『70年代到底發生什麼事造成肥胖的大流行？』下面這張照片說明了一切，看看結帳櫃台上那些精美的加工食品，在這之前，他們吃的是肉和馬鈴薯，你想想看，要添加多少糖、麵粉、油，才能夠增加這些垃圾食物在貨架上的保存期限，這張照片基本上是肥胖大流行的起點。

價格因素

勞本海默和辛普森把106種超市的食品，根據其碳水化合物、脂肪、蛋白質的含量，以及價格來做圖，顏色越偏暖色系越貴，很明顯蛋白質含量越高的食品越貴，不令人意外呀，因為蛋白質是最難保存、最難生產、最難獲利的營養素。加上蛋白質槓桿效應的影響，肥胖的盛行率確實與貧窮有明顯的相關性。[13]

飽足感與營養密度

飽足感當然在蛋白質槓桿效應中扮演了很重要的角色，大家也很熟悉的馬蒂·坎道爾（Marty Kendall） 在一篇文章中也提到 [14]，由近一萬人所輸入的 MyFitnessPal 飲食紀錄 [15]，總共約兩百萬餐，他發現從其中也的確看到蛋白質攝取量越低，無法守住熱量攝取目標的人越多，如下圖，紅色虛線是大家設定的目標熱量攝取，蛋白質攝取量越高，達成目標的次數越多。

去掉一些誤差大的數據，並將人們分成20群來平均，得到下圖簡化的結果，雖然有一些極端數據點，不過多數人的蛋白質攝取落在12~35%。

假設多數人設定的目標熱量攝取是低於基礎代謝率15%，我們可以回推他們吃的蛋白質是每公斤淨體重多少克。如下圖，每公斤淨體重蛋白質攝取從0.7克提升至2.4克，熱量攝取大約減少15%，若考慮蛋白質產熱效應（也就身體消化、吸收、代謝、排出等整個過程需要耗費的熱量），熱量攝取大約是減少20%。

此外，蛋白質含量越高的食物，對血糖的影響越低。

蛋白質含量越高的食物，越不升胰島素。

而在所有營養素中，蛋白質含量與營養密度最相關，換句話說，在飲食中提高蛋白質的攝取百分比，攝取到各種營養的量是最高的，而不會只是空熱量。當然前提是吃的是食物，少加工食品，也不是只吃蛋白粉。

（未完待續）

上篇小結

• 營養幾何學提供了一個很好的工具，讓我們檢視營養素對生物體的影響。
• 任意進食的情況下，飲食中蛋白質百分比高，則總熱量攝取就低，被稱為蛋白質槓桿效應。
• 蛋白質槓桿效應或蛋白質先決的現象，就像是為了滿足蛋白質需求而吃，在不同物種的身上都能看見。
• 由於精緻加工食品，以及方便或是經濟因素，現代人普遍蛋白質攝取不足。
• 高蛋白攝取可提高飽足感，因此減少熱量攝取。
• 所有營養素中，蛋白質與營養密度最相關，蛋白質含量越高，營養密度越高。

下篇預告

• 高蛋白飲食的影響
• 恐懼高蛋白飲食的迷思
• 我就是要酮
• 糖質新生？
• 飽足感
• 維持減重成果
• 低醣飲食：正常蛋白質 vs. 高蛋白質
• 結語

感謝您耐心看到這，明年見👋 (誤)

參考資料

1. Simpson SJ, Le Couteur DG, James DE, et al. The Geometric Framework for Nutrition as a tool in precision medicine. Nutr Healthy Aging. 2017;4(3):217-226
2. Sørensen A, Mayntz D, Raubenheimer D, Simpson SJ. Protein-leverage in mice: the geometry of macronutrient balancing and consequences for fat deposition. Obesity (Silver Spring). 2008;16(3):566-71
3. Hewson-Hughes AK, Hewson-Hughes VL, Colyer A, et al. Geometric analysis of macronutrient selection in breeds of the domestic dog, Canis lupus familiaris. Behav Ecol. 2013;24(1):293-304
4. Raubenheimer D, Machovsky-Capuska GE, Gosby AK, Simpson S. Nutritional ecology of obesity: from humans to companion animals. Br J Nutr. 2015
5. The Nature of Nutrition: A Unifying Framework from Animal Adaptation to Human Obesity ISBN: 9780691145655
6. Felton, A. M., A. Felton, D. B. Lindenmayer, and W. J. Foley. 2009a. Nutritional goals of wild primates. Functional Ecology 23:70–78
7. A modern epidemic: Expert perspectives on obesity and diabetesISBN: 9781920899851Chapter 2
8. Simpson SJ, Raubenheimer D. Obesity: the protein leverage hypothesis. Obes Rev. 2005;6(2):133-42
9. Martens EA, Lemmens SG, Westerterp-Plantenga MS. Protein leverage affects energy intake of high-protein diets in humans. Am J Clin Nutr. 2013;97(1):86-93
10. Raubenheimer D, Simpson SJ. Nutritional Ecology and Human Health. Annu Rev Nutr. 2016
11. Martínez Steele E, Raubenheimer D, Simpson SJ, Baraldi LG, Monteiro CA. Ultra-processed foods, protein leverage and energy intake in the USA. Public Health Nutr. 2018;21(1):114-124
12. Cordain L, Miller JB, Eaton SB, Mann N, Holt SH, Speth JD. Plant-animal subsistence ratios and macronutrient energy estimations in worldwide hunter-gatherer diets. Am J Clin Nutr. 2000;71(3):682-92
13. 【歷史文化】美國社會的頭號殺手：肥胖──為什麼窮人愈來愈胖？因為他們根本吃不起新鮮食物
14. How much protein do you need to reduce hunger for weight loss?
15. MyFitnessPal Food Diary Dataset

2019-07-31更新