2016年1月4日

真正有根據的保健食品!

作者/陳錦坤(臺大醫學院生化博士,從事幾丁質幾丁聚醣相關研究十餘年,產品、專利、論文著作頗豐,現任職於臺灣中油公司)、劉昭麟(臺大醫學院生化博士,現於明志科技大學任教,專長含括生物化學、微生物學、法學等,曾任台灣幾丁質幾丁聚醣學會秘書長,現任理事)

許多國家傳統上存在有「藥食同源」的觀念,認為許多食物既可作為食材也具有藥用的價值,這些食材既是美味佳餚,也能養生保健、延年益壽,筆者竊以為這就是「保健食品」觀念的起源。

什麼是保健食品
在世界各國,「保健食品」有許多名稱,如功能食品(Functional food)、特殊保健食品(Food specified health use)、療效食品(Therapeutic food)等,臺灣與歐盟則採用健康食品(Health food)這個名詞。日本最早給保健食品下了定義:「保健食品具有生物防禦、生物節律調整、防止疾病、恢復健康等功能因子,經設計加工,對生物體有明顯調整功能的食品。」可見保健食品其實還是從藥理功效的角度出發。

食品到藥品是一系列產品線的延伸。從安全證據的角度,食品提出的食用安全性證據較多;藥品經過許多安全性測試,仍必須標示對人體可能產生的副作用。在療效證據方面,食品的療效較不明顯,進行的療效測試較少;而藥品則經過三期臨床試驗的驗證,功效明確。早期保健食品歸類為食品,不得宣稱療效,但隨著許多功效性測試方法的周延,在收集足夠的科學證據後,主管機關接受某些食品可以有限度地宣稱療效,並以法律規範之。


在臺灣,經過功效驗證的保健食品稱為健康食品,受到《健康食品管理法》的規範,而未通過功效驗證的仍屬於一般食品,屬《食品衛生管理法》的管轄範圍;藥品的開發與生產則遵循國際cGMP/PICS 的規範。我們必須要了解的是,食品到藥品是一連續性的產品分布,各種產品提出來的安全性與功效性證據包羅萬象,雖然以法律切割成食品、健康食品、藥品三個區塊,其間仍有一些模糊的地帶存在。

幾丁聚醣的保健功能
1968年,新井(K. Arai)等人以幾丁聚醣餵食小鼠,探討幾丁聚醣的毒性,結果發現食用幾丁聚醣的安全性與葡萄糖、鹽等相當,因此幾丁聚醣被認為是無毒的功能性高分子。當動物食入幾丁聚醣後,由於動物消化道對β-1,4糖苷鍵的分解效率不高,使得絕大部份幾丁聚醣會從糞便中排出。由於不易吸收,在血液中濃度超過動物耐受性的機會不大,所以安全性佳,適合做為食品使用。美國、日本、韓國、臺灣等國皆已核准幾丁聚醣作為食品原料或食品添加物使用,所製成的保健食品也有數項通過我國健康食品安全性測試,順利取得健康食品標章。

保健功效的產生是產品的物理化學性質與體內環境交互作用的結果。事出必有因,我們可以從化學結構推測該物質可能產生的功效,接著透過試管實驗、動物實驗甚至人體實驗驗證。幾丁聚醣被稱為唯一帶有正電荷的天然生物高分子,具有多種功效,且有許多科學根據可佐證。

減重與降血脂
食物或藥物在攝入後會經過胃、小腸、大腸等消化器官,未吸收的再由肛門排出,這些器官中的環境會影響幾丁聚醣的化學結構,進而影響其生理功能。胃的內部是酸性的,幾丁聚醣在此環境容易帶正電荷而溶於胃酸中,並展現出兩性分子的特性,當食入的脂肪(三酸甘油酯)在胃中與幾丁聚醣接觸時,幾丁聚醣會像清潔劑般將脂肪乳化並包覆起來,隨著消化道的蠕動慢慢進入小腸。

小腸是一中性至弱鹼的環境,在此環境幾丁聚醣所帶的正電荷減少,於是形成不溶性的障蔽防止腸道中的酵素分解被包覆的脂肪,終於隨著糞便排出體外。因此,食用幾丁聚醣可降低飲食中脂肪的吸收,糞便中的脂肪含量會增加,如此一段時間後,血液中的三酸甘油酯會逐漸降低,若再配合飲食控制與運動,累積在體內的脂肪逐漸被消耗,達到減重的目標,這就是臨床實驗中所見到減重與降低血脂現象的根源。

在包覆脂肪的功用上,幾丁聚醣必須要有足夠的分子量才能具備成膜性,所以必須選用分子量較高的幾丁聚醣,研究結果也發現維生素C可以促進包覆脂肪的效果。脂肪吸收的抑制對減重來說是很重要的,但相對的脂溶性維生素的吸收也會跟著減少,因此建議經常性食用幾丁聚醣來保健的消費者應適時補充綜合維生素。

體內環保
幾丁聚醣分子上具有大量的-NH_2官能基,對金屬離子可提供良好的配位能力,在中性環境下(通常pH>5.0)形成良好的金屬螯合物。由於-NH_2官能基是幾丁聚醣與金屬離子結合的主要位置,因此去乙醯度是幾丁聚醣螯合金屬能力的指標,然而螯合作用對金屬離子有一定的選擇性,幾丁聚醣的螯合能力也因金屬離子的不同而有所差異。

除了金屬離子之外,幾丁聚醣與帶負電荷的有機物也有很強的結合作用,例如腐植酸(引起烏腳病的重要因子)、清潔劑、色素等有害物質都能與幾丁聚醣結合,防止吸收至體內造成身體的負擔。

