研 發 與 創 新 驗 顯 示, 停 止 攝 食 乳 酸 菌 後, 在 幾 週 內 乳 酸 菌 便 會 消 失, 並 不 會 持 續 存 在 於 腸 道 內, 但 是 短 暫 的 定 殖, 還 是 有 刺 激 腸 道 免 疫 系 統 的 效 果, 尤 其 是 對 服 用 抗 生 素 或 腹 瀉 感

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1 乳 酸 菌 之 保 健 功 效 與 產 品 開 發 撰 文 / 陳 慶 源 黃 崇 真 邱 雪 惠 廖 啟 成 益 生 菌 是 指 具 有 改 善 宿 主 體 內 內 生 性 微 生 物 相 平 衡, 並 有 益 於 宿 主 健 康 的 單 一 或 數 種 微 生 物 一 般 而 言, 益 生 菌 被 認 定 為 活 菌 本 身, 但 是, 近 年 發 現 某 類 益 生 菌 所 衍 生 之 活 性 物 質, 也 具 有 促 進 宿 主 健 康 的 功 效, 因 此 目 前 已 把 活 菌 體 死 菌 體 菌 體 的 萃 取 物, 甚 至 其 代 謝 產 物 等, 都 歸 屬 於 益 生 菌 的 範 疇 乳 酸 菌 的 益 生 形 象 已 為 一 般 消 費 者 所 接 納 近 年 有 關 乳 酸 菌 的 應 用 研 究 更 是 突 飛 猛 進 且 多 元 化, 其 健 康 訴 求 除 了 整 腸 和 抑 制 致 病 菌 外, 還 有 降 低 膽 固 醇 活 化 免 疫 系 統 抑 制 腫 瘤 調 節 血 壓 減 緩 過 敏 反 應 等 功 效, 對 於 許 多 文 明 病 的 預 防 與 醫 療 輔 助 均 有 顯 著 的 效 果 本 文 是 以 新 的 益 生 菌 觀 念 為 主 軸, 針 對 乳 酸 菌 在 食 品 工 業 和 醫 藥 保 健 業 的 研 究 及 應 用 情 況 作 一 綜 合 性 的 介 紹, 期 望 能 對 益 生 菌 產 品 的 市 場 發 展 有 所 助 益 他 的 絕 對 厭 氧 菌, 如 類 細 菌 屬 (Bacteroides) 雙 歧 桿 菌 (Bifidobacteria) 及 細 梭 菌 (Fusobacteria) 等 大 腸 菌 數 在 ~10 12 CFU/mL 之 間, 絕 對 厭 氧 菌 是 優 勢 菌 種, 如 類 細 菌 屬 雙 歧 桿 菌 梭 狀 芽 孢 桿 菌 屬 (Clostridia) 和 細 梭 菌 等, 其 他 則 由 兼 性 厭 氧 菌 如 酵 母 菌 (Yeast) 鏈 球 菌 群 腸 內 細 菌 科 及 乳 酸 桿 菌 等 構 成 次 要 菌 群 乳 酸 菌 是 益 生 菌 中 最 重 要 的 一 群, 當 乳 酸 菌 進 入 腸 道 後, 可 刺 激 腸 道 相 關 淋 巴 組 織 特 異 性 與 非 特 異 性 的 免 疫 反 應, 效 果 會 受 到 菌 體 定 殖 於 腸 腔 時 與 淋 巴 組 織 接 觸 的 程 度 影 響 一 般 認 為 乳 酸 菌 必 須 定 殖 於 腸 道 並 繁 殖 才 具 有 效 用, 有 些 實 一 乳 酸 菌 的 腸 道 功 能 乳 酸 菌 的 功 效 與 腸 道 健 康 息 息 相 關, 因 此 有 必 要 先 針 對 腸 道 內 微 生 物 作 一 簡 要 說 明 人 體 腸 道 微 生 物 相 十 分 複 雜, 如 圖 一 所 示 小 腸 內 菌 數 在 10 4 ~10 8 CFU/mL 之 間, 主 要 包 括 乳 酸 桿 菌 (Lactobacilli) 腸 內 細 菌 科 (Enterobacteriaceae) 及 鏈 球 菌 群 (Streptococci) 等 兼 性 厭 氧 菌, 以 及 其 圖 一 人 體 腸 胃 道 菌 相 分 佈 圖 (Holzapfel et al., 1998) 60

2 研 發 與 創 新 驗 顯 示, 停 止 攝 食 乳 酸 菌 後, 在 幾 週 內 乳 酸 菌 便 會 消 失, 並 不 會 持 續 存 在 於 腸 道 內, 但 是 短 暫 的 定 殖, 還 是 有 刺 激 腸 道 免 疫 系 統 的 效 果, 尤 其 是 對 服 用 抗 生 素 或 腹 瀉 感 染 的 病 人, 攝 食 乳 酸 菌 後 可 幫 助 病 人 腸 內 菌 叢 的 重 建, 而 回 復 免 疫 系 統 的 平 衡 有 研 究 指 出, 愈 早 攝 食 乳 酸 菌, 愈 有 機 會 與 宿 主 細 胞 上 的 接 受 器 交 互 作 用, 在 上 皮 細 胞 黏 膜 建 立 據 點, 成 為 共 生 的 菌 群 由 於 乳 酸 菌 在 腸 道 中 扮 演 非 常 關 鍵 的 角 色, 直 接 影 響 到 人 類 的 健 康, 因 此 乳 酸 菌 產 品 或 利 用 乳 酸 菌 進 行 生 物 轉 化 的 衍 生 性 產 品, 已 成 為 市 場 上 的 寵 兒 二 乳 酸 菌 產 品 之 市 場 分 析 ( 一 ) 乳 酸 菌 產 品 之 市 場 根 據 ITIS 產 業 評 析 的 報 導 指 出, 從 1997 年 至 2005 年 間, 日 本 特 定 保 健 食 品 用 途 別 許 可 品 數 目 共 有 569 項, 其 中 乳 酸 菌 產 品 有 69 項, 約 占 全 部 的 12% 左 右 但 