[Happy Office] 2011070702 [微奇科学]
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本期目录 |
1.[食物科学] 掉颜色的水果和粮食是怎么回事？ 2.[食物科学]“反营养物质”的真正含义 3.[人类探秘]大脑银行：为你的明天储存智力？——语言、认知储备与阿尔茨海默症 |
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1. 掉颜色的水果和粮食是怎么回事？
流言： 鲜红的草莓、圣女果和花生豆洗出红色的水，洗黑芝麻的水变黑，都是因为用色素染色的结果。红苹果怎么洗也不掉色，所以，天然的食物是不会掉色的。 真相： 洗草莓发现水竟然变红了，是不是就一定是不良商贩染色呢？要弄明白这个问题，需要先了解下植物色素的种类和性质。 植物色素是非常庞杂的一类化学物质，我们能把生活装点得五颜六色、多姿多彩，在很大程度上都是拜植物色素所赐（至少在人工色素被开发出来之前是这样的）。 草莓、紫米/黑米、花生豆虽然在颜色、形状、所属植物器官等方面都有很大的差异，但是它们所含的色素都是同一类——那就是目前被“包装”成健康添加剂的花青素（其实这也是很大一类，包括飞燕草素，矢车菊素等等）。花青素是一类广泛分布于植物各部位的色素，刚刚冒出的香椿芽，鲜红的玫瑰花瓣，飘落的火红枫叶，还有相思的红豆里都有它的身影。虽然颜色不同（还跟酸碱度有关系），花青素类色素都是水溶性的。它们通常也会被储存在植物细胞的液泡中，当细胞破损时溶解到外界的水中也就不值得奇怪了。 黑芝麻的色素比较特殊，到目前为止，还没有查明它的确切结构。有些研究认为，它就是一种花青素类；也还有研究者认为，黑芝麻色素是类似儿茶酚的化学物质，跟茶叶里面的呈现特殊苦味的物质系出同门。更有折中的观点多是两类兼有，不管怎么说，这些物质都是可溶于水的黑色或者深紫色色素。 圣女果中的红色色素是番茄红素，他跟上面的色素有所不同。番茄红素是脂溶性的，也就是说让它们溶解在水里有些困难。稍微注意一下番茄蛋花汤，就会发现汤很难被西红柿染成红色，因为这种色素更愿意同油脂亲密接触。 好了，在知道了这些食物所含有“颜色”的真身后，我们可以肯定草莓、黑米、黑芝麻的色素都是喜欢跟水亲密相拥的家伙。那是不是说，把淘洗的水上色就是正常的呢？有些材料的色素是分布在表皮上的，比如紫米，花生豆，黑芝麻，这些种子的表皮上就富集了大量的色素，况且这些色素都易溶于水，水洗掉色也就不稀奇了。不过，这些种子上的色素量都很高，即使是染黑了淘米水，剩下的色素也还够它们装黑的。果壳实验党发现，在浸泡了三天以后，反复冲洗的黑米和黑芝麻，都还是黑色的。
黑米、花生、完整草莓的浸泡实验（左：刚开始浸泡，右：浸泡30分钟后），黑米和花生掉色很明显呀。
浸泡3天后的黑芝麻、黑米，依旧那么的黑亮。 至于草莓，虽然也是易溶于水的红色花青素，但是它的表面还是有一层透明的表皮细胞，在破损之前，很难释放出内部的花青素。那些声称洗草莓洗出红水的同学，估计是用力用大了。对比无破损的草莓和破损后的草莓，只有后者染红了杯中水。
破皮草莓和完好草莓的浸泡实验（左：刚浸泡，右：浸泡3天后），差别很大！ 其实，上面谈到的物件里面，最不可能染红水的就是圣女果了。因为它们有着一层厚厚的表皮，这可是多层细胞组成的致密的“城墙”，一般不会轻易打开的。况且番茄红素不易溶于水的（难怪沾上了西红柿汁的衣服很难洗掉），要想洗出红色来，还真要费点劲了。
