吃下多少卡路里，食品標籤永遠不會給你正確答案

消化是一個非常複雜的過程，幾乎很難用簡單的數字來準確描述。多種因素導致人體真正攝入的能量與食品標籤上的數值相去甚遠。

撰文 | 羅伯·鄧恩（Rob Dunn）

翻譯 | 程永強

在我學術生涯的某個特殊時期，我致力於從成堆的鴯鶓糞便中挑選出完整的種子。這樣做的目的是想得知，這些被鴯鶓攝入的種子，通過鴯鶓的消化系統後，出現一粒完好無損、可以生根發芽的種子的幾率有多高。通過這種方式，我和同事收集到了數千顆種子，然後種植、等待。最終，這些種子長成了一片小樹林。

顯然，鴯鶓攝食的植物種子在逐漸進化，以保證種子可以不受消化作用的破壞、得以完整存活下來。鳥類總是希望儘可能多地從果實（包括種子）中得到能量，而植物也為繁衍後代、延續物種下足了工夫。我後來逐漸地意識到，人類也不可避免地在和我們的食物進行博弈，在這場「戰爭」中，我們完全錯誤地計算了我們的「戰利品」——卡路里。

在鴯鶓攝入的果實中，很多植物種子被原封不動地排泄出來。

食物是身體能量的來源。口腔、胃和腸道中的消化酶將複雜的食物分子降解為簡單的結構，比如寡糖和氨基酸，然後通過血管進入身體各個組織。機體細胞利用蘊含在這些小分子化學鍵中的能量，來維持人體的新陳代謝。計算各種食物中的能量常用的單位是卡路里（cal，簡稱卡）或者千卡（kcal），1卡是指將1克水升高1℃所需要的能量。每克脂肪大約能提供9卡能量，而每克碳水化合物或蛋白質僅能提供4卡。每克膳食纖維僅能提供2卡能量，因為人體消化道中的酶很難將其分解成小分子。

你所見過的所有食品標籤上的能量數值，都是基於以上估算或相關推論而計算出來的。但是，用這些近似值計算能量是基於這樣一個假設——得到以上數據的、那些在19世紀實驗室中完成的實驗，能夠準確地反映不同人從不同食物中獲得的能量。而新的研究卻表明，該假設過於簡化了真實情況。想要準確計算出一個人從某種食物中獲得的總能量，必須將一系列複雜因素考慮其中，比如食物是否可以抵抗胃腸道的消化作用；煮制、烘焙、微波以及酒燒等烹飪方法會怎樣改變食物的結構和化學性質；身體降解不同食物所需要的能量有多少；消化道中數以億計的細菌能在多大程度上促進消化，它們又會從人體中獲取多少能量等。

營養學家正在嘗試了解更多關於食品能量的內容，並設想逐步提高能量標籤的準確性，但事實可能會證明，消化是一個極其複雜的過程，以至於人類可能永遠都無法找到絕對可靠的公式，來計算我們能從食物中獲取多少能量。

難以敲開的堅果

現用的能量計算標準存在許多缺陷，這些缺陷源自標準制訂之初——19世紀，當時的美國化學家威爾伯 ·奧林·阿特沃特（Wilbur Olin Atwater）創建了一套計算食物能量的標準，用以計算每克脂肪、蛋白質或碳水化合物中所含能量的平均值，該標準沿用至今。在當時的條件下，阿特沃特盡了他最大的努力，然而實際情況卻是，沒有哪一種食物可以使用平均值來計算能量，因為每種食物都有獨特的消化方式。

威爾伯 ·奧林·阿特沃特創建了一套計算食物能量的標準。

例如，蔬菜的消化方式就千差萬別。我們一般食用各種植物的根、莖、葉，一些植物莖葉細胞的細胞壁會比其他植物的堅固很多。即使在同一種植物中，細胞壁的堅固程度也會有所不同，比如老葉的細胞壁通常比嫩葉的堅固。一般而言，在植物性食材中，細胞壁越脆弱、越容易被降解，能夠從中獲取的能量就越多。烹飪很容易將菠菜和西葫蘆的細胞壁破壞，但對木薯或荸薺就沒那麼容易了。如果細胞壁不受破壞，植物就能夠貯藏細胞中寶貴的能量，並完整地通過人體而不被消化掉（比如玉米粒）。

