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怕胖却无力抵抗美食诱惑?物理学家可以这样帮你

2017-01-03 16:21:00 来源:环球网

  发达国家居民在变得更加肥胖。英国的肥胖率在过去25年中几乎增长到原来的4倍;而在经济合作与发展组织(OECD)大多数富裕的成员国中,超重和肥胖人群占据了大部分人口。导致群体性肥胖的原因多种多样,久坐的生活方式和高热量即食食品显然是重要因素,但事情并不完全如此。

  在我们吃东西的时候,体内会进行极其复杂的激素调节过程,这一过程涉及的不止是我们当天吃下的食物,还与我们之前吃过的食品的种类和总量相关。不幸的是,我们的身体会在这样的过程中习得一种易于变胖的倾向,而要想翻转这种倾向让身体重新变瘦并不容易。

  举例来说,让我们想想身体是如何意识到自己吃饱了的。饱腹感(感觉吃饱了)和满足感(不想再吃了)既来自于外部环境和物理因素,比如盘子的大小、食物的多少、胃部的饱胀程度,也来自于我们体内新陈代谢的反馈。当肠道探测到脂肪酸、糖类、氨基酸的存在,就会释放出几种已知的“饱腹感激素”。这些激素使我们感到“吃饱了”,但是人体释放这些激素的途径以及大脑对它们的调控方式非常复杂,我们还不完全清楚。我们的胃肠道是一组十分复杂的器官:举个例子,口腔中有能够让我们感知食物甜、咸、苦、鲜味道的味觉受体,而这些受体在胃部、小肠、大肠中同样存在。所以并不是只有嘴才能“品尝”食物。

  无论一个人是超重还是偏瘦,接受任何一种“饱腹感激素”的注射都会降低他的热量摄入水平。但遗憾的是,这些激素很快就会恢复到原有水平,它们的作用甚至支撑不到下一顿饭的时间。此外,反复给药也起不到减肥的效果,因为互相联结的激素反应能够逐渐适应这些额外的激素。因此,饱腹感激素可能并不会成为一种好的候选减肥方案。那么,是否还有其它可能有效的介入方案呢?

  一种方案需要利用能够增加饱腹感的外部因素,比如减小包装食品的单包含量:结果不出所料,我们会因此吃得更少。我们也可以把食物做得更加厚实、更有嚼劲,这样就需要咀嚼更多次、吃得更慢,从而达到少吃的目的。然而,现代人快速的生活节奏和广泛流行的速食食品使这一方案显得不够现实。在考虑实用的同时,我们也应该意识到加工食品不会在短时间内消失。

  另一个方案是重构(re-engineer)食物。这听起来很极端,但是某种意义上,它们已经出现在了我们的生活中:许多现代加工食品为迎合消费者偏好而变得更加细腻、浓厚、味道鲜明。这一方案的主要挑战是在创造美味食物的同时,有效地将食品中添加的饱腹感激素释放到它们最能发挥作用的人体组织里。而这些所谓“功能食品”的开发就需要用到软物质物理。

  不只是营养

  除具有“正常”的营养价值和味道外,功能食品能带来一些额外的生理效应。举例来说,富含维生素的面包、牛奶和橙汁,加入“益生菌”的酸奶,高Ω-3脂肪酸的鸡蛋,添加纤维来减少脂肪含量的肉制品。功能食品也可以方便过敏或者有其它健康状况的人群:无乳糖和无麸质食品越来越多地出现在超市货架上。

  但是用更健康的成分替代原有成分,或者向已有的食品配方中添加新的成分(比如饱腹感激素),都不是一件容易的事情。食品配方往往都是长时间实践研究而得的复杂成果,添加或者去除任意一部分都会产生难以预期的后果。

  理解食物结构和食品配方的任务正好属于软物质物理的领域:软物质物理研究含有分散的气泡、胶体、乳液或聚合物的复杂流体。这些分散物质的尺度可以从纳米到微米量级——后者正是咀嚼时你的唇舌所能感知的尺度。

  以冰淇凌为例,它含有气泡、乳液、冰晶等胶体颗粒,也含有作为聚合物和两亲性分子(同时包含亲水基和疏水基的分子)的蛋白质。而在巧克力中,可可颗粒、糖晶体和蛋白质聚合物混合于可可脂连续相中。啤酒泡沫则依靠生物分子降解产生的聚合物来保持稳定。在软物质物理学家眼中,意大利面就是一种玻璃相的无定型碳水化合物。所有这些食物成分都充满了生物学复杂性,但它们都可以被改造,并且为将功能性成分送达身体中相应部位提供了可能性。

  乳液(分散相液滴悬浮于连续相液体的混合物)可以将饱腹感激素运送到肠道。很多加工食品都含有这样的乳液:沙拉酱就是油滴悬浮于富水相中的乳液,而黄油和人造黄油则是水滴悬浮于富油相中。这样的乳液中,作为“乳化剂”的两亲分子可以稳定其中悬浮的液滴,避免液滴间的聚集;“乳化助剂”则可以使连续相变得浓厚或发生胶化,从而避免乳滴间发生碰撞。这样的乳液中同时含有水相、油相和两亲相,就可能可以同时容纳用以提升饱腹感的多种功能成分。合理地组合、加工乳液可以使它们形成各种质地,从糊状到胶状再到可以自由流动的液体,甚至可以在干燥后成为粉状的添加成分。重要的是,很多食品级的材料都可以用相对简单又节能的方法加工成乳液。

编辑:侯斐烨

关键词:肥胖;美食;物理学家;蛋白质;乳液;饱腹感;

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