為什麼你吃的食物變了味道？
圖片來源：Photo on Visual Hunt
撰文｜祝葉華（清華大學環境科學與工程博士）
責編｜李 娟
知識分子為更好的智趣生活ID：The-Intellectual
為什麼小時候愛吃的東西長大後味道卻變了？
為什麼超市裡看上去色澤鮮艷、飽滿漂亮的蔬果，真正咬下去的時候才發現不過如此？
食物正在發生變化。在全球變暖的影響下，農作物中碳水化合物的比例在不斷增加；而地下水和土壤污染的左右夾擊，也改變了農作物和海產品的營養成分。人們正在認識到，生態環境的改變在潛移默化中更改著我們賴以生存的盤中餐。
全球變暖和環境污染不僅改變著人類的生存空間，同樣也關乎著人類舌尖上的安全。
流失的蛋白質和微量元素
1998年，美國科學家發現了光照影響浮遊動物的生長秘密。海洋和湖泊中浮遊動物以藻類為食，科學家本想通過提供更多的光照來提高藻類的生長速度，從而增加浮遊動物的食物供給。但事實並非如此。增加的光線雖然使藻類生長得更快，但卻減少了浮遊動物生長所需的營養物質，研究人員最終把藻類變成了「垃圾食品」。浮遊動物雖然有足夠的食物，但這些食物卻缺乏營養，所以它們經歷著另外一種形式的「挨餓」[1]。
在這一結果的觸動下，生物學家延伸到人類社會：人類的食物是否也有類似的「遭遇」？「垃圾食品效應」是否也會出現在世界各地的農田和森林中？
當時研究中並未關注到空氣中二氧化碳的增加對「垃圾食品效應」的影響。人類只知道氣候變化導致的長期乾旱、高溫和暴雨，會對農業造成嚴重破壞，但更令人揪心的事實逐漸顯露出來：隨著地球變暖，農作物失去蛋白質和鐵，卻增加了大量的碳水化合物。今天的人類通過排放二氧化碳可能會降低未來幾代人的健康。
2014年，哈佛大學公共衛生學院研究員Samuel Myers在Nature發文稱，未來地球大氣中的二氧化碳可能會超過當前水平，在這種大氣條件下，地球上最重要的農作物中所包含的一些關鍵營養成分可能會降低[2]。
2050年，CO2排放導致農作物的蛋白質、鐵、鋅的含量降低。（圖片來源：Nature）
2017年，Myers等在Environmental Health Perspectives上發表的最新研究結果也顯示，如果不加以遏制的話，人類排放到大氣中的二氧化碳濃度將會嚴重損害小麥、水稻和其他主要作物的營養價值，使全世界數百萬人面臨蛋白質缺乏的危險。
據該研究估計，世界上76%的人口每天從植物中獲取大部分的蛋白質。如果二氧化碳水平持續上升，到2050年，18個國家的人口可能會減少超過5%的膳食蛋白質。他們計算了當前和未來蛋白質缺乏的風險，結果發現，在二氧化碳濃度增加的情況下，大米、小麥、大麥和土豆的蛋白質含量減少了6-14%。目前全球已經有數億人患有蛋白質缺乏症，在此基礎上，還會新增1.5億人遭受這種「營養損失」[3]。
「15年前如果我們坐在一起討論關於二氧化碳排放對人類健康影響的問題時，是決不會預想到二氧化碳會讓我們的食物變得『營養不足』。但現在，大氣中的二氧化碳增加是我們不得不正視的環境問題。如果不加遏制的繼續破壞和『改造』地球自然系統，人類將會遇到更多這樣的『驚喜』。」 Myers說。
在GeoHealth上發表的另外一篇文章中，Myers與同事也提到，作物中鐵含量的減少與空氣中二氧化碳含量的增加有關，這可能會使本已嚴重的全球缺鐵問題進一步惡化。由於二氧化碳的影響，約有4%的鐵元素會流失。這對5歲以下兒童和全球約10億的育齡婦女的影響更為嚴重[4]。
而在2015年，Lancet Global Health上的一項研究指出，二氧化碳排放量的上升很可能導致2億人缺乏鋅這種微量元素。而缺鋅會對免疫系統功能造成不良影響，加劇兒童傳染病的死亡率[5]。
這些營養不足意味著非常高的疾病負擔，蛋白質缺乏會導致發育遲緩和肌肉萎縮，低出生體重，發育遲緩，虛弱和疲勞等。而缺鐵導致孕產婦和新生兒死亡率高，智商降低，工作能力降低。
二氧化碳和氣候變化對食品安全和營養的潛在影響（圖片來源：globalchange.gov）