黑芝麻、圣女果的浸泡实验（左：刚浸泡，右：浸泡5分钟后），圣女果颜色不改。 最后顺便提一下，目前有不少研究认为，像花青素、番茄红素和儿茶酚这些植物色素对人体健康是有好处的，因为这些物质都有比较强的还原性，能够清除人体内的氧化性物质，从而降低癌症等疾病的发病率。但是，绝大多数实验结果多是用体外培养的细胞作为研究对象取得的，对于花青素在人体内的真实作用仍缺乏足够的证据和研究。 此外，摄取的剂量也是一个重要因素。在不少以小鼠为对象的花青素试验中，每天的花青素摄入剂量要达到每千克体重400-500毫克以上时才会影响到一些生理指标（如血清中的总抗氧化能力T-AOC）。需要注意的是，指标的改变并不一定代表有实质性的作用。但是，通常食物中的花青素含量实在是甚微，比如储存两天后的紫甘蓝的花青素含量为64～90毫克/100克，要产生这些可能有的效果，我们的肚子恐怕要闹意见了。虽然，新兴的蓝莓果的含量可以达到200多毫克/100克，但是它们都身价不菲，还是要掂量一下支出和回报。 不过，有总比没有好，当成心理安慰剂也还算不错的，况且，在这些鲜艳的色彩诱惑下，还能顺道吃下大量的水果和蔬菜，补充维生素、矿物质和纤维素。 结论： 天然的黑芝麻、紫米、花生豆都会给淘洗的水染色，破损的草莓也会染红水。这不能说明是用人工色素染色的结果。完整的草莓和圣女果是不会染红水的，如果这时遇到异样的变色情况，恐怕真是买到用色素“美容”的家伙了。 参考资料 [1] 杨秀娟等。2005。花青素研究进展。中国食品添加剂。2005年第4期，41-44. [2] 李秋凤等。2010。黑芝麻色素的制备及其应用现状。食品研究与开发，第31卷第11期，212-214. [3] Kobayash et al. 2005. Hypotensive effect of anthocyanin-rich extract from purple-fleshed sweet potato cultivar "Ayamurasaki" in spontaneously hypertensive rats. Nippon Shokuhin Kagaku Kogaku Kaishi. 52(1) , 41-44 [4] Hou, Zhaohua et al. 2010. Effect of Anthocyanin-Rich Extract from Black Rice (Oryza sativa L. Japonica) on Chronically Alcohol-Induced Liver Damage in Rats. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 58(5) , 3191-3196.
2. [食物科学]“反营养物质”的真正含义
一些媒体的健康栏目号召“小心反营养物质损害健康”。声称“反营养物质是人们在食品加工过程中故意添加进去的化学物质。它们阻止人体营养素的吸收和利用，加速营养素的排泄流失，长期摄入反营养物质会增加发生慢性病的危害，缩短人类寿命。常见的反营养物质有反式脂肪、磷酸和磷酸盐、铝、合成色素、亚硝酸盐五种。” 实际上，所列出的“常见的五种反营养物质”，并不符合“它们阻止人体营养素的吸收和利用，加速营养素的排泄流失”的定义。在过多摄入的情况下，它们确实可能危害健康。但是，在正常的使用范围内，它们对健康的影响小到完全可以忽略。所谓“增加发生慢性病的危害，缩短人类寿命”，纯属耸人听闻。下面简单介绍一下这几种成分。 反式脂肪和铝的确不是人体需要的成分，迄今为止，没有发现它们有任何健康价值。