摘 要 該文系統(tǒng)地綜述了甜味劑的分類、代謝特點和優(yōu)勢,并重點探討了各類甜味劑與人體健康之間的關(guān)系。甜味劑根據(jù)來源和化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為天然和人工兩大類,其代謝特點因具體類型而異。研究表明,過度攝入人工甜味劑可能與肥胖、糖尿病等疾病風(fēng)險相關(guān);而天然甜味劑(如糖醇類和甜菊糖苷等)可能具有調(diào)節(jié)腸道菌群、抗炎抗氧化、保肝等有益作用。該文為后續(xù)甜味劑加工方向提供參考,尤其為甜味劑與人體健康研究方向提供理論依據(jù)。

近年來,全球含糖飲料、甜食和含糖乳制品的總體消費量持續(xù)增長。添加糖攝入過多導(dǎo)致的健康問題在全球范圍內(nèi)日益突出,大量人群隊列研究也表明,高糖飲食會增加肥胖、糖尿病、心腦血管等疾病的風(fēng)險,對消費者的生活質(zhì)量產(chǎn)生不利影響,并增加社會相關(guān)疾病的預(yù)防和醫(yī)療支出[1]。目前,減糖控糖已成為人們最迫切的健康需求之一,常用的膳食策略是在食品中采用低熱量或無熱量的甜味劑替代蔗糖等高熱量的添加糖,既能保持良好口感,又能控制能量,為人們實現(xiàn)“減糖不減甜”的目標(biāo)提供選擇。

甜味劑是指具有甜味的一類物質(zhì),添加到食品中既滿足人們的甜味感受,同時減少能量攝入,又稱代糖。雖然人們普遍認(rèn)為甜味劑相對安全,但對于消費者長期食用特定甜味劑的安全性仍存在一些擔(dān)憂。例如,研究發(fā)現(xiàn)膳食甜味劑三氯蔗糖可能是T細(xì)胞介導(dǎo)反應(yīng)的負(fù)調(diào)節(jié)劑,大量攝入三氯蔗糖會影響小鼠的免疫系統(tǒng),降低小鼠體內(nèi)T細(xì)胞的活性[2]。世界衛(wèi)生組織發(fā)布的有關(guān)非糖甜味劑新指南也建議不要使用非糖甜味劑來控制體重[3]。因此,近年來甜味劑與人體健康的復(fù)雜關(guān)系引起了很多爭論,研究發(fā)現(xiàn)長期攝入甜味劑與人體健康的關(guān)系相對復(fù)雜,需要考慮攝入量、食用頻率、各種甜味劑的種類,同時使用不同甜味劑的綜合作用,以及消費者的個體差異等多種因素。本文重點介紹了食品行業(yè)常用甜味劑的分類、吸收代謝特點、獨特優(yōu)勢以及對人體健康的影響,為進(jìn)一步探討甜味劑與健康的關(guān)系提供理論依據(jù),也為消費者理性選擇含甜味劑的食品提供一定的參考依據(jù)。

1 甜味劑的分類

隨著提取和合成技術(shù)的飛速發(fā)展,甜味劑的種類也越來越豐富,按其營養(yǎng)價值可分為營養(yǎng)性甜味劑和非營養(yǎng)性甜味劑;按甜度可分為低甜度甜味劑和高甜度甜味劑;按化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為糖類甜味劑和非糖類甜味劑;按來源可分為天然甜味劑和人工甜味劑。天然甜味劑中的糖醇類甜味劑是通過將糖分子上的醛基或酮基還原成羥基而得到的低消化率化合物。糖醇類甜味劑在體內(nèi)部分被胰島素代謝或不被胰島素代謝,不會增加血糖,熱量低,口感好,被廣泛應(yīng)用于食品中。除糖醇類甜味劑外,其他天然甜味劑,如甜菊糖苷、羅漢果甜苷、甘草酸銨、索馬甜等,主要來源于蔬菜和水果,是植物或微生物的次級代謝產(chǎn)物,通過直接提取或改性從自然界獲得。大部分天然甜味劑,特別是糖醇類甜味劑在被用作食品添加劑時不受限制,因其低熱量、低毒性而廣受歡迎[4]。人工甜味劑又稱無營養(yǎng)或無熱量甜味劑,是一種甜度比蔗糖高幾百倍的甜味化合物,主要功能是增加食品的甜味,目前,在食品領(lǐng)域廣泛使用的人工甜味劑主要有三氯蔗糖、阿斯巴甜、甜蜜素、安賽蜜、糖精鈉、愛德萬甜、紐甜、阿利甜等。

中國GB 2760—2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》也規(guī)定了中國食品加工中可以使用的甜味劑種類:天然甜味劑(木糖醇、赤蘚糖醇、山梨糖醇、麥芽糖醇、乳糖醇、D-甘露糖醇、異麥芽酮糖、甜菊糖苷、羅漢果甜苷、甘草酸銨、索馬甜等);人工甜味劑(三氯蔗糖、阿斯巴甜、甜蜜素、安賽蜜、糖精鈉、愛德萬甜、紐甜、阿力甜等),各種類型甜味劑的主要概況見表1。

