甜味劑—甜蜜的陷阱？
FermiMed
還在相信 0-卡路里飲料能幫你控制熱量攝入嗎？實際上，這種看起來人畜無害的飲料對於你的減肥大計而言可是一個重磅炸彈。近幾年的研究發現，0-卡飲料中的甜味來源——人工增甜劑（Artificial Sweetener）能讓你的腸道菌群幫你從食物中吸收更多的能量，同時在你的大腦中填滿對甜食無窮無盡的慾望。
最新的一項發表在《肥胖因素》（Obesity Facts）上的綜述匯總了 2013 年到 2015 年間 30 項關於人工增甜劑飲料的最新研究。研究人員從來自 244651 名被試的數據中發現，添加了大量人工增甜劑的飲料和超重、肥胖都存在顯著的相關性。這篇綜述的作者法博爾·蘭姆伯特博士（FarpourLambert）說：「添加人工增甜劑的飲料與體重之間的關係還可能與其他因素相關，例如飲食結構和生活方式等，但是大多數的前瞻性群組研究已經根據這些容易引起結果混淆的因素進行了研究方式的調整。整體結果表明，在除了一項研究之外的其他所有實驗結果都支持了食用人工增甜的飲料與超重和肥胖之間存在正相關。這告訴我們人工增甜的飲料可能對體重存在獨立的影響。」
零能量的糖
關於發現增甜劑的故事，有眾多類似於意外舔到了手指之類的有趣傳聞。在它們中可能最奇特的就是一名研究生 Shashikant Phadnis 將他導師說的「檢測一下這個化合物（test a compound）」誤聽成了「嘗一下這個化合物（taste a compound）」。然而這名研究生非但幸運地沒有中毒身亡，他還辨別出了這個化合帶有一股甜味。這種化合物，也就是三氯蔗糖（Sucralose），成為了家喻戶曉的人工增甜劑 Splenda。
著名的 0-卡增甜劑 Splenda
人工增甜劑能分為不同的種類，其中最重要一類被稱為高強度增甜劑（high-intensity sweeteners）。這一類化合物比常見的家用蔗糖甜上成百上千倍，因此為了達到相同的甜度，高強度增甜劑的用量就能遠遠少於蔗糖，相應的能量幾乎可以被忽略不計。增甜劑給我們帶來的感官體驗有時與蔗糖截然不同，因此在食品工業設計中經常將這類化合物以混合配方的形式使用，以達到接近自然的甜味體驗的目的。
在美國，已經有 7 種高強度增甜劑被批准在食品中使用，它們包括甜葉菊、阿斯巴甜、三氯蔗糖（Splenda）、紐甜素、乙醯磺胺酸鉀（安賽蜜），糖精以及愛德萬甜。食品飲料製造工業正在越來越多地用人工增甜劑來代替傳統食品飲料中的糖或玉米糖漿。根據市場分析公司英敏特 （Mintel） 的報道，在 2000 到 2005 年間，有 3920 種添加人工增甜劑的新產品在美國上架；而僅僅在 2004 年裡，就有 1649 種含有此類添加物的新產品進入消費者的生活中。據美國市場研究機構弗里多尼亞 （Freedonia）的分析，從 2012 年起，美國的人工增甜劑市場開始以每年 8% 的增速擴大。
零能量的飲料也能讓你長胖
幾乎所有0-卡飲料都打著「減肥纖體」來營銷自己的產品。就算群體調查的結果告訴我們這些都不是真的，但按照邏輯來推理，似乎0-卡飲料讓人肥胖的真相併不是很有說服力——沒有能量，那麼肉從哪裡長出來的呢？
其實並非飲料產家欺騙了消費者，而在於飲料本身對身體產生的「副作用」。人工增甜劑與腸道菌群的相互作用，不僅能改變腸道菌群的種類組成，還能讓腸道菌群幫你吸收更多食物中的熱量；同時，雖然超低能量的增甜劑欺騙了你的味蕾，可是聰明的大腦並不買賬，大腦不僅知道你其實沒有攝入能給細胞供能的糖，還會用「想吃更多更甜的食物」來懲罰你。這些增甜劑的「副作用」通過一系列分子機制影響你正常的飲食和代謝吸收，最終讓你慢慢變胖。
