益生菌 (Probiotics) 和益菌生 (Prebiotics)

益生菌 (Probiotics) 和益菌生 (Prebiotics)

益生菌 (Probiotics) 和益菌生 (Prebiotics)      黃慶三 (10/30/2008)

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前言：

胎兒出生前，腸道並沒有菌群。但在出生過程，母親的腸道群菌種類就會大部份傳給嬰兒；加上母乳的餵養，嬰兒可在一歲前，完成腸道菌群的培養。這培養完成的腸道菌群，在正常情况下，可說終生不變。健康、正常的腸道，有複雜而平衡的好細菌與壞細菌。它們總共大約有超過 400 種 (Species)，而有幾千個品系 (Strains)。而食物種類的攝取，常是影響這種「腸生態」平衡的因素。比如太多動物脂肪、蛋白質，而缺乏鈣質、膳食纎維、碳水化合物等，或食用抗生素 (Antibiotics)、避孕藥、放射治療等，就會變成「好菌」減少、「壞菌」滋生，因而常引起某些疾病。

「益生菌」、「腸益菌」、或「原生保健菌」(Probiotics 即 Probiotic bacteria)，即上述的「好細菌」，常指源自於體內、有益於腸道健康的活菌，但也有借助於外來的、對身體可能有益的某些微生物，比如乳酸菌和部分酵母菌。通常它們被做成膳食補充品或健康食品 (Dietary supplement) 的形式出售。「益生菌」原希臘語意為 "Pro life" 或 "For life"。1908 年，為當時法國巴黎巴斯德研究所 (Louis Pasteur Institute in Paris) 所長的俄國科學家梅齊尼可夫 (Ilya Metchnikoff)，在保加利亞研究八十歲以上工人長壽的原因後，逐漸瞭解這些勞工的長壽有一部份來自他們常吃的優酪乳 (Yogurt) ，而認為大腸健康的人有了健康的乳酸菌群 (Lactobacilli)，身體才會健康，因而提出「食用乳酸菌可取代腸內產毒細菌」的科學論證，而獲得諾貝爾獎。

「益菌生」或「益生源」(Prebiotics) 又是什麽？它們是益生菌的促生物質。一般被認為是人體營養來源的蛋白質和脂肪，益生菌並不歡迎，它們喜歡的是膳食纖維 (Dietary Fiber) 及果寡糖 (Fructo-Oligosaccharide--FOS) 等醣類物質。益生菌利用膳食纖維及寡糖 (Oligosaccharide) 來繁殖，同時也生產有機酸，而有機酸是對抗喜歡鹼性環境壞菌的主要武器；同時這些有機酸可以促進腸道表皮細胞的正常代謝機能，維持免疫屏障不被破壞，而對於人體的免疫機能有所助益。

I. 益生菌 (Probiotics)

益生菌是活的微生物，而大都是細箘類，類似於人體腸道中，有益於身體的微生物。它們也叫「友好細菌」或「好菌」。益生菌主要以膳食補充品、或食物的成品出售。有些益生菌的食物、飲料，比如發酵的食品或加乳酸菌的乳類製品，因儲存或運送的需要，在古時候就被製造、利用；而近來對於益生菌製品更是引起興趣，比如說美國人在益生菌膳食補充品或食物上的花費，1993 至 2003 年之間，增加了幾乎三倍。而根據二OO九年十月卅一日美國華府(Washington, DC) 的華盛頓郵報 (Washington Post) 的報導，

全世界益生菌和益菌生食品在二OO八年達到美金 150 億元 (US$15 billions)，比二OO七年增加了 13%。

乳酸菌 (Lactic acid bacteria，簡稱為LAB) 是最常用的益生菌。它可把糖類，包括乳糖，及一些碳水化合物轉化成乳酸 (Lactic acid)。這種轉化作用會降低 pH 值，而使優酪乳有酸味，而低 pH 值的環境，也限制一些會使食物腐敗微生物的生存，因而避免一些胃腸的感染 (Gastrointestinal infections)。依據華府李東壁胃腸科專家的資料，正常胃 (Stomach) 內的pH 值是1~2；十二指腸 (Duodenum) pH = 6~7；小腸 (Small intestine) 的中段 (Jejunum) pH = 6~7；廻腸 (Ileum) pH = 6~7；大腸 (Colon) pH = 5~7。所以正常腸胃的 pH 值都是酸性的，壞菌就不易滋生。

