益生菌的功能

自 1908 年 Metchnikoff 提出攝食發酵乳製品可有效增加腸道內有益菌數量，至 今益生菌已被證實具有增進人體健康、提高食品營養價值及治療疾病等功效。益生 菌消費和健康益處(Tripathi and Giri, 2014)如圖 1.2.，目前廣泛研究之功能如下：

(一) 維持腸道菌相之平衡

益生菌生長代謝時所產生之有機酸、過氧化氫及細菌素，可降低腸道 pH 值，抑 制病原菌及腐敗菌生長，且有機酸可促進腸道蠕動，移除害菌及滅少有害物接觸腸 道上皮細胞的時間，維持菌相平衡，益生菌更可與病原菌競爭營養源及吸附定殖位 置，以防止致病菌定殖於腸道中(Arunachalam, 1999; Crittenden et al., 2003)。以 Lactobacillus plantarum 治療腸躁症病人，4 週後發現腹痛與脹氣情形有所改善，且 病人的糞便(84%)與直腸黏膜(34 %)發現有 Lb. plantarum 存在，益生菌可抑制上皮 細胞凋亡(apoptosis)，維持腸道黏膜完整性，減少因腸道通透度增加伴隨而來的異 常免疫反應（謝與蕭，2013）。

(二) 提高食品營養價值

腸道中的益生菌可合成多種維生素，如維生素 B 群、維生素 K 及葉酸供人體 利用(Crittenden et al., 2003)；部分天然發酵食品中分離出的益生菌，包括分離自義 大利臘腸中的 Lb. plantarum SM 39、分離自日本豆腐中的 Lb. plantarum CN-49 和 Lactobacillus helveticus CD 6，以及自發酵乳中分離的、Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus CRL 可透過蝶啶代謝支路(Pterin branches)及對氨基苯甲酸代謝支 路 (p-aminobenzoate branches) 二 個 路 徑 來 合 成 葉 酸 ( 何 等 ， 2015) 。 大 豆 經 Streptococcus thermophilus ST5、Lb. helveticus R0052 或 Bifidobacterium longum R017 發酵，可提高維生素 B1 (thiamine)及維生素 B6 (pyridoxine)濃度，通常存在於人體 腸道中的 Lactobacillus reuteri 是第一個可以產生近似標準維生素 B12 (cobalamin)化 合物吸收光譜的乳酸菌，具部分滿足人體維生素 B12 需求的能力(LeBlanc et al., 2013)。此外，雙叉桿菌具有水解蛋白質的能力，會使游離胺基酸含量增加，並提

26 圖 1.2. 攝食益生菌的健康益處。

Fig. 1.2. Probiotics consumption and health benefits.

(Tripathi and Giri, 2014)

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高蛋白質消化率，益生菌生長過程所產生之短鏈脂肪酸亦會促進鈣、磷、鐵的吸收 利用(Arunachalam, 1999)。

(三) 預防腹瀉

由 Escherichia coli、Salmonella、Campylobacter、Shigella 等病原菌引起之腹瀉 係 透 過 破 壞 腸 道 菌 相 平 衡 ， 使 病 原 菌 於 腸 胃 道 變 成 優 勢 菌 而 造 成 ， 補 充 Lactobacillus casei Shirota 可提高上皮細胞對病原菌的抵抗能力，雙叉桿菌亦可取 代病原菌於成為優勢菌，抑制病原菌生長，減少腐敗病代謝物產生，促進宿主健康 (Black et al., 1989; Ericsson, 2003; Saavedra et al., 1994)。研究發現，Saccharomyces boulardii, Lb. acidophilus, Lb. rhamnosus, Lb. casei 及 Bifidobacterium bifidum 等益生 菌，可有效預防因抗生素濫用、菌株毒性增加及缺乏有效控制措施所造成之困難梭 狀桿菌相關腹瀉(Clostridium difficile associated diarrhea, CDAD)，使用混合菌株的 效果更好(易等，2016)。經分析 26 組臨床研究，計 7,957 名受試者之隨機對照試驗 結果顯示，服用益生菌可顯著降低約 60.5％ CDAD 發生的風險，益生菌使用於成 人、兒童及住院病患可降低 CDAD 發生風險分別為 59.5％、65.9％及 61％ (Lau et al., 2016)。