吸附現象在環保的應用通常僅利用顆粒材質的表面官能基,顆粒大小與表面電荷分布是重要的參數。但食入的幾丁聚醣首先進入胃部的酸性環境而溶解於胃酸中,以致原本包埋於分子內部的官能基都能暴露出來,達到最大的接觸表面積。因此,只要少量的幾丁聚醣就能吸附許多金屬離子或有害的有機物。據研究,單位重量幾丁聚醣吸附清潔劑的能力是活性碳的5倍,吸附腐植酸的能力更高達活性碳的20倍,而這種防止食物中有害物質進入體內的功能,我們稱之為體內環保。

降低膽固醇
膽固醇是造成心血管疾病的元兇,如心肌梗塞、中風、動脈硬化等。膽固醇很容易累積在身體中,最重要的原因就是難以排出體外。體內膽固醇除了少部分用以製造荷爾蒙等身體結構物質外,大部分轉化成膽汁酸(bile acid),經由膽汁的分泌而排出體外,可能是演化的關係,人體內有一條稱為腸肝循環的路徑會將腸道中的膽汁酸再吸收回到肝臟,如此造成排出體外的膽固醇減少。

幾丁聚醣帶有正電荷,可與帶負電荷的膽汁酸相結合,阻止膽汁酸透過腸肝循環再吸收,達到降低膽固醇的目的。依據動物實驗的結果,幾丁聚醣確可提高糞便中膽汁酸的含量,以及降低血液中的膽固醇;臨床實驗也證實幾丁聚醣有降低人體血液中膽固醇的功效,尤其是低密度脂蛋白(LDL,又稱壞的膽固醇)下降更是明顯,許多上市的健康食品多以降低膽固醇作為主要訴求。幾丁聚醣是以正電荷吸附膽汁酸,因此去乙醯度是決定幾丁聚醣降膽固醇功能的重要指標。

抗菌功能
如何防止空氣中無孔不入的微生物孳生是食品保存最重要的一環,食品在品管流程中微生物污染的管控往往是最迫切的事,尤其是常見的致病菌更必須有效監測。幾丁聚醣對食品中常見的大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草桿菌、白色念珠菌等都有明顯的抗菌能力。

有關幾丁聚醣抗菌作用的研究非常多,但總歸納不出一個簡單的作用模式,這可能與微生物種類極其複雜有關,其抗菌方法大致可分為以下四種模式:(1)與環境中必需的金屬元素或營養素結合,使其無法作為細菌生長之用;(2)包覆在微生物外圍,使營養物質無法傳遞給微生物;(3)改變細胞膜的通透性,造成微生物細胞內的物質流出而死亡;(4)進入細胞中,干擾RNA與蛋白質的合成。由於這四種模式與幾丁聚醣分子上-NH_2官能基的作用有關,一般認為幾丁聚醣的去乙醯度越高,抗菌能力越強。

幾丁聚醣抗菌功能的應用大多著眼於產品保存,但近來發現幾丁聚醣有抑制胃內幽門螺旋桿菌的作用,使幾丁聚醣可用以防治胃潰瘍的主題受到關注,不過相關文獻不多,有待學界持續研究。

免疫調節
在結構上,幾丁聚醣是一種多醣體,容易刺激身體的免疫反應,其主要作用是誘導免疫系統產生抗體、殺手T細胞與自然殺手細胞等,更進而活化巨噬細胞。幾丁聚醣可促進IFN-γ產生,經由NF-κB訊息傳遞路徑促使巨噬細胞產生一氧化氮(NO);也可活化補體系統,誘導多型性白血球(PMN)移行至受損的組織。雖然幾丁聚醣可以刺激免疫反應,卻不會使個體產生紅、腫、熱、痛等發炎的症狀。

既然幾丁聚醣有刺激免疫反應的功能,自然會衍生出是否有抗癌特性的想法。一般認為活化的淋巴細胞有助於殺死癌細胞,而幾丁聚醣更可透過正電荷與癌細胞帶負電荷的表面結合而直接抑制癌細胞活性,動物實驗結果也發現,用幾丁聚醣處理具黑色素細胞瘤的小鼠可發現腫瘤縮小的現象。不過也有文獻報導幾丁聚醣會刺激血管新生作用,反而會促進腫瘤細胞的轉移,因此幾丁聚醣的抗癌作用仍有爭議。

展望
隨著人口老化,健康保健的議題越來越受關注,人們的要求已經不僅要活得長壽,更要活得好。幾丁聚醣是低價、安全又具有多種功效的保健材料,在照顧國人的健康上應該可以發揮很大的功能。本文僅就化學結構上顯而易見的功能進行闡述,其他牽涉較複雜的機轉或者尚未有大量科學文獻的功效如降血壓、痛風、增強體力、抗氧化等功能則暫不討論,期望更多的學者投入幾丁聚醣研究的行列,為社會創造更多福祉。


延伸閱讀
1. Kumirska, J. et al., Biomedical activity of chitin/chitosan based materials- Influence of physicochemical properties apart from molecular weight and degree of N-acetylation, Polymers, Vol. 3: 1875-1901, 2011.
2. Knauchi, O. et al., Mechanism for the inhibition of fat digestion by chitosan and for the synergistic effect of ascorbate, Biosci. Biotech. Biochem., Vol. 59: 786-790, 1995.
3. Maezaki, Y. et al., Hypocholesterolemic effect of chitosan in adult males, Biosci. Biotech. Biochem., Vol. 57: 1439-1444, 1993.

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