消化系統與營養(胰臟至肝臟篇)
胰臟至肝臟消化篇

消化系統與營養(胰臟至肝臟篇)

我們可以從食物中獲得養分,藉此成長茁壯。食物可以轉變成能量與新細胞的材料。身體有一套機制可以進行這樣的轉換工作,而這些轉換工作的舞台,就是一條從口腔到肛門,約8cm的管子。轉換過程可以分成消化、吸收、代謝三個階段。一起來看看將食物轉換成能量與新細胞的過程吧!

Part5、胰臟分泌強力消化液

消化三大營養素

胰臟隱藏在胃的後方,是一個細長的內臟,分泌含有多種消化酶的胰液。胰臟所分泌的胰液會透過主胰管注入十二指腸。不僅可在十二指腸中和來自胃的酸性黏糊食物團,也可消化多種營養素。

人類可以當作能量來源的營養素有三種,分別是醣類、蛋白質、脂質,又稱作三大營養素,這三種營養素都可以被胰液消化。胰液包含可以分解醣類的澱粉酶,可以分解蛋白質的胰蛋白酶 / 胰凝乳蛋白酶,可以分解脂質的胰脂酶等。

雖然胰液可以消化多種營養素,卻沒辦法將醣類與蛋白質完全消化成小分子。真正能做到這點的,視為消化作用畫上句點的腸液。胰液的消化作用可以說是腸液的前置工作。反過來說,要是沒有胰液,腸液便沒辦法完全發揮作用,使我們無法完全吸收食物中的營養。

胰液是由占整個胰臟的90%,名位腺泡的組織分泌的。聚集成球狀的腺泡細胞,會將胰液分泌制腺泡中心的導管,接著這些導管陸續會合,越來越粗,最後集中成主胰管。

Q、既然胰液是很強的消化液,那為什麼胰液不會分解主胰管與其他導管呢?
A、其實,如果主胰管等導管塞住無法釋出胰液,累積在胰臟內的胰液便會開始分解胰臟本身,引起激烈腹痛,嚴重時還可能因急性胰臟炎而導致死亡。而胰液的導管、主胰管等導管管壁細胞會分泌含有黏液素的黏液,就像胃部的黏液一樣,可以保護管壁內側,使胰液不會直接接觸導管內壁。另外,胰液中的消化酶,只有在分泌至十二指腸,與腸液消化酶作用之後,才會被活化而開始有消化功能。

Part6、有助吸收脂質的膽汁

膽囊可以濃縮膽汁

膽囊位於肝臟下方,是一個茄子狀的袋子。「囊」就是袋子的意思,除了膽囊,男性還有名為陰囊的部位,是裝著睪丸的袋子。膽囊的工作是儲存肝臟製造的膽汁,並持續濃縮這些膽汁。直到有食物通過腸道時,膽囊才開始收縮,將膽汁分泌至十二指腸。

肝臟會一點一點的製造膽汁,然後透過位於肝臟下方的總肝管釋出。這時候如果十二指腸乳頭的歐蒂氏括約肌關閉,膽汁就無法進入十二指腸,而是會進入膽囊儲存。當十二指腸的黏膜接觸到來自胃的食物,黏膜會分泌膽囊收縮素(促胰酶素),促使歐蒂氏括約肌打開、膽囊收縮,使膽汁注入十二指腸。前面曾說明過這個過程,不妨複習確認一下。

膽汁常被視為一種消化液,但實際上膽汁內並不含消化酶。膽汁內含有膽汁酸、磷脂、膽紅素等物質,有助脂質的消化。舉例來說,拉麵湯的表面常會浮著數個由小到大的油滴,吃下麵的時候,麵和蛋會在胃裡面變成黏稠狀,雖然油在胃中會變小成1/100mm以下的油滴,卻不是真正被消化。胰液中的脂質分解酶,胰脂酶無法直接消化那麼大的油滴。這時就要輪到膽汁上場,膽汁中的膽汁酸與磷脂可以將油滴變得更小,成為1/10µm以下的極小油滴,並包覆住這些小油滴,使胰脂酶能夠直接消化脂質。這些小油滴又稱作微膠粒,而從油粒變成為膠粒的過程則稱作乳化;所以膽汁可作為乳化劑,幫助酶分解脂肪。