因此常人可使用優酪乳來補充益生菌及鈣質，特別是東方人及猶太人常有的「乳糖不耐症」(Lactose intolerance，最普通現象即不能喝生牛奶) 患者也可食用優酪乳。因在乳酸菌發酵過程中，會分解部份的乳糖，使乳品中的乳糖含量降低，而發酵所產生的酸性有機物質還可以促進鈣質的吸收。

膳食補充品的益生菌除了增加乳糖消化外，且能在腸道中與病菌做競爭性抑制。尤其使用抗生素時，擾亂了正常的腸內菌，減低對病原的抵抗力，而易引起腹瀉的副作用。⁵益生菌的補充，可使腸內的菌相均衡，增進健康。美國梅歐醫學中心 (Mayo Clinic) 也指出益生菌可能有助益於某些疾病的預防或治療：

l           治療腹瀉 (Diarrhea)，特別在服用某些抗生素後所發生的腹瀉；

l           預防及幫助陰道酵母菌感染 (Vaginal yeast infections，即白色念珠球菌陰道炎Candida vaginitis)  及尿道炎的治療；

l           治療腸躁症或躁性大腸徵候群 (Irritable Bowel Syndrome--IBS)；

l           減少膀胱癌的再發生；

l           促進腸子受到困難腸梭菌 (Clostridium difficile) 感染的治療，或縮短感染的期間；

l           預防小孩的濕疹 (Eczema)。

商業上較常使用的益生菌，其中有細菌類的二種，即一般人熟悉的嗜酸性乳酸菌 (Lactobacillus acidophilus，即一般所稱的「A菌」) 及比菲德氏菌 (Bifidobacterium，即 Bifidus，為一般所稱的「B菌」，又稱雙叉桿菌或雙歧桿菌；其實在 1960 年以前，Bifidobacterium 的各品種統稱為 Lactobacillus bifidus)；此外，酵母益生菌 (Saccharomyces boulardii) 也在使用之列。

小時候吃的表飛鳴 (Biofermin，Lactasin) 就是一種益生菌補充品。目前表飛鳴R是藥品級益生菌，成分只含有Lactobacillus 一種益生菌，通常是當嬰兒及小孩子拉肚子或食慾不佳時可以考慮服用；欣表飛鳴S (Shin Biofermin S) 則是保健級的益生菌，成分包括三種益生菌：Streptococcus faecalis，B. bifidum，以及L. acidophilus。

從前在台灣所飲用的「養樂多」是 1935年由日本京都帝國大學醫學博士代田稔 (Dr. Minoru Shirota) 開始製造推銷，它就含有益生菌 “L. casei strain Shirota” (稱為「養樂多代田菌」)；^11,12以後他於1955 年在東京設立「養樂多株式會社本社」(Yakult Honsha Co. Ltd.)；1964 年進軍海外，而台灣為其第一站。1978年，這公司是全世界最早將比菲德氏菌 (B. breve) 製成發酵乳販賣。目前除日本外，有廿四個國家生產及銷售養樂多，當然也包括台灣及美國。

而今法國公司 Donone (在美國稱為Dannon) 的 “Activia” 優酪乳則含有另一種益生菌 B. animalis 的變易種 (Variants)，所用細菌的「商標名」則為 "Bifidus Regularis" 或 "Bifidus Actiregularis"；美國Procter & Gamble 公司的 ”Align” 膠囊使用B. infantis；¹⁵ 瑞典的 ”BioGaia” 小孩飲劑含有 L. reuteri Protectis；¹⁶ 丹麥/瑞典Arla Foods 的 “Cultura” 使用 L. casei； 美國科羅拉多州NextFoods 的 ”Goodbelly/Pro Viva” 果汁飲料則加有 L. plantarum。

