2015年3月5日出版的《自然》雜志以快報（letter）形式發(fā)表了一項研究，題目是《膳食乳化劑影響小鼠腸道菌促進結(jié)腸炎和代謝綜合征》。在食品中，任何以前不知道的危害被發(fā)現(xiàn)都會引發(fā)巨大的關(guān)注。如果乳化劑真的對人體健康有這樣的危害，將對食品行業(yè)產(chǎn)生巨大影響。
很多食品中都有油脂和水同時存在。但是油和水不能融合，就無法形成穩(wěn)定均一的食物。乳化劑的分子中有一些“親水”的部分，同時有一些“疏水”的部分。親水的部分喜歡呆在水中，疏水的部分喜歡呆在油中，互相牽扯妥協(xié)的結(jié)果就是乳化劑分子喜歡呆在水和油的界面上，讓親水那部分去水里，疏水那部分在油中。如果把油分成一個個的小滴，表面上包裹上這么一層乳化劑，它們就能均勻分布在水中了——就形成了通常所說的“水乳交融”的局面，豆?jié){、牛奶就是典型的例子，把油脂分散成小滴并且穩(wěn)定存在，就是“乳化”。
在食品中，乳化是廣泛存在的現(xiàn)象，比如冰激凌、奶粉、咖啡伴侶、沙拉醬、蛋黃醬等等，都需要把油脂均勻分散開，否則看到一層明亮的油，能夠吃下去的人實在不會多。還有一些含油很高的固體食品，比如蛋糕和火腿腸，也需要油脂乳化，在成膠固化，表面上就看不出油，不會影響食欲了。還有一些油多水少的食物體系，乳化劑是把水分散成小液滴，均勻分布在油中，典型的就是黃油。
乳化劑在食品中的作用還不僅僅是乳化。它們也能夠與蛋白質(zhì)或者碳水化合物作用，改變它們之間的互相連接，從而改善食物的口感。烘培食物中，合理使用乳化劑，可以在其他原料不改變的情況下獲得更好的口感。而一些需要自己沖泡食用的粉末狀食物，比如奶粉或者蛋白粉，適當(dāng)加入合適的乳化劑可以改善分散性能，使得沖泡更加方便。
這項研究選用了兩種乳化劑，羧甲基纖維素鈉（CMC）和吐溫80（P80）。模型動物是一種野生型的小鼠（C57Bl/6）和兩種基因改造的小鼠（Il10-/- andTlr5-/-）。這兩種基因改造小鼠的腸道菌群更容易被改變以及發(fā)生炎癥。在它們的飲水中，研究者分別加入1%的CMC和P80，考察它們對小鼠生理狀況的影響。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在對照小鼠中，腸道菌距離上皮細胞的最近距離平均為25微米，在 距離上皮細胞10 微米的距離之內(nèi)沒有細菌存在。而通過飲水?dāng)z入CMC或者P80的實驗組老鼠中，這一最近距離平均減少了50%，還有的腸道菌與上皮細胞直接接觸。這一現(xiàn)象的理論推測是：腸道中有大量細菌，而腸道上皮細胞依靠多層粘液組織使菌群處在安全距離之外；而飲食中的乳化劑破壞了這層粘液結(jié)構(gòu)，使得腸道菌更靠近上皮細胞，從而造成與腸道發(fā)炎有關(guān)的疾病。
這項研究還發(fā)現(xiàn)，CMC和P80并沒有增加三種老鼠糞便中的腸道菌總數(shù)，但在野生型和Il10-/-鼠中，附著于結(jié)腸的細菌增加了兩倍。在三種老鼠中，附著于小腸的菌群和糞便中的菌群的組成都發(fā)生了明顯改變。菌群組成的改變會影響細菌對先天免疫信號的激活。研究中用糞便去激活促炎基因表達，發(fā)現(xiàn)攝入CMC和P80促進了這種激活能力。此外，還觀察到CMC和P80也增加了野生型和Il10-/-型小鼠消化道的滲透性。這些現(xiàn)象表明，長期接觸CMC和P80侵蝕了粘液的保護功能，增加了腸道菌在上皮細胞上的附著，增加了促炎微生物的數(shù)量。
