ORAC 抗氧化分數為什麼不能代表人體效果?從試管、動物到人體的證據層級一次看懂

by 行銷設計

ORAC 抗氧化分數,曾經是食品行銷中最常見的數字之一。「這種莓果的 ORAC 值是藍莓的好幾倍」「每份含有多少單位抗氧化力」,類似的說法至今仍出現在包裝、網路文章與社群貼文中。數字越高,看起來就越「抗氧化」、越健康。

但 2012 年,美國農業部(USDA)卻把自家維護多年的 ORAC 食品資料庫從網站上撤下,理由是越來越多證據顯示,這些抗氧化能力數值與特定生物活性成分對人體健康的影響並沒有關聯。為什麼一個在實驗室裡能精確測量的數字,會被官方認為不適合用來判斷人體效果?

本文是「發炎、氧化與糖化系列」的第三篇,將說明 ORAC 等抗氧化力測試是怎麼做的、為什麼試管中的結果無法直接推論到人體,以及如何用「證據層級」來判讀各種健康研究。這篇文章也能幫助讀者重新理解前面幾篇茶多酚相關文章(第 1、2、3 篇)中,為什麼我們一再強調要區分試管、動物與人體研究。本文承接第 65 篇〈氧化壓力是什麼?〉。

資料來源:USDA ORAC 資料庫撤除報導(Natural Products Insider,2012)

ORAC 為什麼不能代表人體效果?先記住這個答案

ORAC 是在試管中測量一個樣品抑制特定自由基氧化反應能力的化學分析方法,它反映的是化學反應能力,不是人體吸收、代謝之後的生理效果。美國農業部在 2012 年撤除 ORAC 資料庫,理由是體外測得的抗氧化能力無法外推到人體,也沒有證據顯示多酚類食物的健康效益來自其抗氧化特性。人體研究發現,多數多酚類物質吸收有限,血中濃度通常只有每公升 0 至 4 微莫耳;吃蘋果後血液「抗氧化力」的上升,主要來自果糖代謝造成的尿酸增加,而不是蘋果中的類黃酮。判讀健康資訊時,應注意研究層級:試管與動物研究只能提供機制線索,人體隨機對照試驗與系統性回顧,才是判斷實際效果的較強證據。

30 秒看懂重點

  1. 美國農業部 2012 年撤除 ORAC 資料庫,原因是抗氧化能力數值與特定生物活性成分對人體健康的影響缺乏關聯,且體外數據無法外推到體內效果(資料來源:美國農業部 USDA ORAC 資料庫撤除聲明,Natural Products Insider 報導,2012)。
  2. 美國農業部也指出,FRAP、TEAC 等其他抗氧化能力測試同樣存在問題(資料來源:美國農業部 USDA ORAC 資料庫撤除聲明,Natural Products Insider 報導,2012)。
  3. 整理 97 項人體吸收研究的綜述發現,攝取 50 毫克多酚後,血中代謝物總濃度約為每公升 0 至 4 微莫耳,且吸收率因種類差異很大(資料來源:Manach 等,2005,《American Journal of Clinical Nutrition》)。
  4. 吸收最差的多酚包括原花青素、帶沒食子醯基的茶兒茶素與花青素(資料來源:Manach 等,2005,《American Journal of Clinical Nutrition》)。
  5. 吃蘋果後血液抗氧化力的上升,主要來自果糖對尿酸的代謝影響,而非蘋果中的類黃酮(資料來源:Lotito 與 Frei,2004,《Free Radical Biology & Medicine》)。
  6. 歐洲食品安全局要求抗氧化相關健康聲稱必須以人體體內的生理效果為依據(資料來源:歐洲食品安全局 EFSA 抗氧化健康聲稱科學要求指引,2018)。

一、ORAC 是什麼?它在測什麼

ORAC 是「氧自由基吸收能力」(Oxygen Radical Absorbance Capacity)的縮寫,是一種在實驗室試管中進行的化學分析方法。美國農業部說明,ORAC 測量的是待測物質在化學環境中,抑制過氧自由基所誘發之氧化反應的程度(資料來源:美國農業部 USDA ORAC 資料庫撤除聲明,Natural Products Insider 報導,2012)。

簡單來說,實驗人員會在試管中製造自由基,讓它去破壞一個會發出螢光的分子;如果加入的樣品能延緩這個破壞過程,就代表樣品具有「抗氧化能力」,再換算成一個數值。

類似的方法還有:

