与西方饮食中的其他食物不同，“超加工”食物似乎会触发神经信号，使人想要越来越多的卡路里
由艾伦 |《科学美国人》 2019年10月号
简单来说
许多营养学家指责肥胖是全球大范围流行症。
但是新的研究指向了“超加工”食品，例如主导现代饮食的鸡块和速食汤粉。
这些食物似乎会扭曲肠道和大脑之间的信号，这些信号通常告诉我们已经饱了，所以人们吃得过多。
营养研究人员凯文·霍尔（Kevin Hall）致力于投射出禅宗般的镇定状态。他说，在他经常引起争议的领域，他比其他科学家倾向于“宠爱理论，尽管有大量证据证明它们是错误的”感到沮丧而不是沮丧。他有些狡猾地笑着告诉我，“有令人难以置信的能力，可以将不支持他们观点的研究合理化。”
在这些观点中，有一种观点认为，应将特殊的营养素，例如脂肪，碳水化合物或糖分归咎于令人震惊的肥胖大流行。（根据世界卫生组织的数据，从1975年到2016年，全球肥胖症的发病率几乎增加了两倍。这种上升伴随着包括心脏病和糖尿病在内的相关健康威胁。）但是在国立糖尿病与消化与肾脏疾病研究所工作的霍尔他负责“综合生理学”部分，进行了一些实验，这些实验指向了另一个罪魁祸首。他的研究表明，我们制作食物的方式发生了巨大变化-将食材拆开，然后将其重新制成结霜的点心蛋糕和超市冷柜中的即食餐食-这种“超加工”食品应该首当其冲。
霍尔进行了两项小型严谨的研究，这些研究与常识相抵触，后者常使碳水化合物或脂肪本身存在缺陷。在两个实验中，他都将参与者留在医院数周，严格控制他们的饮食。他的想法是避免依赖人的自我报告的典型饮食研究出现偏见，而自我报告很少与他们的真实饮食相匹配。研究人员拥有物理学博士学位，具有该学科对精确测量的偏爱。他的第一项研究发现，与许多预测相反，减少碳水化合物消耗的饮食实际上似乎在减慢体内脂肪的流失速度。 今年发表的第二项研究确定了体重增加的新原因。研究发现，当人们鼓励人们进食任意种类的食物时，人们食用的未经加工的食物比未经加工的食物要摄入数百卡路里。参加超加工食品研究的参与者在短短两周内就增加了两磅。
北卡罗来纳大学教堂山分校的营养学教授巴里·M·波普金（Barry M. Popkin）说：“霍尔的研究是开创性的，确实是一项很好的临床试验。” “他是第一个证明超加工食品不仅非常诱人，而且人们倾向于吃更多的食物。”尽管受到严格控制的实验可能不适用于人们的凌乱方式，但这项工作已广受好评。在现实世界中混合食物类型。
设计这项研究的那个人说，他没有执行改善美国饮食习惯的光荣任务。霍尔承认，他四岁的儿子对鸡块和比萨饼的爱好仍然不可动摇，他自己的饮食可以并且可能应该得到改善。他仍然相信，他的研究提供了有力的证据，表明它不是任何特定的营养物类型，而是在世界范围内发挥最大作用的制造商操纵食物的方式。他坚称自己在任何饮食大战中都没有偏向，只是在追踪证据。他说：“一旦您进入一个营地，并被该营地的选择性偏见所包围，就很难走出来。” 由于他发现的任何东西都由国家机构支付他的实验室和研究费用，霍尔指出“我有改变主意的自由。
超加工食品和饮料设计为即食型，其中包含多种添加剂，其中包括油，脂肪，颜色增强剂，增味剂，非糖甜味剂以及填充剂和紧肤剂。（没有特定的品牌与肥胖症有关。）
碳水化合物测试
霍尔曾经对以下理论深表同情：特定的营养素，尤其是碳水化合物，是我们集体与体重失之交臂的错。他说：“我知道碳水化合物的消耗会增加血液中的胰岛素水平，而胰岛素水平会影响脂肪的储存和脂肪细胞。” “因此，与其他大量营养素相比，碳水化合物的摄入可能对体重产生有害影响，这显然是合理的。但是虽然合理，但不确定，所以我决定进行测试。”