悄然增加的碳水化合物
大氣中二氧化碳濃度的上升會刺激光合作用，幫助植物將陽光轉化為食物，促進植物生長，但也導致植物產生多於其自身生長和代謝需要的碳水化合物，大量碳水化合物的存在「稀釋」了植物中其他營養物質（如蛋白質、鐵和鋅），而超量的澱粉和糖會存儲在植物的液泡中。地球上的每一片葉子在大氣二氧化碳濃度不斷增加的「重壓」下，產生了越來越多的糖，人類歷史上最大規模的碳水化合物注入正在植物中悄無聲息的發生著[3]。
對於那些有足夠的膳食鐵、鋅和蛋白質攝入人群而言，糧食作物營養流失看似與其關係不大，但另外一個更加艱難的挑戰卻擺在眼前：碳水化合物大大「增產」，肥胖或許會成為更加嚴重的公共健康問題[6]。
飲食中碳水化合物比例的微小變化最終會發生什麼變化？澱粉和碳水化合物攝入的總體趨勢與肥胖和糖尿病等飲食相關疾病的增加是否有關？食品營養成分的轉變會在多大程度上導致這一變化？這些問題都有待一一解決。
但不管潛在的機制是什麼，農作物的變化可能不僅對低收入國家造成威脅，對發達國家也有風險。有研究表明在飲食中增加碳水化合物與蛋白質的比例，與高血壓和心臟病風險增高有關。雖然目前這一聯繫仍然是推測性的，但它表明，高碳水化合物飲食對健康的影響確實存在某種關聯[7]。
美國華盛頓大學研究人員Kristie Ebi多年來一直致力於氣候變化和全球健康的交叉性研究。而基於對二氧化碳營養動態潛在影響的研究，她認為學術界目前正站在氣候變化與人類健康的十字路口。每次接受媒體採訪時，Ebi都會提到：「這是個隱晦的問題，我們如何得知自己食用20多年的麵包缺少微量元素，這需要更多的科學數據來揭開謎底」[1]。
「潛入」人類餐桌的污染物
人類頭頂一片天，腳踩同一方土，環境污染下的連鎖反應，誰都無法「倖免」。
環境改變增加了食源性疾病風險。氣候變化會通過多種途徑增加化學污染物潛入人類食物中的機率：海洋表面溫度升高將導致海鮮中汞含量的增加；極端天氣事件的增加將會把污染物引入食物鏈；不斷上升的二氧化碳濃度和氣候變化將改變害蟲、寄生蟲和微生物的發病率和分布。
2010年，聯合國環境規劃署發布研究報告並警告稱，隨著氣候變暖，融化的冰河和冰蓋正在不斷地向空氣和海洋中釋放大量致癌污染物。科學家經長期研究發現，這些長效持久的化學物質將進入食物鏈，並最終在人體內積聚，進而導致癌症、心臟病、不孕不育等嚴重疾病。
2011年2月21日，斯德哥爾摩秘書處和北極監測和評估小組（AMAP）聯合發布了由12個國家的專家共同完成的「氣候變化與持久性有機污染物：對環境的預測和影響」的研究報告。報告稱，溫度的不斷上升以及越來越多的極端氣候，讓人類越來越多地暴露於全球的污染物之中。反常的氣候事件也將一些封存的殺蟲劑和其他污染物釋放出來。持久性有機污染物在環境中的釋放、暴露不僅改變了地球生態環境，同時也以不同形式和途徑影響著人類健康[7]。
近年來，海洋面臨前所未有的塑料污染。這些污染物不僅會殺死海洋生物，破壞海洋生態環境，同時也會客串人類餐桌的成員，成為人類健康的隱形殺手。大量科學數據證實，海洋中大量的塑料垃圾，最終會以不同形式擠進人類餐桌，無論美味的海鮮，還是眾多老饕熱衷的海鹽中都曾被檢測出微塑料的存在[8-9]。
另外，濫用抗生物會使土壤和水環境系統中抗生物濃度上升，與塑料污染一樣，人類在食用了有這些土壤培育、污水灌溉的農作物和水產品後，誰能肯定的說，抗生素沒有再一次進入人類食物鏈中？
靠天「吃飯」威脅舌尖上的安全
環境變化使人類面臨的現存的糧食安全、飢餓和營養不良的威脅加倍：氣候災害更加頻繁而劇烈，土地和水源更加稀缺而難以獲得，農業生產力的提高也更難實現。氣候變化還可能會中斷「一個沒有飢餓的世界」的進程。同時由於氣候變化，整個食品系統的穩定性也會遭遇由於供應的短期變化帶來的風險；而土壤和水環境污染則會增加污染物流入食物鏈的概率。不加干預的「靠天」吃飯，正一步步地威脅著舌尖上的安全。