  • FRAP(鐵離子還原抗氧化能力):測量樣品把三價鐵還原為二價鐵的能力。
  • TEAC(Trolox 當量抗氧化能力):以合成的維生素 E 類似物 Trolox 為標準,比較樣品清除特定自由基的能力。
  • DPPH 自由基清除能力:以一種穩定的人工自由基作為反應對象。

這些方法在食品化學中有其用途,例如比較不同加工條件對食品成分的影響、進行品質管制。但它們都有一個共同點:反應是在試管中、以人工條件進行的,不包含消化、吸收、代謝與排泄的過程。

資料來源:USDA ORAC 撤除報導(Natural Products Insider,2012)

二、美國農業部為什麼撤除 ORAC 資料庫

2012 年 6 月,美國農業部營養資料實驗室將「部分食品 ORAC 資料庫」從網站上撤除。根據當時的報導,美國農業部說明的理由包括(資料來源:美國農業部 USDA ORAC 資料庫撤除聲明,Natural Products Insider 報導,2012):

  • 越來越多證據顯示,代表抗氧化能力的數值,與特定生物活性成分(包括多酚)對人體健康的影響沒有關聯。
  • 沒有證據顯示富含多酚食物的健康益處,可以歸因於這些食物的抗氧化特性。
  • 以體外(試管)方法產生的抗氧化能力數據,無法外推到體內效果。
  • 除了 ORAC 之外,FRAP、TEAC 等其他抗氧化能力測試也存在問題。

美國農業部同時提到,生物活性成分可能在某些慢性疾病中扮演角色,但相關的代謝途徑尚未完全清楚,可能有尚未界定的「非抗氧化」機制參與(資料來源:美國農業部 USDA ORAC 資料庫撤除聲明,Natural Products Insider 報導,2012)。

另有業界報導指出,美國農業部也認為 ORAC 數值經常被食品與補充品業者誤用於產品促銷,並被消費者用來作為選購依據(資料來源:Nutraceuticals World 報導,2012)。

值得注意的是,這不代表多酚類食物沒有價值,而是代表「抗氧化分數」不是判斷它們健康價值的合適指標。

資料來源:Natural Products Insider 2012;Nutraceuticals World 2012

三、從試管到人體,中間隔了什麼

一個成分要在人體內發揮作用,必須經過一連串過程。試管研究跳過了其中大部分步驟:

1. 吸收:吃進去不等於進入血液

2005 年,Manach 等人整理了 97 項人體吸收研究,計算 18 種主要多酚的血中濃度、吸收時間與排泄比例。結果發現,攝取相當於 50 毫克的多酚後,血中代謝物總濃度範圍約為每公升 0 至 4 微莫耳,尿液排出比例則從攝取量的 0.3% 到 43% 不等,視多酚種類而定;吸收最差的包括原花青素、帶沒食子醯基的茶兒茶素與花青素(資料來源:Manach 等,2005,《American Journal of Clinical Nutrition》)。

研究者強調,飲食中含量最多的多酚,不一定就是在目標組織中達到最高濃度的多酚(資料來源:Manach 等,2005,《American Journal of Clinical Nutrition》)。

2. 代謝:進入血液的已經不是原本的樣子

多酚在腸道與肝臟中會被大量代謝,形成葡萄糖醛酸結合物、硫酸結合物或甲基化產物,許多還會被大腸菌群分解成更小的分子。2004 年一篇方法學綜述指出,人體血漿與組織實際接觸到的多為這些結合型代謝物,而不是試管研究中常用的原始形式;在餐後,多酚的最高血中濃度大約在每公升 0.1 至 10 微莫耳之間,因此體外研究使用的濃度應與此相當,才能正確解讀結果(資料來源:Kroon 等,2004,《American Journal of Clinical Nutrition》)。

3. 劑量:試管裡的濃度常遠高於體內

許多試管研究使用的多酚濃度,可能是人體血中可達到濃度的數十倍甚至數百倍。在這種條件下觀察到的「抗氧化」或「抗發炎」效果,很難直接推論到一般飲食。

資料來源:Manach et al., Am J Clin Nutr 2005;Kroon et al., Am J Clin Nutr 2004

四、一個經典例子:吃蘋果後,血液抗氧化力為什麼上升

研究者曾發現,吃下富含類黃酮的食物後,血液的「總抗氧化能力」會短暫明顯上升,這似乎支持「類黃酮在體內抗氧化」的假說。但美國奧勒岡州立大學的研究團隊進一步追查原因。

