@ 2013.09.17 , 00:33
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为什么食品的热量信息都是不靠谱的

食物的消化是一个难以用精确数字表达的复杂过程,食品标签上所示的热量与你实际获得的卡路里值相去甚远。原因有很多。

人类也同样参与到了这种与植物的角逐之中。这种角逐令我们所测量的卡路里信息统统错了。

我(指原作者Rob Dunn,美国生物学家,下同)科学事业里的一段尤为奇葩的时光,是在一堆堆又大又尖的鸸鹋翔里扒来扒去,只为计算多少经过鸸鹋消化系统的种子还完整到能发出芽来。我和同事们收集并种下了数千颗种子,等待它们发芽。最终,长成了密密麻麻的小丛林。

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显然,鸸鹋吃下去的种子相对完好地幸免了消化。鸟类希望从果实(包括种子)中获得更多的热量,而植物则致力于保存它们的后代。尽管当时没有发觉,但后来我意识到我们人类也同样参与到了这种与植物的角逐之中。这种角逐令我们所测量的卡路里信息统统错了。

食物是我们的能量来源。我们口腔、胃与肠里的消化酶将复杂的食物分子分解成糖、氨基酸这样简单的结构,这些物质随着血液运送到身体的各个组织。我们的细胞利用贮存在这些较小分子的化学键当中的能量来进行日常工作。科学家们计算了每种食物中所有能够利用的能量,用一种叫做“卡路里”或曰“千卡”的单位衡量——1千克的水升高1摄氏度所需要的热量。每克脂肪大约提供9卡路里的热量,每克碳水化合物或蛋白质则只提供大约4卡路里。每克纤维只提供小小的2卡路里,因为人类消化道中的酶需费九牛二虎之力来把纤维切成较小的分子。

新近的研究表明,这一假设充其量也只能说是太简单化了。

每种食物成分表上所示的卡路里值都是用这种方法或由此适当改进而衍生出来的方法估计得出。而这些估计值都是假设那些19世纪的实验精确反映了具备不同体质的不同人在摄入不同种类的食物所获得的能量值。新近的研究表明,这一假设充其量也只能说是太简单化了。想要精确计算一个人从一种特定食物中所获得的热量,需要考虑五花八门的因素,包括:这一物种有没有进化出抗消化的能力;水煮、烘焙、微波或烧烤如何改变了食物的物理和化学结构;此人身体会耗费多大能量来分解各种食物;更有甚者,人体内数以亿计的细菌多大程度上帮助消化以及将多少能量占为己用。

营养学家已经初步拥有理论上改进卡路里标签的知识,但消化是一个尤其复杂而且牵扯到各种事情的过程,我们可能永远无法得到一个可靠的卡路里计算公式。

难啃的骨头

当今卡路里计算的谬误始于19世纪,当时美国化学家Wilbur Olin Atwater发明了一个计算1克脂肪、蛋白质和碳水化合物平均卡路里值的系统。Atwater尽力了,但没有食物可以视作“平均”的,因为每种食物都有自己的被消化方式。

一些植物已经进化出了好吃和免于被消化的双重适应性。

以蔬菜为例。我们以数百种植物的茎、叶、根为食。一些植物的细胞壁比其他植物坚韧得多。即使同一种植物,细胞壁的耐久性也有所不同,老叶的细胞壁就比嫩叶厚实。总体来说,细胞壁约脆弱,我们从植物中获得的卡路里越多。烹饪能轻松破坏一些植物诸如菠菜、西葫芦的细胞壁,而荸荠和木薯的细胞壁则顽强得多。当细胞壁足够强大时,食物能完整地通过我们体内(玉米),卡路里也不会被我们吸收。
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一些植物已经进化出了好吃和免于被消化的双重适应性。水果和坚果最早出现在白垩纪(14500万年至6500万年前),也是哺乳动物开始穿梭在恐龙腿间的不久之后。进化有利于那些味道好又易于消化的水果,同时也有利于难以消化的坚果和种子,后者毕竟还需得从鸟类、蝙蝠、啮齿目(老鼠)或猴子的肠道中生存下来。

研究表明花生、开心果和杏仁相比其它蛋白质、碳水化合物和脂肪成分类似的食物来说,更难以完全消化,这意味着它们实际提供的卡路里比我们想像的要少。美国农业部由Janet A. Novotny和同事们进行的一项新研究表明,人们吃一份杏仁所获得的卡路里值为129,而不是标签上所示的170。这项实验通过另两组不同的人吃除了杏仁之外完全相同的食物,然后测量他们排泄物里残余的能量来得到这一结论。

