曾经的脑筋急转弯有个经典的问题：
1斤棉花和铁哪个重风靡了一代已经有一定年龄的老伙伴了。而如今席卷小伙伴的营养科学版脑筋急转弯问题又来了：1000卡的蛋白质，脂肪和碳水化合物哪个更容易致胖？
所以一斤的棉花和铁当然是一样重，而这个问题的答案当然没那么容易回答，不然我们复杂的线粒体肯定觉得自己被看扁了。
上图就是三大物质代谢，我们可以看出来三个门道：
1.脂肪和葡萄糖较容易「互换」，而且同样需要变成乙酰辅酶A进入著名的三羧酸循环（TCA）。
2.蛋白质们就不要太随意了，各种氨基酸以不同的面貌随时上车下车，谁叫人家是大爷呢。
3.蛋白质因为同时有羧基和氨基，所以代谢的难度远高于前两者。而且通常含氮化合物代谢不完全。
接下来我们先直接公布答案：
蛋白质因为生热效应和不完营氧化，所以致胖作用最低。但是不意味高蛋白利于健康减重，原因很多，其中最重要的是高蛋白对肝和肾的挑战极大，并不适合多吃。
而脂肪和碳水需要结合身体本身色糖原储备情况来判断。这个问题本身也是生酮饮食减重的核心原理之一。
那么1000Cal的碳水和脂肪究竟哪个更容易致胖呢？这个问题单独考虑食物热效应并不可靠，而是需要来看看体外燃烧能量和体内氧化的区别以及机体本身能量代谢状态。
一.首先看看能量体外燃烧和体内氧化的区别
所以此处我们需要引入一个概念：
食物的热价:是指1g某种食物氧化时所释放的能量，成为这种食物的热价。
其中物理热价是指食物在体外燃烧释放的能量。就是题主说的1000Cal。
生物热价是指在体内氧化释放的热量，也就是题主问的这1000Cal下去后体内究竟产生多少能量。
所以可以看出来，只有蛋白质的体外体内释放热量不同，因此可以首先知道1000Cal蛋白质在体内的利用率是最低的，这并不是完全因为生热效应，而是蛋白质在体内不能完全被氧化。蛋白质的部分代谢产物：尿素，肌酐，以及少量含氮产物都是可以进一步被氧化的，因此蛋白质的体内氧化效率是最低的。
蛋白质很特殊，它是唯一在三大供能营养素中不是主要作为能量的营养素，因为蛋白质的代谢通路非常的「困难」，是需要通过以下三个步骤，而且中途会有大量上述的非完全氧化产物排除。
1.外源性的氨基酸与内源性氨基酸组成氨基酸代谢库
2.脱氨作用后生成碳链骨架「α-酮酸」
3.「α-酮酸」的三个途径：彻底氧化（走三羧酸循环），生成非必须氨基酸，变成糖和脂质
同时考虑到蛋白质的特殊动力效应最高达到30%，且不完全氧化，所以蛋白质先出局，它是最不容易致胖的。
藜麦之所以被认为是更健康，更有利于保持体重的谷物，就是因为它不仅含有谷物中最高的蛋白质含量，而且是少有的优质蛋白。
二. 食物热效应与种类
碳水化合物和脂肪的体外燃烧和体内氧化的效率都是完全的，因此物理热价=生物热价。所以需要进一步讨论。这个要分几个方面：
1.食物特殊动力效应（包括热效应）：碳水化合物6%左右，脂肪4%左右。差异很小因此不会是主要区别的因素。
2.碳水化合物和脂肪的种类：比如脂肪中长链饱和和多不饱和的代谢途径不同，产生的具体热量也会不同；而长链的与中链脂肪酸代谢途径又不同（这就是椰子油受追捧的原因之一）。碳水化合物就更加明显，单糖，低聚糖和多糖的代谢途径都不一样；总体来说越容易分解的单糖的碳水化合物氧化效率就越高；因此在测定碳水化合物的热价的时候，统一都用葡萄糖来计算。
椰子油之所以在西方受到热捧，就是因为它主要含有中链脂肪酸，代谢途径很特殊——可以直接进入氧化链，而不需要历经重新合成甘油三脂这个「脂肪分解再合成」的途径，也就是它更适合快速释能，而不是储存起来。
三. 身体本身的能量储备情况
3.1 如果身体处于能量储备充分状态（肝糖原饱和）：