至於酵母益生菌 “Saccharomyces boulardii” 則是一種熱帶酵母菌。法國科學家 Henri Boulard 見到南亞洲原住民咀嚼荔枝 (Lychee，學名 Litchi chinensis) 皮及山竹 (Mangosteen，學名Garcinia mangostana) 皮用以治療霍亂 (Cholera) 後，於1923 年首先由荔枝及山竹兩種果實分離出這種酵母菌。這種酵母菌可維持或增強大、小腸的原生菌群而達到保健的目的、及治療腹瀉等。目前廠商都以真空冷凍乾燥 (Freeze drying，即Lyophilization 或 Cryodesiccation) 來製造這種酵母益生菌膠囊，稱為 “Saccharomyces boulardii Lyo”。比如 Biocodex. Inc. 的 “Florastor” 及”Florastor Kid”，或 DTECTA Probioatics 的 “DiarSafe” 等。

人們服用益生菌的成品，通常都以「輔助與另類醫學」(Complementary and alternative medicine--CAM) 的觀點來作預防、治療某些疾病，或增進身體的健康。不過服用益生菌成品效果的科學資料 (Data) 或佐證，都極有限，更多的研究、實驗必需進行，而且包括它的安全性及適用範圍的探討和研究等。又讀者必需了解的是某種益生菌的品種 (Species) 或品系 (Strain) 的作用，並不能代表其他種益生菌的作用；甚至因準備或處理的方法不同，同品種或同品系益生菌的作用，可能也就不同了。膳食補充品的益生菌成品，都在健康食品店或網路上銷售，惟其廣告上的推銷方式，常有誇大其詞、甚或不實的聲明或「佐證」，購買者必需小心求證，以免破財又可能引致健康受損。

1. 膳食補充品益生菌

市面上有許多不同的健康食品益生菌，其種類略述如下：

(1). 反抗生素益生箘 (Anti-antibiotic probiotic)--健康個人的皮膚、嘴裡、腸道、甚至生殖道，有上兆的各種細菌繁殖著。這些細菌的功用，是防止致病菌進入人體而致病。但當個人受到致病菌的入侵而生病時，有些菌種必需依靠抗生素 (Antibiotics)，且服用相當長的時間 (一至兩個禮拜) 後，才能被消滅。但抗生素不祇消滅致病菌，好菌也被撲殺，因而引致其他的毛病，例如抗生素引起的下痢 (Diarrhea)。酵母益生菌 (Saccharomyces cerevisiae)、LGG菌 (又稱G菌，Lactobacillus Rhamnosus GG)、及孢子型乳酸菌 (Bacillus coagulans GBI-30) 這三種益生菌可減少因服用抗生素而引起其他感染的風險。它們可在服用抗生素的同時或稍後再服用。研究人員並不很清楚這些益生菌如何作用，只知它們可制服或阻止其他入侵的病菌。

(2). 尿道、陰道益生菌—和腸道一般，陰道是個極度平衡的生態系統，而以乳酸菌類 (Lactobacilli strains ) 為主，以其產生的酸度，而使有害微生物無法生存。縱使個人極其講究衛生，腸道細菌有時會「遊蕩」進入尿道、陰道而引起發炎。平常健康的陰道都有一群保護的好菌，來排除這些「遊蕩」的腸道細菌，但有時因服用抗生素、避孕丸、灌洗、或使用 (避孕) 殺精劑，而消減了保護的好菌，因而引起細菌性陰道炎 (Bacterial vaginosis--BV)、尿道感染、或陰道酵母菌感染 (即念珠菌陰道炎感染) 等。

陰道酵母菌感染是很普通的婦科問題之一。雖然它們不嚴重，卻令人不舒服。 陰道裏的酸鹼值 (pH)、 肝糖葡萄糖、還有荷爾蒙之間有一種微妙的平衡，當這種平衡因使用抗生素、口服避孕藥、懷孕、衰弱的免疫系統、營養不良、壓力、和生病等因素而失調時，就給 現存的白色鏈球菌繁殖的機會，甚或侵入內部器官，引起皮膚感染、指甲皺襞、念珠菌病等。而白色念珠菌是醫院內感染菌血症之重要致病菌之一，且死亡率高達40-60%。²⁴ 哈佛大學醫學院的家庭健康指南 (The Harvard Medical School Family Health Guide) 指出乳酸菌類益生菌，可幫助這些情况的治療。²⁵ 這指南也指出許多婦女用優酪乳塗在陰道，以治療陰道酵母菌的感染。惟醫學界並不贊成這種民間療法 (Folk remedy)。

