为何人体不是酸性体质而是碱性体质

时间:2020-11-14 16:08:28 生命毕业论文 我要投稿

为何人体不是酸性体质而是碱性体质

  下面是一篇对人体食物酸碱性的重新认识的论文范文,欢迎阅读查看。

  在描述人体酸碱平衡或食物酸碱性质的生物化学、病理生理学、食品生化学等教科书中,都把人类的主要食物糖、脂肪、蛋白质划定为酸性食物。既然人体摄入的主要食物是酸性食物,为何人体不是酸性体质而是碱性体质?教科书认为蔬菜水果是碱性食物,人体通过蔬菜水果补充碱。然而,生活中很多人长期不吃蔬菜水果,或者摄入蔬菜水果的量与酸性主食不平衡,为何没有发生酸碱平衡紊乱?为何没有发生酸中毒?

  1 食物酸碱性划分的依据值得商榷

  把人类的食物划分为"成酸食物"或"成碱食物",其依据是食物燃烧后的灰分用酸或碱来滴定,能被酸中和的是"成碱食物",能被碱中和的是"成酸食物"[1-2].按照上述分类方法,各种教科书[3-6]普遍认为:糖、脂肪和蛋白质是成酸食物,并认为这些食物在人体内代谢产生的"酸"远比"碱"多。

  食物在体外燃烧和在体内分解代谢的终产物都是CO2和H2O,两条途径的终产物虽然相同,但去路却不同。食物燃烧生成的CO2直接溶解在水中生成碳酸,因此是酸性物质。食物在体内分解生成的CO2溶解进入血液并与H2O结合成H2CO3,但生成H2CO3的能力很差,浓度仅有1.2 mmol;绝大多数CO2在血液中转变成了碱性物质HCO3-,浓度达到24 mmol,导致血液中的碱性物质多于酸性物质20倍。血液中碱与酸的浓度比维持20∶1.教科书认为这是由机体的排酸保碱作用实现的[3-6].实际上血液中的碱性物质"HCO3-"的浓度是由CO2维持的,因此CO2在人体内是呈碱性物质[7].

  三大营养物质中的糖和脂肪是提供CO2的主要食物(笔者参考文献[8]数据计算:100 g"均值肥瘦牛肉"在人体内代谢,可以产生CO21 069 mmol;100g"标准籼米"则产生CO23 217 mmol,是牛肉的3倍),是血液中HCO3-的主要来源和补充途径,在维持血液HCO3-浓度恒定中发挥主导作用,应该属于成碱食物。而各种教科书[3-6]把它们划分为成酸食物,值得商榷。

  2 对人体食物酸碱性的重新认识

  2.1 对糖和脂肪酸碱性的认识

  血液中的糖主要来自淀粉分解的葡萄糖。葡萄糖是近中性物质,在18℃时的解离常数为6.6×10-13(与纯水十分接近)[1],不会对血液的pH值产生影响(人体即使只摄入淀粉食物,餐后血糖浓度无论多高都不会发生酸中毒)。食物中的脂肪水解生成脂肪酸,主要是软脂酸和硬脂酸。以18碳的硬脂酸为例:在18个碳原子中只有一个羧基是酸性基团,其"羧羟基"受邻位和间位"亚甲基"共轭效应的影响(笔者的解释),使"羧羟基"上H+的活泼性降低,因此脂肪酸的酸性很弱,对血液的酸碱性几乎不产生影响(大量脂肪动员发生的酸中毒不是脂肪酸引起的,而是酮体导致的)。糖和脂肪对人体酸碱性的影响主要是它们的代谢产物。

  2.1.1 糖在人体内代谢的特点按照教科书[3-4,6]上的说法:糖在代谢过程中可以产生丙酮酸、乳酸等,这些都是固定酸(固定酸是指不能从呼吸道排出、只能从尿液排出的酸),因此认为糖是成酸食物。但这样的判断值得商榷。

