大衛(wèi)·貝爾看著豐盛的早餐：煎蛋和吐司，然后把它們放進(jìn)了一個(gè)攪拌機(jī)里。他并不想吃這奇怪的思慕雪，這只是為了測量其中卡路里含量?；旌现?，他立刻將混合物燃燒。之后，他們還混合、燃燒了以這些作為早餐的志愿者的排泄物。

這是貝爾和他的研究團(tuán)隊(duì)一天的工作。這個(gè)研究小組在馬里蘭州的貝爾茨維爾人類營養(yǎng)研究中心里工作，是國家農(nóng)業(yè)研究服務(wù)的一部分。他們研究食物以及食物與健康的關(guān)系。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)關(guān)注點(diǎn)是卡路里。這個(gè)計(jì)量單位揭示了食物給人體提供了多少能量。

為了得到食物中的能量，人體需要分解并且代謝它們。是的，人體像一個(gè)內(nèi)燃機(jī)。燃油——食物可以維持人體體溫并且提供人體運(yùn)動、生長、思考以及其他完成任務(wù)的所需的能量。卡路里是在此期間食物所提供的熱量的單位。在食物說明上的“卡路里”這個(gè)概念，通常是千卡的縮寫，它的概念是將1kg的水升高1攝氏度所需的熱量。

卡路里數(shù)值常出現(xiàn)在餐館菜單和食物熱量表上，一些減肥者也一度依賴他們。他們寄希望于，攝入的卡路里比消耗的卡路里少，以此減重。但人類所需的營養(yǎng)成分十分復(fù)雜，食物說明上的熱量表并不是一切。

這里的兩位營養(yǎng)學(xué)家和一位食品科學(xué)家正用一個(gè)新的方式看待熱量，也在尋求更好的方式去幫助人們保持健康。貝爾了解到，一些食物為身體所提供的能量比我們預(yù)估的要少。另一位營養(yǎng)學(xué)家想要訓(xùn)練大腦偏好低卡食物。而食品科學(xué)家則利用化學(xué)的方式發(fā)明了一些新的產(chǎn)品和做飯的方式，以此來減少食物的熱量。

從羚羊到杏仁

羚羊，鬣蜥和人有什么共同點(diǎn)嗎？貝爾作為動物學(xué)家，最開始的研究方向?yàn)橐吧鷦游镲嬍?。后來他將注意力轉(zhuǎn)向了人類。但是他指出，他一直對“我們?nèi)绾纬允澄?，消化食物，以及在身體里將其轉(zhuǎn)化成為肌肉或者熱量的過程”很感興趣。

近期他的團(tuán)隊(duì)沉迷于此。他們已經(jīng)開始通過開心果，杏仁和核桃來研究熱量。人們普遍認(rèn)為，不論吃什么，也不論原材料是什么，每攝入1克的脂肪就為人體提供9千卡的能量。這是絕大多數(shù)食品公司制作熱量表的規(guī)則。貝爾的團(tuán)隊(duì)想利用堅(jiān)果測試那些數(shù)據(jù)。

貝爾的團(tuán)隊(duì)使用每種堅(jiān)果做了相同的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)召集了18個(gè)健康的成年志愿者。他們在貝爾茨維爾研究中心吃飯，每三周為一個(gè)周期，該實(shí)驗(yàn)持續(xù)兩個(gè)周期（這兩個(gè)周期不一定要連續(xù)）。在第一周，志愿者吃典型的美式食物。例如，早餐可能是雞蛋和吐司。在第二周，研究人員減少了原來每餐的熱量，然后用杏仁或其他堅(jiān)果來彌補(bǔ)前后熱量差。

每個(gè)研究周期的前九天，志愿者的身體在適應(yīng)新的飲食。在接下來的九天，就開始進(jìn)行堅(jiān)果混合餐。研究人員將志愿者每天所吃的食物以原比例混合攪拌，然后將混合物冷凍干燥，粉碎成細(xì)粉末。最后將每天的粉末完全混合。研究團(tuán)隊(duì)取其1克粉末放入量熱計(jì)中?？茖W(xué)家用這個(gè)儀器測量化學(xué)反應(yīng)中的熱量的釋放——用這種方式來測量粉末食物燃燒時(shí)的熱量。

貝爾和同事用純氧填充此裝置，并密封放在一箱水中。當(dāng)研究人員打開裝置時(shí)，就會產(chǎn)生火花，火花與氧氣接觸引發(fā)燃燒。這個(gè)能量會使水溫上升，水溫的變化揭示了粉末產(chǎn)生的熱量。現(xiàn)在，貝爾和他的團(tuán)隊(duì)確切地知道志愿者們在這九天得到了多少能量——多少卡。

挑戰(zhàn)