膽紅素是肝臟破壞老舊紅血球,分解出其中的血紅素,並拿掉鐵原子等可在利用的成分後形成的物質。膽紅素是一種黃色色素,也是大便的顏色成因。有人說膽紅素有抗氧化作用,膽汁的其他作用則尚不明確。

Part7、小腸的功能

小腸的表面積跟豪華公寓坪數一樣

十二指腸之後的小腸還可分為前後兩段,前三分之二稱為空腸,剩下則是迴腸。空腸與迴腸之間沒有明確的界線,不過這兩段小腸,還是有各自的明確特徵。空腸較粗,有發達的平滑肌以進行蠕動,活動頻繁,內容物的前進速度較快。屍體解剖中,小腸的這個部分,通常是是空的,所以名為空腸。迴腸各處都可以看到名為派氏結的組織,是迴腸的一大特徵。派氏結是白血球中淋巴球聚集而成的塊狀組織,負責監視是否有病毒或其他異物逃過胃液攻擊來到小腸,並排除異物。

小腸長度約為6m,不過負責吸收營養的黏膜表面積卻可達200平方公尺。小腸之所以能有這麼大的表面積,是因胃黏膜內側有許多環狀皺襞,這些環狀皺襞的表面有許多長約1mm的絨毛。這些絨毛表面布滿營養吸收細胞,上面有許多長約1µm的為絨毛,一個營養吸收細胞上約有1000個微絨毛。

空腸與迴長是吸收食物營養的中心。要是沒有小腸,吃再多食物都沒辦法吸收其中的營養素,進而造成嚴重的營養失調。

空腸與迴腸的黏膜會分泌消化液,也就是腸液。腸液並不像胰液或膽汁那樣由特定位置注入,而是可以從黏膜的許多位置排出。營養物質已經在十二指腸中消化了大半,腸液則負責將這些物質全部分解成能被吸收的小分子。這些非解愁小分子的營養素會被營養吸收細胞吸收,經由血管、淋巴管送至肝臟。

Part8、健康排便的最後一步

製造維生素的腸內細菌棲身之處

回腸末端連接位於腹部右下側的大腸。大腸在繞行腹部一圈之後,便會抵達消化道的出口,也就是肛門。大腸就像一個脫水機,食物在小腸中消化、吸收完畢後的黏稠物質進入大腸後,大腸會持續吸收這些物質的水分,最後形成塊狀的糞便。小腸吸收完營養素之後,剩下來的東西似乎已無任何用處,然而其中仍含有大量水分,而水分也是人體必需的物質,故大腸的任務就是把剩下的水分回收乾淨,只留下完全無法再利用的殘渣,也就是糞便

排出塊狀糞便而非黏稠狀糞便還有其他優點,其中之一就是可以減少排便次數,也不會使糞便到處亂撒。以和人類同樣是哺乳類的草食動物為例,假設他們一天之內排出許多黏稠狀糞便,會在許多地方留下自己的味道,增加自己被天敵襲擊的機率,所以哺乳類動物的糞便多為固態塊狀。順帶一提,鳥類看到敵人之後可以馬上飛起逃走,即使糞便引來天敵也沒有關係,所以鳥類一天內會多次排出含有水分的糞便。

整個大腸內約有100兆個細菌,糞便約有一成是長內細菌與其屍體。

腸內細菌除了會引起腸胃炎等疾病的大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等壞菌,還有可幫助排便、製造維生素B群、維生素K,對人體有益的好菌,如乳酸菌等。另外,腸道內也存在著不太會對人體造成影響的中間菌。當這些細菌的勢力保持平衡,並不會對人體造成什麼問題,但如果生活習慣不良,或者出現造成壞菌勢力擴大的原因,可能會引起腹瀉或腹痛等問題。

Part9、醣類的消化、吸收、代謝

醣類是最易利用的能量來源

醣類包括最小單位的葡萄糖、果糖、半乳糖等單醣;由兩個單醣分子組成的雙醣;以及由多個單醣分子組成的多醣等。雙醣包括由葡萄糖與果糖所組成的蔗糖。馬鈴薯等食物內的澱粉、肝臟與肌肉內儲存的肝醣等,都是由許多葡萄醣分子組成的多醣。