表1 市場上常用的功能性甜味劑
Table 1 The functional sweeteners used in the market

分類名稱分子式甜度(與蔗糖比)ADI值/[mg/(kg BW·d)]熱量/(kcal/g)天然甜味劑木糖醇 C5H12O51未作具體規(guī)定2.4赤蘚糖醇 C4H10O40.6～0.8未作具體規(guī)定0.21麥芽糖醇 C12H24O110.9未作具體規(guī)定2.1山梨糖醇 C6H14O60.4～0.7未作具體規(guī)定2.6乳糖醇 C12H24O110.3～0.4未作具體規(guī)定2D-甘露糖醇 C6H14O60.4～0.7未作具體規(guī)定1.6異麥芽酮糖C12H22O110.45未作具體規(guī)定2甜菊糖苷C38H60O18200～3000～40羅漢果甜苷C60H102O29300未經(jīng)JECFA評價0甘草酸 C42H62O1630～200未經(jīng)JECFA評價低熱量索馬甜C11H9N3O22 000～3 000未作具體規(guī)定4.1人工甜味劑三氯蔗糖C12H19Cl3O8600150阿斯巴甜C14H18N2O52000～404甜蜜素C6H12NNaO3S500～110安賽蜜C4H4KNO4S2000～150糖精鈉C7H4NNaO3S3000～50愛德萬甜C24H30N2O7·H2O20 0000～5低熱量紐甜C20H30N2O57 000～13 0000～2低熱量阿力甜C14H25N3O4S2 0000～1低熱量

注：未作具體規(guī)定,可按生產(chǎn)需要適量使用。低熱量指與蔗糖甜度相等時的含量,其熱值低于蔗糖熱值的2%。

2 常見甜味劑的吸收和代謝

由于不同甜味劑的來源和化學(xué)結(jié)構(gòu)不同,在機(jī)體內(nèi)的吸收、分布、代謝及排泄途徑也不相同,對機(jī)體健康的影響也具有一定差異?？梢栽谛∧c被吸收的甜味劑可能會通過血液循環(huán)運送到其他組織器官,與甜味受體結(jié)合發(fā)揮作用;不能被小腸吸收代謝的甜味劑則會被運輸?shù)酱竽c,跟定植在大腸的腸道微生物相互作用,然后經(jīng)糞便排出體外[5]。

2.1 天然甜味劑

天然甜味劑中的糖醇類甜味劑又稱多元醇,來自各種植物、藻類和微生物。糖醇類甜味劑具有熱量低、不發(fā)生馬拉德反應(yīng)、耐熱性好、清涼感強(qiáng)等特點,可在一定程度上提高食品質(zhì)量,預(yù)防慢性疾病。目前,木糖醇、赤蘚糖醇、山梨糖醇和麥芽糖醇等糖醇類甜味劑已被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)。木糖醇在體內(nèi)可參與葡萄糖醛酸代謝,不需要胰島素的協(xié)同作用。研究表明,約85%的木糖醇由肝臟代謝,10%由腎臟代謝,只有一小部分木糖醇被血細(xì)胞或其他組織利用[6]。低能量與特殊代謝途徑是赤蘚糖醇代謝特性之一[7]。60%～90%的赤蘚糖醇會被小腸迅速吸收進(jìn)入血液,并通過尿液排出體外,剩余的赤蘚糖醇不會參與腸道微生物群的新陳代謝。ARRIGONI等[8]也通過體外實驗證明,赤蘚糖醇在24 h內(nèi)完全不被細(xì)菌發(fā)酵,這也證明了人體腸道微生物群不會發(fā)酵赤蘚糖醇,赤蘚糖醇不會影響微生物的新陳代謝?？诜嚼娲己?大部分山梨醇在結(jié)腸中被微生物發(fā)酵利用,10%的山梨醇隨糞便和尿液排出體外,極少部分山梨醇在小腸中通過山梨醇脫氫酶氧化成果糖,進(jìn)入果糖-1-磷酸代謝途徑進(jìn)一步代謝[9]。麥芽糖醇幾乎完全不能被唾液、胃液和其他消化液分解。約10%的麥芽糖醇被小腸吸收利用,約90%的麥芽糖醇在大腸中被腸道菌群分解成短鏈脂肪酸[6]。

除糖醇類甜味劑外,羅漢果甜苷、甜菊糖苷、甘草酸鹽、索馬甜等天然甜味劑具有口感好、穩(wěn)定性高、溶解性好、能量低、安全性好等優(yōu)點,其中甜菊糖苷和羅漢果甜苷被廣泛使用。甜菊糖苷進(jìn)入人體后,在小腸內(nèi)不會被消化酶消化分解,而是完整地進(jìn)入大腸。然后大部分甜菊糖苷會隨糞便排出體外,還有一部分甜菊糖苷會被微生物降解代謝為甜菊醇,在腎、肝等組織中被吸收和葡萄糖醛酸化,并隨尿液排出體外[10]。羅漢果甜苷基本不被人體吸收,隨尿液排出體外,極少部分羅漢果甜苷會被腸道微生物群降解為羅漢果苷Ⅱ-E和其他活性代謝物[11]。