(四) 改善乳糖不耐症

含有益生菌之乳製品可先行將乳品中的乳糖發酵，產生乳糖酶(lactase)，並維 持其活性於腸道中作用，以改善因胃腸炎等腸導疾病造成之β-galactosidase 活性 不足，減緩乳糖不耐症之症狀(Jiang et al., 1996; Mustapha et al., 1997)。針對攝食含 乳糖食物後具腹瀉、腹部絞痛、嘔吐、腸胃脹氣等乳糖不耐症狀之受試者，連續 4 週給予含有 Lb. acidophilus DDS-1 之商業產品，與攝取麥芽糊精之安慰劑相比，明 顯降低由乳糖引起的腹瀉、腹痛、嘔吐等症狀(Pakdaman et al., 2016)。

(五) 改善便秘

益生菌發酵時會產生有機酸，可刺激腸道蠕動並提高糞便中的水份含量，使 便秘患者可以減緩症狀，正常排便(Tanaka and Shimosaka, 1982)。老年便秘患者 口服益生菌制劑 28 天，受試者腸胃道症狀顯著降低，糞便性狀獲得改善，治療 有效率可達 73.5％(譚，2014)。

(六) 降低膽固醇作用

腸道中的益生菌可將肝臟中的膽固醇進行分解形成去結合型式膽鹽，與膽固

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醇產生共沈澱，促其由糞便排出體外，同時亦會促使血液中膽固醇進入肝臟形成膽 鹽，而降低血膽固醇的濃度(Klaver and Van Der Meer, 1993)，益生菌的細胞膜可與 膽固醇鍵結，甚至可將吸附的膽固醇進行同化作用，益生菌降低膽固醇的機制包括 造成膽汁的去共軛作用（deconjugation）、使膽固醇與益生菌細胞表面結合、去共 軛膽汁與膽固醇共沈澱，以及將膽固醇轉化為前列腺素(coprostanol)等(Ishimwe et al., 2015)。

(七) 強化免疫力及改善過敏

益生菌能提昇多種免疫作用，包括活化噬細胞、淋巴細胞及產生抗體；臨床證 實 Lb. casei Shirota 可誘導 Th0 (T helper 0 cell)變異成 Th1 (T helper 1 cell)，活化細 胞免疫系統，抑制腫瘤生成，並降低引發過敏反應之 IgE 含量(Hosono et al., 2002)。

許多過敏性疾病起因於 Th1 與 Th2 免疫反應不平衡，其中，對過敏原之反應 較偏向 Th2 之免疫反應引起，益生菌或益生菌之發酵食品可增加 IFN-α及 IFN-γ 的表現量，誘發 Th1 免疫反應，抑制 Th2 免疫反應，並降低 IgE 產生(Cross et al., 2001)； Lb. casei Shirota 可調節過敏性鼻炎患者之免疫反應，使 IgG 提高，IgE 下 降，並可減緩過敏性鼻炎之症狀(Ivory et al., 2008)。

(八) 抗腫瘤

益生菌可改變腸胃道菌相分佈，降低腸道中具基因毒性、致癌性及促進腫瘤產 物生成的有害菌，誘導細胞激素 INF-γ、IL-1 以增加宿主免疫反應(Boirivant and Strober, 2007)，益生菌中之雙叉桿菌亦被證實具有還原力、螯合亞鐵離子能力、清 除活性氧物質等抗氧化活性(許，2004)，研究指出，乳酸菌細胞壁、胞內液或熱致 死菌體均具有抑制癌細胞增生之能力(Kim et al., 2002)。

(九) 控制體重

口服益生菌有助於膽酸在腸道中對脂肪的降解作用，使動物不易吸收脂肪而 變得苗條(Martin et al., 2008)，在飲食用添加 Lactobacillus paracasei ST11 可降低高 脂飲食之小鼠肥胖的機率，透過影響小鼠的自主神經作用，增加脂肪分解及白色與 棕色脂肪組織活動，而減輕體重和腹部脂肪含量(Tanida et al., 2008)。