蛋白质的消化通常五倍于脂肪消化所需能量,食品标签并没有考虑这一耗费。

即便食物没有进化出防止消化的功能,它们被消化的能力也千差万别。鉴于蛋白酶需要揭开氨基酸之间紧紧缠绕的化学键,蛋白质的消化通常五倍于脂肪消化所需能量,食品标签并没有考虑这一耗费。而一些食品比如蜂蜜,近乎能直接为人体所吸收,消化系统几乎没发挥什么作用。蜂蜜在胃里被分解并迅速被肠壁吸收进入血液,然后……然后就没有然后了。

最后,一些食物会促使免疫系统分辨并对付病原体。目前没有人做过这一程序所消耗卡路里的严肃测量,但这一过程很可能消耗不少能量。一片相对生的肉可能携带很多具有潜在威胁的细菌。即便我们的免疫系统没有对这些病原体采取攻击行为,仍然会在检验细菌是否有害的这一步下足功夫,更不提一片生肉可能导致的腹泻所流失的能量。

烹饪是什么?

或许卡路里标签所面临的最大问题是它们没能够将我们日常的食品处理——炖、煎、炒等等——对我们从食物中所获能量的巨大改变考虑在内。

加热食物促使蛋白质解构,因而促进了蛋白质的消化;同时加热也杀死了细菌,降低了免疫系统用于对付病原体的功耗。

现于哈佛大学的生物学家Richard Wrangham当年研究野生黑猩猩的进食行为时,尝试只吃猩猩们吃的东西。最后实在饿得抗不住只好放弃猩食,重吃人饭。他开始相信,加工食物——用火烤熟和用石头捣碎——是人类进化史上的里程碑式的事件。鸸鹋和类人猿都不处理食物,而每一种人类文明都拥有加工食物的技术。我们碾磨、加热、腌制食物。当人类学会烹饪食物——尤其是肉——时,他们从食物中获得的卡路里大大增加。Wrangham认为从食物中获得更多的能量,使我们发展出相对身体来说尤其大的脑。但没有科学家尝试通过对照实验来精确考量食品加工在多大程度上改变了其提供的能量——直到现在。

Rachel N. Carmody曾经是Wrangham实验室里的一名研究生。她和同事们给一些成年雄鼠分别喂食红薯和牛肉。她们把每种食物分成四组:生且完整、生且捣碎、熟且完整、熟且捣碎,让小鼠们尽情地吃4天。吃生红薯的小鼠大约减了4克,而吃熟红薯的小鼠则长了膘,无论是否捣碎。类似地,吃熟牛肉的小鼠比吃生牛肉的小鼠多长了1克。这一实验尤具生物学意义:加热食物促使蛋白质解构,因而促进了蛋白质的消化;同时加热也杀死了细菌,降低了免疫系统用于对付病原体的功耗。

Carmody的新发现对工业食品加工同样适用。一项2010年的研究发现消化全麦葵花籽面包、谷粒或cheddar干酪比消化相同热量(600卡路里或800卡路里)的白面包或“加工过的奶酪”多消耗1倍的能量。因此,进食全麦食品的参与者获得的能量要少10%。

研究发现肥胖的人的肠里有更多硬壁菌,因此推测一些人之所以肥胖是因为这些额外的细菌令他们能够以更高的效率代谢食物

即便两个人吃相同的红薯或者熟肉,他们获得的卡路里也会不同。Carmody与同事研究了遗传特征极为相似的同系小白鼠,然而尽管进食相同,他们的生长状况也各异。再看看人,不仅外表特征各不相同,还有各种内在不明显特征上的不同,比如肠子的大小。测量结肠虽然早已没落,但曾在20世纪之初的欧洲科学界风行一时。那时的研究发现特定俄罗斯群体的肠子比波兰群体平均长度长57厘米。由于营养吸收的最后阶段发生在大肠里,一名俄罗斯人相比吃同量食物的波兰人能获得更多卡路里。一些人也会具备或缺乏特定的酶。从某种程度上说,绝大多数成年人不产生分解牛奶中乳酸所必需的乳酸酶。因此喝同样一杯拿铁咖啡(#由浓咖啡和牛奶兑成)的两个人,可能卡路里获取量迥异。

人们还在科学家称之为“人体额外器官”——肠道里的菌落——的方面千差万别。人类肠里的菌种以拟杆菌门和硬壁菌门为主。研究发现肥胖的人的肠里有更多硬壁菌,因此推测一些人之所以肥胖是因为这些额外的细菌令他们能够以更高的效率代谢食物:这样那些本该排泄掉的营养就进入了身体的循环,如果这些营养没有被用掉,就会变成脂肪贮存起来。另一些细菌则只有某些特定人群具备。例如,一些日本人的肠道里有一种特别善于分解海藻的细菌。这种肠道细菌其实是从一种以海藻为食海洋细菌中偷取了消化海藻的基因,而这一海洋细菌又经常在生海藻沙拉上出现。