免疫細胞侵潤是活性結(jié)腸炎的標志，通常伴隨著兩種現(xiàn)象：一是結(jié)腸形態(tài)的變化，二是白細胞髓過氧化物酶和促炎癥標志物的增加。把這兩種現(xiàn)象的出現(xiàn)作為判斷標準，CMC和P80促進了結(jié)腸炎在Il10-/-和Tlr5-/-這兩種基因缺陷小鼠中的發(fā)生，并加深了其嚴重程度。雖然它們在野生型小鼠中沒有誘發(fā)結(jié)腸炎，但是導(dǎo)致了慢性腸道炎的細微病理變化，包括上皮損傷和結(jié)腸變短。這表明，CMC和P80會在易感宿主身上引發(fā)結(jié)腸炎，在野生宿主中也會誘發(fā)低度炎癥。
代謝綜合征經(jīng)常伴隨著低度炎癥，低度炎癥也也可能是代謝綜合征的誘因。那么，CMC和P80導(dǎo)致的菌群失調(diào)和低度炎癥，是否會在野生型鼠小鼠中促發(fā)代謝失調(diào)呢？研究者對此也進行了檢驗，發(fā)現(xiàn)CMC和PS80都導(dǎo)致了小鼠的體重增加。雖然增加的量并不大，但在統(tǒng)計意義上是顯著的。這一增加伴隨著食物攝取量的增加，也就是說攝取CMC和P80的小鼠吃得更多。此外，CMC和P80也破壞了對血糖的控制。
研究中是把CMC和P80分散于水中，而人類攝取這些物質(zhì)是通過液體和固體食物。為了考察它們的影響是否與食物形態(tài)有關(guān)，研究者還考察了通過鼠糧來攝入CMC和P80的影響，結(jié)果與通過飲水輸入的影響一致。此外，研究者還探究了導(dǎo)致低度炎癥和代謝綜合征的最低劑量，發(fā)現(xiàn)：0.1%的CMC會導(dǎo)致體重和血糖的增加，0.5%會導(dǎo)致明顯的低度炎癥和增加肥胖；而0.1%的P80就會導(dǎo)致低度炎癥和增加肥胖，0.5%會導(dǎo)致輕微的血糖代謝異常。
研究者也考察了另一種常見的食品添加劑——亞硫酸鈉的影響，發(fā)現(xiàn)它沒有導(dǎo)致代謝綜合征。
CMC和P80導(dǎo)致的低度炎癥和代謝綜合征在無菌老鼠中沒有發(fā)生，說明CMC和PS80是通過影響菌群的組成或者菌群代謝來發(fā)生作用的。檢測發(fā)現(xiàn)，CMC和PS80降低了小鼠糞便中短鏈脂肪酸的含量。而一些短鏈脂肪酸，比如丁酸，被認為對于減緩發(fā)炎有著重要作用。此外，CMC和PS80也改變了膽汁酸的水平，而膽汁酸的水平也會影響菌群組成。
在無菌老鼠中，CMC和PS80沒有改變膽汁酸，沒有減少粘液厚度，也沒有改變上皮突起進入粘液的深度，這意味著CMC和PS80的影響并非完全通過改變粘液結(jié)構(gòu)。這些現(xiàn)象說明，CMC和PS80導(dǎo)致小鼠腸道上皮細胞上的粘液改變，至少有一部分是來自于對腸道菌組成的改變——當(dāng)然，也不能排除它們直接作用于宿主的可能。研究者還從喂食了CMC和PS80小鼠中移植了菌群到無菌小鼠體內(nèi)，結(jié)果無菌小鼠也出現(xiàn)了前面所描述的現(xiàn)象。這說明，CMC和PS80導(dǎo)致的菌群變化，至少對于它們導(dǎo)致的發(fā)炎和代謝變化起到了推動作用。