是,2005 年 日 本 特 定 保 健 食 品 用 途 別 之 整 體 市 場 值 為 5,299.2 億 日 圓, 而 乳 酸 菌 相 關 產 品 卻 達 到 3,516.9 億 日 圓, 約 為 66% 我 國 近 年 之 發 酵 乳 年 產 值 均 超 過 40 億 元, 截 自 2007 年 8 月 中 為 止, 我 國 衛 生 署 已 核 發 的 101 件 健 康 食 品 許 可 中, 即 有 30 件 是 乳 酸 菌 相 關 產 品, 約 為 30%, 由 此 可 知, 乳 酸 菌 在 健 康 食 品 的 發 展 上 具 有 不 可 或 缺 的 地 位 在 日 本 和 歐 洲 的 市 場 中, 乳 酸 菌 發 酵 乳 品 占 乳 製 品 市 場 的 比 例 已 達 到 80%, 北 美 約 30%, 乳 酸 菌 產 業 在 全 球 已 超 過 其 他 乳 製 品 的 增 長 率 在 中 國 大 陸 之 乳 酸 菌 發 酵 乳, 目 前 亦 以 每 年 25% 的 速 度 遞 增 ( 二 ) 乳 酸 菌 產 品 之 型 式 : 乳 酸 菌 兼 具 多 樣 生 理 功 能 以 及 高 度 食 用 安 全 之 特 性, 因 此 成 為 食 品 業 者 所 樂 於 發 展 之 產 品 而 國 內 市 售 的 乳 酸 菌 產 品 型 式, 大 致 可 分 為 四 種 類 別 :1. 發 酵 乳 品 及 飲 料 類 : 如 濃 稠 稀 釋 或 凝 態 的 發 酵 乳 及 乳 酸 飲 料 等 ;2. 奶 粉 類 : 為 奶 粉 中 添 加 活 性 益 生 菌 ;3. 錠 片 粉 末 膠 囊 類 ;4. 休 閒 食 品 類 : 在 糖 果 餅 乾 及 口 嚼 片 等 添 加 益 生 菌 在 國 外 的 市 場 上, 尤 其 是 在 歐 美 各 國, 還 有 乳 酪 類 等 固 態 乳 製 品 ; 另 外, 還 有 在 亞 洲 盛 行 的 醃 製 蔬 菜 類 產 品, 如 韓 國 的 泡 菜 製 品, 也 因 含 有 乳 酸 菌 而 大 肆 推 展 其 保 健 形 象 不 過, 整 體 而 言, 較 受 矚 目 的 市 場 應 屬 發 酵 乳 品 類, 及 錠 劑 膠 囊 型 式 的 保 健 產 品 ( 三 ) 乳 酸 菌 的 應 用 類 型 : 1. 乳 酸 菌 發 酵 產 品 例 如 擁 有 廣 大 市 場 的 發 酵 乳 西 方 飲 食 中 常 見 的 乾 酪 製 品 種 類 繁 多 之 蔬 果 醃 製 物, 以 及 酒 類 醬 油 等, 均 是 傳 統 的 發 酵 食 品 2. 乳 酸 菌 發 酵 代 謝 產 物 近 期 有 關 乳 酸 菌 的 抗 菌 物 質 胞 外 多 醣 及 醣 類 營 養 素 等, 漸 漸 受 到 產 業 界 的 關 注 乳 酸 菌 產 生 之 抗 菌 物 質, 如 抑 菌 素, 有 一 般 公 認 安 全 不 具 毒 性 可 被 腸 道 胰 蛋 白 酶 分 解 可 有 效 抑 制 腐 敗 致 病 菌 的 性 質, 具 天 然 保 存 劑 之 應 用 潛 力 乳 酸 菌 的 胞 外 多 醣 不 僅 可 改 變 發 酵 乳 的 質 地 黏 稠 度 與 口 感, 有 些 特 定 的 胞 外 多 醣 具 有 降 膽 固 醇 抗 癌 抗 潰 瘍 及 調 節 免 疫 等 功 效 另 有 一 些 特 定 食 品 生 技 2007 年 第 十 一 期 61

3 乳 酸 菌 可 產 出 某 一 類 的 醣 類 營 養 素, 其 功 效 主 要 是 在 體 內 促 進 細 胞 與 細 胞 間 之 正 確 聯 繫, 增 進 巨 噬 細 胞 的 活 力, 減 少 免 疫 系 統 因 過 度 反 應 導 致 誤 判, 而 引 發 自 體 免 疫 之 可 能 性 3. 乳 酸 菌 菌 粉 直 接 添 加 之 產 品 近 年 成 功 推 廣 益 生 菌 之 觀 念, 使 得 乳 酸 菌 菌 體 本 身 極 受 重 視, 在 早 期 即 有 標 榜 整 腸 功 能 之 乳 酸 菌 製 劑 問 市, 後 期 則 是 不 經 發 酵 而 直 接 添 加 特 定 菌 株 至 一 般 食 品 中, 其 產 品 項 不 只 是 乳 品 或 飲 品 類, 尚 有 餅 乾 糖 果 等 休 閒 食 品 類, 標 榜 在 滿 足 口 腹 之 餘, 還 能 吃 得 健 康 ( 四 ) 已 應 用 於 產 品 之 乳 酸 菌 和 其 他 益 生 菌 菌 種 目 前 已 應 用 於 商 品 的 乳 酸 菌 詳 列 於 表 一, 其 中 較 常 使 用 的 菌 種 以 乳 酸 桿 菌 與 雙 歧 桿 菌 二 屬 居 多 此 外, 也 有 一 些 非 乳 酸 菌 類 的 菌 株, 如 大 腸 桿 菌 (Escherichia coli) 酵 母 菌 屬 (Saccharomyces spp.) 芽 孢 桿 菌 屬 (Bacillus spp.) 