蛋白质是一种极好的宏量营养素。在膳食中的三种宏量营养素中,蛋白质必须提供至少9种必需成分(氨基酸),而膳食脂肪只提供2种,而碳水化合物则不提供。对于外行来说,与身体使用的“燃料”(碳水化合物和脂肪)相比,身体中的蛋白质是相对稳定的(例如,肌肉、心脏、肝脏、肾脏、大脑的结构)。但实际上,人体的蛋白质代谢是非常动态的,饮食中蛋白质或碳水化合物或脂肪的能量摄入的限制会导致重要组织或功能的增加或减少。
当开始配方良好的生酮饮食经历了这个过程keto-adaptation,身体如何利用大量营养素来维持(如果不是改善)健康和功能是必要的改变。要做到这一点,需要足够的蛋白质,但又不能太多,平衡是很重要的。正如你所期望的那样,这种平衡是在不同的“推荐每日摄入量”水平上实现的,而不是在我们的官方建议水平上。但是当你读这篇文章的时候,你会发现,在一个精心制定的生酮饮食中,你对膳食蛋白质的需求与发达国家的普通人目前的饮食没有太大的不同。,适度的蛋白质而不是高蛋白(Fulgoni 2008)。以下是我们最好的尝试,以简要解释饮食蛋白质的需求营养酮症.
除了是身体结构的重要组成部分(如肌肉、肌腱、韧带、骨骼、皮肤、头发),它还是制造酶、抗体、膜受体和转运体以及携氧血红蛋白等功能分子的物质。新陈代谢的每一步都是在蛋白质的帮助下完成的,任何一个细胞内都有成千上万种蛋白质。虽然其中一些在制作完成后可以持续几个月,但其他的只能持续几分钟,然后就会被分解和更换。换句话说,体内的蛋白质处于不断被分解和替换的动态状态。蛋白质是由20种不同的氨基酸分子组成的化学链,这些氨基酸链的长度从不足10个到数百个不等。平均而言,氨基酸链越短,蛋白质被分解和替换的速度就越快。这就是所谓的“蛋白质转换”,它每天都在身体的每个细胞、组织和器官中进行。所以为了保持你的健康和功能,身体需要不断地制造新的蛋白质。这需要持续供应氨基酸和大量能量,因为制造新蛋白质(又名蛋白质合成)是一个高能量的过程。人体用来合成蛋白质的氨基酸有两个来源。最明显的是我们每天吃的膳食蛋白质,但这通常是蛋白质合成中氨基酸的较小贡献者。 The major source is actually recycled amino acids from the breakdown of existing body protein. In a typical day when dietary protein and energy intakes are adequate to maintain lean body mass* (i.e., one is neither gaining nor losing lean tissue), more than two-thirds of the amino acids entering the bloodstream come from breakdown of existing body protein, while less than one-third come from digestion and absorption of dietary protein.
*瘦体重。身体组成通常分为2个部分-脂肪质量和瘦体重。虽然现实生活并非如此简单(例如,我们脂肪组织中的脂肪细胞实际上包含约15%的“瘦肉组织”和85%的储存甘油三酯),但身体的大多数生理功能,如循环、呼吸、运动、能量代谢、有意识和潜意识的大脑活动、消化、吸收、排泄和繁殖,都是由我们的瘦肉(又名非脂肪)组织执行的。这就是人体大部分蛋白质的用途,对吧?
错了。所有这些活性物质都需要人体一半的蛋白质,其中大部分都在我们的细胞内。另一半蛋白质是结构性的,在我们的细胞外(例如,肌腱、韧带、骨骼、皮肤、头发)。但即使是这些蛋白质也会有规律地发生变化。例如,你每两年更换一次头发,每三周更换一次皮肤外层。
所有这些结构和功能都依赖于有足够的氨基酸,这样它们才能不断地自我重建,任何在短短几周或几个月内破坏这一重建过程的东西都会导致广泛功能的可测量的损失。
根据多种激素和环境因素,一个健康的成年人每天会分解和恢复300到600克蛋白质。从这个角度来看,如果这些都是肌肉(含有大约25%的蛋白质和75%的水),这相当于每天替换2.5到5磅的肌肉。实际上,人体的蛋白质转换大部分发生在肌肉以外的组织中,但这种计算有助于正确看待这一过程的规模。特别是,应该清楚的是,任何阻碍蛋白质合成的因素(即平衡方程的“重建”方面)都会导致快速而显著的瘦组织损失。
