制图：杰米·钟（Jamie Chung）
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很多营养学家将如今全球增长的肥胖率，归因为食用了过量的脂肪和碳水化合物。
但在这篇原载于《环球科学》2019年11月刊的文章中，一系列研究指出，过量食用过度加工食物才是引起肥胖的根本原因。
这些科学家认为，过度加工食品会扰乱肠道和大脑之间传递的、摄入能量的神经信号，进而导致人们暴饮暴食，产生肥胖。
看到如此有趣而反直觉的研究，不想继续读下去吗？
撰文 | 埃伦·拉佩尔·谢尔（Ellen Ruppel Shell）
翻译 | 倪大伟
根据世界卫生组织（WHO）发布的数据，全球的肥胖率在1975年至2016年间增加了近两倍，导致了大量的疾病，如心脏病和糖尿病。有一种观点认为，某些营养成分，如脂肪、碳水化合物等是造成肥胖流行的根本原因。但美国糖尿病、消化及肾脏疾病研究中心综合生理部的主任凯文·霍尔（Kevin Hall）通过试验提出，肥胖症的流行另有其因。
霍尔的研究表明，食物在制作过程中会发生巨大的改变，各种成分会被分开，然后重新组合成糖霜蛋糕或速冻食品之类的产品。而过量食用这些过度加工的食物，正是引起肥胖的根本原因。霍尔和许多科学家认为，这类食物会扰乱提醒人们已经饱腹的肠脑信号，导致过量饮食。
霍尔开展过两项严谨的小规模研究，得到的结果并不支持脂肪和碳水化合物会导致肥胖的传统观点。在这两项研究中，志愿者需要住院几周，并严控饮食。这样做的目的是，避免典型的饮食研究中会出现的多种偏差：即志愿者自己报告的饮食情况与他们真正摄入的饮食并不一致。
他的第一项研究发现，减少碳水化合物的摄入，实际上会减慢体内脂肪消耗的速度，这个结果与之前的多种预测截然不同。而在第二项研究中，他发现了导致体重增加的新原因。当志愿者根据他们的意愿，随意摄入他们喜欢的食物时，霍尔发现吃过度加工食物的志愿者摄入的热量，会比吃未加工食物的志愿者多数百卡路里。在短短两周内，前者的体重就会增加一千克左右。
霍尔表示，他无意去改变美国人的饮食上的习惯，但这些研究有力地证明，肥胖人口增加的根本原因是由于生产商对食品的过度加工，而与营养成分没有太大的关系。他坚称自己不支持任何饮食方式，只是以研究结果为依据。他说：“一旦你进入某一个饮食阵营并被其中的选择性偏见所禁锢后，就很难摆脱这些偏见。”
碳水化合物测试
霍尔曾经非常认同，某些营养成分会导致肥胖，尤其是碳水化合物。“碳水化合物的摄入会使血液中的胰岛素增加，而胰岛素水平会影响脂肪的储存和脂肪细胞，”他说，“因此，与其他的营养成分相比，碳水化合物对体重的影响更大是有一定道理的。但道理不是事实，所以我决定对此进行研究。”
在研究中，霍尔选择了10名男性和9名女性志愿者，他们皆为肥胖患者。这些志愿者生活在美国国立卫生研究院（NIH）的一个医院病房内。在连续两周的时间内，他们的食物主要是高碳水化合物和低脂饮食。随后，他们会离开较短的时间，并再次回到病房，继续两周的高碳水化合物和低脂饮食。在每个试验周期的前5天，志愿者每天会摄入占比50％的碳水化合物、35％的脂肪和15％的蛋白质，而能量的摄入量需要与消耗量保持一致，并会在特别建造的代谢室内进行仔细的检测，以确保志愿者的体重保持不变。在每个试验周期结束后的六天里，志愿者会减少碳水化合物的摄入，进而使卡路里的摄入量减少30%。
