防曬擦越多越好？研究顯示防曬乳部分成分會由皮膚進入血液

• 作者／賴昭正｜前清大化學系教授、系主任、所長；合創科學月刊

我擔心人工智慧可能會完全取代人類。如果人們能設計電腦病毒，那麼就會有人設計出能夠自我改進和複製的人工智慧。 這將是一種超越人類的新生命形式。

——史蒂芬．霍金（Stephen Hawking）　英國理論物理學家

大約在八十年前，當第一台數位計算機出現時，一些電腦科學家便一直致力於讓機器具有像人類一樣的智慧；但七十年後，還是沒有機器能夠可靠地提供人類程度的語言或影像辨識功能。誰又想到「人工智慧」（Artificial Intelligent，簡稱 AI）的能力最近十年突然起飛，在許多（所有？）領域的測試中擊敗了人類，正在改變各個領域——包括假新聞的製造與散佈——的生態。

圖形處理單元（graphic process unit，簡稱 GPU）是這場「人工智慧」革命中的最大助手。它的興起使得九年前還是個小公司的 Nvidia（英偉達）股票從每股不到 $5，上升到今天（5 月 24 日）每股超過 $1000（註一）的全世界第三大公司，其創辦人（之一）兼首席執行官、出生於台南的黃仁勳（Jenson Huang）也一躍成為全世界排名 20 內的大富豪、台灣家喻戶曉的名人！可是多少人了解圖形處理單元是什麼嗎？到底是時勢造英雄，還是英雄造時勢？

在回答這問題之前，筆者得先聲明筆者不是學電腦的，因此在這裡所能談的只是與電腦設計細節無關的基本原理。筆者認為將原理轉成實用工具是專家的事，不是我們外行人需要了解的；但作為一位現在的知識分子或公民，了解基本原理則是必備的條件：例如了解「能量不滅定律」就可以不用仔細分析，即可判斷永動機是騙人的；又如現在可攜帶型冷氣機充斥市面上，它們不用往室外排廢熱氣，就可以提供屋內冷氣，讀者買嗎？

CPU 與 GPU

不管是大型電腦或個人電腦都需具有「中央處理單元」（central process unit，簡稱 CPU）。CPU 是電腦的「腦」，其電子電路負責處理所有軟體正確運作所需的所有任務，如算術、邏輯、控制、輸入和輸出操作等等。雖然早期的設計即可以讓一個指令同時做兩、三件不同的工作；但為了簡單化，我們在這裡所談的工作將只是執行算術和邏輯運算的工作（arithmetic and logic unit，簡稱 ALU），如將兩個數加在一起。在這一簡化的定義下，CPU 在任何一個時刻均只能執行一件工作而已。

在個人電腦剛出現只能用於一般事物的處理時，CPU 均能非常勝任地完成任務。但電腦圖形和動畫的出現帶來了第一批運算密集型工作負載後，CPU 開始顯示心有餘而力不足：例如電玩動畫需要應用程式處理數以萬計的像素（pixel），每個像素都有自己的顏色、光強度、和運動等, 使得 CPU 根本沒辦法在短時間內完成這些工作。於是出現了主機板上之「顯示插卡」來支援補助 CPU。

1999 年，英偉達將其一「具有集成變換、照明、三角形設定／裁剪、和透過應用程式從模型產生二維或三維影像的單晶片處理器」（註二）定位為「世界上第一款 GPU」，「GPU」這一名詞於焉誕生。不像 CPU，GPU 可以在同一個時刻執行許多算術和邏輯運算的工作，快速地完成圖形和動畫的變化。

依序計算和平行計算

一部電腦 CPU 如何計算 7×5+6/3 呢？因每一時刻只能做一件事，所以其步驟為：

• 計算 7×5；
• 計算 6/3；
• 將結果相加。

總共需要 3 個運算時間。但如果我們有兩個 CPU 呢？很多工作便可以同時（平行）進行：

• 同時計算 7×5 及 6/3；
• 將結果相加。

只需要 2 個運算時間,比單獨的 CPU 減少了一個。這看起來好像沒節省多少時間，但如果我們有 16 對 a×b 要相加呢？單獨的 CPU 需要 31 個運算的時間（16 個 × 的運算時間及 15 個 + 的運算時間），而有 16 個小 CPU 的 GPU 則只需要 5 個運算的時間（1 個 × 的運算時間及 4 個 + 的運算時間）！

