其他

卡路里不能這樣算!

消化作用的過程非常複雜,很難精確轉換成數字。基於許多因素,食品標籤上寫的卡路里與你實際攝取到的可能大不相同。

撰文/鄧恩(Rob Dunn)
翻譯/張亦葳

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卡路里不能這樣算!

消化作用的過程非常複雜,很難精確轉換成數字。基於許多因素,食品標籤上寫的卡路里與你實際攝取到的可能大不相同。

撰文/鄧恩(Rob Dunn)
翻譯/張亦葳

重點提要
■現在幾乎所有的包裝食品都會在標籤上註明卡路里。但因為它們是以平均系統為基礎而忽略人體消化作用的複雜程度,這些數字絕大多數是不準確的。
■最新的研究顯示,我們能從食物中獲得多少卡路里取決於:我們吃的食物種類為何、我們如何料理食物、我們腸道裡的細菌有哪些,以及我們在消化不同食物時耗費多少能量。
■目前卡路里的計算並沒有考慮這些因素。消化作用相當錯綜複雜,即使我們想嘗試改進卡路里計算方式,我們也不可能算出完美的精確值。

食物提供能量給身體。口中以及腸胃道的消化酵素把複雜的食物大分子分解成單醣、胺基酸等簡單結構,經由血液流動至我們全身的組織。我們的細胞利用這些較小分子的化學鍵所儲存的能量從事日常例行工作。我們以卡路里(或大卡)做為單位,計算所有可從食物中獲取的能量:一大卡的能量可使1000公克的水溫度上升1℃。每公克脂肪約能提供九大卡,醣類和蛋白質只有四大卡。而纖維則較少,提供兩大卡,因為人類消化道中的酵素較不易將其分解成小分子。

所有你看過的食物標籤上的卡路里數,都是以這種方式或適度的推導所估計出來的。但這些估計值是來自19世紀實驗室所進行的實驗,並假設這些實驗能精準測得不同人的不同身體、攝取不同的食物時獲得多少能量。新的研究顯示,這種假設實在是過於單純。想要精確計算出某個人從某份食物獲得的總熱量,必須考慮一大堆令人頭暈的因素,例如:食物是否經由演化而能抵抗消化作用;煮熟、烘烤、微波或澆酒焰燒過的食物結構和化學特性如何改變;身體耗費多少能量分解各種不同食物;甚至包括腸道中無數的細菌有哪些協助人類的消化作用,或反之為它們自己竊取一些熱量。

營養科學家正開始從事更多的研究以嘗試改進卡路里標籤,但看來消化作用複雜和麻煩的程度令人難以置信,我們可能永遠沒辦法推導出能完全精確計算卡路里的公式。

食物在個體內的消化率大不同

現在有瑕疵的卡路里計算方式源自19世紀,當時美國的化學家艾華特(Wilbur Olin Atwater)建立一套系統,計算每公克脂肪、蛋白質和醣類所含的熱量平均值,而後延用至今。艾華特盡了他最大的努力,但沒有食物能適用這種平均計算,每一種食物各有其消化的方式。

例如植物在個體內的消化率便是如此。我們吃了數百種不同植物的莖、葉和根。某些植物莖和葉內的細胞壁比其他植物更堅韌。即使同株植物,細胞壁的耐受程度也可能不同,老葉的細胞壁比嫩葉更堅固。整體而言,植物細胞壁越脆弱或越容易降解,我們能從它身上獲得的熱量越多。比方說,菠菜和美洲南瓜的細胞較易因烹調而破裂,但木薯或荸薺卻困難得多。當細胞壁夠堅固,食物便能保有它們珍貴的熱量,完整通過我們的身體(像是玉米)。



某些植物的部位產生演化上的適應,更能刺激動物食慾或完全不被消化。果實和堅果的演化出現於白堊紀(1億4500~6500萬年前),也就是哺乳動物開始在恐龍腳邊奔跑之後沒多久。果實的演化使其美味可口且容易消化,更能吸引動物協助植物散播種子;然而,堅果和種子的演化卻使其難以消化,原因是,它們需要生存於鳥類、蝙蝠、齧齒類和猴子的腸道,以散佈所含的基因。



研究指出,相較於其他含有類似蛋白質、醣類和脂肪比例的食物,花生、開心果和杏仁較無法完全被消化,也就是說,它們釋出的熱量比預期得還少。美國農業部的諾沃特尼(Janet A. Novotny)和同事進行一項新的研究發現,受試者吃一份杏仁的時候只得到129大卡,並非標籤上寫的170大卡。他們給予受試者除了杏仁數量不同外其餘完全相同的飲食,然後測量糞便和尿液中殘留的熱量,而得到這項結論。