植物的某些組織通過不斷進化來適應環境，它們不僅需要通過進化，讓果實更加美味，從而吸引更多動物來食用，也要讓種子更加難以消化。植物第一次進化出果實和堅果的時間是在白堊紀（1.45億年前－6500萬年前），這之前剛剛開始出現除恐龍外的哺乳動物。果實的進化是植物最青睞的一種自然進化，美味而容易消化的果實能夠吸引動物，幫助它們散播種子，從而獲得更大的進化優勢。植物也傾向於讓種子朝著堅果和難以消化的方向進化，畢竟，種子和堅果需要從鳥類、蝙蝠、嚙齒類動物和猴子的腸道中留存下來，才能傳播植物的基因。

研究表明，與蛋白質、碳水化合物和脂肪含量相當的其他食物相比，花生、開心果、杏仁很難被完全消化，這意味著它們提供的能量要比其他類似食物少。美國農業部的珍妮特·諾沃特尼（Janet Novotny）和同事新發表的一份研究結果表明，進食一份杏仁僅能獲得129卡的熱量，而不是標籤上標出的170卡。研究人員的測試方法是，讓受試者攝入完全一樣的食物，僅杏仁的量有所不同，然後檢測糞便和尿液中未被人體利用的能量，從而計算得出被人體吸收的能量。

一些食物雖然沒有進化到可以抵抗消化的程度，但不同食物的消化方式也存在巨大差異。消化蛋白質所需要的能量比消化脂肪的能量多5倍，因為蛋白酶必須將蛋白質內氨基酸間牢固的化學鍵打開。但食品標籤並沒有考慮這一能量消耗。與之相對，有些食物，例如蜂蜜，幾乎不需要消化系統的作用就可被人體吸收，它們在胃中就被分解，然後快速通過小腸壁，進入血液——消化過程到此為止。

最後還需考慮，一些食物會激發人體的免疫系統，來識別並處理食物中攜帶的病原體。沒有人認真地計算過這一過程中消耗的能量，但可能並不少。很多具有潛在風險的食源性病原體會在沒熟透的肉上繁殖。即使我們的免疫系統不會對這些病原體發起任何攻擊，但仍需要在第一時間分辨「敵友」，這一過程會消耗大量能量。更不必說如果生肉中的病原體導致腹瀉會有大量的能量損失了。

烹飪意味著什麼？

日常活動能在很大程度上改變我們從食物中獲得的能量：例如燉、炸、煎或其他烹飪方式對食物能量都有影響。也許，現今的食品標籤中存在的最大問題是，它們沒考慮到這一點。現任職於哈佛大學的生物學家理查德·蘭厄姆（Richard Wrangham）在研究野生大猩猩的攝食行為時，親自上陣，嘗試與大猩猩吃同樣的食物。但這些食物總是使他處於飢餓之中，他最終不得不回歸到人類的飲食。由此，他開始相信，學會烹飪食物——用火加熱食物並用石頭敲碎食物，是人類進化的一個里程碑。

採用大猩猩的飲食方式，會讓我們陷入飢餓之中。

鴯鶓並不會烹飪食物，其他猿類也不掌握任何烹飪食物的方法。然而，世界上所有的人類文明都擁有烹飪食物的技術，從而改造食物。我們可以磨碎，可以加熱，可以發酵。當人類學會烹飪食物，尤其是烹飪肉類後，從熟食中獲得的能量顯著地提高了。蘭厄姆認為，人類能夠從熟食中獲取更多的能量，正是由於這一原因，才能進化並滋養出與身體尺寸相比體積過分龐大的大腦。但是直到現在，仍沒有人能夠通過對照實驗，對加工過程如何改變食品能量進行精確的研究。

雷切爾·卡莫迪（Rachel Carmody）是當時蘭厄姆實驗室的研究生，她和合作者給成年雄性小鼠餵食甘薯或瘦牛肉。她所採用的食物包括生且完整的、生且搗碎的、煮熟且完整的以及煮熟且搗碎的四個組別，並且讓小鼠無節制地進食四天。無論食用搗碎還是完整生甘薯的小鼠，體重大約減少了4克，而食用熟甘薯的小鼠，體重卻增加了。相似地，吃熟肉的小鼠比吃生肉的重了1克。這樣的結果是具有生物學意義的。加熱可以加速蛋白質降解，從而促進蛋白質的消化吸收，同時也可以殺死細菌，並有可能降低免疫系統進攻病原體所消耗的能量。

卡莫迪的實驗結論同樣適用於工業生產。在2010年的一份研究中，受試者進食一份600卡或者800卡的含有葵花籽、穀物和車打芝士的全麥麵包，相對於那些吃同等量的白麵包和加工乳酪製品的受試者而言，會多消耗一倍的能量用於消化。因此，人們選用全麥麵包會少獲得10%的能量。