在霍尔的碳水化合物研究中，分别肥胖的10名男性和9名女性被隔离在美国国立卫生研究院的医院病房中，并接受了高碳水化合物/低脂饮食，为期两周。然后他们离开了很短的时间，然后返回以重复另外两个星期的工作。在每次入住的前五天，平衡保持在50％的碳水化合物，35％的脂肪和15％的蛋白质，卡路里摄入量与其能量消耗相匹配（在一个特殊构造的新陈代谢室中进行测量），以确保它们既不失也不失重量。在每次入住的接下来六天里，他们节食的碳水化合物中的卡路里比碳水化合物少30％。
霍尔说：“当您控制碳水化合物相对于脂肪的水平时，您确实会看到非常不同的胰岛素水平，我们并不感到惊讶。” 他曾期望低碳水化合物饮食会降低胰岛素活性。“但是令我们感到惊讶的是，我们没有看到胰岛素水平的急剧降低对随着时间推移燃烧的卡路里的速率或对体内脂肪的显着影响。”通常，降低的胰岛素影响脂肪细胞燃烧卡路里的方式。Halls说，“我们发现减少碳水化合物的饮食会稍微减慢身体的脂肪流失。”它还会稍微增加瘦体重的流失。一年后，霍尔和他的同事们在更长的八周时间内进行了类似的实验。这次他们将碳水化合物减少到非常低的水平。到底，他们发现极低碳水化合物饮食与基线高碳水化合物/高糖饮食之间的身体脂肪损失或卡路里消耗没有显着差异。科学家在该杂志上发表了2015年的第一批结果细胞代谢与美国临床营养杂志 2016年的第二组。
如果不是碳水化合物，那是我们全球肥胖问题的罪魁祸首？当然，今天的膳食比以前更大，食物更丰富，而且我们许多人比十年前人们所摄取的卡路里更多。但是，由于诱惑如此之多，几乎所有美国人都可能暴饮暴食，但是很多人却没有。霍尔认为，这才是真正的营养奥秘：对于某些人来说，哪些因素可能会起作用，从而超越了人体固有的饱腹感机制，这些机制否则会阻碍我们的饮食？
加工食品在天然食品中添加了一些糖，脂肪和盐等物质，目的是改善防腐性或增强口感。该类别包括蔬菜和鱼罐头，腌制和咸肉，奶酪以及发酵饮料，例如葡萄酒和啤酒。
处理的卡路里
霍尔喜欢将人类与汽车进行比较，并指出两者都可以在任何数量的能源上运行。就汽车而言，取决于品牌和型号，可能是柴油，高辛烷值汽油或电力。同样，人类可以并且确实可以依靠多种饮食而兴旺发达，这取决于文化规范和容易获得的食物。例如，传统的高脂肪/低碳水化合物饮食对北极的因纽特人效果很好，而传统的低脂肪/高碳水化合物饮食对日本人效果很好。但是，尽管人类已经进化为适应各种各样的天然食物环境，但近几十年来，食物的供应方式已经发生了变化，我们的基因以及我们的大脑几乎没有时间去适应。我们每个人对这一挑战采取不同的反应也就不足为奇了。
在19世纪末，大多数美国人生活在农村地区，将近一半的人以农场为生，那里以新鲜或仅少量加工食品为标准。如今，大多数美国人生活在城市中，而不是购买食物，而不是以种植即食的形式种植食物。估计我们消耗的卡路里中有58％，所有添加的糖中几乎有90％来自工业食品配方，这些工业配方大部分或全部由自然界中没有的相似形式和组合的成分（无论是营养素，纤维还是化学添加剂）组成。这些都是超加工食品，范围从垃圾食品（例如薯片，含糖早餐谷物，糖果，苏打水和批量生产的糕点）到看似良性甚至健康的产品（例如商用面包，加工肉类，风味酸奶和能源）酒吧。
自1970年以来，超加工食品的糖，脂肪和盐含量往往很高，导致每个美国人每天增加600多种可用卡路里。尽管这些食品的增加与体重的增加有关，相关性不一定暗示因果关系。有很多美味的，未经加工的食物-奶酪，脂肪肉，植物油，奶油-可能起着同等甚至更大的作用。因此，霍尔想知道超加工是否会导致体重增加。他说：“基本上，我们想知道当卡路里来自超加工来源时，人们是否会摄入更多的卡路里。”