2.2 人工甜味劑

隨著合成技術(shù)的飛速發(fā)展,人工甜味劑也在不斷地被開發(fā)出來。糖精鈉、阿斯巴甜、三氯蔗糖、甜蜜素、安賽蜜和紐甜是應(yīng)用最廣泛的人工甜味劑。不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的人工甜味劑在人體內(nèi)的吸收和代謝特性也不同。三氯蔗糖、甜蜜素、安賽蜜和糖精鈉等人工甜味劑在人體內(nèi)幾乎不發(fā)生任何化學(xué)變化,也不會被人體吸收,主要通過腎臟直接排出體外。然而,阿斯巴甜等其他人工甜味劑可在體內(nèi)代謝產(chǎn)生氨基酸等代謝物,再經(jīng)肝臟代謝排出體外[12]。

糖精鈉是最古老的人工甜味劑。大約85%～95%的糖精鈉會被人體血液循環(huán)吸收,然后隨尿液排出體外[13]。甜蜜素基本上不參與人體新陳代謝,其原型通過尿液(40%)和糞便(60%)排出體外。極少部分甜蜜素被腸道微生物代謝為環(huán)己烷,然后隨尿液排出體外[14]。安賽蜜在腸道中被吸收進(jìn)入血液循環(huán),24 h后通過腎臟隨尿液排出體外(>99%)。通過大腸并隨糞便排出體外的安賽蜜很少(<1%),因此不會影響腸道微生物群。

三氯蔗糖是一種三氯衍生物,由蔗糖氯化合成。三氯蔗糖幾乎不被人體代謝。三氯蔗糖進(jìn)入人體后,有11%～27%可被腸道吸收,然后隨血液循環(huán)進(jìn)入腎臟,最后隨尿液排出體外。約80%的三氯蔗糖通過腸道和糞便排出體外[15]。不過,最新研究發(fā)現(xiàn),三氯蔗糖可能不會完全隨尿液和糞便排出體外,其在體內(nèi)的消化、吸收和蓄積可能會對新陳代謝產(chǎn)生一定影響[16]。人體攝入阿斯巴甜后不會直接進(jìn)入血液循環(huán)。100%的阿斯巴甜在小腸中被消化酶分解成甲醇(10%)、天門冬氨酸(40%)和苯丙氨酸(50%),進(jìn)入血液循環(huán),參與體內(nèi)氨基酸的代謝[17]。因此,它不會在體內(nèi)蓄積,也不會到達(dá)結(jié)腸。紐甜和愛德萬甜是阿斯巴甜的衍生物,攝入后主要隨尿液和糞便排出體外[14]。

3 代糖的優(yōu)勢

3.1 提供甜味,熱量低,有利于控制能量攝入

天然糖(如蔗糖、葡萄糖、果糖)的熱量為16.74 kJ/g。市場上常見的甜味劑具有無熱量或僅有少量熱量和高甜度的特點。在膳食總量不變的情況下,用甜味劑替代蔗糖等添加糖,既能保留食物的甜味,又能減少消費者的能量攝入?！妒称诽鹞秳┛茖W(xué)共識(2022)》指出,糖醇類甜味劑每克約產(chǎn)生6.70～10.88 kJ熱量,赤蘚糖醇每克僅產(chǎn)生0.879 kJ熱量,而且糖醇類甜味劑進(jìn)入人體后幾乎不代謝,人體吸收的熱量很低。甜蜜素、安賽蜜、糖精鈉、三氯蔗糖和甜菊糖苷產(chǎn)生的熱量幾乎為零。雖然阿斯巴甜每克可產(chǎn)生12.56～16.74 kJ的熱量,但其甜度是蔗糖的200倍。在甜度相同的情況下,阿斯巴甜用量非常小,產(chǎn)生的熱量可忽略不計。因此,糖攝入過多或需要控糖的人可適當(dāng)使用甜味劑來代替糖。健康飲食的關(guān)鍵在于合理膳食、平衡膳食,消費者應(yīng)積極控制對甜食的過度追求,不應(yīng)夸大甜味劑的作用。