現在就讓我們來看看為什麼稱 GPU 為「圖形」處理單元。圖一左圖《我愛科學》一書擺斜了，如何將它擺正成右圖呢？ 一句話：「將整個圖逆時針方向旋轉 θ 即可」。但因為左圖是由上百萬個像素點（座標 x, y）組成的，所以這句簡單的話可讓 CPU 忙得不亦樂乎了：每一點的座標都必須做如下的轉換

x’ = x cosθ + y sinθ

y’ = -x sinθ+ y cosθ

即每一點均需要做四個 × 及兩個 + 的運算！如果每一運算需要 10^-6 秒，那麼讓《我愛科學》一書做個簡單的角度旋轉，便需要 6 秒，這豈是電動玩具畫面變化所能接受的？

人類的許多發明都是基於需要的關係，因此電腦硬件設計家便開始思考：這些點轉換都是獨立的，為什麼我們不讓它們同時進行（平行運算，parallel processing）呢？於是專門用來處理「圖形」的處理單元出現了——就是我們現在所知的 GPU。如果一個 GPU 可以同時處理 10⁶ 運算，那上圖的轉換只需 10^-6 秒鐘！

GPU 的興起

GPU 可分成兩種：

• 整合式圖形「卡」（integrated graphics）是內建於 CPU 中的 GPU，所以不是插卡，它與 CPU 共享系統記憶體，沒有單獨的記憶體組來儲存圖形／視訊，主要用於大部分的個人電腦及筆記型電腦上；早期英特爾（Intel）因為不讓插卡 GPU 侵蝕主機的地盤，在這方面的研發佔領先的地位，約佔 68% 的市場。
• 獨立顯示卡（discrete graphics）有不與 CPU 共享的自己專用內存；由於與處理器晶片分離，它會消耗更多電量並產生大量熱量；然而，也正是因為有自己的記憶體來源和電源，它可以比整合式顯示卡提供更高的效能。

2007 年，英偉達發布了可以在獨立 GPU 上進行平行處理的軟體層後，科學家發現獨立 GPU 不但能夠快速處理圖形變化，在需要大量計算才能實現特定結果的任務上也非常有效，因此開啟了為計算密集型的實用題目編寫 GPU 程式的領域。如今獨立 GPU 的應用範圍已遠遠超出當初圖形處理，不但擴大到醫學影像和地震成像等之複雜圖像和影片編輯及視覺化，也應用於駕駛、導航、天氣預報、大資料庫分析、機器學習、人工智慧、加密貨幣挖礦、及分子動力學模擬（註三）等其它領域。獨立 GPU 已成為人工智慧生態系統中不可或缺的一部分，正在改變我們的生活方式及許多行業的遊戲規則。英特爾在這方面發展較遲，遠遠落在英偉達（80%）及超微半導體公司（Advance Micro Devices Inc.，19%，註四）之後，大約只有 1% 的市場。

事實上現在的中央處理單元也不再是真正的「單元」，而是如圖二可含有多個可以同時處理運算的核心（core）單元。GPU 犧牲大量快取和控制單元以獲得更多的處理核心，因此其核心功能不如 CPU 核心強大，但它們能同時高速執行大量相同的指令，在平行運算中發揮強大作用。現在電腦通常具有 2 到 64 個核心；GPU 則具有上千、甚至上萬的核心。

結論

我們一看到《我愛科學》這本書，不需要一點一點地從左上到右下慢慢掃描,即可瞬間知道它上面有書名、出版社等，也知道它擺斜了。這種「平行運作」的能力不僅限於視覺，它也延伸到其它感官和認知功能。例如筆者在清華大學授課時常犯的一個毛病是：嘴巴在講，腦筋思考已經不知往前跑了多少公里，常常為了追趕而越講越快，將不少學生拋到腦後！這不表示筆者聰明，因為研究人員發現我們的大腦具有同時處理和解釋大量感官輸入的能力。

人工智慧是一種讓電腦或機器能夠模擬人類智慧和解決問題能力的科技，因此必須如人腦一樣能同時並行地處理許多資料。學過矩陣（matrix）的讀者應該知道，如果用矩陣和向量（vector）表達，上面所談到之座標轉換將是非常簡潔的（註五）。而矩陣和向量計算正是機器學習（machine learning）演算法的基礎！也正是獨立圖形處理單元最強大的功能所在！因此我們可以了解為什麼 GPU 會成為人工智慧開發的基石：它們的架構就是充分利用並行處理，來快速執行多個操作，進行訓練電腦或機器以人腦之思考與學習的方式處理資料——稱為「深度學習」（deep learning）。