霍尔说：“我们在控制志愿者的碳水化合物和脂肪量时发现，志愿者体内的胰岛素水平会呈现出很大的差异。”他曾预测，低碳水化合物饮食会降低胰岛素活性，但是让他感到诧异的是，“胰岛素水平降低后，并没有对卡路里和脂肪的消耗产生明显影响。”传统观点认为，降低胰岛素的水平会影响脂肪细胞消耗卡路里。然而，霍尔说：“我们发现，减少碳水化合物的饮食方式会轻微减缓脂肪的消耗。”这种饮食方式，也会导致去脂体重（即人体非脂肪部分的体重）的轻微降低。
一年后，霍尔和同事做了一项类似的研究，这次他们将试验周期延长到了8周，并将志愿者摄入的碳水化合物降低到非常低的水平。他们发现，与高碳水化合物或高糖饮食相比，志愿者在体脂的减少和卡路里的消耗上并没有明显的差异。2015年，他们将前一项研究的结果发表在了《细胞代谢》（Cell metabolism）杂志上，并在2016年将第二项研究的成果发表在《美国临床营养》（American Journal of Clinical Nutrition）杂志上。
如果全球肥胖率的升高不是因为碳水化合物，那又是因为什么呢？当然，与几十年前相比，如今食物的种类更加丰富，大部分人每天会摄入更多的食物和能量。食物的诱惑如此巨大，以至于绝大部分美国人都可能过量饮食。哪些因素可能影响人体天生的控制饱腹感的机制，从而使人们无法控制饮食？霍尔认为，这样的一个问题才是营养学的难题。
多摄入的500卡路里
人类能适应多种饮食上的习惯，这和文化氛围和获取食物的难易程度有关。比如，北极的因纽特人传统的饮食形式是高脂和低碳水化合物，而日本人更喜欢低脂和高碳水化合物的饮食。尽管人类通过进化已能适应自然中大部分的饮食环境，但近几十年来，人类食物的供应方式发生了巨大变化，以至于人体内的基因和大脑没有足够的时间来适应。毫无意外，不同的人在面对这个挑战时，产生了完全不同的反应。
19世纪末期，大多数美国人还生活在农村，其中一半的人在农场务工，他们日常的饮食都是新鲜或粗加工的食物。如今，大部分美国人生活在城市，饮食形式由种植转变购买，特别是购买即食食品。据统计，目前人类每天摄入的58%的卡路里和90%的糖，来自工业加工的食品。而组成这些食品的大部分甚至全部的营养成分、纤维或者化学添加剂，在自然环境中并不存在类似的单体和化合物。而这些过度加工食品，包括垃圾食品，如薯片、含糖早餐谷物、糖果、苏打水和某些糕点等，以及那些看似对健康有益的食品，如面包、加工肉制品、风味酸奶和能量棒等。
过度加工食品和饮料的设计是为了方便食用，其中含有多种食品添加剂，如色素、增味剂、非糖甜味剂、膨化剂和固化剂。（正文图片来自: “NOVA. THE STAR SHINES BRIGHT,” BY CARLOS A. MonTEIRO AT AL.）
过度加工食品中含有大量的糖、脂肪和盐，导致美国人自1970年以来每天至少多摄入了600卡路里。尽管这类食品的增加与增长的体重相关，但相关性并不代表因果关系。很多美味但加工少的食品，如奶酪、肥肉、植物油和奶油等，可能对体重的增加产生相同甚至更大的影响。因此，霍尔想知道是过度加工的食品是否导致了体重的增加。他说：“我们想知道，人们吃过度加工的食品时，是否会摄入更多的能量。”
解决这样的一个问题并不容易。如前所述，传统的营养学研究依赖于志愿者自己提供的报告，这些报告来自于他们的个人饮食记录或根据记忆填写的饮食问卷。但霍尔知道，以这种方式研究过度加工食品，并不具备说服力。一方面，参与营养研究的志愿者在饮食调查中经常会作弊，比如宣称自己吃了更多的西兰花，瞒报吃下的奥利奥饼干，甚至会忘记自己和朋友喝了三杯啤酒。另一方面，大部分美国人的日常饮食都是食用过度加工食品，很难找到具有明显不同饮食上的习惯的人群作为对照。