1、召集腸道菌群「助消化促吸收」
不要以為「助消化、促吸收」就是一件好事。在人類以及小鼠中，吃進去的熱量並不等於獲得的熱量。我們能從食物中獲得多少能量不僅取決於我們的基因，很大程度上還依賴於生活在我們消化道中的數萬億個腸道細菌。這些細菌的總和稱為腸道微生物群。以色列的一項研究報道了人工增甜劑可以擴大那些能更高效地從食物中提取能量，並且將能量轉變為儲存在組織中的脂肪的細菌種群。換句話說，人工增甜劑能支持那些幫助我們獲得更多熱量的細菌的生長，而這些細菌幫我們分解出來的熱量，通常會成為囤積在臀部、大腿和腹部的脂肪層，加州大學舊金山分校的細菌和代謝專家彼得·特恩博 (Peter Turnbaugh) 這樣解釋道。
傑弗里·戈登 (Jeffrey Gordon)是一名在華盛頓大學聖路易斯分校的內科醫生和生物學家，他的一項研究表明細菌和肥胖之間的這種聯繫絕非一個巧合。戈登強調說超過 90% 的腸道菌群種類都從屬於兩個亞種：擬桿菌 （Bacteroidetes） 和厚壁菌 （Firmicutes）。戈登和他的團隊在幾年前發現遺傳性肥胖的小鼠（這種小鼠無法合成一種能限制食慾的激素：瘦素）的擬桿菌數量比正常小鼠少 50%，相應地厚壁菌的數量多出 50%。當研究人員將肥胖老鼠中的一份厚壁菌樣本轉移到正常體重的老鼠中，這隻正常體重的老鼠體重出現了明顯的增加。產生這種現象的原因，高登說，有兩層：從肥胖老鼠中轉移出來的厚壁菌可以產生更多特殊的酶來幫助動物從食物中提取能量，同時這種細菌還可以操控正常老鼠的基因，促進脂肪的囤積而非供能分解。
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2、摧毀健康的腸道環境
除此之外，一項小鼠實驗已經證明了當阿斯巴甜等人工增甜劑在腸道中分解時，分解的產物可能會擾亂中和腸道細菌分泌的毒素等關鍵生化過程。通過干擾了一種至關重要的酶的活性，這些細菌產生的毒素會在腸道中積累，不停地刺激腸道導致一系列輕微的腸道炎症反應，最終引發慢性疾病。這種重要的酶被稱為小腸鹼性磷酸酶（Intestinal Alkaline Phosphatase, IAP）。「 IAP 在我們的腸道中廣泛存在，保護我們的腸道健康，並且然後我們能夠和腸道細菌和諧共生。」來自波士頓馬薩諸塞州總醫院的理查德·霍丁 （Richard Hodin）說。
小腸鹼性磷酸酶通過中和細菌毒素脂多糖（LPS）來保護腸道。但是當霍丁的團隊將小腸鹼性磷酸酶和添加了阿斯巴甜的飲料混合在一起的時候，酶的效率大大受挫。而將酶和添加了糖的飲料混合時並沒有發生此類反應。當團隊的研究人員將阿斯巴甜注射到小鼠小腸的多個節段中后，小腸鹼性磷酸酶的濃度直線下降了 50%。
因此，一條人工增甜劑-腸道菌群-肥胖的因果鏈就解釋了關於肥胖患者的一些謎團，紐約大學的胃腸病學家 Ilseung Cho 說。他指出在許多研究中，大多數人想要通過從食用蔗糖等自然提取的糖類改而食用低卡增甜劑，來達到減肥的目的——他們的高失敗率是在意料之中的。「我們一直猜測腸道菌群的改變可能在肥胖的發生過程中扮演某種角色，」他這麼說道，「不過要精確解釋其中的因果關係非常困難。」但是 Cho 補充說不管你的日常飲食如何，增甜劑一定會對腸道菌群產生巨大的影響。「我們確定這些沒有任何能量和營養的增甜劑不能給人們帶來任何他們所期待的減肥效果，腸道菌群的平衡改變可能可以解釋箇中原因，尤其是這種改變導致的體內激素水平失衡。荷爾蒙就像一種效應放大器，如果腸道微生物群的改變對控制飲食的激素產生影響，那麼很多現象都能得到完美的解釋。」