黃仁勳在 5 月 22 日的發布業績新聞上謂：「下一次工業革命已經開始了：企業界和各國正與英偉達合作，將價值數萬億美元的傳統資料中心轉變為加速運算及新型資料中心——人工智慧工廠——以生產新商品『人工智慧』。人工智慧將為每個產業帶來顯著的生產力提升，幫助企業降低成本和提高能源效率，同時擴大收入機會。」

附錄

人工智慧的實用例子：下面一段是微軟的「copilot」代書、谷歌的「translate」代譯之「one paragraph summary of GPU and AI」。讀完後，讀者是不是認為筆者該退休了？

GPU（圖形處理單元）和 AI（人工智慧）之間的協同作用徹底改變了高效能運算領域。GPU 具有平行處理能力，特別適合人工智慧和機器學習所需的複雜資料密集運算。這導致了影像和視訊處理等領域的重大進步，使自動駕駛和臉部辨識等技術變得更加高效和可靠。NVIDIA 開發的平行運算平台 CUDA 進一步提高了 GPU 的效率，使開發人員能夠透過將人工智慧問題分解為更小的、可管理的、可同時處理的任務來解決這些問題。這不僅加快了人工智慧研究的步伐，而且使其更具成本效益，因為 GPU 可以在很短的時間內執行與多個 CPU 相同的任務。隨著人工智慧的不斷發展，GPU 的角色可能會變得更加不可或缺，推動各產業的創新和新的可能性。大腦透過神經元網路實現這一目標，這些神經元網路可以獨立但有凝聚力地工作，使我們能夠執行複雜的任務，例如駕駛、導航、觀察交通信號、聽音樂並同時規劃我們的路線。此外，研究表明，與非人類動物相比，人類大腦具有更多平行通路，這表明我們的神經處理具有更高的複雜性。這個複雜的系統證明了我們認知功能的卓越適應性和效率。我們可以一邊和朋友聊天一邊走在街上，一邊聽音樂一邊做飯，或一邊聽講座一邊做筆記。人工智慧是模擬人類腦神經網路的科技，因此必須能同時並行地來處理許多資料。研究人員發現了人腦通訊網路具有一個在獼猴或小鼠中未觀察獨特特徵：透過多個並行路徑傳輸訊息,因此具有令人難以置信的多任務處理能力。

註解

（註一）當讀者看到此篇文章時，其股票已一股換十股，現在每一股約在 $100 左右。

（註二）組裝或升級過個人電腦的讀者或許還記得「英偉達精視 256」（GeForce 256）插卡吧?

（註三）筆者於 1984 年離開清華大學到 IBM 時，就是參加了被認為全世界使用電腦時間最多的量子化學家、IBM「院士（fellow）」Enrico Clementi 的團隊：因為當時英偉達還未有可以在 GPU 上進行平行處理的軟體層，我們只能自己寫軟體將 8 台中型電腦（非 IBM 品牌！）與一大型電腦連接來做平行運算，進行分子動力學模擬等的科學研究。如果晚生 30 年或許就不會那麼辛苦了?

（註四）補助個人電腦用的 GPU 品牌到 2000 年時只剩下兩大主導廠商：英偉達及 ATI（Array Technology Inc.）。後者是出生於香港之四位中國人於 1985 年在加拿大安大略省成立，2006 年被超微半導體公司收購，品牌於 2010 年被淘汰。超微半導體公司於 2014 年 10 月提升台南出生之蘇姿豐（Lisa Tzwu-Fang Su）博士為執行長後，股票從每股 $4 左右，上升到今天每股超過 $160，其市值已經是英特爾的兩倍，完全擺脫了在後者陰影下求生存的小眾玩家角色，正在挑戰英偉達的 GPU 市場。順便一題：超微半導體公司現任總裁（兼 AI 策略負責人）為出生於台北的彭明博（Victor Peng）；與黃仁勳及蘇姿豐一樣，也是小時候就隨父母親移居到美國。

（註五）或。

延伸閱讀

• 「熱力學與能源利用」，《科學月刊》，1982 年 3 月號；收集於《我愛科學》（華騰文化有限公司，2017 年 12 月出版），轉載於「嘉義市政府全球資訊網」。
• 「網路安全技術與比特幣」，《科學月刊》，2020 年 11 月號；轉載於「善科教育基金會」的《科技大補帖》專欄。