3.2 有助于降低齲齒發(fā)生風(fēng)險

糖分?jǐn)z入過多是導(dǎo)致齲齒的危險因素之一。糖被口腔微生物代謝,產(chǎn)生酸,侵蝕牙釉質(zhì),導(dǎo)致齲齒,而大多數(shù)甜味劑不能被口腔微生物代謝。因此,用甜味劑代替食物中的添加糖有助于降低患齲齒的風(fēng)險。例如,山梨醇口香糖不會致齲,經(jīng)常食用山梨醇口香糖可以預(yù)防齲齒[18]。木糖醇不被產(chǎn)齲細(xì)菌發(fā)酵利用,在口腔內(nèi)不產(chǎn)生酸,可抑制鏈球菌的生長,緩解口腔內(nèi)pH值,防止牙齒酸蝕,從而預(yù)防齲齒[19]。赤蘚糖醇也可以降低齲齒風(fēng)險,研究表明,食用含有赤蘚糖醇的糖果或咀嚼片(5～7.5 g/d)可抑制幼兒、青少年和成人的牙菌斑形成[20]。此外,赤蘚糖醇對細(xì)菌生長的抑制作用比山梨醇和木糖醇更顯著,這可能是由于赤蘚糖醇能夠被動地跨細(xì)菌細(xì)胞膜,從而干擾細(xì)菌生長途徑[21]。此外,麥芽糖醇和乳糖醇也能降低齲齒的發(fā)病率,可用于各種食品和牙齒護(hù)理產(chǎn)品。對人工甜味劑的研究表明,安賽蜜、阿斯巴甜、糖精鈉和三氯蔗糖等甜味劑可以抑制口腔中變形鏈球菌和血鏈球菌的生長和產(chǎn)酸,從而預(yù)防牙菌斑和齲齒。

3.3 為高血糖人群及糖尿病患者提供更豐富的食物選擇

血糖管理是糖尿病患者管理的主要目標(biāo)之一。大多數(shù)甜味劑的攝入不會影響血糖,也不會增加體內(nèi)胰島素水平,符合糖尿病患者的飲食需求?！吨袊?型糖尿病防治指南》也指出,偏好甜食的糖尿病患者可適當(dāng)食用糖醇和非營養(yǎng)性甜味劑[22]。

3.4 提高食品的感官特性

有些甜味劑不僅可以替代蔗糖提供甜味,還可以增加或改善特定食品的風(fēng)味,增強(qiáng)食品的感官特性。例如,在紅茶和原味酸奶中添加甜菊糖苷、羅漢果甜苷和安賽蜜來代替蔗糖,可更好地突出紅茶原有的苦味,減少酸奶的甜味刺激。巧克力牛奶中添加羅漢果甜苷和甜菊糖苷能更好地激發(fā)巧克力原有的苦味[23]。

4 甜味劑對人體健康的影響

甜味劑對人類健康的影響存在爭議。一方面,人們認(rèn)為使用甜味劑,特別是非營養(yǎng)性甜味劑,可以取代糖來提供甜味,并通過減少糖的攝入來預(yù)防齲齒、肥胖和糖尿病;另一方面,隨著全球甜味劑消費量的不斷增長,有關(guān)甜味劑對人體健康影響的研究也越來越多。一些研究指出,用甜味食品和飲料替代含糖食品和飲料可能并不像人們曾經(jīng)認(rèn)為的那樣有益。最近有報道稱,甜味劑可通過改變腸道微生物群的組成來影響葡萄糖耐量。

4.1 甜味劑與肥胖

近年來,全球肥胖人口比例持續(xù)上升,而甜味劑可以增加食物的飽腹感,控制總能量的攝入,因此迅速流行起來。雖然從理論上講,使用甜味劑似乎有利于肥胖者控制體重,但也有研究者擔(dān)心,過度依賴甜味劑會增加人們對甜味的渴求,從而增加減肥的難度。此外,甜味劑的種類很多,不同的甜味劑對減肥的效果也不同。因此,仍需進(jìn)一步研究探討各種甜味劑對體重、食欲的長期影響,確定各種甜味劑在長期體重控制中的作用。

木糖醇的代謝物能促進(jìn)脂肪酶的合成,還能減緩胃排空速度,增加飽腹感[24]。在動物層面,赤蘚糖醇對能量消耗影響的研究結(jié)果并不一致;例如,KAWANO等[25]報道,小鼠在高脂肪飲食中補(bǔ)充5%的赤蘚糖醇,體重增加較少,能量消耗較高。ORTIZ等[26]的研究表明,4%赤蘚糖醇干預(yù)對小鼠體重和肥胖程度沒有顯著影響。MITSUTOMI等[27]指出,4%赤蘚糖醇的高脂飲食會促進(jìn)小鼠白色脂肪組織的堆積。赤蘚糖醇對體重影響的臨床試驗非常有限,其中一項試驗只持續(xù)了7 d,結(jié)果表明12名健康男性按每公斤體重攝入1 g赤蘚糖醇對體重沒有影響[28]。研究表明,7%的乳糖醇能顯著降低小鼠的體重和脂肪堆積[29]。大多數(shù)研究發(fā)現(xiàn),攝入阿斯巴甜或三氯蔗糖對血糖、胰島素或腸道激素濃度沒有影響,但相關(guān)人體實驗表明,長期攝入阿斯巴甜可能會增加內(nèi)臟和骨骼肌脂肪組織沉積和肥胖的風(fēng)險[30]。根據(jù)現(xiàn)有的研究,使用甜味劑控制體重更多的是基于理論,對肥胖者也可能產(chǎn)生微小的益處。對于正常人群來說,長期食用甜味劑可能會增強(qiáng)人們對甜食的欲望,從而導(dǎo)致肥胖,世界衛(wèi)生組織發(fā)布的指南不建議使用糖替代品來控制體重。

