近年來隨著經濟水準的提高，改變了現代人的生活型態，卻也使得 腸道疾病發生率快速的增加中，因此國人開始重視益生菌(probiotics)的 利用及其對身體的保健功效。1991 年 Huis in’t veld 和 Havenaar 將益生 菌定義為“給予人類或動物某一種或多種微生物時，可經由改善宿主腸道 微生物相平衡而增進宿主健康的活菌” (Guarner and Schaafsma, 1998;
Marteau and Boutron-Ruault, 2002; O’Sullivan et al., 1992)，而目前常用之
益生微生物主要為乳酸桿菌、酵母菌及真菌(Sanders, 1999; Tannock, 2001)，其中最常應用於人體的即是乳酸菌(lactic acid bacteria)，乳酸菌是
能 利 用 碳 水 化 合 物 發 酵 產 生 乳 酸 之 細 菌 的 總 稱 ， 為 一 般 公 認 安 全 (generally recognized as safe, GRAS)的菌株(Tsai et al., 2004)。乳酸菌是天 然存在於人體的腸道菌群之一，其於腸道中的生長菌量、生長型態、吸 附特性及宿主的個別差異均會影響菌株對宿主的益生作用，當乳酸菌能 通過胃腸道作用而定殖吸附於宿主之腸道中，即可形成一道防禦且阻止 病原菌的侵入(Reid, 2000; Resta-Lenert and Barrett, 2003; Servin and Coconnier, 2003)；或與病原菌競爭營養源，亦或是產生益菌代謝物，如 產生短鏈脂肪酸(short-chain fatty acid, SCFAs)或乳酸以降低 pH 值(陳，
的物質(Ouwehand et al., 2000)，進而達到增進宿主健康的效用。
如前所述，以乳酸菌為主要來源菌種的益生菌具有多種有益人體的 益生功效，因此如何使所攝取的菌株能順利到達腸道並吸附定殖以發揮 其益生效用，實為探討乳酸菌對人體益生特性的重要課題。依前人之研 究，欲增加菌株在通過胃、腸道時之存活率，大抵有三種操作方法。一 為選擇胃酸與膽鹽耐受性高的菌株(Tsai et al., 2005)；二為選擇產孢性乳 酸菌(spore-forming lactic acid bacteria, SFLAB)，藉由孢子對酸與膽鹽的 抗性以保存菌株活性(Doores and Westhoff, 1983; Huang et al, 2007;
Hyronimus et al., 2000)。第三種方法為使用細胞固定化技術將乳酸菌株 包埋於固定化材料中(Doleyres et al., 2004; Tsen et al., 2004; Yu et al., 2002)，以耐酸與耐膽鹽材質來增加包埋於其中的菌株的存活。上述三種
方法中，尤以細胞固定化技術更能提高菌株的存活率，而能增加人類對 乳酸菌株種類之選擇與利用。細胞固定化(cell immobilization)是利用合
適的擔體以結合、架橋或包埋等方式，將微生物菌體作空間上的限制，
以便加以有效利用(Jen et al., 1996)，因此在各方面的應用日漸增加 (Norton and Voillemard, 1994)。經固定化後的細胞在培養過程中可以得到 較高的菌體濃度，且亦能受到所用擔體的保護；具有貯藏性佳、回收容 易、耐用性、穩定性、作用效率高，以及對溫度、毒性物質、pH 等外
界環境條件的耐受性強等優點(Leon, 1998; Champagne et al., 1992)；亦具
有能提高產率、連續化操作、促進二級代謝產物之排泄、防止界面失活 (interfacial inactivation)、增加質體攜帶細胞(plasmid-bearing cells)之貯留 以及抵抗液體環境中之亂流干擾等作用(Nath and Chand, 1996)。另一方
面，細胞固定化能有效提高細胞濃度與加工過程中細胞之存活以及操作 效率(Tsen et al., 2002)。因此目前在食品、醫藥、環保、生物等產業方面 甚受重視(Leon et al., 1998)；此外，將保健飲料中的乳酸菌利用膠體加
以包埋，亦能有效提升其對胃酸及膽鹽等的耐受性，從而提高其在人體 腸道中的存活率與活性(Lee and Heo, 2000; Maitrot et al., 1997; Sun and Griffiths, 2000; Yoon et al., 1995)。故包埋材質與固定化方法對菌株在通 過胃、腸道時的存活率影響極大(Chan and Zhang, 2005)。此外，所選用 之固定化材料應該要在胃酸與膽鹽等不利乳酸菌生存的作用因子存在 條件下不致溶解方能發揮其保護菌體之功用，亦須能在下消化道中溶解 於腸液而釋出菌體(Anal et al., 2003; Anal and Singh, 2007; Anal and Stevens, 2005) ， 使 所 攝 取 之 益 生 菌 能 吸 附 於 腸 黏 膜 上 發 揮 其 拮 抗 (antagonistic)病原菌的功效。
現今大部份關於乳酸菌生體外(in vitro)之耐酸性、耐膽鹽、腸道細
之模擬胃腸道條件，或是直接以未經胃腸道條件作用之菌體來進行探討 (Chou and Weimer, 1999; Dunne et al., 2001; Fernández et al., 2003)，但食 物於胃腸道消化的過程實為一連續的作用，目前乳酸菌之生體外試驗很 少有文獻研究經酸與膽鹽連續作用後之固定化菌體，是否仍保有吸附於 腸 道 細 胞 之 能 力 或 其 他 的 基 礎 益 生 特 性 。 故 本 研 究 欲 以 褐 藻 酸 鈣 (Ca-alginate) 和 幾 丁 聚 醣 - 褐 藻 酸 鈣 複 合 材 質 (Chitosan-Ca-alginate complex material)來包埋固定化 Lactobacillus reuteri，探討膠球中之 L.
reuteri 經模擬人體胃腸道之酸與膽鹽作用後，菌體於模擬結腸液中溶離
釋出之存活率，再以Caco-2 細胞模擬腸道細胞，以生體外試驗模式研究
釋出之 L. reuteri 對腸道細胞吸附性、對 Listeria monocytogenes 的拮抗 性、益生菌之安全性等多方面基礎益生特性，同時探討模擬胃腸環境條 件對游離態與固定化L. reuteri 菌體細胞膜影響之差異性。