唉！好曬呀！前兩集，一些觀眾發現我曬黑了。

在臺灣，一向不缺陽光。市面上，美白、防曬廣告亦隨處可見，不過，為什麼我們會被陽光曬傷呢？卻又好像沒聽過被日光燈曬傷的事情？

事實上，這也跟量子力學有關，而且和我們今天的主題密切連結。

之前我們討論到量子概念在歷史上的起點，接下來，我們會進一步說明，量子概念是如何被發揚光大，以及那個男人的故事。

光電效應

在量子力學發展過程中，光電效應的研究是非常重要的轉捩點。

光電效應指的是，當一定頻率以上的光或電磁波照射在特定材料上，會使得材料發射出電子的現象。

在 19 世紀後期，科學家就已經發現某個奇特的現象：使用光（尤其是紫外線）照射帶負電的金屬板，會使金屬板的負電消失。但當時他們並不清楚背後原理，只猜測周遭氣體可能在紫外線的照射下，輔助帶負電的粒子從金屬板離開。

於是 1899 年，知名的英國物理學家 J. J. 湯姆森將鋅板放置在低壓汞氣之中，並照射紫外線，來研究汞氣如何幫助鋅板釋放負電荷，卻察覺這些電荷的性質，跟他在兩年前（1897 年）從放射線研究中發現的粒子很像。

它們是比氫原子要輕約一千倍、帶負電的微小粒子，也就是我們現在稱呼的電子。

1902 年，德國物理學家萊納德發現，即使是在抽真空的玻璃管內，只要照射一定頻率以上的光，兩極之間便會有電流通過，電流大小跟光的強度成正比，而將光線移除之後，電流也瞬間消失。

到此，我們所熟知的光電效應概念才算完整成型。

這邊聽起來好像沒什麼問題？然而，若不用現在的量子理論，只依靠當時的物理知識，很難完美解釋光電效應。因為根據傳統理論，光的能量多寡應該和光的強度有關，而不是光的頻率。

如果是光線把能量傳給電子，讓電子脫離金屬板，那為什麼需要一定頻率以上的光線才有用呢？比如我們拿同樣強度的紫外線跟紅外線去照射，會發現只有照射紫外線的金屬板才會產生電流。而且，當紫外線的頻率越高，電子的能量就越大。

另一方面，若我們拿很高強度的紅外線去照射金屬板，會發現無論如何都不會產生電流。但如果是紫外線的話，就算強度很低，還是會瞬間就產生電流。

這樣難以理解的光電效應，使得愛因斯坦於 1905 年一舉顛覆了整個物理學界，並建立了量子力學的基礎。

光電效應的解釋

為了解釋光電效應，愛因斯坦假設，電磁波攜帶的能量是以一個個帶有能量的「光量子」的形式輻射出去。並參考先前普朗克的研究成果，認為光量子的能量 E 和該電磁波的頻率 ν 成正比，寫成 E=hν，h 是比例常數，也是我們介紹過的普朗克常數。

在愛因斯坦的詮釋下，電磁波的頻率越高，光子能量就越大，所以只要頻率高到一定程度，就能讓電子獲得足以逃脫金屬板的能量，形成電流；反過來說，如果電磁波的頻率不夠高，電子無法獲得足夠能量，就無法離開金屬板。

這就像是巨石強森一拳 punch 能把我打昏，但如果有個弱雞用巨石強森百分之一的力道打我一百拳，就算加起來總力道一樣，我是不會被打昏，大概也綿綿癢癢的，不覺得受到什麼傷害一樣。

