互动科普

提起甜味剂，我们首先想到的是蔗糖、葡萄糖、果糖、麦芽糖这些天然存在的单糖或双糖，以及糖精、甜蜜素、阿斯巴甜这些人造甜味剂。其实还有一类天然的甜味剂现在使用得越来越多了，那就是糖醇。它们是单糖的衍生物，单糖有一个氧原子被氢原子和羟基取代，变成了醇，所以叫糖醇。糖醇包括木糖醇、甘露醇、山梨糖醇、乳糖醇、麦芽糖醇等等，其中用得最多的是木糖醇。

木糖醇在许多果实、谷物、蔬菜中都有，不过量不多。工业上使用的木糖醇是用硬木或玉米芯生产的，它们里面的木聚糖被水解成木糖，木糖再被氢化成木糖醇。木糖本身也是一种甜味剂，不过甜度不高，只有蔗糖的40%。而木糖醇的甜度和蔗糖是一样的，它的结晶看上去和蔗糖一样，吃起来味道也和蔗糖一样，一般人尝不出区别，不像人造甜味剂往往口感不好。

蔗糖在消化道里被消化成葡萄糖和果糖，小肠上皮细胞有专门的载体蛋白运输葡萄糖和果糖，也就是说，人体对糖的吸收，除了被动扩散，主要是主动运输，所以吸收的速度非常快。但是人体并没有载体蛋白来运输木糖醇，人体对木糖醇的吸收靠的是被动扩散，速度很慢，相当一部分木糖醇还来不及在小肠里被吸收，就到大肠了，在那里变成了细菌的食物。被人体吸收的木糖醇有一部分逐渐被转化成了葡萄糖，成为能量。总的来说，木糖醇所含能量大概只有蔗糖的60%，而且不会导致血糖快速升高（木糖醇的血糖指数只有7，而葡萄糖的血糖指数是100），所以适合糖尿病人食用。但是如果木糖醇吃得太多，大部分没法被吸收，被肠道细菌代谢后，就会导致胀气、腹泻。

木糖醇早在19世纪末就已经发现了，但是价格昂贵，只是作为实验试剂。一直到了20世纪60年代，芬兰糖业公司发现了工业化生产木糖醇的方法，让它变得很便宜，并开始进入日常生活。起初它主要是作为面向糖尿病患者的甜味剂，在20世纪70年代，芬兰图尔库大学研究人员发现了木糖醇的一个新用途：保护牙齿。

图. 木糖醇是白色粉末状晶体，看上去和白糖很像。（小图）显微镜下的木糖醇晶体。 图/Anders Østergaard Madsen

在我们的口腔中生存着很多种细菌，其中能导致龋齿的主要是变形链球菌。变形链球菌能分解食物残渣中的糖，变成乳酸等酸性物质。在酸性条件下，牙釉质表面的钙、磷会脱落，也就是所谓“脱矿”。不过，唾液会把酸中和，唾液里的钙、磷沉积回到牙面上，叫做“再矿化”。在正常情况下，牙齿的脱矿和再矿化处于平衡之中。但是细菌会粘在牙齿表面上，形成一块块浅黄色的生物膜，也就是牙菌斑。牙菌斑会破坏牙齿的脱矿与再矿化的平衡，因为唾液渗透不进去，没法去中和牙菌斑下面的酸性物质。多数细菌怕酸，但是变形链球菌不怕，它们在酸性条件下仍然能生长、繁殖，让牙菌斑的小环境越来越酸，牙齿脱矿就越来越严重。出现了龋齿，就不能通过再矿化恢复了。

图尔库大学的研究人员通过一系列研究发现，如果用木糖醇取代食物中的糖，就可以显著降低龋齿发生率。其中一项研究是把100人分成两组，一组平均每天咀嚼4粒含蔗糖的口香糖，一组平均每天咀嚼4.5粒含木糖醇的口香糖，一年以后做对比，发现蔗糖组的龋齿发生率是木糖醇组的3倍。在另一项研究中，125人被分成三组，一组饮食中含有蔗糖，一组用果糖代替饮食中的蔗糖，一组用木糖醇代替饮食中的蔗糖，两年以后，蔗糖组平均有7.2颗蛀牙，果糖组平均有3.8颗蛀牙，而木糖醇组则没有蛀牙。

这个结果并不让人意外。变形链球菌能够分解糖，但不能利用木糖醇，那么用木糖醇代替了糖，减少了变形链球菌的食物，龋齿不就相应减少了？但是图尔库大学研究人员想要说明的是，木糖醇能够预防龋齿，并不仅仅是因为减少了糖，还因为木糖醇本身对保护牙齿有积极的作用，也就是说，吃木糖醇与不吃木糖醇（而不仅仅是不吃糖）相比，龋齿发病率会更低。但是要证明这点，拿吃木糖醇和吃糖做对照是不行的。一个更合适的对照组是咀嚼不含蔗糖的口香糖，但是这样的口香糖索然无味，很难让人坚持长期每天都咀嚼。也有人试图用人造甜味剂或其他糖醇（比如山梨糖醇）作为对照，但是其他糖醇并非不能被细菌利用，只不过效率没有糖那么高。

