当我们走进超市，货架上琳琅满目的食品总能以鲜艳的色彩吸引眼球，这些视觉盛宴背后，是食品工业中广泛使用的着色剂。从古代用红曲给食物增色，到现代食品工业中种类繁多的合成色素，着色剂已成为食品生产不可或缺的一环。然而，这个让食物颜值倍增的行业，正逐渐显露出令人担忧的健康隐患。
近年来，越来越多的研究揭示了食品着色剂与多种健康问题的关联，从过敏反应到癌症风险，再到神经发育障碍。近年来的研究指出，某些食品着色剂虽然不会直接作用于大脑，却会通过破坏肠道菌群平衡，间接引发神经系统损伤。
肠道菌群
我们的肠道中居住着数万亿微生物，它们构成的复杂生态系统被称为肠道菌群，它不仅参与消化吸收，还通过肠脑轴与中枢神经系统保持密切通讯。肠脑轴是一个由神经、免疫、内分泌和代谢途径组成的双向通讯网络，允许肠道和大脑之间持续交换信息。
肠道内存在着一个独立的神经系统——肠道神经系统，它是肠脑轴的核心，拥有约5亿个神经元，数量超过脊髓，因此被称为第二大脑。从结构上看，肠道神经系统包括感知胃肠道刺激的感觉神经元、整合信号的中间神经元以及控制肌肉收缩和腺体分泌的运动神经元。肠道神经系统通过迷走神经与中枢神经系统直接相连，能够不依赖大脑自主调节肠道功能，同时也能将肠道状态信息传递至大脑。
肠道菌群可以通过多种方式影响大脑功能：
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神经途径：肠道与大脑之间的神经相互作用主要由迷走神经促进，迷走神经是副交感神经系统的重要组成部分。作为肠道感觉信息直达脑干的直接通道，迷走神经能够快速传递与肠道蠕动、营养吸收及病原体或毒素存在相关的信号。此外，迷走神经在调节胃肠道功能以响应来自下丘脑和杏仁核等大脑高级中枢的中枢信号方面起着至关重要的作用，它将来自大脑的运动信号传递到胃肠道，从而允许肠道功能的双向调节，以应对内部和外部刺激。
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免疫途径：肠道菌群与免疫系统的双向互动可引发全身性炎症反应，并通过细胞因子等免疫信号直接作用于大脑，进而调节情绪、认知及神经退行性疾病进程。肠道内驻留着人体70%的免疫细胞（如巨噬细胞、T细胞、树突状细胞），形成肠道黏膜免疫系统。这些细胞持续监测肠道微生物动态，维持免疫稳态。当肠道菌群失调（如有害菌过度增殖、有益菌减少）时，肠道屏障功能受损，导致肠漏。此时，细菌代谢产物（如脂多糖）、未消化的食物颗粒等进入血液循环，激活免疫细胞，释放促炎细胞因子（如IL-6、TNF-α、IL-1β）。这些细胞因子可通过血脑屏障进入大脑，激活小胶质细胞（大脑的免疫细胞），引发神经炎症。
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代谢途径：肠道细菌可将膳食成分代谢为具有神经活性的生物活性化合物。例如，膳食纤维经发酵产生的短链脂肪酸，包括乙酸、丙酸和丁酸，不仅是肠道上皮细胞的主要能量来源，还能通过血液循环到达全身各处，发挥广泛的生理作用。在神经系统中，短链脂肪酸的作用尤为关键：丁酸可增强血脑屏障的完整性，阻止有害物质进入大脑；丁酸还可刺激海马体中的神经干细胞增殖和分化，促进神经发生；短链脂肪酸还可通过激活G蛋白偶联受体，抑制小胶质细胞过度活化，抑制神经炎症。当肠道菌群平衡被打破，短链脂肪酸的产生会显著减少，这可能导致神经炎症增加和血脑屏障功能受损，为多种神经系统疾病埋下隐患。吲哚类化合物是肠道细菌代谢膳食色氨酸的另一类副产物，可调节5-羟色胺信号传导，进而影响宿主的生理机能和行为表现。这些生物活性化合物不仅塑造肠脑间的信号传递，还直接影响肠道神经系统功能。其中，丁酸作为一种重要的短链脂肪酸，可通过调节肠道神经系统活动并促进神经递质（尤其是乙酰胆碱）的释放，增强结肠蠕动并强化肠道屏障的完整性。