從科學(xué)角度，這是一項非常有意義的研究。腸道菌對健康的影響，還依然是一個充滿未知的領(lǐng)域。尤其是膳食因素如何影響腸道菌群，腸道菌群的改變又如何影響人體健康，人類還知之甚少。食品添加劑是現(xiàn)代食品中備受關(guān)注的方面，其安全性的評估是管理的核心。目前的評估通常是基于動物試驗，目標是找出“不產(chǎn)生可見的不良影響”的最大劑量，然后除以一個安全系數(shù)作為安全標準。如何判斷“可見的不良影響”，會受到檢測目標和檢測技術(shù)的限制。這項研究提供了一些以前沒有檢測的指標，即對腸道菌群的影響，以及腸道菌的改變導(dǎo)致的其他影響——比如這項研究中的結(jié)腸炎和代謝綜合征。如果對這些指標“不產(chǎn)生不良影響”的最大劑量比現(xiàn)在確定的劑量要低，那么就意味著這些添加劑的安全劑量需要作出相應(yīng)調(diào)整。也就是說，這項研究的結(jié)果，有可能增加目前的食品成分安全評估的項目。
這篇論文的標題《膳食乳化劑影響小鼠腸道菌促進結(jié)腸炎和代謝綜合征》，多少有一些“標題黨”。研究的內(nèi)容，并不足以對于“膳食乳化劑”這個大類作出判斷。研究中使用了CMC、P80和亞硫酸鈉，其中P80是典型的乳化劑，CMC具有乳化性能，但主要功能是增稠。CMC和P80顯示了對腸道菌的影響，而亞硫酸鈉沒有，但這不足推廣到“膳食乳化劑”影響腸道菌。
乳化劑的共同特征是“乳化”，除此之外CMC和P80的理化性能相差巨大。P80是小分子表面活性劑，而CMC是高分子聚合物。在食品工業(yè)中，具有營養(yǎng)功能的卵磷脂和蛋白質(zhì)也是常見的乳化劑，它們與CMC和P80的理化性質(zhì)也相差巨大。如果要作出“膳食乳化劑影響小鼠腸道菌”的結(jié)論，那么還需要證明CMC和P80能夠代表各種乳化劑——這需要證明它們對腸道菌的影響是通過其“乳化”性能來實現(xiàn)的。而在這項研究中，只能說明CMC和P80都能影響腸道菌，但沒有證據(jù)顯示其作用機制跟乳化有關(guān)。也就是說，這種影響有可能只是這兩種物質(zhì)的特性，而跟“乳化”無關(guān)——如果這種可能成立，那么依據(jù)它們的影響把結(jié)論推廣到“乳化劑”，就不合理。
此外，物質(zhì)對健康的影響取決于攝入的總量，而非在食物中的含量。研究中依據(jù)FDA對于CMC和P80使用限量，采取了飲用水中1%的含量來進行研究。在飲食中，水的攝入總量要遠遠多于可能含有乳化劑的食物，這使得試驗中小鼠攝入的CMC或者P80總量遠遠大于人們可能從飲食中攝取的量。比如，按照水中1%的P80來算，如果一個人每天喝1.5升水，那么攝入的P80量將是15克。而JECFA制定的P80的攝入限量是每天每公斤體重25毫克，對于一個60公斤的成人相當(dāng)于1.5克。這個量，相當(dāng)于研究中得到的“最小有害劑量”。當(dāng)然，從動物實驗結(jié)果來為人制定安全標準，還需要考慮到物種和個體的差異，從而需要使用安全系數(shù)來解決不確定性。這種不確定性有可能是人更敏感，或者更不敏感。
在這些食品添加劑的安全評估中，是否該把這項研究的發(fā)現(xiàn)納入考慮，或者如何納入考慮，有待于監(jiān)管部門的決策。對于公眾，可以關(guān)注，可以探討，但目前也沒有必要驚恐。畢竟，從食品中攝入的乳化劑劑量，還是要遠遠小于研究中所使用的劑量。