4.2 甜味劑與糖尿病

蔗糖、蜂蜜和果糖等糖類可以給食物帶來很好的甜味,但高糖飲食會增加患糖尿病等代謝性疾病的可能性?？刂蒲鞘翘悄虿』颊吖芾淼闹饕繕?biāo)之一。攝入大多數(shù)甜味劑不會影響血糖或增加胰島素水平,這非常符合糖尿病患者的特殊飲食需求。

木糖醇是葡萄糖代謝的中間體,攝入后無需胰島素即可滲入細(xì)胞參與人體代謝,不會引起血糖值升高,因此特別適合作為糖尿病患者的代糖。木糖醇還能改善與糖尿病相關(guān)的氧化應(yīng)激,清除自由基并抑制其生成,還具有顯著的生酮作用[31]。但研究表明,低劑量(5%)和中劑量(10%)木糖醇會加重糖尿病大鼠的腎小管損傷,而高劑量(20%)木糖醇則能改善糖尿病大鼠的癥狀,并可能對糖尿病大鼠的腎小管損傷有一定的保護(hù)作用[32]。赤蘚糖醇在多種糖尿病動物模型中都有降血糖作用。例如,赤蘚糖醇可以通過抑制α-葡萄糖苷來降低糖尿病小鼠餐后血糖[33]。臨床試驗也證明了赤蘚糖醇對糖尿病患者的潛在益處[34]。由于人體內(nèi)沒有消化麥芽糖醇的酶,因此攝入麥芽糖醇不會導(dǎo)致胰島素分泌水平升高,也不會使血糖升高,因此糖尿病患者可以放心食用。體外研究表明,麥芽糖醇能明顯抑制α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶的活性[35]。上述研究結(jié)果表明,麥芽糖醇可通過減少碳水化合物的消化和葡萄糖的吸收來降低血糖。自1929年首次被推薦作為糖尿病食品/飲食中的甜味劑以來,山梨醇受到了廣泛關(guān)注。KANG等[36]報道了山梨醇在體外對大鼠腸道α-葡萄糖苷酶和豬胰腺α-淀粉酶的抑制活性。山梨醇還顯示出明顯的體內(nèi)外血糖控制作用,在體外胰島素存在或不存在的情況下,山梨醇能增加大鼠腰肌對葡萄糖的吸收,并以濃度依賴性方式抑制大鼠空腸對葡萄糖的吸收。在動物實驗中,山梨醇能抑制正常大鼠和2型糖尿病大鼠腸道對葡萄糖的吸收,降低血糖,這表明山梨醇具有抗高血糖活性[35]。不過,長期食用代糖山梨醇會誘發(fā)小鼠葡萄糖不耐受[37]。

一些動物實驗表明,甜菊糖苷和羅漢果甜苷等天然甜味劑具有抗高血糖、促胰島素分泌和降血糖作用。例如,童紅梅等[38]的研究表明,甜菊糖苷干預(yù)可顯著降低糖尿病大鼠的空腹血糖,改善糖耐量和胰島素分泌。服用甜菊糖苷還能降低db/db糖尿病小鼠的血糖水平,改善胰島素抵抗[39]。羅漢果甜苷也有一定的降低血糖作用。在細(xì)胞實驗中,羅漢果甜苷能明顯緩解棕櫚酸誘導(dǎo)的HepG2細(xì)胞的胰島素抵抗[40]。動物實驗表明,新鮮羅漢果皂苷可通過抑制食物葡萄糖轉(zhuǎn)化和提高胰島素水平來抑制正常小鼠餐后血糖的升高[41]。

關(guān)于人造甜味劑對血糖和糖尿病影響的報告并不一致。例如,HIGGINS等[42]發(fā)現(xiàn),受試者在攝入阿斯巴甜12周后,其葡萄糖耐量和體重沒有變化,與攝入蔗糖的結(jié)果有顯著差異,這證實了天門冬氨酸酯不會產(chǎn)生熱量和導(dǎo)致肥胖的觀點。然而,DALENBERG等[43]的人體實驗結(jié)果表明,在攝入碳水化合物的同時攝入三氯蔗糖會迅速破壞糖代謝,并導(dǎo)致大腦對甜味的敏感性長期下降。TSAI等[44]通過動物實驗證明,三氯蔗糖可增加高脂飲食誘導(dǎo)的小鼠胰島素抵抗,并通過肝臟中依賴T1R3-ERK1/2的途徑中斷胰島素信號傳導(dǎo)。

4.3 甜味劑與心腦血管疾病

心腦血管疾病是世界上最主要的死亡原因。大量研究表明,各種心腦血管疾病都與甜味劑,尤其是人造甜味劑的攝入有關(guān)。盡管這些研究的實驗結(jié)果參差不齊,但這些報告普遍支持甜味劑(尤其是人造甜味劑)的攝入與心腦血管疾病之間的潛在關(guān)系。