等, 非 乳 酸 菌 菌 種 較 少 用 於 乳 品 或 是 食 品 中, 大 多 是 用 於 製 藥 方 面, 以 凍 乾 或 微 膠 囊 的 方 式 製 造 生 產 表 二 為 文 獻 中 記 載 某 些 特 定 益 生 菌 之 疾 病 治 療 與 預 防 功 效 ; 表 三 則 為 一 些 知 名 菌 株, 是 經 過 多 年 研 發 及 人 體 臨 床 試 驗 證 實 其 健 康 功 效 的 益 生 菌 株 乳 酸 菌 大 多 採 用 口 服 方 表 一 產 品 中 常 見 之 益 生 菌 菌 株 Lactobacillus sp. Bifidobacterium sp. Enterococcus sp. Streptococcus sp. L. acidophilus B. bifidum Ent. faecalis S. cremoris L. casei B. adolescentis Ent. faecium S. salivarius L. delbrueckii (bulgaricus) B. animalis S.diacetylactis L. curvatus B. infantis S. intermedius L. fermentum B. thermophilum L. lactis B. longum L. plantarum L. reuteri L. bervis 菌 株 名 稱 表 二 某 些 特 定 益 生 菌 具 有 預 防 與 治 療 疾 病 之 功 效 作 用 與 功 效 Bifidobacteria species 減 少 新 生 兒 小 腸 結 腸 炎 發 生 率 Enterococcus faecium 縮 短 急 性 腸 胃 炎 引 起 之 腹 瀉 期 Lactobaciullus strains Lactobacillus acidophilus Lactobacillus plantarum (Parvez et al., 2006) 改 善 囊 炎 改 善 乳 糖 不 耐 症 減 少 孩 童 腹 瀉 及 改 善 短 腸 症 之 腹 瀉 情 形 藉 競 爭 排 斥 作 用, 抑 制 病 原 菌 生 長 增 進 免 疫 功 能 與 黏 蛋 白 分 泌, 以 遏 止 疾 病 產 生 應 用 於 骨 盆 腔 放 射 線 治 療 患 者, 可 明 顯 減 少 腹 瀉 發 生 率 動 物 實 驗 證 實 可 減 少 息 肉 腺 腫 瘤 與 結 腸 癌 預 防 泌 尿 生 殖 器 官 之 感 染, 以 及 對 大 腸 桿 菌 克 雷 氏 肺 炎 菌 與 綠 膿 桿 菌 之 感 染 降 低 膽 固 醇 含 量 減 少 托 兒 所 幼 兒 的 腹 瀉 發 生 率 預 防 發 炎 性 腸 道 疾 病, 如 小 腸 結 腸 炎 小 腸 細 菌 增 生 及 囊 炎 減 緩 大 腸 急 燥 症 之 脹 氣 疼 痛 與 便 秘 情 形 提 昇 愛 滋 病 病 毒 陽 性 反 應 (HIV+) 兒 童 之 免 疫 力 Lactobacillus reuteri 縮 短 急 性 腸 胃 炎 之 腹 瀉 期 Lactobacillus rhamnosus 可 提 昇 健 康 成 人 之 細 胞 性 免 疫 功 能 Lactobacillus salivarius 動 物 實 驗 證 明 抑 制 與 消 滅 幽 門 螺 旋 桿 菌 Bacteroides species 減 緩 庫 隆 氏 症 ( 結 腸 炎 ) 胃 炎 與 關 節 炎 之 症 狀 Saccharomyces boulardii 減 少 Clostridium difficile 引 起 腹 瀉 之 再 發 生 率 縮 短 抗 生 性 誘 發 型 腹 瀉 之 病 程 縮 短 急 性 腸 胃 炎 發 生 期 (Parvez et al., 2006) 62

4 研 發 與 創 新 式, 若 要 在 腸 道 中 發 揮 功 效, 必 須 克 服 消 化 道 的 惡 劣 環 境, 因 此 所 選 用 之 菌 株 最 好 兼 具 耐 酸 耐 膽 鹽 之 特 性, 且 能 夠 定 殖 於 腸 道 內 此 外, 乳 酸 菌 群 中 的 雙 歧 桿 菌 屬 於 厭 氧 菌, 除 了 在 消 化 道 易 受 破 壞 外, 在 生 產 及 加 工 過 程 中 亦 可 能 因 接 觸 空 氣 中 的 氧 而 死 亡, 因 此 耐 氧 性 也 是 菌 株 選 用 的 考 量 點 之 一, 其 他 益 生 菌 應 具 備 之 特 性 如 表 四 所 列 三 乳 酸 菌 在 食 品 加 工 業 的 應 用 乳 酸 菌 已 廣 泛 應 用 於 發 酵 加 工 食 品 的 製 程 中, 產 品 種 類 非 常 多 樣 化, 如 發 酵 乳 醃 漬 蔬 菜 等, 近 年 在 日 本 出 現 新 一 代 的 發 酵 綜 合 蔬 菜 汁 產 品 - 野 菜 戰 士, 即 強 調 具 有 保 健 功 效 ( 一 ) 乳 酸 菌 在 發 酵 過 程 中 的 生 物 轉 化 作 用 1. 產 生 特 殊 香 味 在 乳 製 品 中 的 乳 酸 菌 可 產 生 香 味 成 分 diacetyl acetoin acetylaldehyde 乳 酸 與 蛋 白 質 脂 肪 裂 解 後 之 小 分 子 等, 而 於 植 物 中 亦 可 找 到 產 生 香 味 之 乳 酸 菌 株 2. 