FDA不会给食品厂商按照新的研究调整卡路里值带来阻力,但更大的挑战是各种食品加工手段本身如何改变了卡路里值。

因为现代人都以易于消化的加工食品为食,人们肚里的那些善于消化人体自身的酶所难以消化食物的细菌正在减少。如果我们继续为这些细菌制造这样不友好的环境,我们可能会从芹菜这样的食物中获得的能量越来越少。(#所以吃点粗粮还是有益的)

鲜有人尝试去依照我们对消化过程的现有认识来改进食品标签上的卡路里值。我们可以在Atwater系统上直面坚果的挑战对其卡路里值做系统性调整,或者更进一步分别对待每一种坚果,甚至更普遍地对每一种食物各做调整。这样的变迁(加州坚果协会还真支持过)需要科学家们像Novotny和她同事们那样,一砣翔一砣翔、一泡尿一泡尿地对每一种食物进行测定。虽然按照规定,FDA不会给食品厂商按照新的研究调整卡路里值带来阻力,但更大的挑战是各种食品加工手段本身如何改变了卡路里值。目前为止,还没有科学家在这一领域取得很大进展。

即使我们彻底修改了卡路里计算方法,我们也不能精确的估计我们的实际卡路里获得量,因为我们从食物中获得卡路里的过程是基于食品、人体和细菌相互作用的一个极为复杂的系统。

最后,我想我们都希望在超市选购食品时做出精明的选择。仅仅参照食品标签上的卡路里值来配置健康饮食着实是一种过于简化的方法,这种方法未必能增进健康,尽管在减肥方面还有所帮助。我们应该在人体生物学背景下对我们如何从食物中获取能量做深入考量。深加工的食品容易被胃和肠道消化吸收,因而能轻易给我们带来更多能量。相反,蔬菜、坚果和全麦食品则需要消化系统付诸辛劳,不仅比加工食品提供更多维生素等营养,还能取悦肠道中帮助消化的细菌。所以我们若想吃得更低热更健康,更完整和更生的食物才是明智的选择。我们不妨称此为“鸸鹋之道”。

本文译自 scienceamerican,由译者 Gaga 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 37+1

  1. Tristan
    @4 years ago
    2193031

    其實吃啥都好 不過量就好吧

    [16] XX [7] 回复 [0]
  2. 无知
    @4 years ago
    2193032

    屎可以再吃?!!!

  3. 2193033

    =-=看的时候我正在吃香蕉。。

  4. 2193035

    得了吧…..啥好吃吃啥,吃饱就好……….
    = =
    整天算着卡路里吃东西不累么………..

    [23] XX [8] 回复 [0]
  5. 2193036

    补充:
    有确实需要的病人除外……..

  6. 独居
    @4 years ago
    2193037

    取悦肠道中帮助消化的细菌 才是关键~

    [17] XX [2] 回复 [0]
  7. 2193038

    人生只有一次,就调好吃的吃吧。人死了就没法再吃了。

    [101] XX [4] 回复 [0]
  8. 天や罚
    @4 years ago
    2193039

    @Tristan: 吃钋-210,您来个不过量看看

    [1] XX [10] 回复 [0]
  9. 阿多
    @4 years ago
    2193040

    本文靠谱有用,翻译流畅~ 点赞!

    [59] XX [1] 回复 [0]
  10. 2193041

    当煎蛋正经时,地球就大姨妈了……

  11. Junius_Lou
    @4 years ago
    2193042

    好文~喜欢你的文章

  12. 刘惠惠
    @4 years ago
    2193043

    这么长。。。

  13. 蹲厕所数蛆
    @4 years ago
    2193045

    意思吃生的热量少对减肥有好处?

  14. 我认识路人甲
    @4 years ago
    2193046

    大家有没有发现,转发到微博的功能没有了~!

  15. 勿使惹尘埃
    @4 years ago
    2193050

    “研究发现肥胖的人的肠里有更多硬壁菌,因此推测一些人之所以肥胖是因为这些额外的细菌令他们能够以更高的效率代谢食物”——前段时间又在本站看到一篇报道,介绍一种新的减肥技术。方法是往菊花里灌入瘦者的翔:http://jandan.net/2013/09/07/poop-transplant-2.html

