编者按 在食品领域，任何以前未知的危害被发现都会引起高度关注。一篇最近发表在《自然》杂志的研究论文称，膳食乳化剂对小鼠肠道菌产生影响，进而可能促进结肠炎和代谢综合征的发生。乳化剂是什么？它有哪些作用？它真的会对健康产生危害吗？作者通过深入分析发现，这项研究的内容，并不足以对“膳食乳化剂”这一大类食品添加剂的安全问题作出判断。公众可以关注、探讨，但没有必要惊恐。
云无心（美国普渡大学食品工程博士，美国食品技术协会高级会员）
2015年3月5日出版的《自然》杂志以“快报（letter）”形式发表了一项研究，题目是《膳食乳化剂影响小鼠肠道菌促进结肠炎和代谢综合征》。在食品领域，任何以前未知的危害被发现都会引起高度关注。如果乳化剂真的对人体健康有如此危害，那么将会对食品行业产生巨大影响。
真有这么严重吗？要说清楚这个问题，还得从什么是乳化和乳化剂讲起。
很多食品中都有油脂和水同时存在。但如果油和水不能融合，就无法形成稳定均一的食物。乳化剂的分子中有一些“亲水”的部分，同时又有一些“疏水”的部分。亲水的部分喜欢待在水中，疏水的部分喜欢待在油中，互相牵扯妥协的结果，就是乳化剂分子喜欢待在水和油的界面上，让亲水那部分去水里，疏水那部分在油中。
如果把油分成一个个小油滴，表面包裹一层乳化剂，那么它们就能均匀分布在水中了，也就是通常所说“水乳交融”的局面。豆浆、牛奶就是典型的例子，把油脂分散成小滴并且让它们稳定存在，这个过程就是“乳化”。
在食品中，乳化是广泛存在的现象，比如冰激凌、奶粉、咖啡伴侣、沙拉酱、蛋黄酱等，都需要把油脂均匀分散开，否则人们看到一层明晃晃的油，想必吃下去的人不会多。还有一些含油量很高的固体食品，比如蛋糕和火腿肠，也需要油脂乳化，然后成胶固化，这样一来表面上就看不出油，也就不会影响食欲了。还有一些油多水少的食物体系，乳化剂是把水分散成小液滴，均匀分布在油中，典型的就是黄油。
乳化剂在食品中的作用还不仅仅是乳化。它们也能够与蛋白质或者碳水化合物发生作用，改变它们之间的互相连接，从而改善食物的口感。烘培食物中，合理使用乳化剂，可以在其他原料不改变的情况下获得更好的口感。而一些需要自己冲泡食用的粉末状食物，比如奶粉或者蛋白粉，加入适当的乳化剂可以改善分散性能，使得冲泡更加方便。
上文所述《自然》发表的研究选用了两种乳化剂，羧甲基纤维素钠（CMC）和吐温80（P80，亦称聚山梨醇酯80）。模型动物是一种野生型的小鼠（C57Bl/6）和两种基因改造的小鼠（IL10-/- and TLR5-/-）。这两种基因改造小鼠的肠道菌群更容易被改变以及发生炎症。在它们的饮水中，研究者分别加入1%的CMC和P80，考察它们对小鼠生理状况的影响。结果发现，在对照小鼠中，肠道菌距离上皮细胞的最近距离平均为25微米，在 距离上皮细胞10微米的距离之内没有细菌存在。而通过饮水摄入CMC或者P80的实验组老鼠中，这一最近距离平均减少了50%，还有的肠道菌与上皮细胞直接接触。这一现象的理论推测是：肠道中有大量细菌，而肠道上皮细胞依靠多层粘液组织使菌群处在完全距离之外；而饮食中的乳化剂破坏了这层粘液结构，使得肠道菌更靠近上皮细胞，从而造成与肠道发炎有关的疾病。
这项研究还发现，CMC和P80并没有增加三种老鼠粪便中的肠道菌总数，但在野生型和IL10-/- 鼠中，附着于结肠的细菌增加了两倍。在三种老鼠中，附着于小肠的菌群和粪便中的菌群的组成都发生了明显改变。菌群组成的改变会影响细菌对先天免疫信号的激活。研究中用粪便去激活促炎基因表达，发现摄入CMC和P80促进了这种激活能力。此外，研究人员还观察到CMC和P80也增加了野生型和IL10-/-型小鼠消化道的渗透性。这些现象表明，长期接触CMC和P80侵蚀了粘液的保护功能，增加了肠道菌在上皮细胞的附着，增加了促炎微生物的数量。
免疫细胞浸润是活性结肠炎的标志，通常伴随着两种现象：一是结肠形态的变化，二是白细胞髓过氧化物酶和促炎症标志物的增加。以这两种现象的出现作为判断标准，CMC和P80促进了结肠炎在IL10-/- 和TLR5-/-这两种基因缺陷小鼠中的发生，并加深了其严重程度。虽然它们在野生型小鼠中没有诱发结肠炎，但是导致了慢性肠道炎的细微病理变化，包括上皮损伤和结肠变短。这表明，CMC和P80会在易感宿主身上引发结肠炎，在野生宿主中也会诱发低度炎症。
代谢综合征经常伴随着低度炎症，低度炎症也可能是代谢综合征的诱因。那么，CMC和P80导致的菌群失调和低度炎症，是否会在野生型小鼠中促发代谢失调呢？研究者对此也进行了检验，发现CMC和PS80都导致了小鼠的体重增加，虽然体重增加量并不大，但在统计意义上是显著的。这一增加伴随着食物摄取量的增加，也就是说，摄取CMC和P80的小鼠吃得更多。此外，CMC和P80也破坏了对血糖的控制。
上述研究是把CMC和P80分散于水中，而人类摄取这些物质是通过液体和固体食物。为了考察它们的影响是否与食物形态有关，研究者还考察了通过鼠粮来摄入CMC和P80的影响，结果与通过饮水输入的影响一致。此外，研究者还探究了导致低度炎症和代谢综合征的最低剂量，他们发现：0.1%的CMC会导致体重和血糖的增加，0.5%会导致明显的低度炎症和增加肥胖；而0.1%的P80就会导致低度炎症和增加肥胖，0.5%会导致轻微的血糖代谢异常。