去 除 異 味 乳 酸 菌 的 生 長 對 食 品 基 質 產 生 作 用 以 去 除 異 味, 如 去 除 大 豆 豆 乳 異 味 蔬 菜 草 腥 味 牛 乳 乳 味 改 善 蛋 製 品 與 畜 產 臨 床 應 用 表 三 益 生 菌 在 其 他 感 染 疾 病 的 臨 床 應 用 實 例 大 腸 急 躁 症 候 群 Irritable bowel syndrome(ibs) 發 炎 性 腸 道 疾 病 Inflammatory bowel disease(ibd) 幽 門 螺 旋 桿 菌 腸 胃 炎 Helicobacter pylori gastroenteritis 白 色 念 珠 球 菌 陰 道 炎 Candida vaginitis 隱 胞 子 蟲 症 Cryptosporidiosis 泌 尿 道 感 染 Urinary tract infections 具 備 條 件 益 生 菌 菌 株 L. acidophilus L. plantarum L. rhamnosus GG L. salivarius UCC118 S. cerevisiae (boulardii) E. coli (Nissle) L. acidophilus L. salivarius L. casei L. acidophilus L. acidophilus L. reuteri L. casei 表 四 益 生 菌 菌 種 應 具 備 之 條 件 目 標 與 方 法 菌 株 特 性 來 源 具 安 全 性 ; 篩 選 自 人 類 來 源 或 食 品 之 菌 株 耐 酸 性 具 有 酸 及 膽 鹽 耐 性 ; 經 耐 性 測 試 吸 附 性 與 定 殖 能 力 競 爭 排 除 能 力 具 有 良 好 的 腸 道 吸 附 性 與 定 殖 能 力 ; 使 用 各 種 實 驗 模 組 如 細 胞 培 養 黏 液 腸 道 片 段 等, 進 行 吸 附 與 定 殖 研 究 具 優 異 的 競 爭 性, 能 夠 有 效 排 除 並 抑 制 病 原 菌 的 生 長 ; 進 行 體 外 與 體 內 之 病 原 菌 競 爭 排 除 能 力 測 試 免 疫 調 節 功 效 增 進 免 疫 調 節 的 能 力 ; 體 外 與 人 體 測 試 安 全 性 加 工 特 性 對 消 費 者 無 健 康 危 害 ; 產 品 上 市 前 安 全 測 試, 上 市 後 持 續 監 控 擁 有 良 好 的 加 工 性, 以 及 在 諸 存 運 銷 期 間 菌 株 活 性 能 夠 維 持, 如 菌 株 穩 定 性 菌 株 之 氧 氣 耐 受 性 及 大 規 模 生 產 的 適 合 性 ; 針 對 各 製 程 進 行 穩 定 性 及 活 性 評 估 官 能 品 評 被 消 費 者 接 受 之 產 品 ; 終 產 品 之 官 能 品 評 顧 客 的 接 受 性 顧 客 的 接 受 性 ; 調 查 並 依 消 費 者 喜 好 進 行 商 品 規 劃 健 康 功 效 臨 床 試 驗 證 實 具 有 健 康 功 效 ; 人 體 臨 床 試 驗 以 確 立 特 定 功 能 與 食 品 安 全 性 (Sarrela et al., 2002) 食 品 生 技 2007 年 第 十 一 期 63

5 (Sarrela et al., 2002) 圖 二 益 生 菌 的 健 康 功 效 及 其 相 關 應 用 品 之 臭 氣 3. 提 高 產 品 營 養 價 值 乳 酸 菌 具 有 蛋 白 質 分 解 酵 素 胜 肽 分 解 酵 素, 有 助 於 食 品 中 蛋 白 質 之 分 解 與 代 謝, 因 而 可 提 高 產 品 之 營 養 價 值 4. 增 加 食 品 保 存 性 乳 酸 菌 進 行 乳 酸 發 酵 是 造 成 酸 菜 酸 度 之 主 因, 常 見 之 乳 酸 菌 包 括 Leuconostoc mesenteroides L. brevis Pediococcus cerevisiae P. pentosecus L. plantarum 與 Enterococcus faecalis 此 外, 酵 母 菌 也 參 與 蔬 菜 發 酵, 酵 母 菌 又 可 分 為 產 膜 酵 母 菌 與 發 酵 性 酵 母 菌, 前 者 會 產 生 臭 味, 對 產 品 品 質 造 成 不 良 影 響 ; 而 後 者 可 去 除 原 料 臭 味, 對 成 品 的 風 味 有 重 要 影 響 於 醃 漬 過 程 中, 乳 酸 菌 產 生 乳 酸 使 醃 漬 液 ph 值 下 降, 可 使 發 酵 性 酵 母 菌 在 此 ph 值 下 生 長, 幫 助 發 酵, 去 除 蔬 菜 之 草 腥 味, 並 賦 予 醃 漬 物 特 殊 之 香 味 ( 二 ) 日 本 新 一 代 的 發 酵 綜 合 蔬 菜 汁 野 菜 戰 士 野 菜 戰 士 是 利 用 100% 純 天 然 食 材 (8 種 蔬 菜 ), 在 不 含 砂 糖 果 汁 香 料 及 防 腐 劑 下, 以 P. pentosaceus IDS885 菌 株 進 行 發 酵 該 產 品 具 有 的 特 點 包 括 :1. 非 乳 品 類 含 活 菌 之 乳 酸 發 酵 飲 料 ;2. 