  16. 宾克斯的酒鬼
    @4 years ago
    2193055

    学习了.该死的煎蛋害我又睡完了明早又要起不来上班了…

  17. 乐呵呵
    @4 years ago
    2193084

    文中的 乳酸 乳酸酶 ,应该是 乳糖 乳糖酶 吧

  18. 爪机吐槽无力啊
    @4 years ago
    2193090

    @Tristan: 吃2个钋原子试试?再毒的物质也是有致死量,不到致死量就不一定会死

  19. 西瓜霜
    @4 years ago
    2193093

    我觉得看完这篇文就已经消耗了我很多热量了= =

    [18] XX [1] 回复 [0]
  20. 2193094

    中国饮食不太注重这个吧 反而西方胖子太多所以不得不重视了

  21. 2193096

    我看营养标签从来不是为了看能量值,而是看蛋白质、脂肪和钠的相对比例的……个人觉得应该还是有一定指导意义

  22. 2193097

    “有些人怎么吃也不胖,有些人喝凉水都长肉”原来是有科学依据的。

  23. 2193100

    这么说我减肥食谱上的东西还能再增加50%了?
    这真是极好的

  24. 天や罚
    @4 years ago
    2193108

    @爪机吐槽无力啊: 握爪,咱俩想一块去了,,钋210

  25. 2193147

    热量信息针对的核心群体不是普通消费者,是职业健身运动员、健身爱好者、减肥的人等。楼上那几位操心活着累的想太多了。

  26. 我的女士为你而战
    @4 years ago
    2193173

    吃之前算算不嫌费脑子么

  27. 2193205

    翻译的很好啊,观点很科学。只是最后的Via scienceamerican是个啥。。。点开一看原来是Scientific A.

  28. rotation
    @4 years ago
    2193210

    课题题目:“吃进去的热量”
    研究方法:“拉出来的热量”

  29. leavic
    @4 years ago
    2193227

    卡和大卡都没有搞清楚,一克脂肪的热量是9大卡,不是9卡,差1000倍好不好.

  30. 2193258

    香蕉是人类改造最完美的食物,它免于清洗、方便去皮、无核、易于食用和消化最后还有高热量

  31. 回溯
    @4 years ago
    2193294

    所以说…同志,你听说过安利么?

  32. JerryGx
    @4 years ago
    2193300

    这么长的文章, 对绝大多数同志来说, 只需要一句话总结:

    “食物外包装上的热量值, 一般来说大于你实际获得的热量值”

    换句话说, 如果你遵循热量获得法来进行健康/减肥饮食, 那么恭喜你, 你的实际效果会比你想象中更好

  33. 2193308

    都是一群废人,什么挑好吃的吃,肥死你们才爽~

  34. OlingCat
    @4 years ago
    2193549

    @天や罚:
    引用Wiki:“人体内也有极少量的钋,是构成人天然辐射剂量的成分之一。”
    再引用果壳:“抛开剂量谈毒性都是耍流氓。”

  35. 天や罚
    @4 years ago
    2193859

    @OlingCat: 钋-210致死量你能把握好算你厉害

  36. 那个胖子
    @4 years ago
    2193943

    意思是想减肥尽量吃生的……

  37. yulihai
    @4 years ago
    2194932

    解释了不久之前鼠类发胖的原因。

    食物处理工作的专业化、工业化程度继续提高了,本来要各人靠自己亲自去做的很多饭前工作,例如收割庄稼、搬运打场、磨麦打米、加盐加糖混油揣擀、蒸煮煎烤、分盘搭配派送等等,都交给一部分人专门做了,其他人坐地等饭送到很近的地方、很轻巧的可以取食。

    另外,这样做的专业化处理技术和工具,平均而言在让食物更易消化的方面比各人自做的更强大实用,所以把本来要由人体进行的非细胞内消化工作,例如把淀粉化学分解为单糖、把蛋白质分解为氨基酸等等,也移到饭前由一部分人专门进行,其他人省略这个比如需要消耗能量的工序。

    所以在大部分人的身边,都有保证长期供应的丰富食材(包括本来必须自己远走寻觅挖添的生理必需矿物质和水),甚至是张口就能吃的多种营养现成饭,能够长期把“寻找采集搬运食材、加工混合食材、用餐”的广义吃饭工作,省略了亲自消耗很可观能量的用餐之前大部分工序,又省略了进食之后也消耗相当多能量的高分子食物化学分解的体内消化工作,综合而言相当逼近绝对意义的懒汉饭来张口。
    事实上,还有饭前处理工作商业化带来的商业活动因素,为了扩大自家经营规模增加自家盈利,在食材的营养合理完整配比方面有尽量帮买家预先解决的倾向(尽管随时难免有想靠敷衍哄骗来节约成本增加获利的投机试探),让买家近身之处营养物质的丰富度相当高,甚至有很多食材是在被零售之前就已完成合理营养配比式混合的。

    这样让食材不论被作为垃圾丢弃、抑或被鼠类偷吃之时,经常都是以数量庞大、营养丰富的状态处在被鼠类作为巢穴的大部分人的生活区,让鼠类也和人一样,能长期省略大部分饭前工作、以及相当一部分的体内消化程序,必然综合而言比过去更逼近决定意义的“掉进米缸的老鼠”,以很低能耗获得丰富的大量营养物质,如果不变得更发胖才是莫名其妙。

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