而當電磁波的強度越強，代表光子的數目越多，於是脫離金屬板的電子自然變多，電流就越大。就如同我們挨了巨石強森很多拳，受傷自然比只挨一拳要來得重。

雖然愛因斯坦對光電效應的解釋看似完美，但是光量子的觀點實在太過激進，難以被當時的科學家接受，就連普朗克本人對此都不太高興。

對普朗克來說，基本單位能量 hν，是由虛擬的「振子」發出的；但就愛因斯坦而言，電磁波本身的能量就是一個個光量子，或現在所謂的「光子」。

然而，電磁波屬於波動，直觀來說，波是綿延不絕地擴散到空間中，怎麼會是一個個攜帶最小基本單位能量的能量包呢？

美國物理學家密立根就堅信愛因斯坦的理論是錯的，並花費多年時間進行光電效應的實驗研究。

到了 1914 年，密立根發表了世界首次的普朗克常數實驗值，跟現在公認的標準數值 h=6.626×10^-34 Js（焦耳乘秒）相距不遠。

在論文中，密立根更捶心肝（tuî-sim-kuann）表示，實驗結果令人驚訝地與愛因斯坦那九年前早就被人拋棄的量子理論吻合得相當好。

這下子，就算學界不願相信愛因斯坦也不行了。愛因斯坦也因為在光電效應的貢獻，獲得 1921 年的諾貝爾物理獎。

光電效應的應用

在現代，光電效應的用途廣泛。我們日常生活中常見的太陽能發電板，利用的就是光電效應的一種，稱為光生伏打效應，材料內部的電子在吸收了光子的能量後，不是放射到周遭空間，而是在材料內部移動，形成正負兩極，產生電流。

而會不會曬傷也跟光子的能量有關。

曬傷是皮膚受到頻率夠高的太陽光，也就是紫外線裡的 UVB 輻射造成的損傷。這些光子打到皮膚，會讓 DNA 分子裡構成鍵結的電子逃逸，引起皮膚細胞中 DNA 的異常變化，導致細胞損傷和免疫反應，這就是為什麼曬傷後皮膚會出現紅腫、疼痛和發炎的原因。

而頻率較低的光線，因為光子能量偏低，所以就不太會造成傷害，這也是為什麼我們沒聽過被日光燈曬傷這種事。

結語

從 17 世紀後半，惠更斯和牛頓各自提出光的波動說和微粒說開始，人們就聚焦於光到底是波動還是粒子的大哉問；19 世紀初，湯瑪士．楊用雙狹縫干涉實驗顯示了光的波動性，而到 19 世紀中後期，光屬於電磁波的結論終於被馬克士威和赫茲分別從理論和實驗兩方面確立。

經過約莫兩百年的研究發展，世人才明白，光是一種波動。

怎知，沒過幾年，愛因斯坦就跳出來主張光的能量由一個個的光量子攜帶，還通過實驗的檢驗——光又成為粒子了。

物理學家不得不承認，光具有波動和粒子兩種性質，而會呈現哪一種特性則依情況而定，稱為光的波粒二象性。

愛因斯坦於 1905 年提出的光量子概念，顛覆了傳統認為波動和粒子截然二分的觀點，將光能量量子化的詮釋也被實驗印證，在那之後，除了光的能量之外，還有其他物理量被發現是「量子化」的，像是電荷。

我們現在知道，電荷也有個基本單位，就是單一電子攜帶的電荷大小。

儘管之後又發現組成原子核的夸克，具有 -1/3 和 +2/3 單位的基本電荷，但並沒有改變電荷大小是不連續的這件事，並不是要多少的電量都可以。

如果你覺得很奇怪，不妨想想，我們用肉眼看會覺得身體的每一個部位都是連續的，但其實在微觀尺度，身體也是由一個個很小的原子和分子組成，只是我們根本看不出來，才覺得是連續的。

光子的能量和電荷的大小，其實也是像這樣子，細分下去就會發現具有最基本的單位，不是連續的。

事實上，量子力學在誕生之後，一直不斷地為人們帶來驚喜，簡直就是物理學界突然闖進一隻捉摸不定的貓。我們下一個故事，就要來聊量子力學發展過程中，打破世間常識的某個破天荒假說，而假說的提出者，是大學原本主修歷史和法律，擁有歷史學士學位，但後來改念物理，並憑藉博士論文用 5 年時間就拿到諾貝爾物理學獎的德布羅意。

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本文節錄自原作者個人網站：無熱量零卡食用油-蔗糖聚酯（Olestra）：副作用、爭議和相關研究，您亦可閱讀其英文原文：Olestra(Olean): Side Effects, Controversies & Researches. How can Cooking Oil be Zero Calorie? How Can Potato Chips Fat Free?

