吹口气，测试脂肪是否正在燃烧？

全球约有43%的成年人和20%的儿童处于超重或肥胖状态，这增加了糖尿病、心血管疾病和癌症等多种慢性疾病的风险。

对很多正在减重或改善代谢健康的人来说，运动和饮食调整到底有没有效果，往往不能立刻看出来。相比体重秤上需要数周才能显现的变化，如果能在日常生活中实时了解身体正在如何利用糖和脂肪，就有望更及时地调整运动和饮食方案。

如今，连续血糖监测设备已经让人们可以实时了解血糖变化，但对于脂肪代谢，还缺少类似方便的监测手段。在一项新的研究中，一个研究团队开发出一种手持式呼气检测设备，其中的化学传感器只需分析一次呼气，就能准确地实时监测人体何时正在燃烧脂肪。

这款由智能手机辅助操作的手持设备，可以在大约90秒内测量呼气中的丙酮浓度，准确度达到实验室级别。对于希望控制体重的人来说，这种设备或许能让他们不必等上几周、直到体重秤上的数字发生变化，才知道减重措施是否奏效。

呼气中的代谢信号

人体消耗储存脂肪的一种方式，是进入一种名为“酮症”（ketosis）的代谢状态。在这种状态下，游离脂肪酸会在肝脏中被代谢，并作为能量来源加以利用。

在脂肪代谢过程中，人体会产生一类被称为“酮体”的物质。酮体可以通过血液检测，但通常需要指尖采血。与此同时，其中的丙酮具有挥发性，可以随着呼气排出体外。它在呼气中的浓度会随着运动、禁食和饮食干预而发生变化。

长期以来，科学家一直把呼气中的丙酮视为观察人体代谢状态的一个窗口，因为当身体从主要利用碳水化合物供能转向更多利用脂肪供能时，呼气中的丙酮浓度通常会升高。不过，以往进行这类检测通常需要体积庞大的实验室仪器；而市面上的一些便携式呼吸监测设备，却往往只有在丙酮浓度较高时才能完成可靠检测。

如果想让这种代谢信息真正进入日常生活，就需要把实验室里的检测技术缩小，做成更便携、易用的设备。

手持式的丙酮检测

在这项研究中，经过10年的工程研发，研究团队最终开发出一种便携、高灵敏度的呼气丙酮检测仪，可用于日常监测。

这款设备的一大特点，是能够对呼气采样过程进行较严格的控制。配套的智能手机应用程序会引导用户以合适的力度和持续时间呼气，从而提高不同次测量之间的可重复性。设备还会先将丙酮从呼气样本中分离出来，再进行测量，以减少呼气湿度和周围环境对检测结果的干扰。

为了评估这款检测仪的性能，研究团队在接近真实使用环境的条件下，对12名健康成年人进行了测试，共采集了312份呼气样本。设备测得的丙酮浓度范围为0.2至45 ppm（百万分之一）。

（图/Hersberger et al. / Device）

随后，他们将这些结果与质子转移反应飞行时间质谱法（PTR-MS）的测量结果进行比较。这是一种精度很高的实验室分析技术，也被视为呼气丙酮分析的“金标准”。结果显示，这款手持设备的测量结果与质谱法高度吻合，说明它能够较准确地测量呼气中的丙酮浓度。

追踪脂肪代谢

接下来，研究人员进一步测试了这款设备能否追踪运动和饮食引起的真实代谢变化。具体而言，他们在四种不同的代谢情境下监测了参与者的呼气丙酮水平：

• 轻度运动后摄入高碳水化合物餐，

• 剧烈运动后摄入高碳水化合物餐，

• 摄入富含脂肪的生酮餐，

• 禁食。

结果显示，在轻度运动后再摄入高碳水化合物餐的情况下，参与者的呼气丙酮水平仍然较低，这说明此时身体主要依靠碳水化合物而非脂肪供能。

相比之下，剧烈运动会使呼气中的丙酮浓度升高，表明身体对脂肪作为能量来源的利用有所增加。剧烈运动之后，如果参与者摄入高碳水化合物餐，丙酮水平会下降；摄入高脂肪餐后，丙酮水平则维持在较高状态；在禁食期间，丙酮水平还会继续升高。

研究人员还将呼气丙酮的变化与血酮、血糖等代谢指标进行比较，结果显示，它们所反映的变化趋势基本一致。

从验证走向应用

这些结果意味着，这款设备不仅能够较准确地测量呼气丙酮，还能够捕捉运动和饮食引起的快速代谢变化，为在日常生活和临床研究中开展便捷、实时的脂肪代谢监测提供了可能。

不过，研究人员也指出，这项研究规模较小，而且参与者全部是健康志愿者。因此，要进一步确认设备的准确性和适用范围，还需要在更加多样化的人群中开展测试。研究团队计划开展规模更大的临床研究，以了解对于不同代谢状况的人群，应当如何解读这些生物标志物的长期变化趋势，并最终申请相关监管批准，使这款设备能够用于疾病管理。

目前，这一设备已被用于癫痫相关的临床研究；同时，一些希望通过呼气丙酮水平追踪脂肪代谢的人，也开始将其用于体重管理和运动表现监测。

#参考来源：

https://www.nature.com/articles/d41586-026-02295-w

https://www.eurekalert.org/news-releases/1136342?

https://doi.org/10.1016/j.device.2026.101226

#图片来源：

封面图&首图：Alivion AG