所以，除了積極配合節能減排，科學家也提出了幾種應對方法。比如，建議多食豆類。在二氧化碳含量上升的情況下，豆類蛋白質的損失比穀物要少，所以豌豆、扁豆、鷹嘴豆的攝入可以幫助減少蛋白質的缺乏。在低收入人群中，飲食多樣性和更多的動物源食物將會有所幫助。另一方面，用鐵和鋅對農作物進行生物強化，或者培育對二氧化碳效應不那麼敏感的作物。
目前全球仍有超過10億人因為營養缺乏而承受著巨大的疾病負擔，所以，仔細監測脆弱人群的營養充足性，鼓勵飲食多樣化，找到富含更多營養的食物，或許是最直接的應對之策。
參考文獻
[1]https://www.politico.com/agenda/story/2017/09/13/food-nutrients-carbon-dioxide-000511.
[2] Samuel Myers, Antonella Zanobetti, Itai Kloog, et al. Increasing CO2 threatens human nutrition[J]. Nature, 2014, 510: 139-142.
[3] Medek D E, Schwatrz J, Myers S S. Estimated Effects of Future Atmospheric CO2Concentrations on Protein Intake and the Risk of Protein Deficiency by Country and Region[J]. Environmental Health Perspectives, 2017, 8(125): 087002.
[4] Smith M R, Golden C D, Myers S S. Potential rise in iron deficiency due to future anthropogenic carbon dioxide emissions[J]. GeoHealth, 2017,DOI: 10.1002/2016GH000018.
[5] Samuel Myers, K Ryan Wessells, Itai Kloog, et al. Effect of increased concentrations of atmospheric carbon dioxide on the global threat of zinc deficiency: a modelling study[J]. The Lancet Global Health, 2015, DOI: 10.1016/S2214-109X(15)00093-5.
[6]https://mail.harvardmagazine.com/2017/11/climate-change.
[7]http://chm.pops.int/TheConvention/PublicAwareness/PressReleases/Climate change and POPs Nairobi 21 February 2011/tabid/1582/Default.aspx
[8] Matthew S Savoca, Martha E Wohlfeil, Susan E Ebeler, et al. Marine plastic debris emits a keystone infochemical for olfactory foraging seabirds[J]. Science Advances, 2016, 2(11): e1600395.
[9] Ali Karami, Abolfazl Golieskardi, Cheng Keong Choo, et al. The presence of microplastics in commercial salts from different countries[J]. Scientific Reports, 2017, 7, 46173.
製版編輯： 許逸｜
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