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這個時代幾乎所有的你能想到的食品都有一個零熱量的版本，比如零卡可樂、零卡義大利麵和零卡果凍，食品製造商宣稱這些食物能有與一般的食物相似的風味，卻沒有卡路里。

可是你有沒有想過，在這個到處都是代糖的時代，為什麼沒有看到脂肪替代品或零熱量食用油呢？

其實，還真的有由寶僑公司（P&G）開發的蔗糖聚酯（Olestra），又稱 Olean。

這時問題來了，既然有沒有熱量的油這麼好的東西存在，為什麼寶僑公司沒有大肆宣傳大賣特賣呢？

答案是寶僑公司當然有試圖大賣蔗糖聚酯，但 FDA（編按：美國食品藥物管理局） 因為其潛在的風險對其設了諸多限制，因為蔗糖聚酯作為油脂還不能被人體吸收，造成嚴重的油便現象（因為沒被吸收只好被排出來呀），同時還會帶走脂溶性維他命或處方藥物，造稱諸多健康問題。

其實當時 FDA 通過蔗糖聚酯作為洋芋片添加品時，就已經爭議不斷了，前 FDA 食品諮詢委員會和科學委員會 Marion Nestle 就在她 2002 年出版的書 Food Politics: How the Food Industry Influences Nutrition & Health 中，寫了一整個章節在討論蔗糖聚酯的爭議。

本文將解釋什麼是蔗糖聚酯。我們將介紹它是什麼，為什麼它不像代糖那樣受歡迎，以及相關的爭議。

什麼是蔗糖聚酯 Olestra——零卡路里脂肪？

蔗糖聚酯（Olestra，也稱為 Olean）是一種不含卡路里的脂肪替代品。 它被用來降低或消除薯片等食物中的脂肪含量和卡路里，這些食物中如果使用一般油脂製作的話脂肪含量通常會很高。

可是食用油怎麼可能不含脂肪甚至不含卡路里呢？

是這樣的：脂肪的化學結構是三酸甘油酯，通常一個脂肪分子由兩種部分組成：一個甘油骨架和三條脂肪酸。其中甘油的分子比較簡單，而脂肪酸的種類和長短卻不相同，包括飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸。甘油是一個有機小分子，含有三個羥基（OH），而一個脂肪酸是一條碳氫長鏈和一個羰基相連。

人體要吸收油脂，通常需要脂酶（Lipase）的幫助。脂酶是一種在腸道中發現的酶，它可以分解食物油脂中的三酸甘油酯，將其轉化為單酸甘油酯和脂肪酸，截短分子，使分子小到足以穿過腸壁。

然而，在蔗糖聚酯的結構中，甘油分子的部分被蔗糖分子（Sucrose）取代，蔗糖分子有八個羥基（OH），可以連接八個脂肪酸分子，使得脂肪酶無法作用在這麼大的分子上，因此蔗糖聚酯 Olestra 可以毫髮無損地通過腸道而不被人體吸收。 因此蔗糖聚酯雖然嘗起來像脂肪，但實際上不含可用卡路里。

在 1996 年，美國食品藥品監督管理局（FDA）批准 olestra 可以用於即食零食 ，並裁定這樣的使用「符合食品添加劑的安全標準，合理認定其為無害」。 然而，這個結論極具爭議性，我們將在本文後面討論。

蔗糖聚酯的商業化和爭議性

蔗糖聚酯是在 1968 年被寶僑公司偶然發現的。當時寶僑公司（P&G）的研究人員 F. Mattson 和 R. Volpenhein 希望通過改變脂肪的結構，研發出更容易能被早產兒消化的脂肪。

然而，在實驗過程中，他們創造了一種脂肪分子，這個分子巨大且複雜，無法被人體消化系統中的脂酶分解，也就是本文的主角：蔗糖聚酯。

寶僑隨後於 1971 年與美國食品和藥物管理局（FDA） 開始著手討論了將蔗糖聚酯作為食品添加物所需的測試項目。

寶僑在隨後的測試中發現，如果使用蔗糖聚酯替代天然膳食脂肪，能讓血液中的膽固醇水平下降。發現這個潛在的盈利機會之後， 寶潔公司 1975 年向 FDA 申請批准該物質作為降膽固醇藥物。然而，隨後的人體試驗顯示，蔗糖聚酯無法充分降低膽​​固醇水平，因此該應用於 1988 年被放棄。

大約在同一時間，寶僑又向 FDA 申請批准蔗糖聚酯作為食品添加劑，以替代酥油、食用油和零食用油等等。根據 FDA 的說法，寶僑在兩年後修改了申請訴求，將蔗糖聚酯的使用侷限於於包裝零食的添加物。

1984 年，FDA 允許家樂氏（Kellogg）公開聲稱他們的高纖維早餐麥片有助於降低癌症發病率。這個宣稱食品療效的批准案例，被寶僑看在了眼裡，促使寶僑公司立即開始了一項為期三年的測試，試圖證明 Olestra 也具有某種療效，這樣他們就可以在產品宣傳上聲稱相關的療效，藉以大賺一筆。完成這些測試後，寶僑立即試圖申請批准蔗糖聚酯作為一種「家庭烹飪中可替代高達 35% 的脂肪，在商業用途中替代高達 75%」的食品添加劑。