醣類可以被唾液與胰液內的澱粉酶,以及腸液內的麥芽糖酶等酶分解,直到被分解承擔醣十,小腸才有辦法吸收。因此,和分子大、需要較多功夫消化的澱粉相比,分子小的蔗糖(砂糖)與葡萄糖相對容易被身體吸收。攝取過多糖也是罹患糖尿病的重要原因之一,吃下含有大量糖的食物時,血糖會迅速飆高,使糖尿病的病情惡化。

單醣(葡萄糖、果醣、半乳糖)=最簡單、身體最容易吸收的醣類分子
雙醣(蔗糖、乳糖、麥芽糖)=由兩個單醣分子結合而成
多醣(澱粉)=由多個單醣分子結合而成

Part10、蛋白質的消化、吸收、代謝

分解成胺基酸後在吸收,作為製造蛋白質的原料

蛋白質是由數十個至數百萬個胺基酸所組成的大分子。胺基酸的定義是「有梭基(-COOH)與胺基(-NH2)的有機化合物」,這個定義有點複雜,先記得胺基就好。人類可利用的胺基酸共有20種,其中9種(小孩是10種)人體無法合成,必須由食物中取得,又稱作必須胺基酸。

肉、魚、乳製品、大豆製品等食物中都含有豐富的蛋白質。蛋白質種類繁多,結構相當複雜,消化蛋白質相當費工夫。消化道從十二指腸起才真正開始消化醣類與脂質,不過從胃就已開始消化蛋白質,可見蛋白質有多難消化。

吃下蛋白質時,胃液中的胃蛋白酶會將蛋白質分子大略切成10-50個胺基酸連接而成的大分子(稱作多肽鏈)。接著在十二指腸內,胰液的胰蛋白酶等消化酶會將多肽鏈切成由三個胺基酸構成的寡肽鏈。然後在小腸,腸液的胺肽酶等消化酶會切得更小,變成由兩個胺基酸組成的雙肽,以及單一胺基酸。小腸的營養吸收細胞可以吸收雙肽與胺基酸。細胞吸收霜肽後,會再分解成胺基酸,然後所有胺基酸會一起從肝門靜脈進入肝臟。

被身體吸收的胺基酸可以作為材料,用來製造身體所需的各種蛋白質,像是皮膚的膠原蛋白、紅血球中搬運氧氣的血紅素等。另外,胺基酸經過加工,還可進入檸檬酸循環,成為細胞能量的來源。每攝取1g蛋白質可以得到4kcal的能量。不過,燃燒蛋白質時,胺基酸的胺基(-NH2)會轉變成對人體有害的氨(NH3)。肝臟可將氨轉變成相對較無害的尿素,並經由腎臟形成尿液排出。

Part11、脂質的消化、吸收、代謝

脂質是人體不可或缺的物質

脂質就是我們平常說的脂肪或油,包括肉類脂肪、芝麻油或橄欖油等植物油、奶油等乳脂肪產品皆屬之。食物中的脂質大多是由肝油及三個脂肪酸結合而成的中性脂肪,也稱作三酸甘油脂。除了三酸甘油脂,之直還包括膽固醇、磷脂等物質。

1g的脂質可以產生9kcal的能量,比醣類和蛋白質可以產生的能量還要多。因此脂質可以說是很適合用來儲存能量的物質。若攝取過多醣類和蛋白質,就會轉變成脂質,以體脂肪的形式儲存起來。在沒辦法獲得食物的時候,可藉由燃燒體脂肪產生能量,對於無法時常獲得食物的生物來說,這種機制相當重要。不過現代人反而更應該擔心肥胖與代謝症候群造成的健康問題。

雖然很多人討厭脂質,但脂質卻是人體必要的物質。例如一種叫做類固醇的脂質,就是細胞膜與一些激素的材料;而維生素A與維生素D等脂溶性維生素,需要和脂質一起攝取才能充分被吸收。因此,減肥不能完全不攝取脂質,這樣有害身體。

食物中的脂質會在十二指腸內被膽汁乳化,胰液的胰脂酶會再將三酸甘油脂分解成甘油與脂肪酸,接著由小腸的營養吸收細胞吸收。脂質被吸收之後,一部份脂質會經由肝門靜脈進入肝臟,部分則會進入淋巴管。