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内分泌途径：肠道细菌可产生5-羟色胺、多巴胺、γ–氨基丁酸和谷氨酸等神经递质，在肠脑通信中发挥着关键作用，影响着肠道功能以及情绪和行为调节。此外，胃肠道分泌的激素作为信号分子，会向大脑传递有关营养可利用性、能量平衡和饱腹感的信息。胃饥饿素通常被称为“饥饿激素”，在机体需要营养时促进食欲和食物摄入；相反，胆囊收缩素和胰高血糖素样肽-1等激素则在进食后释放，促进饱腹感并减少食物摄入。这些激素通过调节食欲和能量平衡，有助于维持代谢稳态并防止暴饮暴食。
食品着色剂如何破坏肠道菌群平衡
食品着色剂主要分为天然着色剂和合成着色剂两大类。天然着色剂来源于植物、动物或矿物，比如胭脂红（来自昆虫）、叶绿素（来自植物）、姜黄素（来自姜黄）和甜菜红素（甜菜根）。合成着色剂则是通过化学合成制备的，比如柠檬黄、诱惑红、赤藓红和二氧化钛等。这些合成着色剂以其成本低、稳定性好、着色力强等优点，广泛食品工业广泛采用。据统计，一个普通消费者每天可能接触到5-10种不同的食品着色剂。
研究表明，多种合成着色剂可通过直接和间接方式破坏肠道菌群平衡：
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直接抗菌作用：某些着色剂对特定菌群具有选择性毒性，能抑制双歧杆菌和乳酸杆菌等有益菌的生长，同时促进大肠杆菌和梭状芽孢杆菌等潜在致病菌的增殖。这种选择性杀伤作用会导致菌群结构失衡，降低菌群多样性。
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破坏肠道屏障功能：某些着色剂可改变黏液分泌、破坏肠上皮间的紧密连接蛋白以及引发上皮炎症，增加肠道通透性，导致肠漏。这不仅允许有害物质进入血液循环，还会改变肠道微环境，使其对共生菌的支持作用减弱，而更容易被机会性致病微生物定植，进一步加剧菌群失调。
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改变代谢环境：着色剂的吸收可以调节体内酶的活性，摄入某些着色剂后，淀粉酶和脂肪酶活性会发生改变，这可能对碳水化合物和脂质代谢产生影响，进而改变菌群的营养供应。
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免疫调节作用：某些着色剂可能会与肠道相关淋巴组织和肠系膜淋巴结中的免疫细胞接触，引发免疫反应。某些着色剂也可能通过激活NLRP3炎症小体并释放促炎细胞因子，诱发肠道黏膜炎症。这种炎症反应可能导致胃肠道功能紊乱，并影响肠道菌群组成。
常见食品着色剂的神经毒性作用
食品着色剂对肠道菌群会对肠道神经系统和肠道神经胶质细胞产生严重影响。肠道神经胶质细胞有助于维持肠道屏障功能并调节肠道神经系统活性，在肠道菌群失调（由短链脂肪酸减少和脂多糖增加引起）的情况下，肠道神经胶质细胞会被激活。激活的肠道神经胶质细胞会引发局部神经炎症，破坏肠道神经系统信号传导，并通过迷走神经干扰肠脑之间的信息交流。
此外，机体受肠道来源的炎症触发因素影响而释放的系统性促炎细胞因子，比如肿瘤坏死因子–α（TNF-α）、白细胞介素-1β（IL-1β）和白细胞介素-6（IL-6），可穿过受损的血脑屏障，激活中枢神经系统中的小胶质细胞。小胶质细胞激活后通过NF-κB和MAPK通路引发慢性神经炎症，导致氧化应激、突触可塑性受损和神经元损伤。这些变化会破坏神经递质系统，尤其是对情绪和认知功能至关重要的5-羟色胺和多巴胺系统。