利 用 植 物 性 乳 酸 菌 發 酵 減 少 蔬 菜 的 草 腥 味, 增 加 口 感 及 質 感 3. P. pentosaceus IDS885 可 清 理 腸 道, 增 加 腸 內 益 生 菌 數 量 P. pentosaceus IDS885 菌 株 為 植 物 性 乳 酸 菌, 其 耐 酸 性 強, 特 別 適 合 在 醃 漬 物 中 生 長 P. pentosaceus 並 非 腸 內 的 菌 屬, 但 飲 用 後 可 以 活 在 大 腸 內, 而 不 會 被 胃 酸 或 膽 汁 所 消 滅, 在 飲 用 期 間, 其 菌 數 可 達 10 6~8 CFU/ 克, 且 能 增 加 腸 內 益 生 菌 ( 如 雙 歧 桿 菌 ) 之 數 目, 達 到 維 持 腸 道 菌 相 的 平 衡 四 乳 酸 菌 在 醫 藥 保 健 業 的 應 用 益 生 菌 對 人 體 健 康 的 功 效 包 括 :(1) 維 持 正 常 腸 道 菌 相 ;(2) 免 疫 調 節 作 用 ;(3) 代 謝 作 用, 如 圖 二 所 示, 以 下 列 舉 乳 酸 菌 的 相 關 應 用 情 形 : ( 一 ) 維 持 正 常 腸 道 菌 相 64

6 研 發 與 創 新 1. 乳 酸 菌 在 腸 道 中 的 競 爭 機 制 腸 道 內 的 常 駐 菌 扮 演 了 排 除 外 來 病 原 菌 的 重 要 角 色, 藉 由 吸 附 於 上 皮 細 胞 之 上, 形 成 一 道 防 止 病 原 菌 入 侵 的 保 護 層, 達 到 防 護 人 體 及 阻 斷 病 原 菌 入 侵 的 效 果, 其 主 要 機 制 為 :(1) 在 腸 道 上 皮 細 胞 絨 毛 刷 狀 邊 緣 上, 與 外 來 病 原 菌 競 爭 吸 附 位 置 ;(2) 與 外 來 病 原 菌 競 爭 腸 道 內 的 營 養 基 質 ;(3) 藉 由 腸 道 常 駐 菌 代 謝 所 產 生 的 有 機 酸, 或 是 具 有 抑 菌 功 能 的 高 分 子 蛋 白 質 - 抑 菌 素 等, 達 到 抑 制 病 原 菌 生 長 的 目 的 2. 常 服 用 乳 酸 菌 能 有 效 預 防 或 治 療 腸 胃 道 疾 病 (1) 預 防 嬰 兒 型 腹 瀉 及 緩 解 其 症 狀 在 臨 床 實 驗 中,L. rhamnosus GG L. casei Shirota B. lactic Bb12 及 L. reuteri 都 能 夠 有 效 地 縮 減 腹 瀉 持 續 的 時 間 此 外,B. bifidum S. thermophilus 和 B. breve 具 有 預 防 輪 狀 病 毒 引 起 之 嬰 兒 型 腹 瀉 的 效 果 (2) 預 防 抗 生 素 誘 發 型 腹 瀉 臨 床 實 驗 的 結 果 顯 示,B. longum 能 夠 有 效 減 少 抗 生 素 誘 發 型 腹 瀉 的 發 生 機 率 L. rhamnosus GG 與 Ent. faecium 也 同 樣 具 有 上 述 效 果, 而 且 L. rhamnosus GG 還 能 減 緩 紅 黴 素 的 副 作 用 Saccharomyces boulardii( 現 已 更 名 為 S. cerevisiae) 除 了 能 減 少 發 生 頻 率 外, 還 能 夠 抑 制 白 色 念 珠 菌 在 腸 道 內 定 殖 (3) 預 防 旅 行 者 型 腹 瀉 人 們 服 用 L. acidophilus 與 B. bifidum 能 夠 減 緩 旅 行 者 型 腹 瀉 的 發 生, 而 單 獨 服 用 L. rhamnosus GG 也 有 同 樣 的 效 果 (4) 預 防 由 食 物 病 原 菌 所 引 起 的 腹 瀉 經 老 鼠 試 驗 證 實,L. casei Shirota 能 夠 提 昇 上 皮 細 胞 抵 抗 沙 門 氏 菌 大 腸 桿 菌 和 李 斯 特 菌 的 能 力 在 體 外 試 驗 中, 當 L. acidophilus 與 L. rhamnosus GG 併 用 時, 能 夠 抑 制 沙 門 氏 菌 在 腸 道 內 生 長 單 獨 食 用 L. rhamnosus GG 也 能 有 效 降 低 桿 菌 性 痢 疾 的 發 生 機 會 (5) 改 善 大 腸 急 躁 症 候 群 之 臨 床 症 狀 在 臨 床 實 驗 中, 針 對 10 位 患 有 大 腸 急 躁 症 候 群 或 功 能 性 腹 瀉 的 病 人 進 行 研 究, 病 人 服 用 VSL-3 益 生 菌 調 劑 配 方 後, 在 服 用 益 生 菌 試 驗 組 的 檢 體 中, 乳 酸 桿 菌 屬 雙 歧 桿 菌 屬 鏈 球 菌 屬 的 S. thermophilus 的 數 量 明 顯 增 加, 但 腸 球 菌 大 腸 桿 菌 群 類 細 菌 和 梭 狀 芽 孢 桿 菌 屬 的 產 氣 夾 膜 梭 菌 的 數 量 則 無 任 何 差 異 利 用 PCR 引 子 技 術 可 偵 測 到 糞 便 中 含 有 B. infantis Y1 和 B. breve Y8, 這 是 VSL-3 中 的 特 有 菌 株 除 此 以 外, 由 於 服 用 VSL-3 的 結 果, 糞 便 中 的 ß- 半 乳 糖 甘 酵 素 活 性 增 加, 而 尿 素 酵 素 活 性 則 減 少 因 此, 病 人 服 用 VSL-3 後, 糞 便 中 的 菌 相 和 生 化 特 性 均 有 明 顯 的 改 變, 且 有 改 善 臨 床 症 狀 之 效 果 (6) 預 防 再 發 性 結 腸 炎 人 們 食 用 L. rhamnosus GG 可 以 改 善 結 腸 炎 症 狀, 且 有 降 低 再 發 生 的 機 率 (7) 預 防 潰 瘍 性 結 腸 炎 在 臨 床 試 驗 中, 針 對 接 受 過 迴 腸 小 囊 肛 門 吻 合 手 術 的 患 者, 評 估 服 用 VSL-3 是 否 有 預 防 急 性 囊 炎 發 病 的 效 果 一 年 後, 服 用 VSL-3 的 20 人 中 只 有 2 位 得 到 急 性 囊 炎, 而 對 照 組 卻 有 8 位, 以 發 炎 性 腸 道 疾 病 調 查 表 分 數 而 言, 服 食 品 生 技 2007 年 第 十 一 期 65