3、對味蕾的把戲糊弄不了大腦
在糖進入口腔的那一刻，一系列包括味覺、學習、記憶以及獎賞神經環路（Reward System）的級聯反應被激活。從揭示大腦中樞味覺通路（Central Taste Pathways）的參與機制，到改變個體的食物獎賞系統的反應，我們發現：用人工增甜劑取代蔗糖來將一種甜味轉換成另外一種甜味，事實上並無法騙過我們的大腦。即使你的味蕾並未察覺到任何風吹草動，但這個充滿智慧的器官卻能知道事實的真相。
中樞味覺通路從你的舌頭開始，那裡有將味覺信息通過顱內神經轉接給大腦的特異性分化的細胞。隨後，味覺信息在數個腦區間傳遞，隨後到達由額葉島蓋（Frontal Operculum）和前腦島（Anterior Insula）組成的初級味覺皮層（Primary Taste Cortex）。初級味覺皮層的神經元投射到多巴胺能中腦（Dopaminergic Midbrain）中與大腦初級獎賞通路相關的腦區。中腦中的神經元隨後繼續投射到與食物獎賞應答相關、並且釋放多巴胺（一種經常與獎賞和愉悅相關的神經遞質）的神經核團，也就是杏仁核，尾狀核以及眶額皮層。
假設你有一盒紙杯蛋糕。咬下第一口可以給你帶來極度的喜悅和滿足感。在品嘗第一口時，大腦獎賞環路釋放多巴胺，你就會被一股強烈的愉悅感席捲全身。除了多巴胺以外，瘦素的釋放能調控食慾，告訴大腦你已經吃飽了。被釋放的瘦素可以降低中腦多巴胺神經元的活性，降低對糖攝入的獎賞值。這一系列的激素調控導致了你吃的第二口紙杯蛋糕沒有第一口那麼好吃了，而這個感覺會在吃接下去的幾口時不斷累積，你會慢慢覺得飽了，順利地話能在你狂吃下一整盒紙杯蛋糕前制止你。
添加人工增甜劑蛋糕
如果你吃的是添加人工增甜劑的紙杯蛋糕呢？放任去吃使用人工增甜劑的食物和飲料會影響大腦中樞味覺和獎賞系統嗎？通過功能核磁共振成像（Functional Magnetic Resonance Imaging, fMRI）的研究，科學家深入調查了這個問題，並且有了一些有意思的發現。
在一項研究中，12 名健康的女性在接受大腦掃描的同時被要求給自己的喜悅程度以及不同糖類和人工增甜劑飲料進行從 1 （不喜歡這個口味）到 9 （非常享受）的評級。研究人員發現，糖類和人工增甜劑都可以激活腦內初級味覺環路的前腦島和額葉島蓋，但是只有糖類可以在味覺獎賞系統的中腦和尾狀核中產生明顯的反應。
也就是說，食用人工增甜劑並無法產生愉悅的感覺，同時也無法通過降低獎賞值或釋放瘦素來產生「滿足」和「吃夠了」的感覺。當你想吃甜食的時候出於「健康」的考慮選擇了 0-卡飲料過過嘴癮，但實際上人工增甜劑帶來的甜味並不能滿足你大腦對於糖類的慾望，而對甜食的渴望會隨時間增加，讓你最終只有吃更甜、卡路里更高的食物才能停下來。這表明了大腦的獎賞環路是天生更偏愛糖類刺激，或者是基於卡路里攝取的。
人工增甜劑商品的未來
當肥胖成為一嚴重的社會問題時，就註定了減肥和甜食水火不容的局面。人工增甜劑似乎是第一個緩解緊張關係的福音，然而 0-卡路里的面具雖然卸下了人們食用甜品的精神負擔，但卻加劇了肥胖和超重的健康問題。