除此之外，某些食品着色剂可穿过血脑屏障并在大脑组织中积累，直接干扰神经元功能和神经递质信号传导。此类暴露与行为改变相关，包括多动、冲动和注意力缺陷，在有神经发育缺陷的儿童中尤为明显。
儿童注意力缺陷多动障碍是儿童期最常见的神经发育障碍之一，影响着4-12%的学龄儿童。近年来，研究发现食品着色剂可能是儿童注意力缺陷多动障碍的环境风险因素之一。2007年，英国南安普顿大学的研究团队在《柳叶刀》期刊上发表了一项双盲随机对照研究的结果。研究者们对153名3岁儿童和144名8~9岁儿童进行了研究，它们将这些儿童随机分组，并让他们分别饮用A、B两种含有人工色素和防腐剂苯甲酸钠的饮料，或不含这些成分的对照饮料。结果发现，饮用含人工添加剂饮料的儿童与对照组相比表现出更多过度活跃、注意力不集中等问题。后续研究进一步发现，当从食物中去除合成色素和防腐剂后，73%的注意力缺陷多动障碍患儿的症状有所减轻。
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柠檬黄
柠檬黄（E102）是食品工业中广泛使用的一种合成柠檬黄色偶氮染料，常用于为糖果、零食、饮料和药品等多种产品增添鲜艳的黄色。1996年，欧盟食品科学委员会和联合国粮农组织/世界卫生组织食品添加剂联合专家委员会均对其进行了监管审批，规定其每日允许摄入量为每千克体重7.5毫克，以确保其在限定范围内安全使用。
摄入后，柠檬黄会在胃肠道内的肠道菌群和宿主酶的共同介导下经历复杂的代谢转化过程。肠道细菌将柠檬黄代谢为磺胺酸和α–氨基–β–酮丁酸，同时还会产生氨基吡唑啉酮等其他代谢产物，这些代谢产物与多种生理效应相关。比如，磺胺酸及其衍生物可能与胰蛋白酶相互作用，潜在地破坏蛋白质分泌阶段和胰腺正常功能，从而引发胃肠道紊乱，尤其是在易感人群中。
柠檬黄的吸收还可以调节体内酶的活性，摄入柠檬黄后，淀粉酶和脂肪酶活性发生改变，这可能对碳水化合物和脂质代谢产生影响。这种酶活性的变化可能导致代谢失调及相关健康问题。此外，阻断性研究表明，作为毒蕈碱受体拮抗剂的阿托品，可抑制柠檬黄引发的生理效应，比如平滑肌收缩。这一抑制作用表明，胆碱能信号通路参与介导柠檬黄对胃肠道功能的影响。
新近证据表明，摄入柠檬黄可能导致肠道菌群失调，并通过肠脑轴引发神经系统功能失衡。研究发现，柠檬黄摄入会显著改变肠道菌群组成，表现为潜在促炎或致病微生物（如某些大肠杆菌菌株或梭菌属物种）的增殖，同时减少双歧杆菌和乳酸杆菌等有益菌的数量。这种菌群失调会破坏肠道生态系统的微妙平衡，导致肠道通透性增加（即“肠漏”）。结果，包括细菌毒素和脂多糖（LPS）等炎症分子在内的有害物质得以突破肠道屏障，进入全身循环。
一旦这些物质进入血液循环，便可刺激免疫细胞，包括大脑中的小胶质细胞。小胶质细胞激活会引发一系列神经炎症反应，表现为肿瘤坏死因子–α（TNF-α）、白细胞介素-1β（IL-1β）和白细胞介素-6（IL-6）等细胞因子的释放。这些促炎细胞因子会通过激活神经元和神经胶质细胞内的NF-κB和MAPK等信号通路，进一步加剧神经炎症。
NF-κB和MAPK通路的激活会诱导编码促炎介质的基因表达，包括环氧合酶-2（COX-2）、诱导型一氧化氮合酶（iNOS）和前列腺素等，从而加剧神经炎症。此外，炎症反应过程中会产生活性氧，导致氧化应激，进而损伤神经元细胞并促进神经退行性病变。
神经炎症和氧化应激的慢性化会破坏神经元稳态，损害突触可塑性，并推动神经退行性进程，最终引发并加速神经系统疾病的发生发展。此外，神经炎症诱导的5-羟色胺和多巴胺等神经递质系统的改变，会进一步加剧与神经系统疾病相关的精神症状。
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赤藓红