例如,動物和人體研究表明,甜菊糖苷具有一定的降血壓作用。人體服用甜菊膠囊7 d后,血壓開始下降,其降壓作用似乎是通過與維拉帕米相似的鈣通道阻滯機(jī)制產(chǎn)生的[45]。CHAN等[46]發(fā)現(xiàn),靜脈注射甜菊糖可降低自發(fā)性高血壓大鼠的血壓,且降壓作用與劑量有關(guān)。此外,相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),赤蘚糖醇可通過促進(jìn)血栓形成,增加心肌梗死和中風(fēng)等心腦血管疾病的發(fā)病率。DONG等[47]通過小鼠實驗發(fā)現(xiàn),長期攝入赤蘚糖醇會加重小鼠腦缺血損傷,進(jìn)而引發(fā)相關(guān)疾病。ALAMRI等[48]發(fā)現(xiàn),赤蘚糖醇可能是心血管代謝疾病中THP-1巨噬細(xì)胞壞死的誘導(dǎo)劑,進(jìn)而加重炎癥。

此外,有研究表明,較高劑量的人工甜味劑,特別是阿斯巴甜和三氯蔗糖,可能與心腦血管疾病風(fēng)險的增加直接相關(guān)。長期食用糖精和甜蜜素的混合物會誘發(fā)健康人和糖尿病患者的氧化應(yīng)激,導(dǎo)致動脈粥樣硬化風(fēng)險增加以及肝腎功能受損[49]?；谔鹈鬯氐氖惺廴斯ぬ鹞秳┧坪鯇ρ褐械哪懝檀加胁焕绊?因此可能會增加罹患心腦血管疾病的風(fēng)險[50]。

4.4 對肝功能的影響

一些天然甜味劑,如木糖醇、麥芽糖醇、乳糖醇、羅漢果甜苷等,可通過減少氧化應(yīng)激和清除自由基對肝臟起到一定的保護(hù)作用。例如,木糖醇能增加人體肝臟中的肝糖原,降低轉(zhuǎn)氨酶水平,對肝硬化和頑固性乙型肝炎有明顯療效,是肝炎患者有效的保肝藥物[51]。補(bǔ)充麥芽糖醇可預(yù)防喂食高脂飲食的小鼠肝臟脂肪變性,對治療肝臟脂肪變性初期的患者改善脂肪性肝炎可能有用[52]。根據(jù)許多臨床證據(jù),乳糖醇被認(rèn)為是治療肝性腦病的有效藥物,因為它可以減輕慢性病毒性肝炎患者的氧化損傷和腸源性內(nèi)毒素血癥[53]。羅漢果皂苷提取物能抑制大鼠肝組織的脂質(zhì)過氧化反應(yīng),對Fe2+和H2O2誘導(dǎo)的肝組織過氧化損傷有保護(hù)作用。此外,羅漢果甜苷對四氯化碳誘導(dǎo)的小鼠肝損傷也有一定的保護(hù)作用,能顯著減輕肝組織病變[54]。甘草酸能調(diào)節(jié)小鼠肝臟中CYP3A和CYP7A的表達(dá),保護(hù)肝臟免受石膽酸的損害[55]。然而,作為一種食品添加劑,人工甜味劑甜蜜素鈉曾被不法商販過量添加到辣條中,可能導(dǎo)致肝損傷。ZHOU等[56]通過連續(xù)5 d腹腔注射6 000 mg/kg的甜蜜素,成功建立了小鼠急性藥物性肝損傷模型。

4.5 甜味劑與腸道菌群

雖然甜味劑能在一定程度上替代天然糖,但其安全性仍存在爭議。最近的研究發(fā)現(xiàn),一些甜味劑在腸道中會發(fā)生變化,與腸道微生物群相互作用,從而影響它們在腸道中的新陳代謝。例如,木糖醇能促進(jìn)人體腸道有益菌的增殖,抑制致病菌,改善腸道微生態(tài),促進(jìn)宿主健康[57]。麥芽糖醇可被腸道中的一些有益菌利用,形成有機(jī)酸和短鏈脂肪酸,這些物質(zhì)是維持健康腸道環(huán)境和增加糞便中丙酸含量的重要物質(zhì)[58]。長期攝入山梨醇也會導(dǎo)致腸道微生物群發(fā)生顯著變化[37]。乳糖醇在大腸中緩慢發(fā)酵,作為結(jié)腸微生物群落的能量來源,可轉(zhuǎn)化為短鏈脂肪酸、乳酸、丁酸、CO2和H2。乳糖醇能使大鼠盲腸微生物產(chǎn)生的丁酸增加2～3倍[59]。乳糖醇也被證明是刺激乳酸桿菌和雙歧桿菌生長的重要益生元,益生元乳糖醇與益生菌嗜酸乳桿菌的結(jié)合對微生物組成和黏膜功能產(chǎn)生了有益的共生影響[60]。其他研究發(fā)現(xiàn),乳糖醇干預(yù)可調(diào)節(jié)肝硬化患者腸道菌群的組成和功能,促進(jìn)健康乳酸菌(包括長雙歧桿菌和唾液乳桿菌)的增加,而致病菌肺炎克雷伯菌及其相關(guān)的抗生素耐藥基因/致病因子則明顯減少[61]。