  如果糖因为产生固定酸而确定为酸性食物,则糖代谢产生的固定酸应该有相当大的量,而且是持续产生的,否则就不足以对人体产生酸性影响。如此就可能出现两种后果:①固定酸越积越多导致人体发生酸中毒;②及时从尿液中排出固定酸而消除对人体pH值的影响。但事实上这两种情况都没有发生。人体不会因为只吃淀粉食物或糖而发生酸中毒;另外在正常成人尿成分表[6]中没有丙酮酸和乳酸,或者因为含量甚微被忽略不计。尿中含有微量柠檬酸(0.3 g/24 h),应该是直接来自食物,因为分析三大物质代谢特点,能够停顿的中间产物都没有柠檬酸。在三羧酸循环中见到的柠檬酸是在循环中合成、在循环中代谢,代谢停止则生成停止,而且它所处的位置是线粒体内,不容易溢出到尿液中。至于尿液中还测出其他有机酸[6],已经与糖代谢没有关系了。关于乳酸,对运动员在运动结束后了解乳酸的产生和代谢情况时,只测定血液乳酸而不测尿中乳酸,即使是血液乳酸也很快"糖异生"成葡萄糖或氧化分解成CO2和H2O,不会积累导致运动员发生乳酸中毒,也很少会从尿中排出[9].可见,运动员在运动结束后尿液中都难以排出乳酸,正常代谢的健康人体就更难从尿液中测出乳酸了。

  丙酮酸、乳酸等都只是糖代谢的中间产物,一边产生一边被代谢分解,即使残留微量的酸也不足以对人体血液的pH值产生酸性影响。例如,葡萄糖在健康人体内代谢后,血液中仅存在丙酮酸0.05~0.1 mmol/L、乳酸0.5~4 mmol/L(血液中乳酸含量达到4 mmol是运动后的结果而非普通代谢时的含量[9])。

  上述微量的固定酸,机体不会让它们在血液中积累而影响血液pH值,也不会从尿液中排出造成能源浪费,其最终代谢途径仍然是氧化供能之后分解成CO2和H2O(1 mol丙酮酸可产生12.5 mol ATP,1 mol乳酸可产生14~15 mol ATP)。如果以糖代谢会产生大量CO2,因此会生成大量挥发酸(H2CO3)来确定糖是酸性食物[3-6],则立论基础就值得商榷。因为,以CO2在健康人体内发挥的实际作用分析,CO2是碱不是酸[7].

  结论:健康人体内糖代谢产生的固定酸含量甚微,不需要经尿液排泄来进行调节,因此24 h尿液中也就不含相应的固定酸。以糖代谢能够产生固定酸来确定糖是成酸性食物,这样的依据不能成立。相反,糖的分解代谢产生大量CO2,并转化成大量的碱性物质HCO3-,因此糖应该确定为成碱食物。

  2.1.2 脂肪在人体内代谢的特点按照教科书[3-4,6]上的说法:脂肪在代谢过程中可以产生固定酸乙酰乙酸、β-羟丁酸;因此脂肪是成酸食物。

  正常人体内的脂肪酸分解可以产生少量酮体,酮体包括三种物质,即乙酰乙酸、β-羟丁酸和丙酮。作为酸性物质的乙酰乙酸和β-羟丁酸是肝脏为肝外组织加工的能源物质。这些能源物质的最终代谢去路是进行β-氧化后生成CO2、H2O和能量,丙酮则不能被分解,经尿液排出体外。尿液中能测定出的微量酮体[6]应该主要是丙酮。丙酮不仅是近中性物质,且生成量极少。酮体(总量)在血液中的含量仅有0.04~0.17 mmol/L,24 h尿液中也仅有0.01 g(0.11 mmol/24 h)[6].可见,脂肪代谢产生的固定酸在尿液中的含量甚微(机体不需要从尿液排出它来消除对酸碱平衡的影响),证明这些固定酸在血液中仅仅作为中间产物临时存在,CO2才是它们代谢的最终产物;而CO2在人体内代谢是碱不是酸。

  2.1.3 糖和脂肪是成酸食物的矛盾按照教科书[3-4,6]的介绍: 糖和脂肪代谢产生酸多于产生碱,上述固定酸被血液中的碳酸氢钠中和,生成有机酸盐,然后通过肾脏的排酸保碱作用排出体外,从而消除对血液pH的影响。从物质代谢的生化原理可知,有机酸被碱中和生成有机酸盐,后者不能被人体分解,它只能从尿液排出;如此,尿液中应该出现大量的有机酸盐,然而"正常成人尿液成分表[6]"中几乎没有他们的身影。那么,这些有机酸盐是否重新结合氢离子返回有机酸?按照教科书的介绍,这些氢离子经肾脏排酸作用排出了体外[3-4,6];此时已经没有氢离子可用,有机酸盐已经失去了氧化分解的条件[7].可见教科书上的说法存在缺陷。