人們并不像量熱計(jì)那樣利用熱量。人們會進(jìn)行排泄，所以貝爾和他的團(tuán)隊(duì)還需要收集這些排泄物。警告：這是令人討厭的部分。每一天，志愿者們都要帶上特殊的袋子放在他們的廁所里來收集他們的排泄物。第二天，在去實(shí)驗(yàn)室吃早飯的時(shí)，要把這個(gè)袋子交給實(shí)驗(yàn)室。為了確保團(tuán)隊(duì)獲得正確的排泄物，志愿者每餐都會吃染色膠囊，以改變了排泄物的顏色。

這些排泄物經(jīng)過冷凍干燥，磨成粉末，然后在量熱計(jì)里燃燒。“這是一件不尋常的事”，貝爾承認(rèn)。但他已經(jīng)習(xí)慣了。他的團(tuán)隊(duì)有專門的設(shè)備來保持過程中的清潔和安全。

貝爾把凍干、磨碎的食物放在量熱計(jì)內(nèi)。該裝置可以測量樣品中的總能量。

研究人員用食物總熱量減去這個(gè)數(shù)據(jù)，我們便可以了解食物到底為志愿者提供了多少熱量。貝爾的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，用這種方式算出堅(jiān)果提供的熱量數(shù)值與熱量表的數(shù)據(jù)并不相同。這說明人們沒有完全消化堅(jiān)果。杏仁比預(yù)期提供的能量少25%，而核桃少21%，開心果少5%。

這是為什么呢？“堅(jiān)果是植物”，貝爾解釋道。每個(gè)植物細(xì)胞都有無法被人類消化的厚厚細(xì)胞壁。咀嚼或研磨破壞這些細(xì)胞壁才能分解利用其能量。每一個(gè)細(xì)胞壁不會都被破壞，因此一些堅(jiān)果最后未被完全消化，作為排泄物離開身體。

“堅(jiān)果是健康飲食的一部分，”貝爾說，“他們提供重要的維生素和礦物質(zhì)?！彼麚?dān)心熱量表上的高卡數(shù)值讓人們不想吃堅(jiān)果，類似的研究可以幫助更新這個(gè)數(shù)值?！拔蚁ＭM(fèi)者得到正確的信息。”

停止迷戀垃圾食品

不是每個(gè)人都靠食品包裝袋上的數(shù)字決定吃什么?！拔覐牟凰憧防飻?shù)，那很無聊也讓人很不舒服?！碧K珊·羅伯茨說。她是波士頓塔夫茨大學(xué)的營養(yǎng)學(xué)家，研究方向?yàn)闇p肥策略。對于她來說，這是很私人的?！拔以?jīng)是一個(gè)超重的人。”她學(xué)習(xí)了如何管理體重，現(xiàn)在也希望幫助別人。

不再關(guān)注食物熱量，羅伯茨希望節(jié)食者愛上健康的食物。她將她的廚藝同科學(xué)結(jié)合，做了一個(gè)節(jié)食節(jié)目叫做“本能節(jié)食”或者iDiet。它提供了許多食譜，讓那些含有健康材料的食物嘗起來像人們喜歡的味道。比如說將本來含有可可和香草精的巧克力布丁用脫脂乳清干酪代替。

蘇珊的食譜所含有的蛋白質(zhì)和纖維通常比普通的美式食品要多，同時(shí)含有較少的糖。糖雖然可以改善口感，但身體消耗能量很快。來自蛋白質(zhì)的能量飽腹感持續(xù)時(shí)間更長。這有助于節(jié)食者不再剛吃過飯一兩個(gè)小時(shí)又覺得餓。

研究顯示，隨著人們吃健康食品的習(xí)慣逐漸養(yǎng)成，他們的大腦也開始改變。隨著時(shí)間的推移，對垃圾食品的渴望似乎開始降低，而對健康食品的渴望則會增長。在2014的一項(xiàng)研究中，蘇珊和她的同事們（來自波士頓州的哈佛醫(yī)學(xué)院的腦研究人員們）合作，他們一起觀察了13名超重或肥胖的志愿者六個(gè)月。作為對照組，五名志愿者沒有使用iDiet。有8位志愿者收到食譜，參加了課程，并且?guī)椭〗M研究。

在研究開始和結(jié)束時(shí)，每個(gè)志愿者用磁共振功能成像（fMRI）測量血液流向大腦的不同區(qū)域。測量過程中，志愿者們被引導(dǎo)看一些食物圖片。有些是低熱量的食物，如烤雞胸肉。其他是高熱量的，如炸雞。在看到一些被認(rèn)為是“獎勵”的圖片時(shí)，磁共振功能成像儀可以記錄大腦變化。在人們看到對其有吸引力的食物圖片后，大腦這個(gè)區(qū)域活動變得更加活躍。

在研究開始時(shí)，高熱量食物對大多數(shù)志愿者來說更有吸引力。但在六個(gè)月的本能節(jié)食后，“人們的本能反應(yīng)是完全不同的，”蘇珊說。iDiet的志愿者在看到烤雞和其他低熱量食品時(shí)，反應(yīng)較為強(qiáng)烈。同時(shí)，他們對高卡路里食物的反應(yīng)減少。

