消化是一个惊人的过程,从食物进入体内的瞬间开始。而消化的目的,是把大块的不溶性食物分解成可以水溶且能够被血液吸收的小分子。这个过程不仅复杂,还相当高效,因为人体的消化系统能透过机械及化学方式将食物逐步分解,让每一份营养得以被利用。
在人体中,食物的旅程始于口腔,这是一个机械消化的过程,食物在口腔中经过咀嚼(或称磨碎)后,与唾液混合。唾液中含有的胰淀粉酶开始着手分解淀粉,这一过程中,约30%的淀粉会在口腔中被转化为双糖。随着咀嚼的进行,食物最终形成一团称为食团(bolus)的球状物,然后顺着食道进入胃部。
在胃内,消化的入口处进一步展开,胃酸和蛋白酶开始对食物中的蛋白质进行消化,这是一个化学分解的过程。胃中的胃酸和胃蛋白酶共同合作,使得食物进一步被转化为更加精细的成分。
而在这个阶段,为了保护胃黏膜,一层黏液和碳酸氢盐被分泌出来,形成了保护层,抵御浓盐酸的攻击。在这里,机械和化学消化的结合,通过洗涤及搅拌,使食物和消化酶完美结合。随着鹅口水中的胰淀粉酶开始了淀粉的分解,食物就如同进入了一场精心策划的盛宴。
当食物转换为部分消化的物质后,即称为糜(chyme),它然后通过幽门括约肌进入十二指肠。这个过程中,小肠的消化继续进行,并与来自胰脏和肝脏的消化酶及胆汁混合。人体的95%营养吸收就发生在这里。
物质的吸收在小肠内十分高效,小肠内壁的绒毛及微绒毛大大提升了表面积,使其能更有效地吸收养分。
进入大肠(结肠)后,剩余的水分和矿物质将被重新吸收,而这里的pH值为略微酸性(大约5.6至6.9)。一些维他命如生物素和维他命K也是在这里被吸收的,这些维他命是由肠道内的细菌产生的。最后,未消化的废物经由直肠排出体外,完成了消化过程的闭环。
消化系统有多种形式,根据生物的演化历程可分为内部和外部消化。外部消化系统在进化史上出现较早,大多数真菌至今仍然依赖于此。然而动物的消化系统则具有一个叫做胃肠道的管道,这使得内部消化的效率更高。
Cetacea e.g. like dolphins act on providing a complex mouth structure,跟随的动作及化学环境更为掌控。每一类饮食方式对应的消化系统结构都不尽相同,例如肉食性动物的犬齿和草食性动物的臼齿,充分反映出不同饮食习惯的生物演化。
细菌利用多种系统从周边的生物摄取营养。在其中一种被称为通道转运系统的机制中,多种蛋白质形成持续的通道,跨越细胞膜,输送不同的化学物质。这一系统的简单性令人惊讶,却也没有降低其效率。
而另一种分泌机制,即分子针筒,像是一种生物针筒,某些细菌如沙门氏菌能够通过它将营养物质直接注入宿主细胞中,这是一项非同寻常的生存策略。
在很多动物中,为了更好地消化食物所需,演变出了各种特殊的器官,例如喙、舌头、以及不同的牙齿构造。虽然人类的消化方式较为简单且高效,但却受到许多生理因素与食物特性的制约。
在内脏在一系列机制之中,肠道细菌的存在对维持健康至关重要,并且对消化效果有很大影响。近期的研究表明,肠道健康与免疫系统、情绪、以及整体健康状况密切相关。
虽然人类的消化系统经历了漫长的演变,但很大程度上还是可能受限与许多因素,包括饮食习惯、饮食成分与个体的生理差异。这些因素不仅影响消化过程的效率,同时还影响到我们的健康状况。
如此周而复始的消化旅程,有何值得我们深思的?