在 2004 年的研究中,受試者吃下大量蘋果後,血液的抗氧化能力在 1 小時內急遽上升,同時血中尿酸濃度也大幅增加,從平均每公升約 271 微莫耳升至約 367 微莫耳;相對地,吃貝果作為對照時,抗氧化能力與尿酸都下降。研究者結論指出,吃蘋果後血液抗氧化能力的上升,主要是因為果糖對尿酸的代謝影響,而不是蘋果中的類黃酮(資料來源:Lotito 與 Frei,2004,《Free Radical Biology & Medicine》)。

同一團隊 2006 年的綜述進一步整理相關文獻,認為攝取富含類黃酮食物後血液總抗氧化能力的大幅上升,並非類黃酮本身造成,而很可能是尿酸濃度增加的結果;該綜述也指出,類黃酮在血中的濃度很低,且在體內會被大量代謝(資料來源:Lotito 與 Frei,2006,《Free Radical Biology & Medicine》)。

這個例子說明,即使在人體上測量「血液抗氧化力」,也可能被其他因素混淆。尿酸本身雖有抗氧化能力,但尿酸偏高也與痛風等問題相關,顯然不能把「血液抗氧化力上升」簡單解讀為好事。

資料來源:Lotito & Frei, Free Radic Biol Med 2004;Lotito & Frei, Free Radic Biol Med 2006

五、主管機關怎麼看「抗氧化」

歐洲食品安全局

歐洲食品安全局(EFSA)2018 年更新的指引,針對與抗氧化、氧化損傷及心血管健康相關的健康聲稱,說明科學上的審查要求(資料來源:歐洲食品安全局 EFSA 抗氧化健康聲稱科學要求指引,2018)。業界報導整理指出,EFSA 強調抗氧化相關聲稱的生理效果應在體內證明,食品在體外展現的抗氧化特性或含量,不一定能轉化為人體的生理益處(資料來源:Nutritional Outlook 報導 EFSA 指引)。

台灣的規範

依衛福部《食品標示宣傳廣告認定準則》,食品標示、宣傳或廣告若無證據、證據不足,或涉及維持、改變人體器官、組織、生理功能,可能被認定為不實、誇張或易生誤解;涉及預防、改善、減輕、診斷或治療疾病或症狀者,則可能被認定為涉及醫療效能(資料來源:衛福部《食品標示宣傳廣告認定準則》)。因此,以試管抗氧化數值作為食品功效依據的說法,在台灣同樣需要審慎看待。

資料來源:EFSA Journal 2018;衛福部 認定準則

六、學會看「證據層級」

判讀健康研究時,可以用以下的證據層級作為參考。一般而言,越往下層,越接近人體真實的效果:

證據層級研究類型可以告訴我們不能告訴我們
1試管化學分析(ORAC、DPPH 等)物質的化學反應能力是否被吸收、是否在人體有效
2細胞實驗可能的作用機制實際體內濃度下是否發生
3動物實驗在完整生物體中的反應人體劑量與代謝是否相同
4人體觀察性研究飲食與健康結果的關聯因果關係(可能受其他因素混淆)
5人體隨機對照試驗在特定條件下的因果效果是否適用於所有族群與劑量
6系統性回顧與統合分析綜合多項研究的整體證據仍受原始研究品質限制

用這個框架回頭看本系列:第 65 篇提到的 β-胡蘿蔔素,觀察性研究(層級 4)顯示攝取多的人較健康,但隨機對照試驗(層級 5)與系統性回顧(層級 6)卻發現補充劑沒有好處,甚至在部分族群有害。這正是為什麼不能只看較低層級的證據就下結論。

七、看到這些說法時,可以先問五個問題

  1. 這是試管、動物還是人體研究? 試管與動物研究只能提供線索。
  2. 使用的劑量或濃度是多少? 是否遠高於一般飲食能達到的量?
  3. 測量的是什麼? 是化學指標、血液指標,還是真正的健康結果?
  4. 研究對象是誰? 健康成人、病人、吸菸者,結果可能不同。
  5. 有沒有系統性回顧? 單一研究容易有偶然結果,整體證據比較可靠。

八、我可以怎麼做

  1. 不以抗氧化分數選購食品:ORAC 等數值無法代表人體效果,美國農業部也已撤除相關資料庫。
  2. 重視整體飲食型態:多樣化的蔬果、全穀與豆類,比追求單一「超級食物」更有證據支持。
  3. 對「抗氧化」「抗發炎」等功效宣稱保持警覺:尤其是只引用試管或動物研究的說法。
  4. 看研究時先確認層級:用上面的五個問題快速判斷證據強弱。
  5. 有健康問題時諮詢專業人員:不要用網路上的抗氧化排行榜取代醫療建議。

常見問題 FAQ

Q1 ORAC 值高的食物就比較健康嗎?