  另外,人体是碱性体质,如果摄入的主要食物均是酸性食物,则需要额外消耗大量能量用于消除酸性影响,以维持弱碱性体质,这不符合生命能耗最小化的原则,也不符合物质的能量趋向于最小化的原则。反之,人体摄入的`三大营养素是成碱食物,这能很好地解释人体是弱碱性体质的根本原因;也能很好地解释人体即使不摄入蔬菜水果,也不会发生酸中毒的情况;同时还能很好地解释人体摄入了这么多酸性食物,为什么找不到它们被碱中和后的身影(肾脏排出的酸主要与食物中磷酸有关)。更本质的原因是,经对三大物质代谢产物的研究(蛋白质另文讨论),产生的碱比酸多。

  2.2 对淀粉类成酸食物成酸作用的重新考量教科书[1]对淀粉类食物的酸碱性质按测定做了一个排队,成酸食物酸度大小依次为:糙米>大麦>蚕豆>面粉。上述酸度排队如果不按灰分考量,而按照糖(碳水化合物)和脂肪在人体内的代谢情况来重新考量的话(淀粉类食物的蛋白质含量很低,因此暂时不考虑所含蛋白质对酸碱性的影响,蛋白质将另文讨论),它们的"成酸性"作用是否会发生改变?鉴于糖和脂肪代谢几乎不产生固定酸(对其固定酸的生成量往往忽略不计,因此也没有固定标准和参考标准),主要产物是CO2,故对其进行数据分析的依据也只有CO2(表1)。

  从表1数据可见,所谓最能产生酸的食物,其中的糖和脂肪产生的酸却微乎其微;相反,却产生了大量的碱。如果把挥发碱与挥发酸的总量作比较,两者就形成了20∶1的差值。所以说淀粉类食物、糖和脂肪都是成碱食物。

  3 结语

  以糖和脂肪代谢产生的微量中间产物(固定酸)或微量排泄物(酮体等)来确定它们是成酸食物,理由不充分。如果一定要判断糖和脂肪的酸碱性,也应该从它们产生的大量终产物CO2来判断。

  1 mol葡萄糖彻底氧化分解可产生6 mol CO2,1 mol脂肪(以三软脂酰甘油计算)彻底氧化分解可产生51 mol CO2.以人体的食物组成中每天需要从碳水化合物获得能量60%、从脂肪获得能量25%、从蛋白质获得能量15%计算,体重60 kg成人(办公室工作)每天需要碳水化合物360 g、脂肪67 g,它们彻底氧化分解后,分别产生CO212 000 mmol和4 177 mmol;这些CO2中的69.5%转化为HCO3-,3.5%转化为H2CO3(剩余CO2是与Hb结合成HbNHCOOH而运输,因与pH值计算无关,故不做讨论),则分别产生HCO3-8 340 mmol和2 903 mmol(合计11 243 mmol),分别产生H2CO3420 mmol和146 mmol(合计566 mmol),可见产生碱11 243 mmol远远大于酸566 mmol(两者的比例为20∶1)。因此,糖和脂肪均是成碱食物。

  确认糖和脂肪属于成碱食物有助于纠正社会上关于"酸性食物是百病之源、米饭粮食是毒药"的荒谬认识;有助于理解人体是碱性体质的本质原因,纠正对生物化学、病理生理学、医学营养学等教科书中相关内容的误读;有助于指导教学备课和临床实践。

  参考文献:

  [1] 宁正祥。 食品生物化学[M]. 2版。 广州:华南理工大学出版社, 2006:5, 397-398.

  [2] 天津轻工业学院, 无锡轻工业学院。 食品生物化学[M].北京:轻工业出版社, 1988:26.

  [3] 王建枝, 殷莲华。 病理生理学[M]. 8版。 北京:人民卫生出版社, 2013:40-41,43-44.

  [4] 金国琴。 医用化学与生物化学[M]. 北京:人民卫生出版社,2012:330-331, 334-336.

  [5] 唐炳华。 生物化学[M]. 9版。 北京:中国中医药出版社, 2012:342-343, 345-347.

  [6] 张昌颖。 生物化学[M]. 2版。 北京:人民卫生出版社, 1985:462, 487-488, 491-492, 504-505.

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