7 用 VSL-3 能 顯 著 改 善 其 評 估 分 數, 但 服 用 安 慰 劑 者 則 沒 有 因 此,VSL-3 能 夠 有 效 預 防 急 性 囊 炎 的 發 生, 並 且 改 善 病 人 的 生 活 品 質 (8) 抑 制 幽 門 螺 旋 桿 菌 的 生 長 以 L. johnsonii La1 生 產 所 得 之 發 酵 液 具 有 殺 菌 能 力, 對 於 人 體 內 的 幽 門 螺 旋 桿 菌 也 有 部 份 抑 制 作 用, 但 其 抑 菌 效 果 和 所 產 生 的 酸 並 無 直 接 關 係, 而 是 一 種 未 知 抗 生 物 質 的 效 果 以 L. johnsonii La1 的 酸 乳 (LC-1) 對 幽 門 螺 旋 桿 菌 的 感 染 者 進 行 分 析 結 果,LC-1 的 試 驗 組 在 胃 竇 和 胃 體 的 幽 門 螺 旋 桿 菌 密 度 明 顯 減 少, 而 對 照 組 之 變 化 並 不 明 顯 LC-1 組 在 胃 竇 的 發 炎 現 象 和 胃 炎 的 活 性 也 下 降, 而 在 胃 體 的 胃 炎 活 性 也 明 顯 減 少 在 對 照 組 中, 服 用 clarithromycin 能 根 除 26% 受 試 者 的 幽 門 螺 旋 桿 菌, 而 LC-1 組 則 為 32%, 雖 然 LC-1 並 未 提 高 該 藥 物 的 幽 門 螺 旋 桿 菌 根 除 率, 但 能 緩 和 其 感 染 和 胃 炎 的 發 生, 這 種 現 象 在 停 止 服 用 LC-1 後 仍 可 維 持 數 星 期 之 久 ( 二 ) 免 疫 調 節 作 用 乳 酸 菌 為 革 蘭 氏 陽 性 菌, 研 究 顯 示 革 蘭 氏 陽 性 菌 所 誘 發 的 細 胞 激 素 為 IL-12, 較 偏 向 Th1 的 免 疫 反 應 ; 而 革 蘭 氏 陰 性 菌 所 誘 發 的 細 胞 激 素 為 IL-10; 也 有 研 究 結 果 指 出, 革 蘭 氏 陽 性 菌 誘 發 細 胞 激 素 IL-12 TNF-α 的 量 較 革 蘭 氏 陰 性 菌 多 1. 乳 酸 菌 細 胞 壁 成 分 或 死 菌 體 有 刺 激 免 疫 反 應 的 效 果 乳 酸 菌 的 細 胞 壁 組 成 含 有 胜 肽 聚 醣 (peptidoglycan), 可 活 化 免 疫 反 應, 這 是 在 淋 巴 細 胞 和 巨 噬 細 胞 上, 具 有 辨 識 胜 肽 聚 醣 的 接 受 器 之 故 由 體 外 實 驗 得 知, 胞 壁 酸 (teichoic acid) 可 刺 激 單 核 球 產 生 TNF-α 與 IL-6; 乳 酸 菌 的 細 胞 萃 取 物 可 誘 導 巨 噬 細 胞 形 態 的 改 變, 增 加 對 沙 門 氏 菌 的 吞 噬 能 力 此 外, 乳 酸 菌 在 牛 乳 的 發 酵 過 程 中, 會 釋 出 一 些 胜 肽, 當 老 鼠 食 用 發 酵 乳 後, 能 夠 使 可 分 泌 IgA 之 B 細 胞 的 數 目 增 加 死 菌 體 也 有 刺 激 免 疫 反 應 的 能 力, 如 死 的 雙 歧 桿 菌 菌 體 與 巨 噬 細 胞 共 培 養, 可 增 加 TNF-α 與 IL-6 的 量 每 天 分 別 餵 食 老 鼠 含 有 活 的 或 死 的 L. rhamnosus HN001 之 牛 奶, 連 續 14 天, 在 第 0 7 天 給 予 霍 亂 毒 素 刺 激, 兩 者 皆 可 增 加 白 血 球 的 吞 噬 能 力, 但 是 只 有 餵 食 活 菌 的 老 鼠, 才 可 增 加 腸 道 黏 膜 對 霍 亂 毒 素 抗 體 的 反 應 2. 不 同 菌 株 所 引 起 的 免 疫 反 應 不 同 許 多 實 驗 結 果 均 顯 示, 不 同 菌 株 會 引 起 不 同 的 免 疫 反 應 以 L. acidophilus L. casei L. delbrueckii ssp. bulgaricus 或 S. thermophilus 餵 食 老 鼠 後, 取 其 小 腸 組 織 切 片 觀 察 細 胞 激 素 分 泌 的 情 形 結 果, 餵 食 L. casei 或 L. delbrueckii ssp. bulgaricus 者,IL-10 與 IL-4 的 量 均 有 增 加, 而 餵 食 L. acidophilus 的 老 鼠 則 是 IL-2 與 IL-12 的 量 增 加 健 康 成 人 攝 食 Lactobacillus GG 或 L. lactis 後, 在 第 天 給 予 Salmonella typhi TY21a, 以 模 擬 腸 道 病 原 菌 感 染 的 情 形 結 果 在 攝 食 Lactobacillus GG 組 的 血 