這是一個(gè)非常小的研究。但蘇珊希望在更大范圍內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)。在此期間，她一直在幾內(nèi)亞比紹，那兒的許多人得不到足夠的熱量。她的團(tuán)隊(duì)正在為當(dāng)?shù)氐暮⒆觽冮_發(fā)一個(gè)營養(yǎng)豐富的能量棒，它可以提供充足的維生素、礦物質(zhì)、蛋白質(zhì)和熱量，以幫助他們成長。

用化學(xué)原理做飯

羅伯茨利用她的營養(yǎng)學(xué)知識，設(shè)計(jì)出更好的，人們在家就可以制作的食譜。同樣，食品公司的科學(xué)家正努力研發(fā)出新的可以出現(xiàn)在貨架上的商品。

Pushparajah Thavarajah作為食品科學(xué)家在美國斯泰茨維爾的B.O.V.Solution工作。在那里，他用化學(xué)的方式創(chuàng)造更為健康的食物。他目前正致力于制作無麩質(zhì)薄餅。麩質(zhì)是小麥和其他幾種谷物的組成成分，是許多焙烤食品中的重要配料?！八怯叙ば缘摹?，Pushparajah說。它讓薄餅粘在一起，但有些人不能吃面筋。

Pushparajah用食品化學(xué)的知識來尋找可以代替麩質(zhì)的東西。這些代替品可能來源于玉米，大米或者土豆。即使找到這個(gè)可以幫助薄餅黏合的代替品，他的工作也還沒有完成。他解釋說：“你必須保證它的味道過關(guān)?！睘榇耍膱F(tuán)隊(duì)與味道測試小組一起工作，所有新的食物在上架之前都必須經(jīng)他們品嘗。

Pushparajah還與幾個(gè)不同大學(xué)的學(xué)生一起，試圖用化學(xué)方式來改變身體處理碳水化合物的方式。碳水化合物有三種基本類型：糖、淀粉和纖維素。我們平時(shí)食用的糖是通常為蔗糖或果糖。簡單的葡萄糖鏈接成為淀粉，存在于大米、谷物和玉米中。纖維素是一個(gè)更長的葡萄糖鏈，這種牢固的分子形態(tài)構(gòu)成了植物結(jié)構(gòu)的一部分。

消化系統(tǒng)很容易將糖和淀粉轉(zhuǎn)化為能量，但不能分解纖維。這對身體來說是一件好事，飲食中的膳食纖維可以幫助消化系統(tǒng)運(yùn)作。Pushparajah和他的學(xué)生找到了普通淀粉的代替品：抗性淀粉。這種碳水化合物像纖維一樣，它不能被消化，但它擁有普通淀粉的口感和質(zhì)地。Pushparajah指出，由于抗性淀粉為人體提供的相對較少的可用熱量，它在食品生產(chǎn)中是很有價(jià)值的。

他的一個(gè)學(xué)生蘇第爾·詹姆斯發(fā)明了大米的新烹飪方式，這項(xiàng)技術(shù)增加了大米中天然的抗性淀粉含量。詹姆斯從現(xiàn)有技術(shù)入手，在制作淀粉類食物后將其冷卻12小時(shí)以上，使部分普通淀粉轉(zhuǎn)化成抗性淀粉。即使再加熱這些食物，反應(yīng)也不可逆轉(zhuǎn)。由于抗性淀粉不會被消化，一些含有能量的分子就不會被消化而是直接被排出。最終的結(jié)果就是，一道菜為身體提供的卡路里降低了。這個(gè)過程在所有的淀粉類食物中都是可以發(fā)生的，包括大米，意大利面以及土豆?！笆Ｏ碌耐炼贡刃迈r的卡路里低，這是真的！”

然而，詹姆斯發(fā)現(xiàn)，在米飯烹調(diào)過程中加入少量椰子油可以使更多的淀粉轉(zhuǎn)化為抗性淀粉。椰子油中的脂肪與部分淀粉分子結(jié)合形成抗性淀粉。這個(gè)方法可以將大米中10%～15%的普通淀粉轉(zhuǎn)化為抗性淀粉。

人們需要的熱量來維持身體活動，但那不是身體所需的全部，Pushparajah說。身體還需要幾十種維生素、礦物質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)才能成長?，F(xiàn)在，一般的美國人并沒有攝取到足夠的以上物質(zhì)。

問題是熱量隨處可見。作為食品科學(xué)家，Pushparajah可以用僅僅幾美元就做出高熱量的食物。他指出：“添加其他50種營養(yǎng)物質(zhì)則變得非常昂貴?！币虼耍趯ふ夷切I養(yǎng)豐富而又不昂貴的食物，如羽衣甘藍(lán)和扁豆。

熱量，只是弄清如何吃好的起點(diǎn)。越多的人了解營養(yǎng)學(xué)，大家才能在吃的時(shí)候做出正確的選擇。