不管怎样，图尔库大学的研究引起了世界各国研究人员的兴趣，他们设计了各种临床试验想要证明木糖醇对牙齿的保护作用。试验用的木糖醇有各种形式，例如口香糖、糖片、锭剂、牙膏、漱口水等等，主要是口香糖。使用的木糖醇剂量是每天4～15克，分3～7次使用。但是用口香糖、糖片做试验有个问题，它们是要被咀嚼的，咀嚼会刺激唾液的分泌，而唾液本身就能起到保护牙齿的作用，所以有人认为所谓木糖醇的保护作用其实是唾液在起作用。例如，有的试验发现饭后咀嚼含山梨糖醇的口香糖也能降低龋齿发生率，说明是唾液在起作用。

为了排除唾液的影响，有的人就不用口香糖、糖片等需要咀嚼的东西作为试验材料。美国华盛顿大学找了100名9～15个月大的婴儿做随机、双盲对照试验，有的每天用针筒喂三次木糖醇糖浆（共8克），有的每天喂两次木糖醇糖浆和一次山梨糖醇糖浆，有的每天喂一次木糖醇糖浆和两次山梨糖醇糖浆，大约一年后检查，发现每天喂两次或三次木糖醇糖浆的婴儿牙齿蛀蚀率明显低于每天喂一次木糖醇糖浆的。

还有的试验则采用细菌没法利用的人造甜味剂作为对照。美国北卡罗莱纳大学找了691名成年人，随机分成两组，一组每天口服含1克木糖醇的锭剂，一组每天口服含糖精的锭剂，33个月后检查发现，口服木糖醇组的龋齿发生率降低10%，但是这个结果并没有统计学意义。随后他们重新检查，细分了牙齿发生龋齿的部位，发现木糖醇能够降低牙根部位的龋齿达40%，这个结果就有统计学意义了。

但是关于木糖醇的临床试验往往存在着设计问题（例如样本小、持续时间短、没有随机化、没有双盲等等），或存在利益冲突（例如木糖醇产业资助的研究），证据质量不高。2015年，有研究人员综述了1991年以来关于木糖醇保护牙齿作用的临床试验研究，认为只有一项能说明问题，让儿童使用含木糖醇和氟的牙膏，与使用只含氟的牙膏相比，三年后蛀牙减少了13%，而使用其他含木糖醇的产品都还不能证明预防蛀牙的作用。

除了临床试验，还可以通过体外试验、动物试验研究木糖醇保护牙齿的机理。有的研究发现木糖醇能够与钙离子反应，有助于牙齿的再矿化。还有的研究发现，木糖醇不仅不能被变形链球菌利用，而且还能杀死变形链球菌。这是因为变形链球菌会把木糖醇误当成糖吸收进细胞内，但是又不能代谢木糖醇，如果周围环境中木糖醇浓度比糖浓度高很多，变形链球菌吸收的都是没法利用的木糖醇，就会被饿死。所以长期使用木糖醇能够把变形链球菌控制在很低的水平，减少了牙菌斑的形成。在自然选择的作用下，变形链球菌也会逐渐对木糖醇产生“抗药性”，出现能够利用木糖醇的变异，不过，幸运的是，能够利用木糖醇的变形链球菌也不能损伤牙齿了。

自从20世纪70年代以来，关于木糖醇对牙齿的保护作用的各种研究已有几百项，但是由于多数研究质量不高，还无法得出定论，仍然需要进一步的研究。不过，不管木糖醇本身是不是对牙齿具有积极的保护作用，至少有两点是可以肯定的，那就是用木糖醇取代糖能预防龋齿，刺激唾液分泌有助于牙齿再矿化，所以饭后咀嚼只用木糖醇做甜味剂的无糖口香糖能够起到保护牙齿的作用。根据有些研究的结果，每天至少要咀嚼3次，木糖醇的总剂量应该不少于5克。有的研究认为，木糖醇浓度越高，对牙齿的保护效果越好。但是，口香糖里的木糖醇含量总是有限的，何不直接口含纯木糖醇呢？那样木糖醇的浓度不就能达到最高吗？有一个德国医生就是这么想的，他的建议是饭后用一小勺（大约5毫升）木糖醇漱口，口含着木糖醇直到融化，然后漱口5分钟后吐掉，而且不要马上用水漱口。虽然这个医生声称他的患者长期坚持用木糖醇漱口对牙齿产生神奇的保护、治疗作用，网上也有很多人为其作证，但对此并没有严格的临床试验证明。在科学上，个人的体验再神奇也是不能被作为证据的。

（本文发表于《科学世界》2016年第11期）