全膳食情境下以非营养性甜味剂替代添加糖的环境影响评估：来自SWEET项目的荷兰高热量饮食研究

《EUROPEAN JOURNAL OF NUTRITION》：Environmental impact ramifications of replacing added sugar with non-nutritive sweeteners in a high-calorie Dutch diet: the SWEET project

　　

摘要 目的：过量添加糖摄入及其相关不良健康效应日益引发关注，这使得非营养性甜味剂（non-nutritive sweeteners, NNS）作为保留甜味且低热量的替代方案受到更多重视。既往研究聚焦于替代添加糖的健康效应，或仅关注NNS单独使用时的环境影响，但尚无研究在整体膳食情境下评估以NNS替代添加糖所产生的环境影响连锁效应。本研究填补了这一空白。 方法：基线膳食反映荷兰成年人日均摄入＞2200 kcal（均值2866 kcal/天）的平均饮食结构。研究人员从配方数据中识别出添加糖（54 g/天），并以甜菊醇糖苷（steviol glycosides）及填充剂（如山梨糖醇，sorbitol）予以替代，构建NNS膳食方案。两种膳食均与生命周期评估（life cycle assessment, LCA）数据关联，并分别针对营养充足性及2023年IPCC 1.5 °C目标（2.04 kgCO2-eq/天）进行独立优化。 结果：两种膳食具有等效的全球变暖潜势（global warming potential, GWP，均为4.18 kgCO2-eq/天），但NNS膳食的水消耗较基线膳食（1.19 × 10?1 m3/天）增加11%。在针对营养充足性进行优化后，两种膳食的GWP均降低13%，水消耗增加3%–9%。在同时满足营养充足性与排放目标时，两种膳食的水消耗均下降11%–15%。 结论：研究结果提示，政策制定者和消费者应更多关注减少添加糖摄入带来的健康益处，而非环境方面的权衡取舍。两种膳食模式在营养与气候目标方面均有进一步改善空间，表明在不同甜味策略下均可实现均衡且低碳的膳食结构。本研究识别了在建模中实现真实膳食替代的方法学挑战，并为未来研究提供了方向性指导。

论文解读：全膳食视角下以非营养性甜味剂替代添加糖的环境影响评估

一、研究背景与问题提出

过量摄入添加糖已被广泛认为与肥胖、2型糖尿病及龋齿等不良健康结局密切相关。世界卫生组织（WHO）建议游离糖供能不超过总能量摄入的10%，但荷兰人群游离糖供能占比达14%，英国为12.4%，普遍超出推荐上限。在此背景下，非营养性甜味剂（NNS）因能以极低热量提供等效甜味，被视为替代添加糖的潜在方案。既往关于NNS的环境影响研究多聚焦于单一甜味剂本身的生命周期评估（LCA），如甜菊醇糖苷、阿斯巴甜、三氯蔗糖等，或仅在个别食品品类（如饮料、酸奶）中评估替代效果。然而，在整体膳食层面系统评估以NNS替代添加糖所产生的环境连锁影响，此前尚无研究报道。此外，添加糖在食品中不仅提供甜味，还承担体积、质构、保湿等工艺功能，因此实际替代过程往往需要同时引入填充剂（如糖醇类），这进一步增加了环境影响的复杂性。本研究正是针对上述研究空白，首次在完整膳食情境下量化以NNS及必要填充剂替代全部添加糖的环境影响后果，并探讨两种膳食模式在营养优化与气候目标约束下的响应差异。

二、研究设计与核心方法

研究人员基于荷兰国家食品消费调查（DNFCS，2019–2021）数据，选取日均能量摄入＞2200 kcal的143名成年人（男性72人、女性71人，平均年龄38±9岁）作为分析样本，以高能量摄入作为高添加糖摄入的替代指标。基线膳食涉及825种食物，经与荷兰食品成分数据库NEVO v7.1及Blonk食品LCA数据库关联后，最终纳入386种食品。环境影响评估采用ISO 14040/14044标准框架下的LCA方法，特征化方法为ReCiPe 2016 Midpoint（Hierarchist），背景清单数据来源于Agri-footprint 6.3数据库，涵盖全球变暖潜势（GWP）、土地利用、陆地酸化（TA）、淡水富营养化（FEu）、海洋富营养化（MEu）及水消耗（WC）六类指标。研究中新增了三种数据库中缺失的关键成分的LCA数据：甜菊醇糖苷RA60（含≥60%莱鲍迪苷A，纯度95%，GWP为20.25 kgCO₂-eq/kg）、山梨糖醇（GWP为1.61 kgCO₂-eq/kg）及麦芽糖醇副产糖浆（maltitol-BPS，GWP为0.141 kgCO₂-eq/kg），后者作为液态糖的替代填充剂。膳食优化采用Optimeal 3.0^?软件进行二次规划，以最小化与起始膳食的欧氏距离为原则，分两步施加约束：第一步仅满足荷兰健康委员会推荐的营养素参考摄入量；第二步在营养约束基础上叠加2030年食品系统温室气体排放目标上限（2.04 kgCO₂-eq/人/天，源自IPCC 1.5 °C评估）。