脂質會隨著血液送至全身,但因為脂質不溶於水,故無法以原本的樣子存在於血液中。血液中的一些蛋白質與磷脂分子同時具有親水部分(親水性)與親油部分(親油性),可包裹三酸甘油脂或膽固醇等脂質分子,形成粒子狀結構,又稱作脂蛋白。

Part12、肝臟是人體的化學工廠

解毒藥物與酒精是重要作用

肝臟是人體內最大的內臟,成人的內臟約有1-1.5kg重。肝臟由肝細胞聚集而成,約含有2500-3000億個肝細胞。

肝臟像一個化學工廠,含有2000種以上的酶,可以進行非常多種化學反應。肝可以將小腸吸收的營養素全部收集起來,部分儲存,部分在加工後送至全身各處。舉例來說,肝臟可以將多個葡萄糖分子串接起來,形成肝糖後儲存起來,空腹時再釋放出葡萄糖給全身細胞利用。另外,維生素A、D、B12、鐵皆可儲藏於肝臟。肝臟還負責製造可將激素及脂質運送至全身的蛋白質、止血時必須的蛋白質、可作為細胞膜材料與部分基素原料的膽固醇,以及可將這些膽固醇運送至全身的脂蛋白。

藥物、酒精、蛋白質在代謝過程中會產生氨及各種有害物質,分解這些有害物質、解讀也是肝臟的作用適量的酒精可以促進食慾,讓人覺得愉悅,但過量卻會對肝臟造成負擔。順帶一提,喝酒不容易醉的人,只表示可以分泌充足的分解酶來分解酒精,並不代表肝臟能承受的負荷比較大。有些人以為沒有醉就表示不會對肝造成負擔,這個認知是錯誤的

另外,肝臟在製造可以消化脂質的膽汁時,會將老舊紅血球破裂釋放出用來搬運氧氣的血紅素,加工成名為膽色素的物質,在混入膽汁中排出。

肝臟有沉默的器官之稱,這是因為,與肝臟有關的疾病大都要到很嚴重的時候才會出現症狀。肝臟有很強的再生能力,就算切除四分之一,也能長回原來的大小。

總結:
能夠提供營養的各種物質,稱作營養素。營養素可以分成每天需要攝取大量的營養素,以及不需要攝取那麼多的營養素。譬如維生素就不需要攝取太多,稱作微量營養素。另一方面,每天需要攝取幾十克以上的營養素可分為三大類,稱作三大營養素,碳水化合物(醣類)、蛋白質、脂質。

醣類與蛋白質從口腔到被小腸吸收的過程中,分子大小會產生很大的變化。碳水化合物會被分解成葡萄糖這種最小單位的醣類,再由小腸細胞吸收,接著以葡萄醣的形式進入肝門靜脈,送至肝臟。蛋白質也一樣,會被消化、分解成胺基酸這種最小單位的分子,再由小腸細胞吸收,然後以胺基酸的形式進入肝門靜脈,送至肝臟。肝臟會以這些胺基酸為原料,合成各種人體必需的蛋白質。因此,不管吃多少牛肉,體內也不會累積任何牛的蛋白質。

不過,脂質就不一樣了。脂質中含量最多的是脂肪,又稱作三酸甘油脂。三酸甘油脂碰上由胰液分泌的胰脂肪酶時,會先被拆解成肝由與脂肪酸,使其容易被小腸細胞吸收。但進入小腸細胞後,又會恢復成三酸甘油脂的型態。而且三酸甘油脂不會進入肝門靜脈,而是進入淋巴管。淋巴管不會進入肝臟,而是直直往上,往頭部的方向前進,穿過橫膈膜與心臟後方,最後進入名為鎖骨下靜脈的粗大靜脈中。在鎖骨下靜脈中前進酶多久會來到心臟,然後進入動脈。也就是說,由食物中攝取的三酸甘油脂會進入全身動脈提供細胞利用,或是抵達胃魚皮下的脂肪組織,累積起來。三酸甘油脂的一大功用就是產生能量,故在真正需要利用之前,三酸甘油脂會儲存在脂肪細胞中。

肌肉靜香

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