解决这个问题并不简单。如前所述，典型的营养研究依赖于保持食物日记或填写调查表以免记忆的个体的自我报告。但是霍尔知道，对于超加工食品，这种方法将无法以任何一种方式提供令人信服的证据。一方面，营养研究参与者因在饮食调查中作弊而臭名昭著，他们声称西兰花比他们实际吃的多，而Double Stuf Oreos则比他们实际食用的少，或者“忘了”与朋友喝第三杯啤酒。另一个原因是，由于美国饮食中很大一部分来自超加工食品，因此很难找到一组饮食明显不同的人进行比较。
为了避免这些问题和相关问题，霍尔在2018年再次转向新陈代谢病房，在那里他随机分配了20名成年志愿者，接受了超加工或未加工饮食两周。然后人们开始改变：如果他们只吃一种饮食，他们又要继续吃另外两种食物。（显然，20个样本还不足以得出适用于整个公众的结论，但该试点研究旨在作为“概念证明”，以此为基础进行未来的大型研究。霍尔说，在这个初步阶段严格执行研究方案，“将是不道德的。”营养师严格地将超加工和加工的膳食与卡路里，能量密度，脂肪，碳水化合物，蛋白质，糖，钠和纤维相匹配。他们还确保研究对象相对于另一类食物对一类食物没有偏好。在两种饮食中，都要求参与者按自己喜欢的饮食量吃或多或少。
去年春天，霍尔在他的办公室给我看了每顿饭和小吃的彩色照片。超加工的食物包括罐装馄饨，热狗，加有加工奶酪的汉堡，白面包，人造黄油和包装的饼干。此类早餐中的食物包括火鸡培根，加糖谷物，鸡蛋代用品，Tater Tots，水果味饮料（大多数用人造甜味剂加糖）和垃圾邮件。未加工的餐点包括晚餐，包括烤牛肉，米饭，蒸粗麦粉和意大利面，以及含坚果的早餐，用油煎炸的蔬菜煎蛋卷，用黄油烹制的马铃薯煎饼和全脂酸奶。
烤牛肉，意大利面和煎蛋对我们许多人来说非常有吸引力，而且如果人们吃的比他们所吃的更多，例如超加工垃圾邮件，这也不会令人感到震惊。但这不是事实。Hall的结果于今年早些时候发表在《细胞代谢》杂志上，结果表明，与未经加工的饮食相比，与未经加工的饮食相比，人们每天摄入的卡路里多约500卡路里，这种增加导致他们在两周内增加了约两磅。“霍尔的发现令人惊奇的是，人们在面对超加工食品时会摄入多少卡路里，”圣保罗大学公共卫生学院营养学与公共卫生学教授，教授卡洛斯·奥古斯托·蒙泰罗（Carlos Augusto Monteiro）说。巴西。
未经加工的食物是植物（例如种子，根或叶）和动物（例如肉和蛋）的可食用部分。该食品类型的主要加工过程是冷冻，干燥或巴氏杀菌，以延长存储寿命。不添加盐，糖，油和脂肪。
肠脑断开
为什么我们中更多的人比纯鸡蛋和炸过的黑黄油更喜欢于鸡蛋替代品和火鸡培根？耶鲁大学的神经科学家和精神病学教授达娜·斯莫尔（Dana Small）相信她已经找到了一些线索。小型研究了现代饮食环境对大脑电路的影响。她说，肠道中的神经细胞通过称为迷走神经的大管道将信号发送到我们的大脑。这些信号包括有关进入胃和肠的能量（卡路里）量的信息。如果信息被加扰，则混合信号可能导致暴饮暴食。斯莫尔说，如果“大脑没有从肠道获得适当的代谢信号，那么大脑就不会真正知道食物在那里。”
由Small和其他人进行的对人脑的神经影像学研究表明，伴随着高热量食物的感觉线索（气味，颜色和质地）激活了纹状体，这是大脑参与决策的一部分。这些决定包括有关食物消费的选择。