研究者也考察了另一种常见的食品添加剂——亚硫酸钠的影响，发现它没有导致代谢综合征。
CMC和P80导致的低度炎症和代谢综合征在无菌老鼠中没有发生，说明CMC和P80是通过影响菌群的组成或者菌群代谢来发生作用的。检测发现，CMC和P80降低了小鼠粪便中短链脂肪酸的含量。而一些短链脂肪酸，比如丁酸，被认为对于减缓发炎有着重要作用。此外，CMC和P80也改变了胆汁酸的水平，而胆汁酸的水平也会影响菌群组成。在无菌老鼠中，CMC和P80没有改变胆汁酸，没有减少粘液厚度，也没有改变上皮突起进入粘液的深度，这意味着CMC和P80的影响并非完全通过改变粘液结构而产生。
这些现象说明，CMC和P80导致小鼠肠道上皮细胞上的粘液改变，至少有一部分是来自于对肠道菌组成的改变——当然，也不能排除它们直接作用于宿主的可能。研究者还从喂食了CMC和P80的小鼠中移植了菌群到无菌小鼠体内，结果无菌小鼠也出现了前面所描述的现象。这说明，CMC和PS80导致的菌群变化，至少对于它们导致的发炎和代谢变化起到了推动作用。
从科学角度，这是一项非常有意义的研究。肠道菌对健康的影响，还依然是一个充满未知的领域。尤其是膳食因素如何影响肠道菌群，肠道菌群的改变又如何影响人体健康，人类还知之甚少。食品添加剂是现代食品中备受关注的方面，其安全性的评估是管理的核心。目前的评估通常是基于动物试验，目标是找出“不产生可见的不良影响”的最大剂量，然后乘以一个安全系数作为安全标准。如何判断“可见的不良影响”，则会受到检测目标和检测技术的限制。
这项研究提供了一些以前没有检测的指标，即对肠道菌群的影响，以及肠道菌的改变导致的其他影响——比如结肠炎和代谢综合征。如果对这些检测指标“不产生不良影响”的最大剂量比目前确定的剂量要低，那么就意味着，这些添加剂的安全剂量需要作出相应调整。也就是说，这项研究的结果，有可能增加目前的食品成分安全评估的项目。
值得注意的是，这项研究的内容，并不足以对“膳食乳化剂”这个大类作出判断。研究中使用了CMC、P80和亚硫酸钠，其中P80是典型的乳化剂，CMC具有乳化性能但主要功能是增稠。CMC和P80显示了对肠道菌的影响，而亚硫酸钠没有，但这并不足以推广到“膳食乳化剂”影响肠道菌。
乳化剂的共同特征是“乳化”，除此之外CMC和P80的理化性能相差巨大。P80是小分子表面活性剂，而CMC是高分子聚合物。在食品工业中，具有营养功能的卵磷脂和蛋白质也是常见的乳化剂，它们与CMC和P80的理化性质也相差巨大。如果要作出“膳食乳化剂影响小鼠肠道菌”的结论，那么还需要证明CMC和P80能够代表各种乳化剂，并且证明它们对肠道菌的影响是通过其“乳化”性能来实现的。
而在这项研究中，只能说明CMC和P80都能影响肠道菌，但没有证据显示其作用机制跟乳化有关。也就是说，这种影响有可能只是这两种物质的特性使然，而跟“乳化”无关。如果这种说法可能成立，那么依据它们的影响把结论推广到“乳化剂”的大范畴，就不够合理了。
此外，物质对健康的影响取决于摄入的总量，而非在食物中的含量。研究中依据美国食品药品监督管理局（FDA）对于CMC和P80的使用限量，采取了饮用水中1%的含量来进行研究。在饮食中，水的摄入总量要远远多于可能含有乳化剂的食物，这使得试验中小鼠摄入的CMC或者P80总量远远大于人们可能从饮食中摄取的量。
比如，按照水中1%的P80来算，如果一个人每天喝1.5升水，那么摄入的P80量将是15克。而联合国粮农组织和世界卫生组织下属的食品添加剂联合专家委员会（JECFA）制定的P80的摄入限量是每天每公斤体重25毫克，对于一个60公斤的成人来说，相当于1.5克。这个摄入量，相当于研究中得到的“最小有害剂量”。当然，从动物实验结果来为人制定安全标准，还需要考虑到物种和个体的差异，从而需要使用安全系数来解决不确定性。这种不确定性有可能是人更敏感，或者更不敏感。
在这些食品添加剂的安全评估中，是否该把这项研究的发现纳入考虑，或者如何纳入考虑，有待于监管部门的决策。公众可以关注、探讨，但没有必要惊恐。毕竟，人们从食品中摄入的乳化剂剂量，还是要远远小于研究中所使用的剂量。
参考文献：Benoit Chassaing, Omry Koren, Julia K. Goodrich, Angela C. Poole, Shanthi Srinivasan,Ruth E. Ley , Andrew T. Gewirtz. Dietary emulsifiers impact the mouse gut microbiota promoting colitis and metabolic syndrome. Nature 519, 92–96 (05 March 2015).
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