赤藓红，又称红色3号，是一种常见的合成樱桃红色食用色素，其化学成分主要由碳、氢、碘和氧构成，化学本质为2,4,5,7-四碘荧光素的二钠盐。赤藓红属于氧杂蒽类染料，以鲜艳的红色为特征，可溶于水，常用于糖果、甜点、饮料及口服药物等食品中，赋予其亮红色或粉红色外观。与其他合成食用色素一样，赤藓红受食品安全监管部门规范，以确保其在规定限量内的安全使用。
赤藓红在肠道中的吸收率较低，大部分随粪便排出。它可导致肠道内特定细菌物种发生改变，包括梭形杆菌和发酵乳杆菌的数量减少。梭形杆菌为厌氧菌，在维持肠道菌群平衡中发挥重要作用，而发酵乳杆菌则属于乳酸菌，具有益生菌特性，对肠道健康有益。这些细菌数量的下降表明，赤藓红可能破坏肠道菌群平衡，进而引发菌群失调并损害肠道健康。
肠道菌群失调引起的梭形杆菌数量下降可破坏肠道屏障功能，增加肠道通透性，使细菌毒素和炎症分子等有害物质进入体循环。脂多糖（LPS）是革兰氏阴性菌外膜的组成部分，俗称内毒素。LPS是强效的免疫激活剂，可通过与免疫细胞表面的Toll样受体4（TLR4）结合，触发促炎细胞因子级联反应，引发全身性炎症。
此外，肠道菌群失调还可导致致病菌过度生长，产生多种细菌毒素，比如肠毒素、细胞毒素和外毒素等。这些毒素会进一步加剧炎症反应，引发全身性健康问题。一旦进入血液循环，这些毒素可穿透血脑屏障，直接激活中枢神经系统中的常驻免疫细胞——小胶质细胞，从而引发神经炎症反应。
赤藓红诱导的菌群失调所导致的发酵乳杆菌数量减少，可能通过多种潜在途径破坏肠道稳态并促进炎症反应。发酵乳杆菌可通过调控白细胞介素-10（IL-10）和肿瘤坏死因子–α（TNF-α）等细胞因子的产生，调节免疫应答。这些细胞因子在炎症消退和免疫调节中发挥关键作用。乳杆菌通过激活调节性T细胞并抑制促炎转录因子（如NF-κB和AP-1）来促进抗炎通路。肠道菌群失调引起的发酵乳杆菌数量减少可能损害这些调控机制，导致机体对神经炎症的易感性增加。
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诱惑红
诱惑红，又称红色40号，是一种广泛用于各类食品和饮料中的合成食用色素，可为产品赋予鲜艳的红色。该物质通常呈现为红色粉末或颗粒状，具有高水溶性，便于在水性食品中使用。
摄入后，诱惑红经胃肠道转运，在此过程中发生吸收和代谢转化。这些生物转化过程主要在肝脏中进行，包括第一阶段和第二阶段代谢。第一阶段代谢可能涉及氧化或还原反应，而第二阶段代谢则需与内源性化合物（如葡萄糖醛酸或硫酸）结合，使诱惑红水溶性增强并最终排出体外。其代谢产物及未代谢的染料可在血液中循环，可能抵达多种组织，随后主要通过尿液排泄，部分也可经粪便排出。
长期接触诱惑红可能破坏肠道菌群组成，引发菌群失调，表现为特定细菌物种的失衡。研究发现，其可导致大肠杆菌和克雷伯菌数量增加，进而触发肠道炎症反应，并通过肠脑轴蔓延至中枢神经系统。这种由肠道炎症引发的神经炎症与多种神经系统疾病密切相关。
肠道菌群失调导致的肠道通透性改变可能使细菌毒素和炎症分子等有害物质穿透血脑屏障，直接影响神经元功能。由此可能引发神经递质失衡，包括5-羟色胺和多巴胺等神经递质。此外，菌群失调诱导的基因表达变化，包括促炎细胞因子（如白细胞介素-6和肿瘤坏死因子–α）水平升高，可能加剧神经功能异常并增加神经毒性风险。
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二氧化钛
二氧化钛是一种白色颜料，作为着色剂和添加剂广泛应用于食品、化妆品及制药等诸多领域。二氧化钛是自然界中存在的钛氧化物，具有亮白色和遮盖力强的特性。在食品工业中，二氧化钛主要用于为糖果、烘焙食品、酱料、乳制品及维生素等多种产品赋予亮白色泽。