斯莫尔说，这就是超加工食品成为问题的地方。食用这些食物后人体消耗的能量与摄入的感知能量不匹配。结果，大脑以鼓励暴饮暴食的方式变得混乱。例如，天然甜味剂（例如蜂蜜，枫糖浆和食用糖）提供一定数量的卡路里，这些食物促使人们对甜味产生预期，这表明身体会为卡路里的摄入量做出预期并做好准备。但是，诸如糖精的人造甜味剂无需增加能量即可提供甜味的预期和体验。大脑已经预料到了卡路里，现在却感觉到缺少某种东西，这鼓励我们继续进食。
进一步使事情复杂化的是，超加工食品通常包含营养性和非营养性甜味剂的组合，Smal说，这种甜味剂产生令人惊讶的新陈代谢作用，从而产生特别有效的增强作用。也就是说，吃它们会使我们想要更多这些食物。“很明显，包含营养性和非营养性甜味剂的食品和饮料的能量价值没有被准确地传达给大脑，” Small指出。“同样清楚的是，霍尔已经发现有证据表明，人们在食用高度加工的食物后会进食更多。我的看法是，当我们吃超加工食品时，我们没有得到从较少加工食品中得到的代谢信号，而大脑根本没有记录总的卡路里负荷，因此需要更多的热量。”
斯莫尔说，动物研究支持这样一种理论，即超加工食品会破坏影响食物强化和整体摄入量的肠脑信号。她说：“我们本着这种勇敢的态度进来，卡路里是一种卡路里，但是很多食物都有意想不到的后果，” “例如，在自然界中，碳水化合物几乎总是与纤维一起包装，而在超加工食品中，纤维根本就不存在，或者以自然界中没有的形式被包含在内。而且，在自然界中的同一种食物中很少发现碳水化合物和脂肪，但是超加工食品往往将两者同时包装。我们已经创建了所有这些富含脂肪，糖，盐和添加剂的超美味食物，我们显然更喜欢这些食物。但是这些食物不一定会引起饱腹感。他们似乎招来的是渴望。”
小型科学家和其他科学家推测，超加工食品在某种意义上类似于成瘾性药物，因为食用它们不会带来满足感，而是渴望获得更多。麻省理工学院的神经科学家安·格雷比尔（Ann Graybiel）是习惯养成方面的公认专家，他说，外部提示（如单看糖果棒）会引起反射反应，导致大脑几乎自动地鼓励行为。她说：“当习惯形成为'块'时，正在发生的事情的一部分。”“您学习了行为模式，大脑将整个序列打包在一起，包括开始和结束标记，因此您无需进一步考虑。”（纹状体中的某些神经元负责将行为分组为单个，习惯性习惯。）
密歇根大学心理学和神经科学教授肯特·贝里奇（Kent Berridge）补充说，吃大量的超加工食品实际上可能会改变人们对食物线索的敏感性，从而改变大脑的电路。他已经在啮齿动物中证明了这种作用。当您给老鼠做垃圾食品时，有些会增重，而有些则不会。在那些变得肥胖的人中，他们的多巴胺系统发生了变化，并且对食物线索变得过于敏感-他们变得过于专注于这一奖励。他们不再表现出更多的愉悦，但他们确实表现出更多的匮乏，而这种匮乏导致了更多的行动，即更多的寻求食物的行为。”
伯里奇强调，但这并不是一个统一的反应，他认为这不会成为暴饮暴食的唯一原因。“在某些人中改变食物（通过超加工）可能会触发这种反应，这是非常合理的，但我的猜测是我们不会发现它以相同的方式影响到我们所有人。我的猜测是，在肥胖症的情况下，我们将寻找亚组-也就是说，根据一个人的基因，有不同的肥胖途径。”
食物大战
并非所有研究人员都同意Hall的途径（超加工的途径）是导致肥胖的主要途径。普渡大学（Purdue University）营养学教授，美国营养学会新任负责人里克·马特斯（Rick Mattes）表示，他担心霍尔在没有充分理由的情况下破坏整个食品类别。“他是说超加工食品会导致暴饮暴食，但没有[大量]证据支持这一说法。我的观点是，如何操纵项目可能不是我们对此做出反应的主要驱动力，而是营养成分是更相关的因素。”