(3). 增強免疫系統益生菌--實驗室證明一些益生菌可增强個人的免疫能力。例如乳 

酸菌的一些品系 (例如Lactobacillus casei DN-114001、L. rhamnosus GG、及 L. acidophilus NCFM) 可以減低冬天感冒的可能性或縮短治療時間。

(4). 緩和躁性大腸徵候群 (Irritable Bowel Syndrome—IBS) 益生菌—美國約有一千萬婦女受到躁 性大腸徵候群的困擾，即感覺腹痛、腹部脹氣、下痢、或便祕的苦楚。專家們並不很清楚造成這種症狀的原因、或其治療的方法。一個理論是個人的大腸特別敏感， 而對於某些食物或壓力引起的反應，即常由緊張焦慮引起，表現為腹痛、腹瀉或便秘等，而每個患者的症狀或病因，常不相同；此外，個人的免疫系統也可能有關， 而有些可能肇因於腸道內細菌的感染。目前這個病症無法根治，只能針對個人的症狀或反應因運治療、施用藥物、改變膳食 (例如攝取多纖維、少油脂食品)、或使用壓力輔導 (Stress counseling) 的治療方式，減輕症狀。而實驗室及臨床試驗指出比菲德氏菌 (Bifidobacterium  infantis 35624) 益生茵 (丸) 可減低許多這種病症的症狀；另外，胚芽酸桿菌 (Lactobacillus plantarum DSM9843，或叫L. plantarum 299v) 亦可達到類似的目的。

(5). 預防濕疹 (Eczema) 益生菌—現今環境及飲食習慣的改變，造成過敏的問題日    趨 嚴重，有些科學家認為它和現代的衛生措施，即「消毒式」的把人們週遭的細菌大都份除去有關；而有些研究指出，某些益生菌會在血液中提高一些緩和敏感反應的 化學物質。比如實驗室老鼠的試驗，指出三種乳酸菌產品具有降低過敏免疫反應的能力。惟益生菌對於大部份的敏感，例如乾草熱、花粉熱、哮喘、及食物性的敏 感，沒有多大的作用，但對於濕疹的預防，特別是小孩濕疹，有極大的幫助。比如在小兒奶中每天加入乳酸菌 (L. rhamnosus HN001 或 L. rhamnosus GG)，可以大大減少得到濕疹的可能性。

(6). 預防「旅遊者腹瀉」(Traveler’s diarrhea，又稱 Turista) 益生菌--外地旅行者發生的幾種下痢症，通常是因食物或飲水污染不潔所致。常見原因是大腸桿菌  (Escherichia coli，簡稱 E. Coli)、梨形原生蟲 (Giardia lamblia)、某種沙門氏桿菌 (Genus Salmonella)、及志賀氏桿菌 (Genus Shigella) 等，能分泌強力的外毒素 (Exotoxin) 所引起。每年約 20~50% 國外旅行者 (即約一千萬人)，特別是到拉丁美洲、非洲、及亞洲的開發國家的旅遊者，容易得到這種疾病。患者除了下痢外，會有腹痛、噁心、及脹氣等症狀。在旅行的一週前，服用酵母益生菌 (S. boulardii)、乳酸菌 (L. acidophilus) 及雙歧桿菌  (B. bifidum)、或者乳酸菌 (L. rhamnosus GG)，均有預防的效果。

2. 含有益生菌的日常食品

含有益生菌的食品，和日常生活、或三餐常有直接的關係，有些甚至自從古時候為了保存食物、增加風味、製作其他食品、或作長途運送所需，就用乳酸菌、霉菌等益生菌來準備、處理一些食物，比如發酵過或醃製的蔬菜、豆類或奶類食品、飲料等，包括優酪乳 (Yogurt)、味噌 (Miso)、天貝 (Tempeh)、發酵乳 (Fermented milk)、韓國泡菜 (Kimchi) 等等 。衹是古時候沒有確切了解益生菌的角色，或分析過它的成分或績效等。

3. 益生菌和肥胖症 (Obesity)

