2012年6月26日 星期二

[科普] 果糖代謝之動植物差異- 蘇仲卿教授

果糖代謝之動植物差異
---果糖的大量長期食用會引發代謝病徵群一文(連結)之後記

植物的蔗糖代謝是本人退休前十多年的研究主題,而特別注重光合作用的初期穩定產物蔗糖被轉換為澱粉的代謝機制。在研究初期,為了解代謝路線的大概及蔗糖合成的植物生理功能,利用酵素催化技術,合成以氫與碳的放射性同位素分別標幟果糖與葡萄糖成分的蔗糖(tritium and C-14 double labeled sucrose),以稻穀粒進行其被轉成澱粉的所謂同位素追蹤試驗。結果發現,以蔗糖成份方式進入穀粒的果糖被轉變為澱粉的初期產量,只有葡萄糖的兩成附近,但是,假如將蔗糖水解之後給予穀粒,其出現於澱粉的量與葡萄糖的幾乎相同,符合蔗糖經過蔗糖合成酶(sucrose synthase)的作用,立刻合成澱粉前體尿核苷二磷酸葡萄糖(UDPG)或腺核二磷酸葡萄糖(ADPG)的推論(水稻蔗糖合成,雖然以UDPKm值最低,與ADP反應的Km值顯示,與稻穀中ADP濃度有充分反應的條件),而如果蔗糖經過蔗糖水解的作用時,兩種水解產物進入澱粉合成的經過類同。

依據上述自行驗證的試驗結果、蔗糖水解後將發酵全糖為酒精的酵母作用的古典生化,以及正常人體消化管內有蔗糖水解存在等知識,本人一向有果糖分子與葡萄糖分子的生化地位在人體內亦類同的想法。

雖然幾年前已經開始有透過Real PlayervTunerPlus軟體,接上美國大學的TV站聽看學術演講的作為,因其畫面品質不良又會斷斷續續而放棄一陣子。但是,最近網路下載的速率提升,並且不通過vTunerPlus也可以Internet Explorer直接接上像母校美國加州大學的UCTV,可以享受影音品質相當好的「學課」或「學術演講」。就是透過這樣的學習管道才知道,原來有內臟器官分化的人類,代謝果糖的機制與葡萄糖的有很大差別的近年研究成果,而這等研究的學術報告,都可以電子檔下載閱讀。

果糖與代謝病徵一文是以上學習所得加上生化通識的通俗文章。請以本文做為退休後尚可找娛樂兼進修的參考。(蘇仲卿,2012/06/20

[科普] 果糖與代謝病徵-蘇仲卿教授

果糖的大量長期食用會引發代謝病徵群

文明流行病:代謝病徵群

肥胖(obesity)是「代謝病徵群」(metabolic syndrome)的外表性徵候,而脂肪肝至肝硬化與肝癌的一連串肝病變、糖尿病、高血壓、心臟病等,就是由肥胖導致的「代謝病徵群」。肥胖人口的增加是全球性的健康問題,而經濟越發達的社會其發生頻率越大,可說為一種文明病。以前是中年以後才會比較明顯地發生肥胖,現在發生的年齡下降,肥胖兒童都常見,甚至於有六個月大肥胖嬰兒的報導。肥胖的害處普遍被認知,因而現下減肥成為一種社會共識運動,而飲食控制與運動是被採用的主要手段。

過食是肥胖的原因

食物含有的「大量營養素」(macro nutrients)有蛋白質、醣類(碳水化物)與油脂三種,而是計算食品含熱量(卡,calorie)的對象(蛋白質與醣類一克4卡,油脂一克9卡,可參考包裝食品的標示)。非重勞動成人一天熱量需求大約二千卡上下,假如攝取量過多,不被代謝的營養素以生體成份留下而增加體重,是「熱力學第一定律」(能量保存原理)的明確表徵。
減肥的原理很簡單;減少輸入或增加輸出即可。飲食量控制(減少輸入)對減肥的效益明顯,但是,運動(增加輸出)雖然對維持健康非常有益,要以運動量增加而消耗熱量的效益不明顯,因為慢步一小時也不會消耗兩片麵包的熱量。
食物是維持生命的運作所必要物質,因此,人的正常生理反應有「飢餓感」與「飽食感」來控制飲食的節奏,而這等生理反應是由賀兒蒙調節的神經作用。是故,飲食不當而妨害調節食慾的生理功能,也會導致「過食」。

限制油脂的攝取有效防止肥胖?