此外，过多摄入反式脂肪，会增加心血管疾病的发生风险。过多的铝，可能具有神经毒性。不过，它们被人们一致反对，并不是因为危害巨大，而是没有任何价值，按照“风险-利益”权衡的原则自然就是不被接受了了。实际上，少量食用反式脂肪，对健康的危害可以忽略——根据流行病学调查的结果，每天不超过2克的反式脂肪还是可以接受的。 磷酸和磷酸盐则不同，它们的情况很象食盐。首先，磷是人体必需的成分。它和钙一起，组成骨头的主要成分。磷脂对于细胞功能的实现不可或缺，许多酶、激素和细胞信号传递也都需要磷的参与。此外，它还对于维持体液的酸碱平衡起到调节缓冲的作用。人体每天需要的磷跟钙差不多，大概在一克左右。一般人都可以从食物中获得足够的量，所以也就没有“补磷”之说。过多的磷的确会导致钙的流失，不过在钙的摄入量正常的情况下，这里“过多的磷”是指三四克以上。通常添加到食品中作为助剂的磷酸或者磷酸盐并不多，相对于这个三四克的“安全限”只是很小的一部分，因此对于人体是否摄入“过多的磷”，影响其实并不大。 合成色素则是介于以上这两种情况之间。它们没有营养上的价值，但是通过了科学检验、经过审批可以用于食品的合成色素并不会危害健康。美国统计过合成色素的使用量，即使一个人每年吃下去的合成色素达到美国社会平均摄入量的10倍，与在任何方面使人体出现异常的最低剂量也还是有相当的距离。 亚硝酸盐则是有效的防腐剂。过量摄入确实会使人中毒，但是在正常使用的条件下为人们带来的好处远远超过可能的风险。 “反营养物质”的英文是“antinutrient”。它的定义正是“阻止人体吸收和利用某些营养素的食物成分”。通常学术界说“反营养物质”，一般是食物中的天然成分。常见的有豆类中的蛋白酶抑制剂、茶中的单宁、菠菜中的草酸以及植物中普遍存在的植酸等等。在中文里，有人把“antinutrient”翻译成“抗营养物质”，然后用“反营养物质”来称呼食品添加剂。然后根据“天然的就是好的，人工的就有害”的信条，得出“抗营养物质对健康没有影响”“反营养物质偷走你的健康”这样的口号。 如果从影响其他营养成分吸收的角度来说，所谓的“抗营养物质”的影响比“反营养物质”要大得多。比如蛋白酶抑制剂会抑制人体内蛋白酶的作用，从而影响蛋白质的消化。所以我们需要对豆制品充分加热，使蛋白酶抑制剂失去活性。单宁会与蛋白质结合，生成不被胃肠消化的沉淀物，吃生柿子的同时吃高蛋白食物，容易导致腹痛就是这个原因。而草酸、植酸都能与钙结合，影响钙的吸收。对于肾脏功能有障碍的人来说，草酸不能被有效地代谢掉，就可能在肾脏中与钙反应，导致肾结石。 不过，近年来有一些研究发现，“抗营养物质”也不是一无是处。某些种类，比如单宁、蛋白酶抑制剂，在某些研究中甚至显示了一定的“保健作用”。不过，不管这些保健作用是真是假，都改变不了它们“影响其他营养成分吸收”的性质。一般而言，也还是饮食中的不利因素。 纯天然的野生植物中含有的“抗营养物质”很多，这本身是植物的一种防御机制。驯化“家养”蔬菜和粮食作物就要低得多。要进一步去除这些“抗营养物质”，最有效的方式，一是对症下药的食品加工手段，二是基因操作技术。
3. [人类探秘]大脑银行：为你的明天储存智力？——语言、认知储备与阿尔茨海默症