由美國密蘇里州聖路易市 (St. Louis) 華盛頓大學 (Washington University) 醫學院戈登 (Jeffrey Gordon) 領導的研究小組發現，並發表於 2006 年12 月自然 (Nature) 科學雜誌，將肥胖小鼠中獲得的細菌，注入苗條小鼠後，苗條小鼠的體重會上升。他們推測這些使宿主肥胖的微生物，會從食物中收集更多的能量，這些更多的能量被宿主吸收，並轉化為多餘的脂肪。2009 年 11 月 14 日的美國「經濟人」(The Economist) 雜誌，也報導了這項研究結果。^51a 而後研究人員獲得12位肥胖志願者的糞便，利用遺傳學測序技術鑒別其中不同的微生物，並將它們與5位苗條志願者的腸道微生物進行比較。

人體的腸道中，分佈著數量龐大且複雜的微生物群落。臨床研究上，許多人體之感染性疾病，均與腸道細菌的轉移有相關。臺灣大學生命科學院動物學研究所取得正常人的糞便檢體，作為細菌組成之分析與分類。分析所得之259條序列或clones共可分成11個群，共占細菌界 (Domain Bacteria) 之四個門 (Phylum)，主要為「壁厚菌門」(Firmicutes) 佔 49.8%、「擬桿菌門」(Bacteroidetes) 佔 40.9%、「變形菌門」(Proteobacteria) 佔 8.9%、及「疣微菌門」(Verrucomicrobia) 佔 0.4%。而我們通常所說人體腸道內的「好菌」是屬於「壁厚菌門」，「壞菌」 則屬於「擬桿菌門」。

依據上述臺灣大學這個分析數據，人體的腸道中，百分之九十以上可以歸於兩組，即壁厚菌門、及擬桿菌門。上述華盛頓大學醫學院志的肥、瘦志願者當中，肥胖志願者體內的壁厚菌門多了20％以上，而擬桿菌門少了將近90％；又肥胖志願者接受一年的低脂肪或低糖食物，體重平均下降25％，同時腸道內壁厚菌門的比例下降，擬桿菌門的比例上升。

華盛頓大學這些研究結果，似乎指出一個人的肥、瘦，也可能與腸道微生物的組成有關。研究人員又萃取出肥胖小鼠和苗條小鼠腸道內的微生物，並將這些微生物分別注射到先天無菌小鼠 (即生長於無菌室的小鼠) 的腸道中。兩個禮拜後，注射過肥胖小鼠微生物的小鼠，與注射過苗條小鼠微生物的小鼠相比，脂肪量上增加了兩倍。

而後華盛頓大學這組研究人員 (加上其他人員)，又分析 154 位肥、瘦的女性同卵雙胞胎及異卵雙胞胎、及她們母親的糞便細菌組成，其結果也同樣發表於 2009 年1 月自然 (Nature) 科學雜誌。結果指出一個家庭成員會有類似的腸道微生物群系 (Microbiome)，雖然每個人的腸道微生物群落都有變化，但在基因層上，都有可識別的、核心微生物群系 (Core microbiome) 的存在。所以「肥胖症」是和腸道中細菌界「門」(Phylum-level) 的群系變化有直接關係。

但這現象不是說「好菌」或益生菌會造成「肥胖症」，而是個人的攝食 (Diet) 習慣、種類，會造成腸道菌種的轉移。「好菌」可以極有效的吸收食物的熱量，多餘的熱量就儲存成脂肪，以備後需；而「壞菌」對於食物營養、熱量的吸收能力，較沒績效。自古以來，人類經常「靠天」、或狩獵採集的生活，豐收期或飢荒年，常是無法預測，除了適應外，別無選擇，如此人類才能生存下來。今日我們把這種適應方式稱為「節約基因」(Thrifty gene) 理論。這個理論就是讓身體在食物豐足的時期，以非常有效的方式儲存脂肪。也就是說人體可以將多餘的熱量轉換成三酸甘油酯 (Triglyceride) 儲存在脂肪組織內，以便在食物不足時可以使用。因此擁有節約基因的生物個體，可以在饑荒缺乏食物的情況下，存活下來。

