本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
我們第一次體驗到非凡的甜味——父母手指上的一團奶油糖霜；一勺草莓冰淇淋而不是通常的純胡蘿蔔泥——這是一種味覺上的啟示，通常會滑入童年的空白中。然而，有時，最初的甜蜜時刻會被保留下來。一段2011年2月的YouTube影片以嬰兒奧利維亞凝視著鏡頭開始，她的臉上充滿了喜悅，臉頰上有一滴香草冰淇淋。當她的哥哥丹尼爾再次把冰淇淋錐靠近她時，她拍打著手臂，拱起整個身體去夠它。
考慮到我們的細胞依賴糖來獲取能量，我們天生就喜歡甜味是合理的。然而，我們攝入多少糖——以及糖如何進入身體，以及我們最初從哪裡獲得糖——隨著時間的推移發生了巨大的變化。在農業出現之前，我們的祖先可能無法很好地控制飲食中的糖分，這些糖分肯定來自特定地點和季節可獲得的植物和動物。大約在公元前6000年，新幾內亞的人們開始種植甘蔗，咀嚼和吮吸甘蔗莖來飲用其中的甜汁。甘蔗種植傳播到印度，在那裡，到公元前500年，人們學會了將熱帶草汁變成粗糙的晶體。從那裡，糖隨著移民和僧侶傳播到中國、波斯、北非，最終在11世紀傳播到歐洲。
在400多年裡，糖在歐洲仍然是一種奢侈品——一種異國香料——直到製造業效率足夠高，使得“白色黃金”更加便宜。克里斯托弗·哥倫布於1493年將甘蔗帶到了新大陸，在16世紀和17世紀，歐洲列強在西印度群島和南美建立了甘蔗種植園。18世紀到19世紀，英國的糖消耗量增加了1500%。到19世紀中葉，歐洲人和美國人已經將精製糖視為必需品。如今，我們以一種或另一種形式將糖新增到我們所吃的大多數加工食品中——從麵包、穀物、脆皮零食和甜點到軟飲料、果汁、沙拉醬和醬汁——而且我們在用它來給許多生的和完整的食物加甜時也並不吝嗇。
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
根據一群醫生、營養學家和生物學家的說法，我們攝入如此多的糖不僅僅是表現出意志薄弱和放縱我們的甜食愛好——事實上，我們正在毒害自己，其中最傑出的成員之一是加利福尼亞大學舊金山分校的羅伯特·盧斯蒂格，他因其病毒式傳播的YouTube影片“糖：苦澀的真相”而聞名。一些記者，如加里·陶布斯和馬克·位元曼，也得出了類似的結論。他們認為，糖的危害遠大於蛀牙和贅肉；它是一種損害我們器官並擾亂身體正常激素週期的毒素。他們說，過量攝入糖是肥胖流行和糖尿病等代謝紊亂的主要原因之一，也是心血管疾病的罪魁禍首。超過三分之一的美國成年人和大約1250萬美國兒童和青少年患有肥胖症。1980年，有560萬美國人被診斷出患有糖尿病；2011年，超過2000萬美國人患有這種疾病。
關於糖是一種毒素的論點取決於人體從不同型別的糖中獲取能量的一些技術細節。如今，美國人主要以兩種形式攝入大部分糖：食糖和高果糖玉米糖漿。一分子食糖（或蔗糖）是一個葡萄糖分子和一個果糖分子之間的鍵——兩種具有相同化學式但原子結構略有不同的單糖。在20世紀60年代，新技術使美國玉米產業能夠廉價地將玉米來源的葡萄糖轉化為果糖並生產高果糖玉米糖漿，儘管名稱如此，但它幾乎是等量的自由漂浮的果糖和葡萄糖：55%的果糖，42%的葡萄糖和3%的其他糖。由於果糖的甜度大約是葡萄糖的兩倍，因此混合兩種糖的廉價糖漿是甘蔗和甜菜中蔗糖的有吸引力的替代品。
無論我們吃的糖來自哪裡，我們的細胞都只對處理果糖和葡萄糖感興趣，而不是體積更大的蔗糖。腸道中的酶會在幾秒鐘內將蔗糖分解成果糖和葡萄糖，因此就人體而言，蔗糖和高果糖玉米糖漿是等效的。但對於它們的組成分子來說，情況並非如此。葡萄糖透過血液到達我們所有的組織，因為每個細胞都容易將葡萄糖轉化為能量。相反，肝細胞是少數幾種可以將果糖轉化為能量的細胞之一，這使得代謝果糖的重擔幾乎完全落在一個器官上。肝臟主要透過將果糖轉化為葡萄糖和乳酸來實現這一目標。攝入過多的果糖會給肝臟帶來負擔：它花費大量能量將果糖轉化為其他分子，以至於它可能沒有太多能量來完成其所有其他功能。這種能量耗盡的一個後果是尿酸的產生，研究表明尿酸與痛風、腎結石和高血壓有關。
人體嚴格調節血液中葡萄糖的含量。葡萄糖刺激胰腺分泌激素胰島素，這有助於去除血液中多餘的葡萄糖，並促進激素瘦素的產生，從而抑制飢餓感。果糖不會觸發胰島素的產生，並且似乎會提高讓我們保持飢餓感的激素胃飢餓素的水平。一些研究人員認為，大量的果糖會鼓勵人們吃得超出他們的需要。在加利福尼亞大學戴維斯分校的金伯·斯坦霍普和其他研究人員對動物和人進行的研究中，過量攝入果糖增加了脂肪的產生，尤其是在肝臟中，並提高了血液中迴圈甘油三酯的水平，這是動脈阻塞和心血管疾病的風險因素。一些研究將脂肪肝與胰島素抵抗聯絡起來，胰島素抵抗是指細胞對胰島素的反應遠不如平時，從而耗盡胰腺，直到它失去適當調節血糖水平的能力。科羅拉多大學丹佛分校的理查德·約翰遜提出，果糖代謝產生的尿酸也促進胰島素抵抗。反過來，胰島素抵抗被認為是肥胖和2型糖尿病的主要原因；這三種疾病經常同時發生。
由於果糖代謝似乎會引發體內一系列潛在有害的化學變化，盧斯蒂格、陶布斯和其他人將果糖列為糖家族中的爛蘋果。當他們談到糖是一種毒素時，他們特指果糖。然而，在過去幾年裡，著名的生物化學家和營養專家對果糖對我們健康構成威脅的觀點提出了質疑，並認為用葡萄糖或其他糖代替果糖並不能解決任何問題。首先，正如果糖專家約翰·懷特指出的那樣，果糖的攝入量已經下降了十多年，但在同一時期，肥胖率持續上升。當然，僅憑巧合的趨勢並不能明確地證明任何事情。一個更有說服力的批評是，對果糖的擔憂主要基於齧齒動物和人攝入大量分子的研究——每天高達300克的果糖，這幾乎相當於八罐可樂中的總糖量——或者飲食中絕大多數糖是純果糖。現實情況是，大多數人攝入的果糖遠少於此類研究中使用的量，而且很少在沒有葡萄糖的情況下食用果糖。
平均而言，美國和歐洲的人每天攝入100到150克的糖，其中大約一半是果糖。很難找到一種只含有葡萄糖或只含有果糖的地區性飲食或個別食物。幾乎所有的植物都含有葡萄糖、果糖和蔗糖——而不僅僅是其中一種或另一種糖。儘管一些水果，如蘋果和梨，含有的果糖是葡萄糖的三倍，但我們吃的大部分水果和蔬菜都更加均衡。例如，菠蘿、藍莓、桃子、胡蘿蔔、玉米和捲心菜的兩種糖的比例約為1:1。在他在《紐約時報雜誌》上發表的文章中，陶布斯聲稱“果糖……是將糖與消化時分解為葡萄糖的其他富含碳水化合物的食物（如麵包或土豆）區分開來的原因。” 這不是真的。儘管土豆和白麵包富含澱粉——長鏈的葡萄糖分子——但它們也含有果糖和蔗糖。同樣，盧斯蒂格聲稱日本的飲食促進減肥是因為它不含果糖，但日本人攝入了大量的糖——平均每天83克——包括水果、含糖飲料和該國許多精心製作的糖果中的果糖。高果糖玉米糖漿部分由日本研究人員高崎義行在20世紀60年代和70年代開發和獲得專利。
許多令人擔憂的果糖研究不僅使用了不切實際的糖劑量，而且還發現研究人員研究的齧齒動物代謝果糖的方式與人非常不同——遠比最初預期的要不同。對果糖在人體內神奇之旅進行追蹤的研究表明，肝臟會將多達50%的果糖轉化為葡萄糖，約30%的果糖轉化為乳酸，少於1%的果糖轉化為脂肪。相比之下，小鼠和大鼠會將超過50%的果糖轉化為脂肪，因此使用這些動物進行的實驗會誇大果糖對人類的潛在危害的意義，尤其是在動脈阻塞、脂肪肝和胰島素抵抗方面。
在一系列對數十項人體研究的薈萃分析中，多倫多聖邁克爾醫院的約翰·西文派珀（John Sievenpiper）及其同事發現，典型果糖攝入量對體重、血壓或尿酸生成沒有有害影響。在2011年的一項研究中，大型食品加工企業阿徹丹尼爾斯米德蘭公司的營養科學家山姆·孫（Sam Sun）及其同事分析了1999年至2006年間收集的25000多名美國人的糖攝入資料。他們的分析證實，人們幾乎從不單獨食用果糖，而且對於97%以上的人來說，果糖提供的每日能量少於其他糖。他們也沒有發現果糖攝入量與甘油三酯、膽固醇或尿酸水平之間存在任何正相關關係，也沒有發現與腰圍或身體質量指數（BMI）有任何顯著聯絡。在最近的BMC Biology問答中，洛桑大學著名的糖專家盧克·塔皮（Luc Tappy）寫道：“鑑於我們在飲食中大量攝入果糖，主要來自含糖飲料、甜點和新增糖的穀物產品，以及果糖是一種完全可有可無的營養素這一事實，限制糖的攝入量似乎是任何減肥計劃以及患代謝疾病高風險人群的一部分。然而，沒有證據表明果糖是這些疾病發展的唯一因素，甚至是主要因素，也沒有證據表明它對每個人都有害。”
為了正確理解果糖的代謝，我們還必須考慮我們以何種形式攝入這種糖，正如波士頓兒童醫院新平衡基金會肥胖預防中心主任、哈佛大學教授大衛·路德維希（David Ludwig）在最近的一篇論文中所解釋的那樣。喝蘇打水或暴飲冰淇淋會使我們的腸道和肝臟充斥著大量遊離的果糖。相比之下，蘋果中的果糖不會立即全部進入肝臟。水果中的所有纖維（如只有我們的腸道細菌才能分解的纖維素）都會大大減緩消化。我們的酶必須首先分解蘋果的細胞，才能到達其中封存的糖。“這不僅與食物中的纖維有關，而且還與食物本身的結構有關，”路德維希說。“你可以在可口可樂中加入Metamucil（一種纖維補充劑），但不會有任何好處。”在一項小型但有趣的研究中，南非的17名成年人主要食用水果——每天約20份，總共約200克果糖——持續24周，體重沒有增加，沒有出現高血壓，也沒有出現胰島素和血脂水平失衡。
為了加強他的論點，路德維希轉向血糖指數，這是一種衡量食物升高血液中葡萄糖水平快慢的指標。純葡萄糖和澱粉類食物（如陶布斯舉例的土豆）具有較高的血糖指數；果糖的血糖指數非常低。如果果糖是導致肥胖和糖尿病的唯一原因，而葡萄糖是良性的，那麼高血糖指數飲食不應該與代謝紊亂有關——但事實並非如此。世界上有一小部分人可能確實攝入了過多的果糖，因為身體在將這種分子轉化為能量時遇到了困難，從而危及他們的健康。但迄今為止的現有證據表明，對於大多數人來說，典型的膳食果糖量並沒有毒性。
即使拉斯蒂格（Lustig）將果糖稱為有毒物質，並將其歸咎於肥胖和糖尿病是錯誤的，但他最根本的指示是正確的：少吃糖。為什麼？因為高糖、高能量、營養價值低的食物是我們攝入過多熱量的主要方式之一，儘管不是唯一的方式。這可能難以接受，但事實是，我們許多最喜歡的甜點、零食、穀物，尤其是我們喜愛的含糖飲料，都會使身體充斥著遠遠超過其有效代謝能力的糖。奶昔、冰沙、蘇打水、能量飲料，甚至不加糖的果汁都含有大量的遊離糖，這些糖會被我們的消化系統立即吸收。
然而，避免糖不是萬能藥。健康的飲食不僅僅是不吃第二塊方糖，並將餅乾放在夠不到或藏在櫥櫃裡。我們飲食中過多的脂肪呢？其中很多脂肪與糖配對並導致心臟病。不良膽固醇和鹽呢？“如果有人體重增加，他們應該把減少糖分攝入作為切入點，”西文派珀說，“但是有一種錯誤的觀點認為，如果我們只針對糖分，我們就能解決肥胖問題——肥胖比這複雜得多。臨床上，有些人會喝太多蘇打水和含糖飲料，但大多數人只是總體上攝入過多。”然後是我們真正應該多吃的食物：全穀物、水果和蔬菜、魚、瘦肉蛋白。但是等等，我們不能止步於此：均衡的飲食只是健康生活方式的一部分。我們也需要鍛鍊——讓我們的心臟跳動，增強我們的肌肉和骨骼，並保持靈活性。鍛鍊身體，選擇全食物而不是加工食品，並減少總體攝入量聽起來太明顯、太簡單了，但它實際上是一種比妖魔化我們飲食中的單一分子更細緻入微的健康方法——一種符合資料的方法。美國人每年的總熱量攝入量持續增加——1970年至2000年間平均每日攝入量增加了530卡路里——同時變得越來越不活躍，越來越不運動。這是真正的苦澀真相：是的，我們大多數人都應該努力少吃糖——但如果我們真的致力於保持健康，我們要做的事情遠不止這些。