常見的人工甜味劑,如阿斯巴甜和三氯蔗糖,可能會改變腸道微生物區(qū)系,破壞腸道微生物區(qū)系的平衡和多樣性,影響人體新陳代謝,從而引起葡萄糖不耐受。長期大量攝入三氯蔗糖還會破壞腸黏膜屏障的完整性,影響腸道微生態(tài)平衡,并可能改變腸道微生物的組成[62]。甜蜜素會影響腸道微生物及其代謝產(chǎn)物,MORA等[12]研究表明,甜蜜素可降低固醇菌的豐度和短鏈脂肪酸的含量,從而對發(fā)酵特性產(chǎn)生負(fù)面影響。

4.6 甜味劑作為舒適的通便劑,改善便秘

部分糖醇類甜味劑可作為通便劑使用,用來預(yù)防或緩解便秘。例如,木糖醇攝入后會被緩慢吸收,并能促進(jìn)雙歧桿菌等有益腸道菌群的增殖[63]。乳糖醇經(jīng)大腸中的微生物發(fā)酵和代謝后產(chǎn)生短鏈脂肪酸,可刺激腸道蠕動。此外,乳糖醇還能增加腸腔內(nèi)的水分潴留和腸蠕動,從而導(dǎo)致排泄物量增加,促進(jìn)排便。乳糖醇治療便秘的過程也非常舒適,不良反應(yīng)非常輕微。它是治療慢性便秘最常用的瀉藥之一[29]。

然而,這些糖醇甜味劑也有一些副作用,如大量食用會出現(xiàn)胃腸道癥狀、腹脹、腹瀉和腹痛。因此,如果任何食品中麥芽糖醇或其他多元糖醇的含量超過10%,就必須注明“過量食用可能會產(chǎn)生瀉藥作用”。美國的食品與藥物法規(guī)也明確規(guī)定,食品標(biāo)簽上的山梨糖醇攝入量每天不得超過50 g,并應(yīng)明確標(biāo)注“過量攝入可能導(dǎo)致腹瀉”。

4.7 對骨健康的影響

糖醇、麥芽糖醇、甜菊糖苷、甜味劑等甜味劑的攝入可能會對骨骼健康相關(guān)指標(biāo)產(chǎn)生影響,如改善骨質(zhì)疏松、促進(jìn)鈣吸收等。木糖醇進(jìn)入人體后,可與人體內(nèi)游離的Ca2+結(jié)合形成糖醇復(fù)合物,使人體內(nèi)的Ca不易流失,促進(jìn)人體對Ca的吸收[64]。動物實驗表明,麥芽糖醇可通過細(xì)胞旁通路增加腸道對Ca的吸收,導(dǎo)致幼鼠骨鈣含量和骨折強(qiáng)度增加[65]。作為一種天然甜味劑,甜菊糖苷具有緩解軟骨退化的功能。甜菊糖苷能阻斷IL-1β,引發(fā)小鼠軟骨細(xì)胞的炎癥反應(yīng),并通過整合素αVβ3防止體內(nèi)軟骨降解[66]。CHEN等[67]體外實驗結(jié)果表明,人工甜味劑甜蜜素能嚴(yán)重抑制成骨細(xì)胞的增殖和分化,有可能引起骨質(zhì)疏松、創(chuàng)傷、腫瘤、感染等骨骼健康問題。

4.8 甜味劑與癌癥

天然甜味劑,如麥芽糖醇、甜菊糖苷、羅漢果甜苷和甘草酸,可能具有一定的抗癌作用。例如,膳食麥芽糖醇對二甲肼誘導(dǎo)的大鼠盲腸和近端結(jié)腸腫瘤具有保護(hù)作用,其機(jī)制可能與麥芽糖醇在盲腸中的細(xì)菌發(fā)酵產(chǎn)生的丁酸有關(guān)[68]。在小鼠皮膚癌模型中,甜菊糖苷成功地抑制了著名的腫瘤促進(jìn)劑佛波醇12-十四酸酯13-乙酸酯的活性[69]。羅漢果甜苷可能也有一定的抗癌作用,羅漢果提取物可抑制活性氧的產(chǎn)生,從而抑制肝癌的發(fā)生[70]。

阿斯巴甜、甜蜜素和三氯蔗糖等人工甜味劑可能有一定的致癌風(fēng)險。在細(xì)胞試驗中,阿斯巴甜可增加細(xì)胞增殖,減緩細(xì)胞凋亡,可能具有致癌特性[71]。目前,沒有明確的研究結(jié)果表明甜蜜素有安全風(fēng)險,主流觀點認(rèn)為,甜蜜素和其代謝副產(chǎn)物環(huán)己胺都不會對人體致癌,尤其是在建議食用水平下。不過,甜蜜素可在人體胃腸道中轉(zhuǎn)化為二環(huán)己基胺,具有一定的致癌風(fēng)險。有報告稱,喂食高濃度甜蜜素和糖精鈉混合物的大鼠膀胱腫瘤發(fā)病率增加[72]。