为了尽最大可能避免这样一些问题，在2018年，霍尔再次利用代谢室将20名成年志愿者进行隔离，并在两周的试验期内，分别提供过度加工和未加工食品。然后，研究人员会更换志愿者的饮食方式，继续两周的试验。显然，只有20位志愿者的研究得到的结论并不完全适用于社会公众，但这项初步研究旨在获得一些证据，为后期的大规模研究奠定基础。营养师将过度加工和未过度加工的食物进行严格匹配，包括卡路里和食物的能量密度，以及脂肪、碳水化合物、蛋白质、糖、钠和纤维的含量。他们还确认了志愿者对他们提供的两类食品都没有特殊偏好。在两种饮食方式中，志愿者能够准确的通过自身喜好，选择吃多少主食和零食。
2019年春天，霍尔在办公室里向我分享了每种食物的彩色照片。其中，过度加工的食品包括罐装馄饨、热狗、奶酪汉堡、白面包、人造黄油、包装饼干等。而早餐涉及的食品有火鸡培根、含糖谷类食品、鸡蛋替代品、炸薯球、果味饮料（主要是人造甜味剂）和斯帕姆午餐肉。未加工的食物包括烤牛肉、杂烩饭、蒸丸子、意大利面、坚果早餐、油炸蔬菜蛋卷、黄油煮土豆饼、全脂酸奶等。
对很多人来说，烤牛肉、意大利面和煎蛋非常具有吸引力。我们似乎可以猜到，人们吃掉的这些食物的数量，会多于过度加工的食品，比如午餐肉。然而事实并非如此。霍尔的研究结果表明，食用过度加工食品的人，每天会多摄入500卡路里的能量，并且两周内体重增加1千克左右。巴西圣保罗大学公共卫生学院营养与公共卫生专业教授卡洛斯·奥古斯托·蒙泰罗（Carlos Augusto Monteiro）说：“霍尔的研究的重要性在于，他发现了人们吃过度加工食品时，会多摄入多少卡路里。”
加工食品是在天然食品中添加一些物质，如糖、脂肪和盐，目的是延长保质期或改善口感。这类食品包括罐装蔬菜、鱼、熏制或腌制肉类、奶酪和发酵饮料，如葡萄酒和啤酒等。
扰乱肠脑信号
为什么大部分人会对鸡蛋替代品和火鸡培根情有独钟，而不选择吃真正的鸡蛋和黄油炸的土豆泥？耶鲁大学的神经科学家和精神病学教授达娜·斯莫尔（Dana Small）相信，通过研究过度加工食品对大脑回路的影响，她已经找到了一些线索。她提到，肠道中的神经细胞通过迷走神经向大脑发送信号。这些信号包含了胃和肠道摄入的能量多少的信息。如果信号发生紊乱，混乱的信号可能会引起人们暴饮暴食。斯莫尔说：“如果大脑没有获得来自肠道的恰当的代谢信号，大脑甚至不知道食物在哪里。”
斯莫尔和其他科学家通过成像技术对大脑研究之后发现，高热量的食物含有的气味、颜色和口感会激活大脑中起决策功能的纹状体，而在与纹状体有关的决定中，就包括吃多少食物。
斯莫尔说，这就是过度加工食品的问题所在。食用这些食物时，人体消耗的能量与感知摄入的能量不一致，这会造成大脑信号的混乱，导致人们摄入更多的食物。例如，蜂蜜、枫糖糖浆和食用糖等天然的甜味剂，都含有一定的卡路里。它们会促使大脑产生对甜味的预期，并向身体发出还需要摄入多少卡路里的信号。但是，像糖精这样的人工甜味剂，在不增加能量的情况下，会让大脑产生对甜味的预期和体验。当没有摄入预期的卡路里时，大脑会感觉少了点什么，会促使人们继续进食。
更加复杂的是，过度加工食品通常含有由营养成分和非营养成分组成的复合甜味剂。斯莫尔表示，这会对代谢产生惊人的影响，导致一种特别强大的强化作用。换言之，食用这些食品后，我们会想吃更多。“显然，食用含有这类甜味剂的食品和饮料时，其中的能量值并没有准确地传达给大脑，”斯莫尔强调说，“而霍尔已经证实食用过度加工食品会吃得更多。我的观点是，过度加工食品不会让大脑获得食用低加工食品时的代谢信号，因此不会记录摄入的总热量，从而导致人们吃得更多。”