大量營養素中,油脂首先被點出為飲食控制的主要對象,有其為含熱量最高以外的理由。關心代謝病徵群的人,都知道醫院的生化檢驗有LDLVLDLHDL等項目;L代表低(low),H代表高(high)D代表密度(density)V代表「很」(very),而L代表脂蛋白質(lipoprotein)。脂蛋白質是經過代謝作用在體內產生的三甘油脂(triglyceride)與膽固醇(cholesterol)在血液中的運輸型態,而低密度脂蛋白質量高時,其中的膽固醇會成為心血管症的原因,因而被稱為「壞膽固醇」(bad cholesterol),與HDL中的「好膽固醇」相對比。因為在肝臟中產生的三甘油脂會增加低密度脂蛋白質的生成量,又多餘的油脂攝取會增加脂肪組織的主成份三甘油脂的量,減少油脂的攝取有減輕心血管病的危脅,因而美國政府衛生單位及醫學會,於1980年代初期對全民發出減少油脂攝取量的勸告。依據食物消費的統計資料,雖然二十年來美國人消耗食物熱量有明顯的增加,油脂消耗量卻自攝取總熱量的四成多減少到三成多,但是期間的肥胖人口卻繼續增加,顯出油脂不是美國增加肥胖人口的原因。
然而,增多消耗的食品是什麼?統計顯示是屬於碳水化物之類的糖(甜料)。

食品中存在的醣類

生物化學課本都以葡萄糖為說明醣類代謝的主要對象,因為主食的主成份澱粉是由葡萄糖組成的聚醣。葡萄糖之外,人類可代謝利用的其他醣類,主要還有乳糖(lactose)成份半乳糖(galactose)及蔗糖(sucrose)成份果糖(fructose)(這兩種糖的另一種成份都是葡萄糖)。雖然植物界有這兩種單醣為構成份的聚醣存在,都不是人類可消化利用者。乳糖是乳汁的成份而都以牛乳之類奶品食用。蔗糖是植物行光合作用的最初穩定產物,又是將光合作用產物運輸於所有植物細胞的形式,因此,所有植物性食品或多(如水果)或少(如葉菜)都含有,並且可以蔗糖為儲存物質的甘蔗與甜菜為原料,以結晶糖方式大量生產的製糖工業產品,是傳統的加工食品與飲料的甜味料。

加工食品與飲料中添加的甜味料:轉化糖與高果糖糖漿

將蔗糖予以水解而得的葡萄糖與果糖的等分子混合物稱為「轉化糖」,比蔗糖有1.2倍甜度;因為,雖然葡萄糖的甜度只有等重量蔗糖的七成,果糖的甜度卻有等重量蔗糖的1.74倍:換言之,果醣的甜度有葡萄糖的大約2.5倍。所以,使用轉化糖做為甜點與飲料的食品加工業者不少。除了有較高甜度效益之外,高濃度的蔗糖容易結晶而增加糖菓的硬度並損害口感,使用轉化糖就有避免此等缺點的利益。

近代利用酵素的生物技術中,最為成功的一例是將澱粉水解而得的葡萄糖,轉化成為「轉化糖」的工業。在美國使用玉米澱粉為原料之故,其產品稱為「高果糖玉米糖漿」(high fructose corn syrup),其含糖量約80%而果糖含量有全糖量的4255%,大致上可看做由蔗糖製成的轉化糖漿。因為價廉又好用,幾乎所有飲料都使用。在台灣亦有「糖漿」產品販售;又,除了碳酸飲料之外,以果汁加味的「果汁飲料」所含甜味料都是這一種糖漿。因此,隨着漢堡、比薩等速食物配合「可樂飲料」的美國式餐飲的世界性普及結果,果糖成為人類必要消化代謝的主要醣類之一。