4.9 甜味劑對其他方面的影響

除了上述對人體健康的影響外,不同甜味劑對人體的影響也會因其來源和結(jié)構(gòu)而異。例如,天然糖醇甜味劑木糖醇還能降低呼吸道感染患者呼吸道表面黏液層的鹽度,提高機(jī)體免疫力,延長感染肺炎鏈球菌的大鼠的壽命,抗白血病,緩解內(nèi)耳感染。山梨醇-囊泡滲透增強(qiáng)劑有可能用作皮膚給藥系統(tǒng),恢復(fù)受損皮膚的結(jié)構(gòu)和功能[73]。甘露糖醇還具有改善急性腎功能衰竭、降低顱內(nèi)壓和治療腦水腫、降低眼科手術(shù)前的眼壓以及抗氧化等作用。甜菊糖苷可通過干擾IKKβ和NF-κB信號通路,減少LPS刺激的THP-1細(xì)胞炎癥介質(zhì)的合成[46]。羅漢果甜苷還具有一定的抗炎、降低細(xì)胞活性氧水平、止咳祛痰、增強(qiáng)免疫力、改善肺部炎癥和神經(jīng)保護(hù)作用。甘草酸具有一定的消炎抗感染、促進(jìn)藥物吸收、治療哮喘、抗氧化等作用。不過,甘草酸也可能導(dǎo)致孕婦早產(chǎn)痙攣。

一些研究還表明,阿斯巴甜和甜蜜素等人工甜味劑可能會對人體健康產(chǎn)生其他各種不利影響。例如,GRIEBSCH等[74]發(fā)現(xiàn),阿斯巴甜會增加人類神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞株SH-SY5Y的氧化應(yīng)激,并伴有線粒體損傷。甘油三酯和磷脂含量顯著增加,并伴隨神經(jīng)細(xì)胞中脂滴的積累。長期食用阿斯巴甜可能導(dǎo)致神經(jīng)變性,改變神經(jīng)元的功能,進(jìn)而影響大腦和小腦皮層,干擾體內(nèi)平衡、學(xué)習(xí)和記憶,引起情緒障礙、精神緊張和抑郁[71]。KIM等[75]進(jìn)行了斑馬魚實驗,發(fā)現(xiàn)阿斯巴甜通過抑制斑馬魚高密度脂蛋白的抗氧化功能,對其正常代謝產(chǎn)生一定的不良影響。雖然在子宮內(nèi)接觸食品添加劑甜蜜素鈉會導(dǎo)致大鼠永久性行為改變,但在飲用水中給大鼠服用低濃度的甜蜜素(約20 mg/kg)似乎會在Y型迷宮學(xué)習(xí)中顯示出差異。不過,一些研究表明,食品和飲料中低熱量甜味劑的甜蜜素不會對人類發(fā)育造成神經(jīng)毒性危害[76]。

5 展望

本文重點討論了各種天然和人工甜味劑的代謝特點、優(yōu)勢及其對人體健康的影響。根據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn),食品工業(yè)中使用的甜味劑種類繁多,不同來源、不同結(jié)構(gòu)的甜味劑具有不同的代謝特點,對人體健康的影響也不盡相同。因此,從一種甜味劑的健康影響來推測其他甜味劑或混合甜味劑的代謝和健康影響是不科學(xué)的。研究表明,長期大量攝入甜味劑,尤其是人工甜味劑,往往會對人體健康產(chǎn)生各種不利影響,如增加肥胖和糖尿病風(fēng)險、增加心血管疾病概率、誘發(fā)肝損傷、破壞腸道微生態(tài)平衡、誘發(fā)氧化應(yīng)激、神經(jīng)毒性和致癌性等。然而,糖醇類、甜菊糖苷、羅漢果甜苷等天然甜味劑往往能對人體健康發(fā)揮多種有益作用,但也要注意不可過量攝入。因此,天然甜味劑有可能在市場上扮演重要角色,在不久的將來可能成為人工甜味劑的新興替代品。

此外,市場上還經(jīng)常使用多種甜味劑的混合物或組合,以獲得更好的口感和風(fēng)味,但對多種甜味劑的混合物或組合的共同作用和相互作用缺乏相關(guān)研究,需要更多的研究來進(jìn)一步論證。目前的證據(jù)表明,不能簡單地將甜味劑視為天然糖的良好替代品。我們應(yīng)引導(dǎo)公眾正確認(rèn)識代糖的作用及其對健康的影響。今后,必須加強(qiáng)對甜味劑生產(chǎn)和使用的監(jiān)管,嚴(yán)格要求甜味劑的種類和用量,探索更多安全的新型甜味劑,確保消費者的權(quán)益和健康。

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