霍尔指出，他的确与饮食中的营养成分相符，但马特斯还有其他反对意见。可能最严重的是，在研究的每个环节中仅向参与者提供超加工或未加工的食物。他在一封电子邮件中写道：“在现实世界中，人们会混合使用”不同类型的食物。“这不是这项研究的错，但在试图将研究结果推论为自由生活者时，这是一个严重的问题。”
导致超加工食品超量消费的另一个可能因素是它们被快速食用，因此人们可能会在任何饱足机制启动之前将其吞噬很多。超加工食品往往是能量密集型食品，会将相对大量的卡路里包装到相对较小的包装中。这也可能会鼓励快速消费，从而绕过饱足感机制。尽管如此，快速饮食并不能解释为什么人们在下一顿饭中继续吃更多的超加工食品，而从理论上讲，他们本来应该不那么饿。
如果超加工食品确实是一个大问题，那么问题是，如果有的话，我们可以并且应该对此做些什么。当我问霍尔时，他不愿要求采取严格的措施，例如对这些食品征税。他说：“我担心，因为我们近60％的卡路里来自超加工食品，因此对这些食品征税可能会加剧某些人的食品安全感。”“我们已经发现超加工食品和暴饮暴食之间的联系，关于致病机理的假设有很多。但是，在您完全理解该机制之前，现在介入还为时过早。可能是添加剂和人工调味剂正在产生影响，或者超加工食品具有微量营养素缺乏症，人体会通过暴饮暴食来感知和响应。可能还有其他因素。我们只是不知道，但是。”
同时，他确实认为，有关超加工食品的现有证据是担心它们的原因：食品行业可以提供帮助，也许可以设计出加工量更少的食品，而食品工业可以提供帮助，但人们必须通过购买更多食品来表明自己想要这种食品。霍尔断言：“我不是传教士，但我确实认为，公众对食品系统的需求比任何政府法规都强大。”他说，他在所有这方面的工作是使科学正确。
本文最初以《科学美国人》 321、4、38-45（2019年10月）的标题为“大脑中的肥胖”发表。
DOI：10.1038 / scientificamerican1019-38
更多探索
以卡路里为热量，饮食中的脂肪限制导致肥胖者的体内脂肪损失超过碳水化合物限制。凯文·D·霍尔等。在细胞代谢，卷。22，第3号，第427-436页；2015年9月1日。
肥胖和肥胖男性等量生酮饮食后的能量消耗和身体成分变化。凯文·D·霍尔等。在美国临床营养学杂志，卷。104，第2号，第324-333页；2016年8月。
加工食品和食品奖励。Dana M. Small和Alexandra G. DiFeliceantonio inScience，第一卷。363，第346-347页；2019年1月25日。
超加工饮食会导致热量摄入过多和体重增加：住院的随意摄入食物的随机对照试验。凯文·D·霍尔等。在细胞代谢，卷。30，第1号，第67-77页和e1-e3；2019年7月2日。
食物成瘾。保罗·肯尼；2013年九月。
关于作者

艾伦·鲁珀尔·谢尔（Ellen Ruppel Shell）是波士顿大学科学新闻学教授，着有《工作：激进变革时期的工作与未来》（皇冠出版社，2018年）的作者。她经常撰写有关医学问题的文章，并着有《饥饿的基因：肥胖症行业的内幕》（格罗夫出版社，2002年）的作者。她在密歇根州弗林特的《科学美国人》杂志2016年7月号中写了关于铅中毒的争议
https://www.scientificamerican.com/article/a-new-theory-of-obesity/