美國科學人雜誌 (Scientific American Magazine) 在 2008年 6 月及7 月報導目前擔任英國倫敦帝國學院 (Imperial College London) 生物分子醫學系系主任的尼柯森 (Jeremy Nicholson)，也是全球「代謝組」(Metabolome，人類代謝化學產物的集合) 研究的一流專家，指出過去幾年發現肥胖與兩種優勢腸內菌種 (即壁厚菌門及擬桿菌門) 的數量有關，而且不正常的腸內細菌會造成非酒精性脂肪肝、腸炎以及某些癌症。

II. 益菌生 (Prebiotics)

益 生菌利用膳食纖維及寡糖來繁殖，而蛋白質和脂肪，則是壞菌喜愛的食物。當蛋白質和脂肪被小腸消化吸收後，會有極小部份未被消化吸收而殘留下來，於是便成為 壞菌的糧餉。就因蛋白質和脂肪是人體必須的營養素，所以不能不攝取食用，但必須適可而止，不要過量。因為過量的蛋白質和脂肪會造成壞菌的增生，同時使腸內 環境惡化，不利於益生菌的生存。因此日常飲食中，如果能經常攝取富含膳食纎維及果寡糖的食物 (即益菌生)，比如全穀類、豆類、海藻類、蕈類、地下根(莖)類、新鮮蔬菜及時令水果等食物，而衹適量攝取蛋白質和脂肪，同時每週兩、三次食用優酪乳或富含益生菌的食物，以增補益生菌，則對身體的保養有更好的效果。

把益生菌和益菌生合在一齊的膳食補充品就叫「合益素」(Symbiotics)。合益素是一種「機能性食品」(Functional foods)。所謂「機能性食品」是指除了營養價值以外，凡是能對食用者的心理健康、生理健康、以及整體功能有所助益的食品。目前的合益素是把比菲德氏菌和果寡糖、乳酸菌和菊糖 (Inulin)、或比菲德氏菌加上乳酸菌及果寡糖或菊糖混合成膳食補充品。 比如英國Daflorn Ltd. 的 “Laktera Optima” 是以乳酸菌加上葡萄糖及胺基酸 (Amino acids) 的膠囊劑。

上面提過，胎兒出生前，腸道並沒有菌群。但在出生過程，母親的腸道群菌種類就會大部份傳給嬰兒；加上母乳的餵養，嬰兒可在一歲前，完成腸道菌群的培養。為了讓沒能吸食母奶嬰兒腸道菌群的培養成長，瑞士雀巢公司 (Nestle) 曾試驗「合益素」型的嬰兒奶粉，即在奶粉中加入比菲德氏菌 (B. longum BL999) 及半乳寡醣 (Galacto-oligosaccharides--GOS) 和果寡糖，而以 14 天至112天大的 138 個嬰兒作比較觀查。

雀巢公司試驗觀查結果發表於 ”Nutrition” 雜誌 (Volume 23, Issue 1, Pages 1-8, January 2007)。結果指出食用這種奶粉的嬰兒較少有便祕的現象，且較少有呼吸道感染的情况；體重的增加比沒食用這種奶粉者稍為高點。而以其排出大便本身的特徵來看，這種奶粉對嬰兒是安全、可用的食品。2007 年五月雀巢公司終於在 USFDA 的准許下，在美國出售加有B .lactis (商標名 Bifidus BL) 的 NESTLÉ^® Good Start Natural Cultures™ Formula。雀巢公司這種奶粉在歐洲及亞洲約 30 個國家出售已有 15 年歷史了。

結論

許久以前，人 們即使不太了解益生菌的作用，但就會利用它來保存食品、增加食品風味、甚或用來增進健康、治療腸胃病。目前由於科學及臨床的研究，對腸生態有更多的認識， 而了解這些微生物不僅對身體消化機能有所幫助，且對個人的健康有極大的影響。為了供給這些益生菌有良好的生長環境，我們需要多多攝取益菌生的食物。因此益 生菌和益菌生的食品值得更進一步的推廣及研究，以確切了解它們對身體腸胃及新陳代謝機能的影響，及可能的副作用等。尤其著重於天然食品或食療的前提下，對 於益生菌和益菌生食品的認知和應用，該是維持身體健康極重要的一環。