发达国家居民在变得更加肥胖。英国的肥胖率在过去25年中几乎增长到原来的4倍；而在经济合作与发展组织（OECD）大多数富裕的成员国中，超重和肥胖人群占据了大部分人口。导致群体性肥胖的原因多种多样，久坐的生活方式和高热量即食食品显然是重要因素，但事情并不完全如此。
在我们吃东西的时候，体内会进行极其复杂的激素调节过程，这一过程涉及的不止是我们当天吃下的食物，还与我们之前吃过的食品的种类和总量相关。不幸的是，我们的身体会在这样的过程中习得一种易于变胖的倾向，而要想翻转这种倾向让身体重新变瘦并不容易。
无论一个人是超重还是偏瘦，接受任何一种“饱腹感激素”的注射都会降低他的热量摄入水平。但遗憾的是，这些激素很快就会恢复到原有水平，它们的作用甚至支撑不到下一顿饭的时间。此外，反复给药也起不到减肥的效果，因为互相联结的激素反应能够逐渐适应这些额外的激素。因此，饱腹感激素可能并不会成为一种好的候选减肥方案。那么，是否还有其他可能有效的介入方案呢？
一个方案是重构（re-engineer）食物。这听起来很极端，但是某种意义上，它们已经出现在了我们的生活中：许多现代加工食品为迎合消费者偏好而变得更加细腻、浓厚、味道鲜明。这一方案的主要挑战是在创造美味食物的同时，有效地将食品中添加的饱腹感激素释放到它们最能发挥作用的人体组织里。而这些所谓“功能食品”的开发就需要用到软物质物理。
理解食物结构和食品配方的任务正好属于软物质物理的领域：软物质物理研究含有分散的气泡、胶体、乳液或聚合物的复杂流体。这些分散物质的尺度可以从纳米到微米量级——后者正是咀嚼时你的唇舌所能感知的尺度。
以冰淇凌为例，它含有气泡、乳液、冰晶等胶体颗粒，也含有作为聚合物和两亲性分子（同时包含亲水基和疏水基的分子）的蛋白质。而在巧克力中，可可颗粒、糖晶体和蛋白质聚合物混合于可可脂连续相中。啤酒泡沫则依靠生物分子降解产生的聚合物来保持稳定。在软物质物理学家眼中，意大利面就是一种玻璃相的无定型碳水化合物。所有这些食物成分都充满了生物学复杂性，但它们都可以被改造，并且为将功能性成分送达身体中相应部位提供了可能性。
乳液（分散相液滴悬浮于连续相液体的混合物）可以将饱腹感激素运送到肠道。然而乳液也确实存在局限，有些在食物处理阶段就会遇到。高温烹煮、低温冷藏或冷冻、强力搅拌、pH值改变都会使液滴变得不稳定，这就给功能食品的研发提出了难题。如果油相分散于水相中的乳液的稳定性被破坏，分散的液滴就会聚集在一起，在食物的内部或者表面形成富油相——也就是发生了“油析”，这样的情况是我们不想看到的。
通过在液滴外包裹上由带电聚合高分子电解质形成的坚实的薄膜，可以提升乳液的稳定性。我们可以对薄膜的成分进行选择，使之可以在特定pH值或盐浓度条件下溶解或产生空洞，从而在肠道中特定的位置释放出饱腹感因子。
理论上，重构的加工食物热量密度更低：高热量的食材（如脂肪）被替换成低热量的替代品（如膳食纤维）。然而，这么做很可能会影响食物的口味和质地，从而影响消费者的满意度。对于这样的两难境地，食品物理学家提供了可能的解决方法：开发出能够模仿热销产品口味和口感、同时又加入了可以在特定部位释放内容物的新产品。智能食品加工也可能会减少糖和盐的使用量，尤其是当糖和盐的使用并不是出于调味或营养考虑的情况下。
在一个人们很少或完全不吃加工食物的理想世界中，上面的解决方案都没有存在的必要。然而在现实世界中，90%美国人会购买方便食品，英国民众50%以上的热量摄入来自深加工和高热量食品：食品的改善十分必要。或许，聪明的物理学家可以帮助我们阻止这场肥胖危机。
撰文 Cait MacPhee（英国爱丁堡大学生物物理学家）
翻译 王 可
来源 环球科学