斯莫尔表示，动物试验证实了一个理论，即食用过度加工食品会阻断肠脑信号，从而在整体上影响大脑对食物和总摄入量的感知。“我们曾坚信，摄入一份卡路里就是一份卡路里，但很多食物会导致无法预料的结果，”她接着说，“比如自然界中碳水化合物总是和纤维一起存在。而在过度加工食品中可能不存在纤维，或者其中的纤维完全是人造的。”天然的食物中很少同时存在碳水化合物和脂肪，而过度加工食品中二者经常共存。我们用脂肪、糖、盐和添加剂等制作了数不尽的美味食物，而我们也喜爱它们。但它们不一定会产生饱腹感，反而会挑起食欲。
密歇根大学心理学和神经科学教授肯特·贝里奇（Kent Berridge）说，食用大量的过度加工食品会改变脑回路，并增加大脑对食物信号的敏感性。他通过啮齿动物展示了这种效应。“当给大鼠喂垃圾食品时，有些大鼠体重会增加，而另一些不会。那些体重增加的大鼠的多巴胺系统产生了变化，会对食物信号更加敏感，特别想吃垃圾食品。它们没有表现出更多的愉悦，但确实有更多的渴望，这会驱使它们出现更多的觅食行为。”
未加工食品是植物（如种子、根或叶）和动物（如肉和蛋）的可食用部分。这类食品的主要处理过程包括冷冻、干燥或糊化，以延长保质期，不添加盐、糖、油和脂肪。
与食物的战争
并不是所有研究者都同意霍尔的观点，认为过度加工食品是导致肥胖的根本原因。普渡大学营养科学教授、美国营养学会新任主任里克·马特斯（Rick Mattes）表示，他担心霍尔在没有充分原因的情况下，对整个食品行业造成不利影响。他说：“过度加工食品可能会导致暴饮暴食，但目前没有足够的证据支持这个结论。我认为，食物的制作方式可能不是大脑对此做出反应的根本原因，反而食品中的营养成分是更相关的驱动力。”
霍尔指出，在研究中他确实考虑到了饮食中的营养成分，但马特斯依然有一些反对意见。其中最突出的是，研究的每一个环节中，志愿者都只食用过度加工或未经过度加工的食物。他在一封邮件中提到：“在真实的生活中，人们会混合食用多种不同的食物。但研究本身没有错，但试图将研究的结论扩大到公众身上，会带来严峻的问题。”
另一个导致过量食用过度加工食品的原因，是这类食物吃得很快，以至产生饱腹感的神经机制起作用前，人们已经吃了很多。而过度加工食品往往能量密度很大，即使很小的包装也含有大量的卡路里，这也可能会促使人们快速进食，进而绕过了饱腹机制。尽管如此，吃得快并不能解释为什么人们在下一顿仍然能吃很多的过度加工食品。
如果过度加工食品确实是个大问题，我们对此应该采取些什么措施？当我向霍尔提出这一问题时，他表示不会要求对这些食品采取类似增加税率之类的严厉措施。“我们每天60%的能量摄入来自过度加工食品，如果对这些食品提高税率，可能会引起一些人对食品的恐慌，”他说，“我们发现了过度加工食品与过量饮食之间的联系。目前，也有大量关于其中的因果机制的假设。但是，在完全理清机制之前，干预还为时尚早。此外，食品添加剂和人造的风味物质也可能会产生影响，或者过度加工食品中缺乏的一些微量元素会被身体感知，并引起过量饮食。可能还有别的因素，但目前还不得而知。”
同时，霍尔认为已有的有关过度加工食品对肥胖产生影响的结果依然值得关注。他说：“我们该改变饮食上的习惯，将危害最小化。这才是目前需要关注的地方。”食品加工厂可以生成更多粗加工或不加工的食品，但人们也要有购买更多这类食品的意愿。在霍尔看来，他所做的这些研究，是为了让科学走在正确的道路上。
本文译者：倪大伟是江南大学食品生物技术博士，研究方向为食品加工新技术原理和酶工程理论与技术。
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