FDA 對蔗糖聚酯的主要擔憂之一，是它可能會因此導致人們在吃油炸物時有不該有的安全感，養成習慣開始食用更多「金字塔頂端」的食物（也就是脂肪、油和糖）。另外，批准蔗糖聚酯作為一種食品添加成分也可能會導致人們習慣食用含有高劑量人工添加劑的食品，這些添加劑通常由於現有研究不足，對健康的長期影響未知。

因此，除了發現蔗糖聚酯可能導致腹瀉等副作用，以及影響人體吸收脂溶性維生素以外，FDA 對批准該產品的使用限制猶豫不決。

1990 年 8 月，寶僑申請蔗糖聚酯作為「鹹味零食」——例如薯片和玉米片等產品的食品添加劑。當時原專利定於 1995 年到期。1993 年 12 月，寶僑成功申請專利延期，同時在寶僑對 FDA 的瘋狂施壓下，於 1996 年 1 月 24 日，FDA 終於批准 Olestra 作為食品添加成分。

FDA 在 1996 年的裁決中判定：

含有蔗糖聚酯的食品需要帶有明確標示，以告知消費者蔗糖聚酯對胃腸系統可能產生的影響。標示中還必須聲明：本產品添加的維生素，是為了補償蔗糖聚酯造成的維生素流失，而不是提供更高的營養價值。

FDA 後來撤回了該判定，聲稱它具有誤導性，因為 FDA 與寶僑公司認為，「相關標示可能具有誤導性，並導致消費者將嚴重問題歸因於蔗糖聚酯，而這『不太可能』是這種情況」。然而許多證據都顯示，相關問題的確是由蔗糖聚酯的食用行為造成的。

食用蔗糖聚酯有什麼可能的副作用？

蔗糖聚酯的缺點、副作用和危險性是它可能導致稀便、脹氣和腹部絞痛。此外，它可能會阻止身體吸收類胡蘿蔔素等可以降低罹患癌症的風險的營養素。Olestra 還可能阻礙身體吸收維生素 A、D、E 和 K。

根據 1998年發表在 Journal of the American Dietetic Association 的文章， FDA 食品諮詢委員會於 1996 年 1 月 24 日做出了一個有爭議的決定，允許將蔗糖聚酯用於鹹味零食（例如，薯片、玉米片等鹹味零食）。由於蔗糖聚酯與含有維生素 A、D、E 或 K 的膳食一起服用時，可能會干擾維生素 A、D、E 或 K 的吸收，因此 FDA 要求按照以下指定的方式，將損失的脂溶性維生素重新添加到含有蔗糖聚酯的產品中：

每克蔗糖聚酯需添加 170 IU 維生素 A、12 IU 維生素 D、2.8 IU 維生素 E、8 微克維生素 K。

總部位於華盛頓特區的非營利性監督機構和消費者權益倡導組織、倡導更安全、更健康食品的公共利益科學中心（CSPI），鑑於蔗糖聚酯的副作用（包括脹氣、腹部絞痛、腹瀉和稀便）有時候可能會很嚴重，因此在其網站上將蔗糖聚酯評為 「避免食用」。

CSPI 認為，雖然製造商可以使用蔗糖聚酯替代油酯製造油膩的低脂零食，但如果要節省卡路里，烘焙食品是更安全的替代品。而且由於蔗糖聚酯技術上來說還是含有大量「無法消化的脂肪」，使用蔗糖聚酯製成的產品不應宣稱其產品是「無脂肪」產品。

蔗糖聚酯和真的油脂有多類似？

美國時代公司於 1980 年 10 月創辦的美國科學雜誌 Discover Magazine（自 2010 年起歸 Kalmbach Publishing 所有） 的一篇文章 The Chemistry of . . . Fat Substitutes，討論了這個問題。

蔗糖聚酯嘗起來像脂肪，但實際上不含可用卡路里，兩項由寶僑公司資助的研究表明，食用它對高膽固醇或心髒病患者有幫助。其中一項研究表明，食用蔗糖聚酯的人可以將膽固醇水平降低 10% 以上；另一項研究發現，在剛吃過含有蔗糖聚酯的香蕉鬆餅的人中，流向心臟的血流量增加了 10% 以上。