液 中 IgA 有 增 加 的 趨 勢, 而 L. lactis 組 則 是 促 進 嗜 中 性 白 血 球 上 CR3 receptor 的 表 現, 這 是 由 於 不 同 乳 酸 菌 與 小 腸 交 互 作 用 的 程 度 不 同, 造 成 的 黏 膜 反 應 不 同 之 故 此 外, 在 宿 主 不 同 的 生 理 條 件 下, 乳 酸 菌 所 調 節 的 免 疫 反 應 也 有 所 不 同, 在 健 康 個 體 中 有 促 進 免 疫 反 應 的 效 果, 但 是 在 對 牛 奶 過 敏 者 而 言, 則 有 抑 制 發 炎 反 應 的 效 果 整 體 而 言, 乳 酸 菌 能 夠 刺 激 活 化 免 疫 系 統, 並 且 增 強 非 特 異 性 之 先 天 免 疫 力, 還 能 夠 適 當 調 節 免 疫 反 應 達 到 平 衡 狀 態, 舉 例 如 下 : (1) 緩 和 食 物 過 敏 現 象 與 改 善 遺 傳 性 過 敏 疾 病 的 症 狀 近 年 來 遺 傳 性 過 敏 疾 病 在 西 方 社 會 有 增 加 的 趨 勢, 主 要 原 因 有 : 生 長 於 小 家 庭 大 多 攝 食 已 滅 菌 的 食 物 接 種 疫 苗 過 分 的 注 重 衛 生 等, 造 成 人 們 在 嬰 幼 兒 時 期 與 微 生 物 的 接 觸 機 66

8 研 發 與 創 新 會 減 少, 導 致 免 疫 反 應 趨 向 Th2 免 疫 反 應, 使 得 過 敏 原 引 發 IgE 抗 體 的 產 生, 造 成 過 敏 症 狀 的 機 會 增 加 藉 由 益 生 菌 的 參 與, 能 夠 將 Th2 免 疫 反 應 調 節 趨 向 Th1 免 疫 反 應, 主 要 是 利 用 淋 巴 細 胞 的 增 生 及 產 生 IL-4 以 抑 制 Th2 免 疫 反 應, 並 大 量 產 生 抗 發 炎 細 胞 激 素 IL-10 及 轉 化 生 長 因 子, 以 緩 解 過 度 的 發 炎 反 應 當 對 乳 品 過 敏 的 成 人 食 用 L. rhamnosus GG 後, 能 夠 適 當 調 節 其 對 乳 品 中 抗 原 產 生 的 免 疫 反 應, 減 緩 此 類 乳 品 造 成 的 過 敏 現 象 乳 酸 桿 菌 屬 及 B. lactis Bb-12 能 夠 改 善 嬰 兒 對 牛 奶 過 敏 所 造 成 的 遺 傳 性 濕 疹 (2) 預 防 嬰 幼 兒 過 敏 症 在 一 項 持 續 觀 察 4 年 的 臨 床 試 驗 中 發 現, 若 在 出 生 前 後, 孕 婦 服 用 L. rhamnosus GG, 可 減 少 高 風 險 兒 童 在 出 生 後 兩 年 內 遺 傳 性 過 敏 濕 疹 的 發 生 率 當 孕 婦 在 分 娩 前 4 星 期, 開 始 每 天 服 用 總 量 1x10 8 CFU 的 益 生 菌 劑 或 安 慰 劑, 直 至 產 後 6 個 月, 接 著 在 哺 乳 期 間, 母 親 或 嬰 兒 之 一 繼 續 服 用 在 第 四 年 時,53 位 有 餵 食 乳 酸 菌 的 兒 童 中, 有 14 位 呈 現 遺 傳 性 濕 疹 症 狀, 相 較 於 對 照 組 54 位 中 有 25 出 現 症 狀, 相 對 風 險 率 只 有 0.57 ( 三 ) 代 謝 作 用 結 腸 中 微 生 物 的 主 要 功 能, 是 針 對 不 能 消 化 的 食 物 殘 餘 物 進 行 發 酵 作 用 透 過 益 生 菌 代 謝 所 產 生 的 短 鏈 脂 肪 酸 抑 癌 物 質 乳 糖 分 解 酵 素 或 其 他 成 分, 可 達 到 以 下 的 保 健 功 效 : 1. 降 低 結 腸 癌 發 生 的 機 率 現 代 人 飲 食 習 慣 的 改 變, 造 成 腸 道 菌 相 之 改 變, 導 致 糞 便 內 某 些 和 癌 症 有 關 的 酵 素 增 加, 而 促 進 致 癌 物 的 產 生, 增 加 罹 患 結 腸 癌 的 機 會 透 過 乳 酸 桿 菌 的 作 用, 能 夠 降 低 糞 便 內 致 癌 酵 素 的 濃 度, 減 少 罹 癌 的 機 會 經 腸 道 益 生 菌 代 謝 所 產 生 的 短 鏈 脂 肪 酸, 一 方 面 能 夠 刺 激 大 腸 與 小 腸 的 腸 壁 上 皮 細 胞 之 增 殖 與 分 化, 另 一 方 面, 其 中 的 丁 酸 也 有 抑 制 腸 道 內 腫 瘤 增 生 與 分 化 的 功 效 益 生 菌 能 夠 藉 由 活 化 巨 噬 細 胞, 而 強 化 人 體 內 非 特 異 性 之 先 天 免 疫 力 它 也 具 有 激 活 淋 巴 細 胞 的 能 力, 使 得 IgA 的 濃 度 增 加, 並 產 生 γ- 干 擾 素, 以 刺 激 免 疫 系 統 抑 制 腫 瘤 形 成 可 是 有 研 究 顯 示, 在 防 治 腫 瘤 功 效 上 具 有 菌 株 特 異 性, 而 且 不 同 菌 株 亦 可 能 有 不 同 的 抗 癌 作 用 機 制 2. 緩 和 乳 糖 不 耐 症 乳 酸 菌 對 於 乳 品 中 的 乳 糖 可 進 行 預 先 發 酵, 產 生 乳 糖 分 解 酶, 且 可 維 持 其 活 性 到 達 腸 內 作 用, 故 能 夠 改 善 患 有 先 天 性 腸 黏 膜 β-galactosidase 缺 乏 症 所 造 成 的 乳 糖 代 謝 障 礙 ; 對 於 因 胃 腸 炎 等 腸 疾 所 導 致 乳 糖 分 解 酶 活 性 不 足 者, 食 用 乳 酸 菌 也 可 以 增 加 對 乳 品 的 耐 受 性 3. 