乳酸菌與人體健康

顧名思義，乳酸菌是指一群可以利用醱酵性醣類（如葡萄糖、乳糖等），而將之轉變成乳酸的細菌。

從食品製造的觀點而言，乳酸菌可以說是眾多有益的微生物中最有價值的一群。它們在食品及飲料方面的應用相當廣泛，例如醃漬物（如鹹菜、泡菜）的製造，醬油與葡萄酒的熟成過程以及牛奶的醱酵等，皆有乳酸菌的參與，很多食物久置後變酸，通常也都與乳酸菌有關。直到目前為止，這類細菌共發現59種，依據分類方法，分別歸屬於乳鏈球菌（Streptococcaceae）及乳桿菌（Lactobacillaceae）二個大家族。

它們對於食物的要求較苛刻，在實驗室中，利用化學培養基來培養這類細菌時，如果不諳其習性，則常常無法使其生長旺盛，甚至於根本養不活，因為乳酸菌常需要一些較特殊的營養分如維生素、胺基酸或核酸之類。此外，它們生長時，有些只需要少量氧氣，有些則根本不需要氧氣，大量的氧氣存在時，乳酸菌是無法生長的。

常見的乳酸菌醱酵食品

在論及乳酸菌醱酵食品與人體健康的關係之前，必須先了解人們是以何種方式食用乳酸菌？換句話說，我們利用乳酸菌來醱酵那些物質而製成食品？可供乳酸菌醱酵的物質很多，但醱酵後的產品不一定適於食用，其色、香、味及營養成分必須達到一定的價值水準，才值得開發推廣成為乳酸菌醱酵食品。牛奶就是一種很適於乳酸菌醱酵的天然基質，其糖分夠，蛋白質的質與量均甚佳，因此自古以來，畜牧業發達的國家如歐美及中亞一帶，都曾不約而同地出現牛奶的乳酸菌醱酵產品，其名稱雖異，但型態及製造原理大致相同。至於使用的原料奶並不限於牛奶，有時候馬奶、羊奶，甚至於駱駝奶、騾奶等也可使用。這類產品如何發展演變？其存在又有多久？已無從考據，如今經過現代微生物學的潤飾之後，選擇其中最適當的產品加以工業化而成為最為人熟知的醱酵產品之一。我們要談的也就是這類食品，透過這些食品，我們間接得到了乳酸菌，也獲得了乳酸菌提供的一切利益。

乳酸菌醱酵乳製品的製造原理大體上是利用乳酸菌生長於各種乳類中，消耗其中的醱酵性醣類（大多為乳糖），並將之轉變成乳酸及其他酸類而導致pH值下降，當達到乳類蛋白質的等電點（isoelectricpoint）時（如牛奶蛋白質的等電點約在pH4.5左右），引起蛋白質沉澱，使得原來流動性較大的乳類，因凝固作用而變成類似果凍的膠狀物，稱之為「凝乳」（curd）。

凝乳可直接食用或進一步加工成其他型態的產品。如此做出來的醱酵乳製品主要包含二大類，其一為乾酪（cheese），另一為醱酵乳類。

乾酪在歐美各國的餐點上是十分突出的食品，它不但是最古老的食品之一，也是種類及吃法最多的東西。古希臘人一直認為乾酪是神的食品，因此也用它來奉祠神祇；據說成吉斯汗軍隊中的主要口糧就是乾酪。儘管乾酪在歐美如此出色，但在本省雖也生產乾酪，一般消費者仍無法欣然接受其味道，這點小事足足反映了東西方消費觀念的截然不同。國內也有類似乾酪的產品，亦即豆腐乳。豆腐乳的製造雖與乳酸菌無關，但其製造原理酷似乾酪，只不過前者以石膏或其他鹽類為凝固劑，將豆漿轉化為凝乳；而後者利用凝乳（rennet）或乳酸菌產生的有機酸將牛奶轉變成凝乳，兩者使用原料雖異，但卻有異曲同工之妙。然而西方人不喜歡豆漿的豆腥味，而東方人也不喜歡乾酪的那股味道，這種文化背景的差異，導致食品類型及消費態度的轉變，頗耐人深思。

