醫史漫遊 by Dr.李明蒼

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    一提到古希臘科學家阿基米德，大家就連想到「給我一個支點、一支槓桿，我將舉起整個地球」這句名言。阿基米德於西元前287年出生在希臘西西里島東南端的敘拉古城。他一生致力於科學研究，在數學、力學、機械、天文等方面有許多重要的成就。他的父親是天文學家和數學家，從小在爸爸的薰陶下，十分喜愛科學知道，尤其是數學。父親也很重視他的學習，因此在他九歲的時候，就讓他出國留學，到埃及的亞歷山大城唸書。當年的亞歷山大城是繁華的地中海海港，也是西方世界的知識文化重鎮。在那裡，他跟隨許多著名的學者學習，為他將來的科學研究打下深厚的基礎。

    阿基米德還有一個大家耳熟能詳，辨別『純金皇冠』的故事。當時的國王請金匠用純金打造了一頂皇冠。當皇冠做好以後，國王懷疑金匠偷工減料，把「銀」摻在皇冠裡面。可是皇冠已經鑄好，又不能把它熔毀來鑑定，國王因此而傷透腦筋，不知到如何才能檢驗王冠是不是純金打造。於是他把這個難題交給阿基米德。阿基米德想了好久好久，一直都沒有想到解決的方法。直到有一天，他在洗澡的當中突然想到解答，竟然興奮的從浴盆跳了出來，光著身體就跑了出去找國王，還邊跑邊喊Eureka（這句話在希臘文的意思是，我發現了）。

圖一：阿基米德 by Domenico Fetti (1620) （圖片資料來源：Wikipedia）

    到底阿基米德用的是什麼原理來判別皇冠的純度呢？那是因為「金」和「銀」的密度不同。密度的意思就是單位體積的重量。例如金的密度是19.3公克/立方公分，就是說，每一立方公分的純金，其重量為19.3公克。而銀的密度則是10.49公克/立方公分。因此，同樣的體積的銀，重量大概只有金子的一半多一點點。阿基米德把皇冠泡到水裡面，可以得到體積大小，再和相同體積的純金做比較。如果比較輕的話，就代表皇冠摻了銀，工匠有偷工減料。

    密度在物理學上的定義，剛剛已經提過。然而這個名詞已經被廣義化，我們在各種場合都看的到，只是不同的領域有不同的定義。例如，『人口密度』的意思是單位面積內的人口數的意思。這次的主題 — 食物的熱量密度，又是什麼意思呢？

    糖尿病的病患或是正在減重的朋友，吃東西方面必需非常的節制，對於熱量攝取的多寡更是要斤斤計較。然而，最常碰到的問題就是，病患常常覺的吃不飽，可是一但吃多了，熱量攝取又超過了目標。到底要怎麼吃比較好呢？其實就是要攝取『能量密度』較低的食物。能量密度的意思是，同樣單位體積的食物，其中所含的熱量的多寡。以三大營養素而言，同樣是一公克食物，碳水化合物及蛋白質為4大卡，而脂肪所含熱量為9大卡。至於纖維的部份，水溶性的纖維所含的熱量大約只有1.5至2.5大卡，而不溶性的纖維及水分則幾乎沒有或完全沒有熱量。大部分的食物，主要都是依上述成分不同比例組合而成。研究也發現，飽足感似乎與該食物的體積有關（只是身體內詳細調控機制還仍是個謎）。因此，當吃能量密度高的食物，比吃密度低的食物，將會吃進去較多的熱量才會達到同樣的飽足感！

    一般常見食物的能量密度如何呢？我們從能量密度較低的食物說起。例如萵苣、 紅蘿蔔等等的蔬菜類及草莓、蘋果等等的水果，其能量密度非常的低，皆不到每公克0.6大卡的熱量。脫脂牛奶同樣也是屬於極低能量密度的食物。

圖二：沙拉。如果選擇合適的調味醬料，一般而言可視為低能量密度的食物 （圖片資料來源：Wikipedia）

    能量密度在每公克0.6到1.5大卡之間的食物，最具代表性的就是我們的主食：米飯、麵條一類的食物。另外，馬鈴薯、豆子、全脂牛奶等等食物的能量密度也大致相似。

    中能量能量密度（每公克1.5到4大卡之間）的食物，和前面所提及的食物相比，所含油脂的比例漸高。如：蛋、火腿、一般肉類、乳酪、蛋糕、年糕等等。而高能量能量密度（每公克超過4大卡）的食物，則有巧克力、洋芋片、花生（醬）、奶油、人造奶油、烹調用油等等。這些食物幾乎不含纖維素，但是油脂的比例則很高。

    由此看來，含有大量的水分及纖維素的食物，比較能帶來飽足感。高油脂的食物，則要少吃，以免吃進過多的熱量而不自知。因此，想要達到減肥目的或是限制熱量攝取的情況下，應該要多攝取低能量密度的食物。相反的，如果是長期罹患有慢性病的病患，或是因為癌症惡病質而導致營養不足的人，正好可以反向的利用能量密度的觀念，也就是多吃高能量密度的食物。如此一來則比較有增重的機會。