三、主要研究结果

（一）能量与营养素摄入变化

基线膳食平均能量摄入为2866 kcal/天，其中脂肪供能40%、蛋白质15%、碳水化合物41%、酒精2%、其他来源2%。经配方数据估算，添加糖摄入量为54.1 g/天，占总能量摄入的8%。构建NNS膳食后，总能量摄入降至2728 kcal/天（减少5%），总碳水化合物从296 g/天降至276 g/天（减少6%），总单糖和二糖摄入从125 g/天降至71 g/天（减少43%），添加糖降至0 g/天。替代方式因食品类别而异：固体食品中以RA60+山梨糖醇组合替代白砂糖（25.8 g），饮料中以RA60+水替代（16.1 g），餐桌糖直接以RA60替代（5.53 g），高果糖玉米糖浆以RA60+麦芽糖醇-BPS替代（4.1 g），葡萄糖浆以麦芽糖醇-BPS替代（1.2 g），乳基产品中以RA60+牛奶替代（1.2 g）。全膳食合计仅需138.5 mg RA60，约相当于54.3 mg甜菊醇当量/天，约为75 kg成人每日可接受摄入量（ADI）的18%。除能量外，两种膳食的必需营养素摄入量完全一致，均存在钠（超限121%）、饱和脂肪酸（超限140%）、酒精（超限114%）摄入过高，以及膳食纤维（仅为参考值的71%）、α-亚麻酸（76%）、铁（95%）、维生素D（95%）、DHA+EPA（97%）摄入不足的问题。

（二）环境影响变化

基线膳食的日均GWP为4.18 kgCO₂-eq，土地利用4.46 m²a，TA为1.87×10^?2 kgSO₂-eq，FEu为1.82×10^?3 kgP-eq，MEu为5.88×10^?3 kgN-eq，WC为0.119 m³。NNS膳食的GWP与土地利用与基线完全一致（0%变化），TA降低1%，FEu降低1%，MEu降低3%，但WC增加11%至0.133 m³。从食物组层面看，GWP下降最显著的是非酒精饮料（?16.1 gCO₂-eq/天）和酒精饮料（?0.77 gCO₂-eq/天），主因是RA60+水的组合GWP低于所替代的糖；GWP增幅最大的是蛋糕和甜饼干（+6.6 gCO₂-eq/天）及糖和糖果（+5.1 gCO₂-eq/天），主因是RA60+山梨糖醇组合的GWP高于原糖。MEu是唯一在所有食物组中均呈下降趋势的指标。不同食物组间的环境差异主要源于所用填充剂的不同，如糖和糖果的WC增加6.6 L/天即因山梨糖醇的大量使用。

（三）优化膳食的环境表现

仅针对营养充足性优化时，两种膳食的GWP均较各自基线降低13%–14%至约3.65 kgCO₂-eq/天，土地利用降低7%–9%，TA降低15%–16%，FEu降低9%–12%，MEu降低16%–18%，但WC反而增加3%–9%。这一WC增加主要源于豆类摄入量翻倍以上——豆类能量密度较低，在能量约束下被优先选择，而其种植的水消耗较高。当进一步叠加2030年气候目标约束时，所有影响类别均出现更显著下降，其中WC由增转降，糖膳食下降11%，NNS膳食下降15%，主因是肉类消费大幅减少带来的水消耗净下降。值得注意的是，两种膳食在两种优化情境下的欧氏距离几乎一致（营养优化：16.58 vs. 16.22；营养+气候优化：42.31 vs. 42.50），表明无论起始甜味策略如何，达成营养充足和低碳目标所需付出的膳食调整努力基本相同。食物组层面的变化方向在两种膳食间高度相似，但幅度存在差异：NNS膳食在蛋糕甜饼干、咸味零食、糖和糖果的减幅较小（相当于每周多2块饼干、1把薯片和半块标准巧克力棒），而坚果增幅略高（相当于每周多1小把坚果）。

四、讨论与结论

研究人员指出，NNS膳食整体环境影响与基线基本持平，原因在于饮料中替代带来的环境收益被固体食品中山梨糖醇替代造成的环境损失所抵消，提示通过更精细的配方设计存在进一步降低环境影响的潜力。背景LCA数据的选择对结果具有显著影响：本研究中添加糖均来自甜菜（符合欧洲生产格局），而全球约80%的食糖来自甘蔗，后者在GWP、TA、FEu和WC方面通常更高，若采用甘蔗糖数据，NNS膳食的环境优势可能更为明显。膳食层面还需关注填充剂的可接受性问题：每日25.8 g山梨糖醇、5.3 g麦芽糖醇-BPS及0.7 g乳糖均属FODMAPs（可发酵寡糖、二糖、单糖和多元醇），可能对欧洲约1800万–2200万FODMAP敏感人群造成消化道不适。研究同时识别了多项方法学挑战：膳食添加糖数据缺乏精细分类、食品配方数据不完整且存在品牌差异、不同糖醇类填充剂LCA数据严重不足、甜味等效值本身具有近似性等。研究结论认为，在整体膳食中以NNS替代全部添加糖是可行的，且环境代价相对有限；部分替代的环境影响将更小，政策制定可更多聚焦于健康收益。非酒精饮料是最适宜优先实施替代的食品类别，因其环境减排效果最为显著。两种膳食在营养与气候目标优化中的相似响应进一步表明，政策制定者在改善膳食健康与降低环境足迹方面拥有广泛的操作空间。未来研究需在食品成分数据库中细化添加糖的单独分类，并补充更多填充剂和甜味剂的LCA数据，以支撑更精确的膳食级替代建模。