醱酵乳的種類也相當多，一般可區分為兩類，如表一所示。
其中主要由乳酸菌醱酵者叫做酸乳（sour milk），是國內唯一消費最廣的醱酵乳，我們卻誤稱之為「酵母乳」。事實上其產品型態目前僅及兩大類且均不含酵母菌：其一為源自日本的加糖酸乳飲料，出現的較早，消費者較多。諸如「養樂多」、「健健美」、「多多」等均屬此型，係凝乳生成後，加以打碎，添加糖水香料稀釋而成的飲料，其外觀為液狀。另一類為酸酪乳，這類產品，國內市場上不多見，消費額有限，是一種道地的凝乳，其外觀如同豆花，為半固體狀。例如「益壽酪」是不添加果汁或香料的天然酸酪乳；最近上市的「香榭乳果」則為添加果汁及香料的酸酪乳。酸乳，尤其是酸酪乳，在製造完成後並不殺菌，因此其內的乳酸菌是活的，如不加以冷藏，不易保存，放久後品質必定劣化，因此這類產品必定是以冷藏方式出售的，應在出廠後一星期內消費較安全。活的乳酸菌在人體內具有許多好處，因此這種產品將是本文討論的重點。至於酒精醱酵乳類（alcoholic fermented milk）係由乳酸菌及酵母菌共同引起醱酵而成，由於酵母菌可產生酒精，而使得成品具有酒味，這種產品國內尚未開發。
乳酸菌之醫療效果
了解乳酸菌主要是由那些食品進入人體之後，我們來看看乳酸菌醱酵食品有那些特殊的地方。這類產品除了具有一般醱酵食品的優點如改善風味、促進消化、增加營養價值之外，尚具有特殊的醫療效果。這項發現，肇始於俄國科學家梅克尼可夫（Metchnikoff），他發現經常食用酸酪乳的保加利亞人有千分之四超過一百歲，同時也發現此項食品含有乳酸菌，並且推論由於乳酸菌在腸道內生長導致pH值下降，而抑制了其他會產生不良物質的腸道細菌，因此具有整腸作用，由於腸道健康而能延年益壽。梅克尼可夫本人並著書極力倡導食用此類乳酸菌醱酵食品。直到今天，此項醫療效果仍然受到廣泛的重視與爭論。如果細察市面上的成藥，不難發現許多健胃整腸的藥劑均標榜含有乳酸菌，如「表飛鳴」、「養樂多整腸劑」等，美國醫學界許多醫生也經常建議腸胃不順的病人食用這類產品。科學家們更以審慎的態度來發展並應用乳酸菌醱酵產品以當作膳食輔助物（dietary
adjuncts），藉以達到下述目的：一、治療腸道疾病；二、改善或維護腸道健康；三、提供乳糖分解（lactase）給缺乏這種消化的病人。
當作膳食輔助物的乳酸菌必須具備幾項條件：一、首先，此種乳酸菌必須是健康人體腸道中之正常菌群。健康人體腸道中有許多細菌存在，乳酸菌是其中的一種，但數量上並不是最多的，乳酸菌中又以乳桿菌（Lactobacilli）為主。二、食物由胃到腸道，必須經過十二指腸、空腸、迴腸及大腸的各部分，在這段途徑中，消化道內的分泌物或代謝產物如胃液、膽汁、脂肪酸、硫化氫、溶菌素（lysozyme）及抗生素等，甚至於消化道的蠕動作用均會抑制或殺死微生物。如果乳酸菌要能發揮整腸作用，則必須在到達腸道之前及之後尚能存活且發揮作用。三、安定性：在攜帶乳酸菌的食品被食用之前，這些菌株必須尚能保持良好的活性，不致於因搬運等銷售、貯存的影響而失去活力。由於乳桿菌具有上述特性，故常用來當作膳食輔助物，協助病人或一般人清理腸胃障礙。其中又以嗜酸乳桿菌（L. acidophilus）使用的最早也最多。例如在美國常見的acidophilus milk即主要用來當作治療劑。何以乳酸菌具有整腸效果？其真正的原因何在？以下的討論，將可揭開部分的真象。
乳酸菌在人體腸道內所扮演的角色
乳酸菌，尤其是乳桿菌在人體腸道內所扮演的角色可歸納如表二所示。
乳酸菌之所以具有整腸作用，主要是因為這些因素互相配合、制衡所達到的綜合效果，今分述如下：
一、乳酸菌之抑菌作用