这时候吃下去的糖就会优先转化成脂肪，并且会对血糖影响很大。而血糖升高刺激胰岛素释放又会进一步刺激生长激素等「促合成代谢」的激素释放，这样就更容易朝着长胖的方向进行。
而此时如果吃下去1000Cal的脂肪，并不是直接储存起来。而依然要经历甘油三酯的氧化再合成的过程（你吃下去的猪油不会直接储存在你的脂肪细胞里）。所以这种情况1000Cal的脂肪和糖差异不会太大，都是倾向于合成脂肪并储存。
3.2 果身体处于储备能量耗竭状态（肝糖原耗竭）
这个情况则不太一样了，因为这时候身体本身处于糖原耗竭的状态会有这几种变化：胰高血糖素升高维护血糖，身体各大物质尤其是脂肪处于动员状态，生酮反应增加，糖异生反应增加，合成代谢的激素受到抑制。此时如果来了1000Cal能量的糖，那会马上抑制之前的所有的「分解代谢」状态，迅速升高血糖并且糖原合成开始加剧，也就是马上停止分解并且拼命储存，可以说是非常强力的对抗「变瘦」的力量，甚至通过蹭蹭刺激血糖马上「扭亏为盈」。
而如果来的是1000Cal的脂肪，由于脂肪本身对血糖不会有明显的刺激，所以身体的「分解代谢」趋势不会受到影响，而是进一步走向生酮状态（因为脂肪只能通过酮体产能），而生酮状态本身的代谢路径比代谢糖要费力的多，因此这个时候1000Cal的脂肪对身体「变瘦」的对抗趋势就显得缓慢的多。
有非常多的实验证实了这点，就是「生酮饮食在短期下降体重更快」，但是长期的差别还有争议，因为身体适应这个代谢方式，生酮和糖异生的效率会高很多，那就是与总能量关系还是最大。
这个结果可以参考2016年发表在Nature的nutrition and diabetes期刊上的一篇论文：就是针对2型糖尿病人进行「极低热量且生酮」的饮食（正是我上述假设的能量耗竭状态吃脂肪），对照组是进行「非生酮的极低热量饮食」，结果发现「极低热量且生酮」的饮食在4个月的实验期内对受试者的体重和腰围的降低幅度显著更大。且对糖化血红蛋白的降低幅度也显著更加大。
论文的结论用人话来说就是：都是极低热量减重法，在吃同样热量情况下，低碳水要比低脂肪减重更有效，而且对健康改善也更明显。
这个结论还是很好解释的，因为在身体严重缺乏能量的时候，保持血糖稳定是更有利于减重和健康的。
四. 最后结论
1000Cal的三大供能营养素：
1.蛋白质最不容易让人长胖，主要因为氧化本身不完全产生最少热量，且有其他生理作用。
2.在机体能量饱和状态下，不考虑脂肪和碳水的种类的话，脂肪和糖效果接近。
3.在机体能量储备耗竭的状态下，短期糖比脂肪更容易让人长胖。
参考资料
Goday, A., Bellido, D., Sajoux, I., Crujeiras, A. B., Burguera, B., García-Luna, P. P., ... & Casanueva, F. F. (2016). Short-term safety, tolerability and efficacy of a very low-calorie-ketogenic diet interventional weight loss program versus hypocaloric diet in patients with type 2 diabetes mellitus. Nutrition & diabetes, 6(9), e230-e230.
本文仅仅阐述科学原理，具体饮食与减重需要考虑营养素和能量双重平衡，请看官们千万不要自行脑补『生酮饮食可以减肥』这个结论，我对生酮饮食是持非常谨慎态度，而且我知道有999种比生酮饮食更加靠谱的健康减肥法。
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