作为食品着色剂使用的二氧化钛被摄入后，会在体内经历一系列过程。首先，在胃肠道中，二氧化钛颗粒从食品基质中释放出来，主要在小肠被吸收。一旦被吸收，二氧化钛颗粒可通过肠上皮进入体循环，并分布至全身各器官和组织。然而，二氧化钛颗粒的吸收效率会因颗粒大小、表面特性及食品基质成分等因素而有所不同。
被吸收的二氧化钛颗粒可能会与肠道相关淋巴组织和肠系膜淋巴结中的免疫细胞接触，引发免疫反应。研究发现，二氧化钛颗粒可通过激活NLRP3炎症小体并释放促炎细胞因子，诱发肠道黏膜炎症。这种炎症反应可能导致胃肠道功能紊乱，并影响肠道菌群组成。
接触二氧化钛纳米颗粒也可影响肠道菌群，不过受颗粒大小、剂量及暴露时间等因素影响，具体受影响的菌种可能存在差异。研究提示，二氧化钛纳米颗粒可能选择性改变肠道内某些细菌类群的丰度。例如，接触二氧化钛纳米颗粒与双歧杆菌和乳酸杆菌等有益菌的相对丰度变化相关，而这两种细菌对肠道健康和免疫功能至关重要。相反，接触二氧化钛纳米颗粒可能促进厚壁菌门和变形菌门等潜在有害菌的生长，这些细菌与肠道菌群失调和炎症相关。
摄入二氧化钛可能仅对肠道菌群的整体构成造成轻微改变。然而，摄入二氧化钛可能会加剧特定共生菌（比如大肠杆菌和粪肠球菌）的聚集。这种聚集现象可能促使胃肠道内生物膜的形成。这种结构能保护致病菌免受宿主免疫攻击，可在结肠内引发一系列问题，且与结直肠癌等多种胃肠道疾病相关。二氧化钛的存在可能通过促进生物膜形成而加剧这一状况，进而可能推动结直肠癌的发生或进展。
因摄入二氧化钛而在胃肠道内形成的生物膜，会为细菌间交换各种信号分子和代谢产物创造有利环境。在这些生物膜内，细菌会产生一系列神经毒性物质，包括脂多糖（LPS）、淀粉样蛋白和群体感应分子。LPS源自细菌细胞壁，可激活小胶质细胞，导致促炎细胞因子和活性氧的释放。细菌淀粉样蛋白（如卷曲蛋白和功能性淀粉样蛋白）与阿尔茨海默病等神经退行性疾病有关，它们会促进大脑内有毒蛋白聚集体形成。此外，群体感应分子（如酰基高丝氨酸内酯）可调节生物膜内细菌的基因表达和行为，但也可能影响神经元信号通路和突触可塑性，进而对认知功能和行为产生潜在影响。
总结
在人类饮食文化的历史长河中，食品着色曾是一门充满自然韵味的艺术。早期，食品着色主要依赖从植物、动物或矿物中提取的天然色素，例如甜菜根（甜菜红素）、姜黄（姜黄素）和胭脂虫（胭脂红）。这些天然染料不仅因色彩美观而广受欢迎，在某些情况下，还具有促进健康的特性，如抗氧化活性。
然而，随着工业革命推动食品加工业的规模化发展，天然色素的局限性日益凸显。它们对温度、光照和pH值变化极为敏感，导致食品加工和储存过程中颜色不一致；从天然原料中提取色素的工艺复杂，成本高昂且收率有限，难以满足现代食品工业对标准化、低成本和长保质期的需求。这些因素共同推动了合成食品着色剂的崛起——通过化学合成方法制备的色素具有色彩稳定、成本低廉、易于标准化生产等优势，迅速成为食品工业不可或缺的添加剂。
合成食品着色剂的普及，某种程度上成为了现代食品工业追求效率至上的缩影。当企业将利润最大化作为首要目标，当消费者被“色香味俱全“的感官体验所主导，食品的健康价值逐渐被边缘化。从肠道菌群失衡引发的免疫异常，到神经发育障碍导致的认知缺陷；从儿童多动症的行为改变，到老年群体神经退行性疾病的风险增加，食品着色剂的影响范围远超既往认知。
作为消费者，我们需要重新审视自己的饮食选择，不被食品的“外在美”所迷惑，而应更关注其“内在质”，学会通过配料表识别潜在风险，优先选择使用天然色素或无添加的食品。作为监管机构，应当基于最新科研成果，动态修订食品添加剂使用标准，保护公众健康。作为食品工业，应该积极创新，开发更安全、更健康的着色方案。
毕竟，真正的美食应该既能满足味蕾，又能滋养身体，而不是以牺牲健康为代价换取短暂的视觉愉悦。让我们共同努力，为自己和下一代创造一个更安全、更健康的食品环境。