具 有 降 低 膽 固 醇 的 功 效 乳 酸 菌 降 膽 固 醇 的 可 能 機 制 有 多 種 方 式, 一 方 面 是 為 乳 酸 菌 本 身 具 有 的 膽 鹽 水 解 酵 素 活 性, 使 膽 固 醇 在 代 謝 過 程 中 產 生 去 結 合 型 態 的 膽 鹽, 若 乳 酸 菌 體 對 膽 鹽 共 軛 活 性 的 增 加, 使 膽 固 醇 與 去 結 合 型 膽 鹽 產 生 共 同 沉 澱 作 用, 從 而 有 更 多 的 膽 固 醇 量 被 沉 澱 下 來, 達 到 降 低 膽 固 醇 的 效 果 另 一 方 面, 乳 酸 菌 細 胞 膜 可 鍵 結 膽 固 醇, 甚 至 可 將 吸 附 的 膽 固 醇 進 行 同 化 作 用, 而 代 謝 成 細 胞 所 需 物 質, 其 中 以 乳 酸 桿 菌 的 降 膽 固 醇 的 能 力 較 佳 4. 具 有 降 低 血 壓 的 功 效 在 某 些 發 酵 乳 品 中 發 現 含 有 降 血 壓 物 質, 這 是 非 活 菌 型 益 生 物 質 應 用 在 非 腸 道 相 關 疾 病 的 最 佳 例 子 L. helveticus 在 發 酵 過 程 中 會 分 解 乳 蛋 白 而 產 生 多 種 胜 肽, 其 中 VPP (Val-Pro-Pro) 與 IPP (Ile-Pro-Pro) 可 抑 制 血 管 收 縮 素 轉 換 酵 素 ACE 的 活 性 當 高 血 壓 患 者 飲 用 該 酸 乳 後, 其 血 壓 明 顯 較 飲 用 前 降 低 五 結 語 目 前 不 管 是 在 西 方 或 已 開 發 的 東 方 社 會 中, 食 品 生 技 2007 年 第 十 一 期 67

9 正 面 對 免 疫 調 節 或 腸 道 健 康 的 問 題, 這 種 疾 病 發 生 率 正 快 速 增 加 中, 但 其 原 因 並 不 能 以 遺 傳 因 素 來 解 釋, 相 反 的, 可 能 和 現 代 人 的 生 活 形 態 等 環 境 因 子 有 關 已 有 許 多 研 究 證 實, 有 某 些 特 定 乳 酸 菌 菌 株 可 應 用 在 急 慢 性 腸 道 感 染 疾 病 上, 且 成 效 顯 著 ; 此 外, 對 於 食 物 過 敏 與 遺 傳 性 過 敏 疾 病, 甚 至 結 腸 癌 與 直 腸 癌 等 均 有 預 防 和 治 療 的 效 果 這 些 結 果 均 顯 示, 乳 酸 菌 藉 著 促 進 宿 主 內 部 防 禦 機 制 的 功 能 和 改 善 腸 道 菌 相, 可 作 為 腸 道 異 常 和 發 炎 反 應 等 疾 病 上 的 治 療 乳 酸 菌 的 效 用 非 常 多 樣 化, 而 在 非 腸 胃 道 的 保 健 功 能 應 用 上, 也 愈 來 愈 受 到 廣 泛 重 視, 表 示 相 關 產 品 尚 有 很 大 的 開 發 空 間, 市 場 發 展 潛 力 無 窮, 且 有 助 於 促 進 人 類 健 康 的 福 祉, 值 得 我 國 生 技 產 業 積 極 的 投 入 與 開 發 因 此, 如 何 結 合 不 同 領 域 的 專 家 學 者 組 成 研 發 團 隊, 開 發 技 術 層 次 高 單 價 高 安 全 性 高 的 保 健 性 或 醫 療 性 的 益 生 菌 產 品, 將 是 日 後 研 發 的 重 要 議 題 陳 慶 源 食 品 工 業 發 展 研 究 所 研 究 員 黃 崇 真 食 品 工 業 發 展 研 究 所 副 研 究 員 邱 雪 惠 食 品 工 業 發 展 研 究 所 副 研 究 員 廖 啟 成 食 品 工 業 發 展 研 究 所 副 所 長 AgBIO 參 考 文 獻 1. Guarner, F. and Malagelada, J.R Gut flora in health and disease. The Lancet. 360: Holzapfel, W.H., Haberer, P., Snel, J., Schillinger, U. and Huis, H.J Overview of gut flora and ptobiotics. International Journal of Food Microbiology 41: Parvez, S., Malik, K.A., Kang, S.A. and Kim, H.Y Probiotics and their fermented food products are beneficial for health. Journal of Applied Microbiology 100: Sarrela, M., Lähteenmäki, L., Crittenden, R., Salminen, S. and Mattila-Sandholm, T Gut bacteria and health foods ¾ the European perspective. International Journal of Food Microbiology 78: