微生物與健康產業：有益微生物
96/07/05
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李明達｜
臺鹽實業股份有限公司
陳柏翰｜
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微生物可說是世界上最神奇的小巨人，雖然它們渺小到經常被誤以為不存在，事實上反而具有特殊的環境適應能力，從高山到海洋、從赤道至南北極，哪怕是冰天雪地或沸騰的溫泉，幾乎都有它們的蹤跡。由於微生物無所不在，自然也會與人體產生微妙的關係，簡單地說就是可以影響我們身體的健康。好菌多了身體壯壯，壞菌多了病痛便緊接而來，因此人體內無時無刻都上演著微生物間的戰爭。
什麼才是好菌呢？學者們給了一個名稱：益生菌（probiotics），這個名詞衍生自希臘語，意思是「for life」，最早由Lilly及Stillwell在1965年提出，用以表示某一原生動物產生的物質，可促使另一原生動物生長。1992年Harvenaar等更定義為：凡應用至人類或其他動物，藉由改善腸內共生微生物平衡而有益於宿主的活菌，不論是單一或混合菌株，都可視為益生菌。後續學者再依據益生菌效用的研究另提出定義：益生菌是指其細胞或細胞成分對宿主的健康有益，並能維護宿主的健康狀態的微生物。
益生菌主要存在於體內消化系統中的腸道部位，據估計每位成年人體內平均約有100兆個菌體，宛如一座複雜的化學工廠，每天進行著無數次的生化反應。參與反應的菌相十分複雜，光是細菌的種類就高達400種以上。目前較熱門的益生菌，包含乳酸菌、納豆菌、酵母菌等。
乳酸菌
乳酸菌（lactic acid bacteria）是指利用醣類，如葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖等，生長並生成乳酸的細菌總稱。早期釀造的泡菜、醋、味噌、酸酪乳與乾酪，以及最近市面上常見的養樂多、活性發酵乳、優格、優酪乳等，都是這類細菌的傑作。乳酸菌和人類生活飲食息息相關，且由來已久，一般人都認為它對身體健康有幫助，因此乳酸菌也被全球公認為食品級的安全物質（generally recognized as safe, GRAS）。
乳酸菌的功用
幫助消化：乳酸菌被稱為「腸內清道夫」，主要的功用是幫助消化、促進腸道蠕動、使排便暢通。尤其菌體分泌的多種酵素，如脂肪分解酵素、蛋白質分解酵素、澱粉分解酵素等，都可加速食物分解與維生素合成。
改善乳糖不耐症：乳酸菌可以把乳糖消化成乳酸，讓乳糖不耐症和消化不良等腹瀉、腹痛問題得以解決。
增加免疫力：在腸道中產生抗菌物質，並誘發免疫細胞活性，增強體內免疫力。同時可改善過敏蛋白質的抗原性，降低過敏反應的程度。
穩定腸道菌相：乳酸菌可以降低腸道內的酸鹼值，維持正常細菌叢的生態，並與致病菌競爭生存空間，可附著在腸道上皮細胞上形成屏蔽作用。
預防腸癌：能抑制糞便中β－尿甘酸化瓷的活性，降低化學毒物引起大腸癌的風險。
乳酸菌的作用 多數細菌是不耐強酸的，空腹時，胃中的pH值是2～3，因此僅有少量細菌能夠存活，即使是乳酸桿菌、鏈球菌等耐酸性菌，在胃液中每公克也僅有數百個。當食物進入時，因稀釋作用會導致酸性減弱，兩小時內菌數在胃液中每公克會急遽增至1萬至1億個，這時除了原有的細菌外，胃中又增加了許多由食物或唾液帶來的細菌。當胃液分泌增加而酸性再增強時，不耐酸菌會死去。因此，由口中送入胃內的細菌，多數無法再往腸道移動，對人體也形成一層保障。
食物經胃初步消化後，移入十二指腸，在移動過程中，因有膽汁等分泌物加入，菌數不會再增加。人體營養素的吸收主要在小腸內進行，因為有強鹼性的膽汁、胰臟液及小腸壁的分泌液等，所以經常呈鹼性狀態，這是消化及吸收所必要的。進入小腸下部（即接近大腸部位）時，菌數開始急速增加，即使空腹，菌數也是十二指腸中的10至1,000倍。主要原因是食物通過時速率會變得比較緩慢，且被腸液中和、缺少強酸抑制，因而成為細菌繁殖的溫床。
在此同時，小腸上部的乳酸桿菌、鏈球菌、雙叉乳酸桿菌、真菌等，也會繼續增加。即使作用不大的盲腸，其中的菌數也會增加。因為乳酸菌在進入體內後必須能順利到達腸道，並附著在腸道內生長、發揮功能，以維持腸道內的細菌叢生態，所以真正能夠耐胃酸及耐膽鹽的才是良好的乳酸菌。
乳酸菌的種類 目前普遍被確認的乳酸菌，已由早期的4個屬擴充為17個屬，273個種以上。國內常用來生產酸酪乳的菌種，是乳酸鏈球菌屬（Streptococcus spp.）、乳酸桿菌屬（Lactobacillus spp.）及雙叉乳桿菌屬（Bifidobacterium spp.）。
乳酸鏈球菌屬呈球型，並連結成鏈鎖狀，如嗜熱乳鏈球菌、乳酸鏈球菌、乳酪鏈球菌等。乳酸桿菌屬則呈細長棒狀，有時數個桿菌連接在一起，如保加利亞桿菌、嗜酸乳桿菌（俗稱為Ａ菌）、酪乳酸桿菌（俗稱為Ｃ菌）等。雙叉乳桿菌屬（俗稱為Ｂ菌），國內譯名為比菲德氏菌，是桿狀菌，通常呈Ｘ或Ｙ字型，有時會有V字型、彎曲型、紡綞型或棍棒型等型態，一般常使用的有B. bifidum、B. longum（俗稱龍根菌）、B. infantis、B. breve等。
產品的選購與保存 市面上乳酸菌產品可概略分為固體、膠體與液體3類，前者又可分為錠劑、膠囊、粒劑、粉末狀等，通常以室溫方式保存，一般可在藥店、超市及網路上購得。後二者主要是乳類發酵產品，多需低溫冷藏，且有效期限較短，可在超市買到相關產品。
無論何種產品，乳酸菌要發揮功效必須多數是活菌，除芽孢型乳酸菌外，乳酸菌多無法長期存活，得採用包埋、膜衣、密封隔離或低溫冷藏等方式，因此可由外包裝菌量標示與存放環境初步判斷其品質。如能選用信譽佳、有品牌、服務好、有保障的廠商更好，而且開封後立即食用，更能保持菌體較高的活性。附帶一提的，即使是相同種類的乳酸菌，功效也並不一致，要求較高的廠商會在產品開發時期依不同菌株先進行功效評估試驗，確保上市後的產品具有絕對的品質保證。
納豆菌
日本食用納豆已有千年歷史，江戶時代《本朝食鑑》中記載「納豆可以整腸、促進食欲，並可解毒」，屬於具抑菌功效的發酵食品。在日本，不論是醫院或鎮公所辦的準媽媽班，都會告訴孕婦們多吃納豆，他們異口同聲地說納豆有豐富的鈣質和維他命K2，對母親胎兒都好。據日本科學家研究，經常食用納豆食品對於維持腸胃正常功能有不錯的助益，在工作壓力極大的日本社會，正確的食物選擇對他們長壽的健康身體有很大的幫助。
追求健康、崇尚自然的潮流興起，國人對於「健康食物」的重視度也與日俱增。日本學者發現，納豆不僅保有黃豆的營養價值，還能提高黃豆蛋白質的消化吸收率，可以促進體內的新陳代謝。關東人把納豆列為早餐的必備品，並且成為世界上平均壽命最長的。
根據統計，2003年日本人的平均壽命分別是女性85.33歲，男性78.33歲。營養專家認為，日本人的長壽應與傳統飲食及烹調方式有密切關係。日本人家常的飲食，都是以最簡單的方式來獲取食物中最多的營養成分。其中最令人印象深刻的就是長期攝取微生物發酵食品，如納豆、味噌、酒釀及其他醃漬類食品。而在這許多發酵釀造食品中，納豆被認為是維繫日本人健康長壽，且深具民族特色的飲食文化之一。
何謂納豆 納豆源於中國，興盛於日本。《東征傳》記載唐代高僧鑒真和尚於公元754年東渡日本傳經弘法，把30石「甜豉」，一種類似納豆的發酵大豆，引進日本。明治維新後，日本人把煮熟的大豆用稻草包起來，使它保持一定的溫度，再大量繁殖納豆菌，使其充分發酵，就製成了目前所見表面布滿黏液、夾起來有拉絲感覺的納豆。
所謂的納豆菌其實是一種枯草桿菌，普遍存在於自然田野中，具有形成內生孢子的特性。孢子可忍受高溫、乾燥、強酸強鹼等惡劣環境，與一般枯草桿菌最大差別是可以產生大量成絲稠狀的黏蛋白（mucin, γ-PGA），以及可溶解血栓、預防心血管疾病的納豆激酶（簡稱NK）。
納豆成分 納豆的主要成分有納豆菌、多種酵素、抗菌物質、皂角苷、卵磷脂、異黃酮、豐富多樣的維生素、黏蛋白、胺基酸、礦物質等。傳統納豆的原料是黃豆，在近幾年國內外的研究都證明，黃豆的營養價值對人體有極大的好處。臺北醫學大學附設醫院營養專家表示，最重要的是它所擁有的植物性蛋白質。蛋白質是人體的基本原料，衛生署建議民眾每天食用的營養成分中，蛋白質就需要4份。但是一般黃豆由於質地的關係久煮不爛，對老人及小孩而言，並不容易消化，納豆就不會有這方面的困擾。
納豆功效
幫助消化：納豆菌孢子可耐胃酸與膽鹼，適合在腸道環境中發芽生長，並可分泌各種酵素，促進小腸黏膜細胞的增殖，維護腸道功能的正常運作。同時能分泌出大量的營養物質，易被人體消化吸收。
預防骨質疏鬆症：納豆含有高於黃豆兩倍以上的維生素K2，而維生素K2是形成骨鈣蛋白質不可或缺的成分，因此多食用納豆可預防骨質疏鬆症。
預防心血管疾病：納豆菌可產生納豆激酶，具有溶解血栓、促進血液循環的功效，可預防高血壓、心臟病與中風，並對冬天手腳冰冷、脖子酸痛、四肢麻痺及婦女經痛有舒緩效果。
納豆產品的食用方式 提到納豆，一般人多聯想到它特殊的發酵味道，以及又長又滑的黏絲。事實上傳統納豆發酵食品所含的納豆菌與納豆激酶相當少，納豆激酶也不易保存。而且，黃豆雖然富含營養，但普林含量高，痛風病患不能食用，一般人日常三餐也吃不了很多，如果沒有定時定量食用，實際的效用其實並不明顯。由於目前生物科技進步，可把老祖先的智慧結晶，以生技發酵方法生產出高單位產品，使我們方便食用且較快達到預防保健的目的。
依日本納豆協會建議，每天食用2,000FU的納豆激酶，才有保養的效果。如食用傳統納豆一天最少量是100公克，但以發酵槽純化生產的納豆產品，則食用量不到1克，而且沒有濃烈發酵味道，可被一般民眾接受。
酵母菌
不同於乳酸菌與納豆菌，酵母菌是屬於真菌，而不是細菌，其最大差別在於酵母菌的體型明顯大於一般細菌，且是真核生物。在真菌領域中多數是多細胞生物，只有少數如酵母菌是單細胞且通常呈橢圓形，具有一個明顯的細胞核及大型的液泡。酵母菌行無性生殖，細胞的一端會產生一個小突起，狀如長芽，因此稱為出芽生殖。酵母菌也可行有性生殖，主要靠風力散播，因此自然界中土壤與植物體上都可分離得到。
人類應用酵母菌的歷史，可追溯至四千多年前古埃及人利用酵母菌來做麵包，其原理就是讓麵糰中的酵母菌進行無氧發酵，產生二氧化碳與酒精。其中二氧化碳會使麵糰發脹、膨鬆，酒精則在烘烤時揮發逸出，待冷卻後變成香氣四溢的麵包，而這時菌體早已因烘烤高溫而死亡。
既然酵母菌可把糖類轉換成酒精，在葡萄酒、米酒、啤酒等各種酒類的製作過程中，應有酵母菌的貢獻。在古時的神農時代，中國人的祖先就懂得種植黍、稷、稻、麥、菽等五穀，並利用酒麴來造酒。
釀酒與烘培的酵母菌學名是Saccharomyces cerevisiae，意思是吃糖的菌，cerevisiae在拉丁文中的意思是發酵，顧名思義，酵母菌最喜歡的食物就是各式各樣的糖類，包括蔗糖、果糖、葡萄糖、麥芽糖等。因此在含糖分較高的水果表面、花粉、花蜜、蔬菜上常常可以尋獲，在葡萄的果皮表面也有很多的酵母菌，這就是葡萄可以自然發酵變成葡萄美酒的原因。
啤酒酵母與糖蜜酵母 啤酒酵母是在釀造啤酒過程中，加入酵母菌進行發酵，菌體吸收麥汁的養分後沉澱至啤酒桶槽底部，再經由過濾、洗淨、乾燥等精密品管程序而產出的高純度酵母菌。這時菌體已死亡，且在加工過程中酒精已散失，因此吃了不會醉。由於啤酒釀造時需添加啤酒花以產生啤酒的風味，因此以傳統方法製造的啤酒酵母不但含有大量礦物質，且會保留啤酒花原有味道，而具有獨特輕淡苦味，但每生產1公噸啤酒才得到約1公斤的啤酒酵母，產量較少。
糖蜜酵母則是以糖蜜、豆粉等原料進行發酵，無啤酒花成分，因此不會有淡苦的芳香味。同時糖蜜發酵的酵母，其細胞壁較厚不易破裂，營養成分不易釋出，因此人體吸收率較差。而以傳統啤酒釀造方法製造的啤酒酵母，其細胞壁較薄易破裂，營養成分易釋出易消化，且微量元素鉻含量較高，因此人體的營養吸收率也較高。
酵母菌的功效
提供營養：60年代小朋友最常吃的零食絕對少不了健素糖，它就是以酵母粉打錠再裹上一層糖衣而製成，含有高量蛋白質、維生素及鈣、磷等成分，可適時補充早期發育所需營養。
幫助消化：部分市面上銷售的綜合益生菌產品添加了酵母活菌，這時它可扮演分泌多種酵素、幫助分解、消化食物的角色，同時其細胞壁含高量的纖維素，可促進腸胃蠕動與排便功能。
總結
自然界中各種生物原本就會相互競爭，最後達到一個平衡點。人體內的微生物同樣有類似的行為，而個人平日的飲食習慣就是影響菌相平衡的關鍵。身體的健康起源於腸胃道保健，因此養成良好飲食習慣，定期補充益生菌，是健康快樂的不二法門。