如上图所示,我们摄入的一些氨基酸和一些来自蛋白质分解的氨基酸被肝脏、肾脏和肌肉吸收,在那里它们被代谢为能量,而不是为了合成蛋白质。在这个过程中,它们会释放出具有氨基酸特征的氮分子,这些分子大部分会作为废氮通过尿液排出。此外,一些蛋白质和蛋白质分解产物每天从皮肤和粪便中流失,但这通常占每日蛋白质损失的10%左右。
在我们的梦想中,我们大多数人都希望能够迅速增加大量的肌肉和减少大量的身体脂肪。但实际上,如果我们每天早上醒来的肌肉量与昨天相同,我们就能够保持蛋白质合成和分解的平衡,这是一个很好的结果。当我们的蛋白质代谢发生变化时,好事发生得很慢。
蛋白质平衡的最快速变化发生在感染,损伤,压力,和饥饿、禁食.严重的感染和创伤会导致每天2-3磅的瘦组织损失,而在身体适应禁食的第一周,每天可以损失高达1磅。
从蛋白质平衡方程的积极方面来看,瘦肉组织的快速增加是在疾病或饥饿后长期消瘦的恢复过程中,每天可以增加多达四分之一磅的瘦肉组织。但这种增长速度通常发生在高能量(高卡路里)饮食的背景下,通常伴随着体脂的增加。持续的瘦肉组织增加也见于青春期生长高峰期和怀孕期。但在后一种情况下,如果怀孕的母亲生下一个含有3磅瘦肉组织的婴儿,并在9个月的时间里给自己的身体增加了5磅瘦肉组织,那么在180天内就意味着128盎司的瘦肉组织,或每天不到1盎司。影响蛋白质平衡的其他因素在下表中列出,但单独或组合它们很少会导致平均每天增加超过四分之一磅的瘦组织。
已知刺激或促进瘦组织增加的因素:
总之,大多数瘦体重的积极变化发生得很慢,而损失可能因受伤、疾病或膳食蛋白质不足(包括饥饿/禁食)而迅速发生。此外,蛋白质只有在多种因素共同作用时才能产生,包括氨基酸的可用性、组织特有的相关矿物质,以及来自激素和代谢信号的适当刺激。
几十年来,我们已经知道,含有适量蛋白质的生酮饮食可以保持瘦体重和身体健康。1928年Stefansson Bellevue实验证明,两名成年男性可以摄入约15%的膳食能量作为蛋白质,并保持他们的体重和功能一年(McClellan 1930)。在现代,我们用更严格的身体成分分析做了多项更短的研究,得出了类似的结果(Phinney 1983;Volek 2004)。然而,当从高碳水化合物饮食过渡到高脂肪生酮饮食时,随着身体转换其主要燃料来源,蛋白质合成会有1-2周的适度滞后(生酮适应的一部分)。
虽然还没有在人类中对营养酮症期间不同蛋白质摄入量的剂量反应进行精确分析,但我们已经进行了大量研究,表明大多数健康的人在每公斤“参考体重”提供1.5至1.75克蛋白质的生酮饮食期间保持瘦体重和功能* (Phinney 1983, Davis 1990)。此外,没有令人信服的人类研究表明,对于遵循生酮饮食的成年人,膳食蛋白质高于2.0 g/kg参考体重有任何益处;而且,任何从更高的蛋白质摄入量中获得的潜在好处都必须与过多的膳食蛋白质导致的血酮水平的降低进行权衡(这在本文后面会详细介绍)。
*参考体重是根据1959年大都会人寿保险公司“理想体重”表的中等框架值为男性和女性制定的任意值。(Met Life, 1959)使用这些值可以使蛋白质摄入量大致基于正常的瘦体重,而不是总体重。注意:“参考体重”是用来估计每日蛋白质需求的任意值,而不是体重
在测量尿氮排泄的研究中,生酮饮食和完全饥饿在生酮适应的第一周都会导致最大的净蛋白质分解。在完全饥饿的情况下,在第一周,这些每日损失的范围相当于女性和男性瘦体重的半磅到一磅(福布斯1979年,Goschke 1975年),然后在一个月后逐渐减少到四分之一磅。相比之下,采用配方良好的生酮饮食,第一周平均每天损失不到四分之一磅,在适应两周后上升到零损失甚至是适度的组织增加(Phinney 1983, Davis 1990)。
一旦经过最初几周的酮适应,似乎没有任何理由改变一个人的饮食蛋白质摄入量,无论是进一步的适应时间还是累积的体重减轻。例外情况是,尽管严格限制碳水化合物,但血酮含量仍然很低(即低于0.5 mM),在这种情况下,将蛋白质从2.0到1.5 g/kg,甚至减少到1.2 g/kg参考体重范围可能是合理的。
根据我们的经验,那些认为自己摄入了适量蛋白质的生酮饮食者,由于害怕吃脂肪到饱,他们的蛋白质摄入量往往远高于2克/公斤。
但在合理制定生酮饮食的情况下,任何情况下都不应将膳食蛋白质摄入量降低到1.2克/公斤以下。这个范围;1.2克/公斤的低端和2.0克/公斤的高端,1.5克/公斤的中等适度摄入目标,可以转化为每天消耗的蛋白质丰富的食物盎司在下表中。每盎司含有蛋白质的食物含有大约7克蛋白质。