不能這樣判斷。美國農業部指出,體外抗氧化能力數據無法外推到人體效果(資料來源:美國農業部 USDA ORAC 資料庫撤除聲明,Natural Products Insider 報導,2012)。

Q2 這是不是代表莓果、茶等富含多酚的食物沒有好處?

不是。這代表它們的健康價值不宜用「抗氧化分數」來衡量。美國農業部也提到,生物活性成分可能透過其他尚未完全清楚的機制發揮作用(資料來源:美國農業部 USDA ORAC 資料庫撤除聲明,Natural Products Insider 報導,2012)。

Q3 為什麼茶兒茶素在試管中效果很好,人體卻不一定?

帶沒食子醯基的茶兒茶素屬於吸收較差的多酚之一(資料來源:Manach 等,2005,《American Journal of Clinical Nutrition》),而且進入人體後會被代謝成不同形式(資料來源:Kroon 等,2004,《American Journal of Clinical Nutrition》)。

Q4 血液抗氧化力上升,代表身體更健康嗎?

不一定。研究發現吃蘋果後血液抗氧化力上升,主要來自尿酸增加(資料來源:Lotito 與 Frei,2004,《Free Radical Biology & Medicine》),而尿酸偏高本身並非好事。

Q5 ORAC 還有什麼用途?

在食品科學中,抗氧化能力測試仍可用於比較加工、儲存條件對食品成分的影響,或作為品質管制參考,但不適合用來宣稱人體健康效果。

Q6 怎麼判斷一篇健康文章可不可信?

先看它引用的是哪一層級的研究、劑量與對象是否合理,並留意是否有系統性回顧或官方建議支持。

最後記住這一句

試管裡的抗氧化分數,只說明化學反應能力;食物在人體內的價值,要看吸收、代謝與人體試驗。看到數字先問:這是試管、動物,還是人?

參考資料(本篇共 8 項主要來源)

1. USDA Nutrient Data Laboratory. Removal of the USDA ORAC Database for Selected Foods (2012). Reported in: Natural Products Insider. USDA Says ORAC Tests Useless, Removes Database for Selected Foods. June 12, 2012. 原始來源

2. Nutraceuticals World. ORAC Database Withdrawn. June 21, 2012. 原始來源

3. Manach C, Williamson G, Morand C, Scalbert A, Rémésy C. Bioavailability and bioefficacy of polyphenols in humans. I. Review of 97 bioavailability studies. Am J Clin Nutr. 2005;81(1 Suppl):230S–242S. 原始來源

4. Kroon PA, Clifford MN, Crozier A, et al. How should we assess the effects of exposure to dietary polyphenols in vitro? Am J Clin Nutr. 2004;80(1):15–21. 原始來源

5. Lotito SB, Frei B. The increase in human plasma antioxidant capacity after apple consumption is due to the metabolic effect of fructose on urate, not apple-derived antioxidant flavonoids. Free Radic Biol Med. 2004;37(2):251–258. 原始來源

6. Lotito SB, Frei B. Consumption of flavonoid-rich foods and increased plasma antioxidant capacity in humans: cause, consequence, or epiphenomenon? Free Radic Biol Med. 2006;41(12):1727–1746. 原始來源

7. EFSA Panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies. Guidance for the scientific requirements for health claims related to antioxidants, oxidative damage and cardiovascular health (Revision 1). EFSA Journal. 2018;16(1):5136. 原始來源

8. 衛生福利部. 食品及相關產品標示宣傳廣告涉及不實誇張易生誤解或醫療效能認定準則(113 年 5 月 8 日修正). 原始來源

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免責聲明

免責聲明:本文依據公開之政府機關說明、國際食品安全機構指引、同儕審查文獻與台灣法規資料整理,目的為提供一般營養與科學素養教育資訊,不構成醫療診斷、營養處方、疾病預防或治療建議,亦不代表任何特定食品具有抗氧化、抗發炎或其他生理功能與醫療效能。

文中引用之美國農業部說明係依據當時之業界媒體報導整理;讀者如需原始文件,建議參考美國農業部營養資料實驗室之公開資料。證據層級表為一般性參考架構,實際研究品質仍需逐篇評估。

有慢性疾病、正在接受治療、正在服用藥物、懷孕或哺乳者,以及兒童與高齡者,調整飲食或使用任何補充品前,應諮詢醫師、藥師、營養師或其他合格醫療專業人員。

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