1906年，德国医生阿洛依斯•阿尔兹海默（Alois Alzheimer）接到了一个刚刚过世的女病人的大脑标本。这名瘦削而愁苦的女病人五年前被丈夫送到了精神病院。她无法与人正常交谈，答非所问，记忆严重衰退，时而抑郁，时而躁狂。她反反复复地自言自语：“我丢掉了自己。”在生命的最后阶段，她进入彻底迷茫的痴呆阶段，最终死于败血症。 那时候，人们都认为智力水平衰减是衰老的正常现象。但是这个女人死时只有五十五岁，远远比其他出现痴呆症状的老年人年轻。正是这不寻常的年纪，让阿尔兹海默对她的大脑病理产生了兴趣。 那时，厄恩斯特•徕兹（Ernst
Leitz）与卡尔•蔡斯（Carl Zeiss）已将光学显微镜技术大大推进，而著名的神经病理学家弗朗茨•尼斯（Franz Nissl）所发明的尼氏染色法更为科学家们观察神经细胞提供了极大的便利。正是在这样的背景之下，阿尔茨海默将这名患者的大脑样品固定、染色、切片，放在了显微镜下。 这种疾病，即老年痴呆症，后来就以阿尔茨海默的名字命名。 随着人类社会医疗保健水平的提高，现代人类的平均寿命已经远远超出过去。而更多的长寿者，则意味着患有阿尔兹海默症的人也越来越多。目前全世界有三千五百万阿尔兹海默症患者。随着人口老龄化的加快，据估计这一数字将在2050年前突破一亿。目前尚没有任何医学手段可以治愈阿尔兹海默症，但是经过许多科学家的研究，却证实某些生活方式、环境因素与营养状态可以延缓阿尔兹海默症的发病时间。
2007年时，加拿大的三位科学家就发现了这个有趣的现象。他们从多伦多一所诊所中找来180多名被诊断为痴呆的老年病人，通过对老人与其家人的调查，研究者们将老人划分为两组：那些从很早就开始在日常生活里使用两种语言的病人，与终其一生都主要使用一种语言的病人。 通过比较，他们发现前一种人无论是最初出现症状的平均年龄（根据家人回忆汇报）还是被诊断为老年痴呆症的平均年龄，都要比后一种人高出三到四年。换言之，老年痴呆症的症状在使用双语的人身上出现得更晚。 2010年，加拿大研究者利用蒙特利尔市历史形成的英法双语并存、并拥有大量外来移民者的情况，对使用语言的种类数量与老年痴呆症确诊年龄之间的关系进行了观察。他们发现使用多种语言的人被诊断患病时的年纪更大，而且使用不同语言的种类越多，这种关联就越明显。有趣的是，在外来移民人群里，说双语与阿尔兹海默症诊断年纪的关联格外显著。 无独有偶，在以色列的一些研究者对健康老人进行了研究，发现会说多种语言对这些人也有正面的影响。会说的语言越多，老人在各项认知测验上的表现就越好——与加拿大的研究相似，这一关联在控制了教育、年龄、性别、出生地、移民状态之后依然不变，事实上，老人认知水平与其所说语言的数量之间的关联强过性别教育等其他的因素。 可是，如果老年痴呆症是由大脑中长出的病变组织所导致，为什么使用语言的数量会对它的发展进程有所影响呢？
2001年，英国著名杂志《柳叶刀》上发表了一篇令人关注的文章。这篇文章的作者们对209名终年在70-103岁的老人进行了尸检，解剖并观察他们的大脑。结果发现，在100名生前就被诊断为痴呆的老人脑中，不出意外的，其中2/3都展现出具有老年痴呆症特点的病理特征。但让人吃惊的是，在另外109名身前认知水平完全正常的老人脑中，也有1/3具有此类病理特征，而且程度也与那些痴呆患者相当。 相似的情况在头部损伤的人群中也屡屡被发现：受到同样脑部伤害的病人，往往展现出不同的认知损伤程度。可见，我们大脑上物理性的损伤与功能性的损伤并不是完全吻合的。 根据这些研究，科学家们提出了一种储备与提取的概念。这一假说认为，我们的大脑就像一个银行账户，而在衰老的过程里我们一点点提空这个银行账户中的储备。如果储备的金额越大，这个账户就越经用，出现危机的时间就会越晚。而这种储备又可以被分为两种：物理性大脑储备（brain reserve）和功能性认知储备（cognitive reserve）。 大脑储备比较容易理解：体积越大、神经细胞数量越多、神经细胞与细胞之间的链接越多越复杂，大脑就越能抵御衰老过程中神经细胞死亡所带来的负面影响。然而，科学家们认为，大脑的这些特质并不能解释大脑与大脑之间的区别。 事实上，我们在衰老的过程中，大脑也不是仅仅被动地忍受自己的“死亡”过程，而是积极地调动尚存的神经网络来弥补凋亡的神经网络所执行的功能。而大脑能多好地做出这些弥补，很可能恰恰是决定老人什么时候出现痴呆症状的关键原因。基于这一理念，科学家们提出了一个很难界定的“认知储备”的概念，用来形容大脑有效性与可塑性的高低。在过去多年的研究里，科学家们确实已经证明那些能够提高大脑认知储备的因素——譬如受教育程度高、在休闲时间参与用脑活动多以及工作中需要使用脑力——确实与阿尔茨海默症的发病年龄较晚有联系。
使用多种语言在建立大脑储备之中有什么作用呢？ 直到上世纪六十年代，美国的大多数语言研究者还认为双语环境不利于幼儿的学习与认知，会导致孩子学习语言的速度变慢。然而，当把许多所谓的“混淆因素”（confounding factor），譬如父母受教育程度、移民背景等加以考虑之后，实际上在双语环境中成长起来的幼儿并不见得学习语言更慢。更重要的是，他们在认知功能上呈现出很多特殊的优势。 美国加州大学洛杉矶分校的教授贾雷德•戴蒙德（Jared Diamond）在《科学》杂志上发表评论，指出会说多种语言者的大脑的独特优势来自他们日常生活中的独特挑战。 事实上，我们每个人在每一分每一秒都被暴露在一个感觉与信息极度饱和的世界里——我们经常一面面对着工作，耳朵里却听着别人说话，鼻子里闻到背后同事午饭的香气，眼里瞥见走道尽头惊鸿一瞥的美女，而脑子里很可能正不为人察觉地考虑着今天晚饭的问题。 在这种复杂的环境刺激下，一个人若想要保持专注，就必须屏蔽掉绝大多数的“杂信号”，只将自己的精力放在该放的东西身上。而一旦任务转移，人就需要赶快改变自己关注的重心，为此，很可能将一些先前被屏蔽的环境信号纳入雷达，却把把不再需要专心进行的事情放入屏蔽栏中去。这种屏蔽的能力与有效转移注意力的能力，在戴蒙得看来，是人脑认知功能的关键。而他认为，使用多种语言的人在日常生活中的不经意间就在不断执行这样的练习。 试想，一名平时生活在英语与汉语环境中、能够使用两种语言的人，在听到英文的时候，就需要屏蔽自己脑中有关中文的区域，专心运用英语。另外，在听到“ai”这个发音的时候，此人也需要迅速作出判断，究竟是恋人深情款款地说“爱”呢，还是这人仅仅在指代自己“I”而已。 按照戴蒙得的逻辑：既然这样的时刻在多语者的一生中数不胜数，就使他们头脑中相当重要的一项功能——执行功能（executive function），得到了很好的训练，给头脑小金库里存入了更多的储备金。当这些人步入老年时，他们的大脑更经得起、也更能积极应对岁月的风蚀。 双语、多语研究从特定的角度揭示了“大脑储备”与“认知储备”对神经发育与衰老的影响。而每一个人既然无法改写衰老的命运，所能做的只是尽量使得自己的大脑储备更深更广一些。而且，我们不必为错过儿童学习语言的黄金时期捶胸顿足，因为我们的大脑永远有着了不起的可塑性，甚至有研究表明在已经表现出痴呆症状的老人身上，音乐、智力练习与特定休闲活动仍然能在一定程度上减缓痴呆的进程。“用进废退”、“亡羊补牢犹未晚”这些话，有时候的的确确是对的。
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