蛋白质的推荐膳食摄入量(RDA)由专家委员会定义为足以满足几乎所有健康人营养需求的平均每日摄入量(NIH)。对于保持稳定体重的健康成年人来说,这个值是每天每公斤0.8克蛋白质。但值得注意的是,这并没有考虑到疾病、卡路里限制、压力、衰老或需要更多蛋白质的少数人(Wolfe 2017),这表明对蛋白质的需求与我们的建议类似。这一新的观点与我们的研究相结合,表明当人们遵循精心制定的生酮饮食时,稍微高一些的范围几乎涵盖了所有这些额外的需求。此外,这个范围完全在发达国家人们的日常摄入量范围内,因此从任何意义上来说都不代表高蛋白摄入量。
从上面的解释中可以清楚地看出,在精心制定的生酮饮食中,个人的蛋白质摄入量几乎与每日能量摄入量无关。例如,一个原本健康的人开始吃生酮饮食到饱,通常一开始摄入的卡路里相对于日常能量需求不足,从而体重下降。例如,我们假设一个5英尺6英寸的女性,参考体重为60公斤,开始体重为82公斤(180磅),每天摄入1300千卡(大约1000千卡/天的赤字)。她推荐的每日蛋白质摄入量是1.5 X 60 = 90克/天,总计360千卡,如果用她的“宏观”食物来表示,那就是24%的蛋白质。但6个月后,当她体重63公斤(140磅),在保持体重的情况下每天摄入2000千卡,同样的蛋白质剂量(2000年的360千卡)意味着蛋白质“宏量”为16%。关键是在这种情况下,她的体重在变化,她每天的蛋白质摄入量应该是恒定的;而她的“宏”变化,因为她从减肥保持体重。从减重到维持体重,膳食蛋白质与膳食能量的比例变化如下图所示。
考虑到配方良好的生酮饮食通常会发生体重和脂肪量的巨大变化,但只要一个人保持瘦体重并保持营养酮症,蛋白质需求几乎没有变化,最好以每天膳食蛋白质的克数或含蛋白质食物的“盎司数”来计算一个人每天的蛋白质需求。
一个适量蛋白质摄入作为配方良好的生酮饮食的一部分,可以使循环中的酮达到至少0.5毫米的水平。过少或过多的蛋白质都会对营养酮症的许多好处产生负面影响。如何确定你的蛋白质需求可能是一门艺术,可能需要一些时间和专家指导才能正确。
饮食中蛋白质太少可能会增加4.0 mM以上的循环酮,但代价是氮的损失,这会损害瘦组织的保存和功能。虽然酮含量仍然在安全范围内,但如果你的酮含量一直在3.0 mM以上,而且不能通过运动来解释,可以考虑适度增加蛋白质摄入量。除了不能满足身体的需要外,低蛋白质的饮食摄入远不如蛋白质充足的饮食享受。配方良好的生酮饮食的两个好处是它提供的饱腹感和满足感。
另一方面,过多的膳食蛋白质能降低酮有几个原因。蛋白质有适度的胰岛素刺激作用;虽然比等量碳水化合物摄入的影响要小,但高蛋白摄入量可以降低肝脏中酮的产生(Marliss 1978)。事实上,特定的氨基酸如丙氨酸是有效的抗生酮。此外,当摄入过多时,蛋白质会扰乱胃肠功能,并对肾脏造成压力,以清除额外的氮。
在影响身体建立和保持瘦体重的能力的许多因素中,保持必要矿物质的足够平衡是非常重要的。特别是,处理钠、钾和镁的机制之间存在复杂的相互关系,这些机制会影响身体维持含蛋白质的组织和功能的能力。(Dudrick 1972, WHO 2005)。如果没有足够的钾和镁它们集中在我们的细胞内,这些组织无法建立甚至无法正常维护。因为钠摄入量不足导致肾脏钾的消耗增加,甚至盐的摄入也会影响膳食蛋白质的利用效率。
在这种情况下,了解我们对膳食蛋白质的选择以及它的制备方式也会影响我们的必需矿物质状态也是很重要的。从最低限度加工食品中摄入蛋白质,无论是来自动物还是植物来源,通常会导致必需矿物质的摄入量增加。因此,4盎司真正的鸡肉、鱼肉或肉类所含的钾和镁,通常是加工过的午餐肉所含蛋白质的两倍多。煮熟的肉中必需的矿物质会被过滤掉,除非食用肉汤,而蛋白粉如乳清和明胶往往缺乏这些重要的矿物质。与蛋白相比,鸡蛋也是如此。蛋清含有“高生物价值”的蛋白质,但它们缺乏集中在蛋黄中的必需矿物质。不用再为蛋清蛋卷多付钱了!
实现和维持蛋白质摄入量适合一个精心制定的生酮饮食,需要实践,往往是相当多的专家指导。每个人的需要和耐受量可能不同,但在几乎所有情况下,它们都在每公斤参考体重1.2至2.0克的范围内。虽然这一范围略高于标准建议的最低或平均每日需要量,但它包括足够的缓冲,以允许在压力、运动和偶尔的疾病后恢复。这一蛋白质摄入量水平也与发达国家通常的蛋白质摄入量相一致,并与数千年来以猎人/牧民饮食为食的土著文化的蛋白质摄入量相匹配。因此,对于肾功能正常的人来说,没有理由担心在配方良好的生酮饮食的情况下长期摄入蛋白质。
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