即使兩個人所吃食物完全相同，例如重量、烹飪方式完全相同的甘薯或熟牛肉，他們仍然會獲得不同的能量。卡莫迪和同事利用基因高度相似的近親交配小鼠做實驗，結果發現，即使給予同樣的食物，小鼠的生長情況仍然有差異。人在各種特性上都存在個體差異，包括一些不顯著的特徵，例如腸道的長短等。測量人的結腸在很長的時間內並不流行，卻於20世紀初在歐洲科學家中受到了追捧。研究發現，一些俄羅斯人的大腸會比波蘭人的長大約57厘米。由於吸收營養的最後階段是在大腸，吃相同量的食物，俄羅斯人會比波蘭人多得到一些能量。人體內產生的特定種類的酶也有所不同。從某些指標來看，大多數成年人體內不能製造乳糖酶，這種酶對牛奶中乳糖的降解是必需的。因此，拿鐵咖啡對於有些人來說是高熱量飲料，而對於另一些人卻只是低熱量的流體。

科學家逐步將腸道菌群視為人體的一種特殊器官，人體的腸道菌群之間也存在很大差異。在人體中，兩種類型的細菌在腸道中佔有優勢地位——擬桿菌（Bacteroidetes）和厚壁菌（Firmicutes）。研究人員發現，肥胖人群的腸道中擁有更多的厚壁菌，並由此推出，過多的厚壁菌會造成肥胖。這是因為在一定程度上，過多的厚壁菌可以更有效地代謝食物，未被小腸消化的食物到了大腸並沒有直接排出體外，而是分解成更多的營養物質進入人體循環，如果這些營養物質沒有被直接利用，就會以脂肪的形式儲存起來。另外，有一些細菌僅在特定人群腸道內存在。例如，某些日本人的大腸中存在一種能夠有效分解海藻的獨特細菌。事實證明，未經加工的海藻色拉中存在一種能消化海藻的海洋細菌，腸道內的細菌，就是從這裡「偷」到了消化海藻的特殊基因。

現代飲食中含有眾多容易消化的加工食品，這導致腸道中能夠消化纖維類物質的細菌數量有所減少，而人體自身的酶卻難以消化這類物質。如果我們的腸道繼續保持這樣不利於細菌生長的環境，我們從類似芹菜這樣富含纖維素的食物中所獲得的能量可能會越來越少。

儘管現在我們對人體消化有了新的認識，但幾乎沒有人嘗試去改進食品標籤中能量的計算方法。我們可以對阿特沃特建立的體系作出調整，來解決堅果消化過程中的能量計算問題。我們甚至可以對堅果逐個計算能量，並推廣到對不同食物的能量計算。這些轉變需要科學家借鑒諾沃特尼及其同事研究杏仁的方法——每研究一種食物都需要採集糞便和尿液。根據美國食品及藥品管理局的法規，該機構不會阻止食品經銷商根據這一新的研究結果來改變能量數值。更大的挑戰在於，需要根據不同的烹飪方式來修訂食品標籤，到目前為止，還沒有任何人想努力將這樣的修正付諸實踐。

即使我們徹底地改進了能量的計算方法，也不可能精確地計算出我們從食物中獲得的能量到底有多少，因為這一數值會因為食物與人體，以及體內微生物間複雜的相互作用而有所不同。食品標籤的最終目的是，幫助我們在超市各種食品中做出最明智的選擇。但是僅僅根據標籤上的能量數值來衡量食品的好壞，是一個過於簡單的方法，即使我們可以減輕體重，但並不見得會變得健康。

我們需要從生物學的角度，對我們從食物中所獲得的能量進行更細緻的思考。加工食品太容易被胃和腸道消化，以至於人們幾乎不費什麼工夫就能獲得大量能量。反之，蔬菜、堅果或全穀物需要很多的分解消化過程，才能使人體獲得能量，同時比加工食品提供更多的維生素，有利於維持正常的腸道菌群。因此，對於那些想要吃得更健康並降低能量攝入的人來說，減少加工食品而增加未加工的食品是更合理的選擇。這種飲食方式或許可以被稱為「鴯鶓式膳食」。

本文作者：羅伯·鄧恩是北卡羅來納州立大學的生物學家，也是一位科普作家。

本文譯者：程永強是中國農業大學食品科學與營養工程學院教授，博士生導師。

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