在這裡我想讓你注意兩點，第一，這篇文章提到這項研究發表於 2001 年，所以它們是相當舊的研究，但目前都還沒有太多其他研究支持相同的療效。

其次，這些研究是由寶潔贊助的，而寶潔正是試圖將蔗糖聚酯商業化販賣的公司，所以我會對這些研究結果持保留態度。

人類可以消化蔗糖聚酯嗎？

根據加拿大國家百科全書《The Canadian Encyclopedia》發表的題為〈Olestra Controversy〉的文章，以及另一篇題為《Olestra Eaters, Beware》、由 WebMD 發表的文章，蔗糖聚酯可能會阻礙必需的維生素和營養素的吸收。它也可能導致腸胃脹氣和腹瀉，因為如果脂肪不能被身體吸收，它最終必須「去某個地方」。

但在 1996 年，儘管營養學家和消費者權益倡導者強烈反對，美國 FDA 仍批准將蔗糖聚酯用於鹹味零食和餅乾——前提是包裝上必須有警告消費者「該相關食品可能導致消化不良」的標示。

​​在 2000 年 2 月 15 日出版的《內科醫學年鑑》（Annals of Internal Medicine）上，由醫學博士 Ranga Balasekaran 領導的研究小組還發現，經常食用含有蔗糖聚酯的薯片，可能會被檢測出偽陽性的脂肪瀉，因為蔗糖聚酯獨特的化學成分很可能讓他們的糞便中含有大量脂肪，導致昂貴和不必要的醫學測試。

含有蔗糖聚酯的產品還在市面上流通嗎？

根據 Insider 於 2017 年發表的一篇題為「在美國合法但在其他國家禁止的 6 種食品」的文章，由於蔗糖聚酯的食用行為與兒童胃腸道疾病和成人嚴重腹瀉有關，並且還被發現會增加食慾，完全抵消了（宣稱的）潛在益處，因此在加拿大和歐洲國家被禁止。但你有可能在美國的食品中找到蔗糖聚酯，有時還會以其品牌名稱「Olean」代稱。

蔗糖聚酯真的不含脂肪嗎？

根據公共利益科學中心（CSPI） ，一家總部位於華盛頓特區的非營利性監督機構和消費者權益倡導組織，雖然製造商可以銷售帶有蔗糖聚酯的油膩低脂零食，但他們建議還是使用「以烘烤代替油炸」等傳統卡路里管控策略更為安全，而且由於技術上含有大量不易消化的脂肪，因此 CSPI 的立場是使用 蔗糖聚酯製成的產品不應標榜為「無脂肪產品」。

參考資料

• FDA DECISION NEARS ON FAT SUBSTITUTE: https://www.washingtonpost.com/archive/lifestyle/wellness/1996/01/23/fda-decision-nears-on-fat-substitute/c6302606-5c80-4475-bb98-0fdeb7189f38/

• The Chemistry of . . . Fat Substitutes: https://www.discovermagazine.com/the-sciences/the-chemistry-of-fat-substitutes

• Olestra Controversy｜The Canadian Encyclopedia: https://www.thecanadianencyclopedia.ca/en/article/olestra-controversy

• 6 foods that are legal in the US but banned in other countries: https://www.businessinsider.com/foods-illegal-outside-us-2017-3

• A BRIEF HISTORY OF OLESTRA: https://web.archive.org/web/20031212173821/http://www.cspinet.org/olestra/history.html

• Olestra (Wiki): https://en.wikipedia.org/wiki/Olestra

• USA: Low-fat meal containing Olestra improves blood flow to the heart, new study indicates: https://www.just-food.com/news/usa-low-fat-meal-containing-olestra-improves-blood-flow-to-the-heart-new-study-indicates/

• ACP Journals – Positive Results on Tests for Steatorrhea in Persons Consuming Olestra Potato Chips: https://www.acpjournals.org/doi/abs/10.7326/0003-4819-132-4-200002150-00005

• SIDE EFFECTS OF OLESTRA MAY OUTWEIGH ITS BENEFITS – DESERET NEWS: https://www.deseret.com/1996/4/12/19236131/side-effects-of-olestra-may-outweigh-its-benefits

• Olestra (olean) | Center for Science in the Public Interest: https://www.cspinet.org/article/olestra-olean
• Prince, D. M., & Welschenbach, M. A. (1998). Olestra: a new food additive. Journal of the American Dietetic Association, 98(5), 565–569. https://doi.org/10.1016/s0002-8223(98)00126-6