《肥胖症概況》的綜述認為政府應該在這個問題的解決中擔負起相應的責任。貝斯·拉斯丘羅(Bes Rastrollo)博士說，「世界上相當一部分城市中添加人工增甜劑的飲料銷量緊俏，即使在那些人均收入較低的城市裡我們也觀察到了銷量的激增。因此，2013 年前後發表的一系列證實人工增甜劑對體重的負面影響的文章，支持了我們緊急出台限制政策的舉措。」文章的作者指出，墨西哥對人工增甜飲料增收更高稅額的政策使 0-卡飲料的銷量在墨西哥下降了 12% 。拉斯丘羅補充說：「許多國家現在已經制定並實施了一系列降低人工增甜飲料攝入的手段，包括限制其銷售，提高市場價格以及通過媒體和學校教育提高公眾對其危害的認知度，實施高稅政策，以及改進飲料的標籤。
一項來自市場調查公司歐睿國際（Euromonitor International）的調查指出，到目前已有 19 個國家已經在食品和飲料上引入了新的稅種，並且在不久的未來會進一步根據國際衛生組織（WHO）的標準降低 20% 的糖攝入量。英國即將增加一種糖稅，將於 2018 年 4 月開始實施。
文章的作者說我們需要創新性的策略來限制人工增甜的飲料的購買量。法博爾·蘭姆伯特（Farpour-Lambert）博士說：「毫無疑問我們可以控制人工增甜飲料的銷量以及它對公共健康的影響，但是我們需要來自政界和工業界的支持來達到這個目標。」英國的控鹽項目是一個非常成功且可行的例子，可以作為一個逐步降低銷量的模範策略。在英國的這個案例中，通過設定逐年遞增的定期減量目標，使食品工業在十年中逐步降低了食品中鹽的添加量。
蘭姆伯特總結說：「未來的研究應該關注以下幾個問題：我們應該如何有效地降低人工增甜飲料在不同人群中的攝入？對體重或肥胖的干預會對兒童和成年人產生何種影響？食品和飲料企業、政客、公共健康機構、社團、學校以及個人有哪些社會責任？糖稅對於實體食物而言是否可行高效？以及糖稅會產生哪些其他的影響？」
The People's Chemist
「個人、公共健康支持者、政府以及社會之間的責任平衡關係必須被明確。調動多方利益相關者並且開發不同部門間業務協同是至關重要的。我們應該多多鼓勵專業機構和食品飲料業按照國際標準促進健康飲食。」
參考資料：
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2017-12/eaft-aon122117.php
https://blogs.scientificamerican.com/mind-guest-blog/tricking-taste-buds-but-not-the-brain-artificial-sweeteners-change-braine28099s-pleasure-response-to-sweet/
https://en.wikipedia.org/wiki/Sugar_substitute
https://www.scientificamerican.com/article/artificial-sweeteners-may-change-our-gut-bacteria-in-dangerous-ways/
https://www.newscientist.com/article/2114043-why-diet-drinks-with-aspartame-may-actually-help-make-you-fatter/
https://blogs.scientificamerican.com/mind-guest-blog/tricking-taste-buds-but-not-the-brain-artificial-sweeteners-change-braine28099s-pleasure-response-to-sweet/