果糖與葡萄糖的代謝機制不同:果糖的生化作用類同酒精

葡萄糖的分解代謝的第一步驟是磷酸化,其後轉換為磷酸化的果糖才進入分解代謝程序,因此,很容易誤解葡萄糖與果糖的生化代謝與生理作用相同。最近二十年的生理化學與分子生物研究成果,明確顯示,葡萄糖經過血流運般的八成被全體細胞吸收代謝而只有兩成在肝臟內代謝,而其主要作用是成為合成肝醣(glycogen)(化學結構與澱粉類同,故又稱動物澱粉)的原料而貢獻於肝醣之葡萄糖庫存功能(亦即發揮血糖量的調節作用),而只有一小部分被轉換成脂肪。

但是果糖的代謝全在肝臟進行,因為只有肝臟細胞才有輸入果糖的功能。與葡萄糖不一樣,果糖的代謝與肝醣的代謝沒有關連,只能進入轉換為脂肪的產生路徑。有六個碳原子的單醣一分子分解為兩分子的三碳分子的階段是可逆的生化程序。但是脂肪酸的合成的必須前體有二碳分子,而三碳分子變成二碳分子的反應是不可逆的。人類食用最多的二碳分子是酒精,所以食用果糖的後果可視與飲酒相同,只是人腦可代謝酒精而會產生醉意有所不同而已。英語稱碳酸飲料為「軟飲料」(soft drink)而烈酒為「硬飲料」(hard liquor),顯然,含多量果糖的軟飲料其實是變裝的硬飲料,長期多量飲酒之害不必多說,代謝病徵群就是其最大項。「軟飲料」的常用亦有與酒精中毒相同後果,不可不慎。

果糖妨害「飽食感」的產生

        近年來有關果糖生化代謝研究,也證明其有擾亂胰島素及稱為leptin的兩種賀兒蒙的生理調節功能。果糖的代謝會導致細胞對胰島素敏感度的下降,因而促進胰島素的分泌以維持其應有的功能。但是胰島素的濃度提升卻妨害leptin的功能,使得腦不能發出飽食感信號,其後果是食量過多,並且加強胰島素主導的脂肪合成,加速肥胖。

結語

        流行病學及基礎生物化學研究都相當明確的證明,多吃「美國式」飲食,特別是多喝含有「高果糖糖漿」的飲料是導致肥胖的主要原因之一。但是能否以法令來規範含果糖甜味料的使用嗎?筆者認為不可能。雖然果糖的長期毒性與酒精相同,卻沒有酒精的即時毒性,不能如以「酒測」規範汽車駕駛一樣的管制行為。最難的一點是它是一種所有植物性食品中,或多或少普遍存在的物質,而如果食量只佔有飲食總量的小部分就不會有害。一根香蕉就含有好幾克,還有不少水果的含量也很可觀,而只有長期多量攝取才會引起病症。所以,筆者認為只有消費者依據自己的認知自行規範,以及管理兒女的飲食習慣而無他。(本文刊登於「科技報導」20125月號)(蘇仲卿,2012/4/30)

2012年6月4日 星期一

[碩士] 101學年度碩士班選擇指導教授分發結果


國立臺灣大學生化科技學系101學年度碩士班選擇指導教授分發結果

指導教授
學生
人數
潘子明老師
張郁瑩、楊承翰、劉彥德
3
何佳安老師
梁慎桓、趙婉玲、柯亭宇、翁松翎
4
李昆達老師
易松輝、劉以則、張惠芬、陸大濤
4
陳俊任老師
賴英慈、羅偉恩
2
陳彥榮老師
涂琬瑛、廖志勳、夏瑞景、黃泓軒
莊榮輝老師
陳又楷、蔡政宏、林于媺
3
王愛玉老師
李佩儒
1
楊健志老師
江旻壕
1
張世宗老師
黃珮慈、董紀培、江奕緯
3
黃楓婷老師
林家伃、鍾鎮海
2
廖憶純老師
李昌恆、楊    
2
黃青真老師
蔣汶龍、穆偉倢、陳奕光
3
蕭寧馨老師
柏長青、陳介甫
2
林璧鳳老師
黃聖富、詹雅晴
2
黃慶璨老師
謝宛伶
1
陳進庭老師
賴亭薇、管彥民、李昕南
3
張麗冠老師
黃庭儀、黃筱茜、馮資惠、蔡沛賜
4
楊啟伸老師
蔡存傑、韓怡安、劉冠廷
3

新生共53名,共48位繳交,上表分發47位。尚未分發之同學,已電話聯絡。