即便是未演化出抵抗消化作用能力的食物,在個體內的消化率仍明顯不同。消化蛋白質所需要的能量可能是消化脂肪的五倍,因為我們的酵素必須打斷蛋白質內胺基酸之間的緊密鍵結,但食物標籤上並未註明這種額外的消耗。某些食物例如蜂蜜,被吸收的速度之快,讓我們的消化系統很難再利用,它們在我們的胃就分解,然後快速穿過我們的腸道壁而進入血流之中,一切就此結束。

最後,某些食物夾帶了病原體,會刺激免疫系統進行辨識和處理,沒有人認真計算此過程需消耗多少卡路里,但應該相當多。一片有點生的肉能藏匿許多具潛在危險的微生物,即使我們的免疫系統沒有對食物中任何病原體發動攻擊,但為了這個區分敵友的第一步驟,仍然消耗了能量,更別提未煮熟的肉假如含有病原體而引起腹瀉,可能損失的卡路里會有多龐大。

個別差異也應納入考量

即使兩個人都吃以相同方式烹調的等量地瓜或肉片,也不會得到一樣多的熱量。卡莫迪和同事以遺傳基因具高相似性的近親繁殖老鼠進行研究,在相同飲食下,這些老鼠長大或變瘦的程度仍然不同。每個人的性狀幾乎都不同,包括一些不被注意的特徵,例如腸子的尺寸,雖然這幾年並不流行測量人的結腸長度,但在20世紀初期卻曾在歐洲科學家之間掀起一陣熱潮,當時研究發現,某些俄國人的腸子較長,平均比某些波蘭人還多57公分。因為養份吸收的最後階段發生在大腸,一個和波蘭人吃了等量食物的俄國人,很可能從中得到較多的熱量。人們製造的特殊酵素也不相同。經由某些測量發現,多數成年人無法製造乳糖?,那是一種分解牛奶裡乳糖所需的酵素,因此,某個人的高卡路里拿鐵對另一個人而言會是低卡路里拿鐵。

被科學家視為人體另一個器官的腸道內菌叢,也因人而大不同。在人體內,擬桿菌門和厚壁菌門這兩門細菌主宰了腸道。曾有研究發現,肥胖者腸道裡含有較多厚壁菌,且認為某些人肥胖的可能原因是,這些較多的細菌使他們代謝食物更有效率,因此減少消耗的量,而有更多養份得以進入人體循環,一旦未用完便以脂肪形式儲存下來。還有些微生物只存在特定人們的體內。例如某些日本人腸道裡有一種特別擅長分解海藻的細菌,它們的海藻消化基因很可能是從一種殘留於生海藻沙拉中的海洋細菌偷來的。

許多現代飲食內含有相當多容易被消化的加工食物,或許因此減少了腸道微生物的數量,這些微生物經由演化而更能消化我們體內酵素無法分解的纖維。如果我們繼續讓腸道變成較不適合這些細菌的環境,當吃進芹菜這類富含纖維的食物,能獲得的熱量就比較少。

少數人嘗試用我們現今對人類消化作用的認識,來改進食物標籤上的卡路里計算方式。我們或許能以堅果特別不易消化的例子為由,修改艾華特系統。我們甚至能針對各種堅果,或更進一步針對各種食物逐一處理。但這樣的改變(毫無意外地已受到美國加州杏仁商會這個民間機構的支持)需要科學家研究每一份和每一種食物,以諾沃特尼和同事研究杏仁的方式來說,都是一次一袋糞便和一瓶尿液。就美國食品及藥物管理局的法規看來,可能不會讓食品銷售業者以這種新的研究為基礎去調整卡路里計算方式。比較大的挑戰是根據食物的加工方式來修改標籤,但似乎還沒有人開始為了這項更大的改變而努力。

然而,即使我們完全改變卡路里的計算方式,數字也不會是精確的,因為我們從食物中獲得的總熱量受到食物、人體和許多微生物之間極為複雜的互動關係所影響。最後,我們都想知道如何在超市做出最明智的選擇。要有健康的飲食,僅由食物標籤計算卡路里的做法實在太過簡單。我們反而應該更仔細思考,從食物中取得能量時體內所進行的生物反應歷程。加工食物非常容易在腸道裡消化,因此幾乎不用做什麼就能提供我們很多能量。反之,蔬菜、堅果和完整榖粒卻讓我們需要多努力一點才能得到熱量,且它們也比加工食物含有更多維生素和養份,能讓我們腸道內的細菌開心過活。所以,想吃得更健康並減少熱量攝取的人,當然是要吃完整、未經處理的食物而非高度加工的食物。你也可以稱之為鴯?的飲食方式。

【欲閱讀完整內容,請參閱科學人2013年第140期10月號】