乳酸菌在人體腸道內進行代謝作用時能產生具有抑制其他細菌生長的化學物質，例如抗生素、有機酸及過氧化氫等。
我們常用雙氧水來消毒傷口，雙氧水即過氧化氫的水溶液。乳酸菌產生的過氧化氫，其量雖少，但卻足以抑制其他腸內不良細菌之生長；受其抑制的細菌包括多種革蘭氏陰性菌如沙門氏菌（Salmonella）及革蘭氏陽性菌如葡萄球菌（Staphylococcus）等病原性細菌。
能產生抗生素的微生物包括真菌、放線菌（actinomyces）以及少數細菌類。某些乳酸菌即具有此一能力，例如L. plantarum可以產生lactolin及lactobacillin，嗜酸乳桿菌更可產生多種抗生素如acidophilin, lactocidin, acidolin及lactolin等。動物實驗的結果證明這些抗生素可抑制多種病原菌，其中包括沙門氏菌、葡萄球菌、病原性大腸菌及霍亂弧菌（Vibrio）等。
乳酸菌產生的有機酸以乳酸為主，有些並含有醋酸，這二種有機酸可抑制多種細菌的生長，對於革蘭氏陰性菌尤其有效。產生有機酸時不但可使腸道內pH值降低而達到抑菌目的，同時也因為在低pH值時有機酸的解離作用受到抑制而具有較多未解離的有機酸，對於抑菌作用大有幫助。
除外，乳酸菌亦可與消化道內之其他細菌競爭養分，如其占優勢時（例如食用酸酪乳時），也可迫使其他不良細菌無法在腸道內立足。
二、乳酸菌與膽鹽及膽固醇之代謝
膽鹽為人體肝臟分解膽固醇時所產生的一種表面活性劑，其功能為幫助脂肪及脂溶性維生素（維生素A、D、E、K等）的消化吸收。人體內產生的膽鹽主要由三種膽酸組成，當作用完畢後須與甘胺酸及牛膽精（taurine）結合才能再循環使用，未結合的膽酸稱之為游離態膽酸，其抑菌效果優於結合態膽酸。人體腸道內的乳桿菌能夠分解膽鹽（結合態膽酸）而釋放出游離態的膽酸，這種作用主要在大腸內進行，可以控制腸道內細菌族群間的平衡關係而有利於整腸效果。此外，科學家們也發現醱酵乳中含有抑制膽固醇合成的物質，因此食用後可以減少血液中膽固醇的含量。
三、乳酸菌與腸癌
腸道內的乳酸菌可以抑制致癌物質（carcinogen），但也能活化致癌物質的前驅物（procarcinogen）而致癌。一般相信食品成分與腸道細菌間的相互作用為造成大腸癌的原因之一。在肝臟中有一種重要的解毒機構，是利用葡萄糖醛酸（glucuronic acid）與有毒物質結合成不具毒性的葡萄糖醛酸（glucuronide）而排出體外。此物產生後會隨著膽汁分泌，進入腸道後則可能被其內某些細菌（包括乳酸菌）產生的分解再度分解而釋放出有毒物質。類似這種作用的尚有偶氮還原（azoreductase）及硝基還原（nitroreductase），可分別水解偶氮化合物及芳香性含氮化合物而放出致癌物質；但某些科學家也發現嗜酸乳桿菌可以降低腸道細菌所放出的這類的活性而減少致癌機會。
亞硝胺（nitrosamine）為近年來常被提及的致癌物質，主要存在於醃肉中。某些腸道細菌在代謝過程中也會產生亞硝胺，但是腸道內的乳桿菌卻具有分解亞硝胺的能力，因此可以減少其毒害。
綜合以上所述，可知腸道內之乳酸菌可以抑制或活化致癌物質，此與乳酸菌的種類有關，其作用的詳細機構則仍待研究。
四、乳酸菌與乳糖不耐症
乳糖不耐症（lactose-intolerance）的患者因為體內缺乏乳糖分解，無法消化乳糖，故食用含有乳糖的食物（如牛奶）後常造成腹瀉，這種病例常見於美國黑人及東方民族。醱酵乳因含有乳酸菌固有的乳糖分解，故食用後能幫助這類患者吸收牛奶中的營養，對於正常人消化乳糖也有助益。
由於乳酸菌在人體內具有如此多的好處，因此科學家們正積極地研究如何將乳酸菌有效地投入人體中，使其數量在腸道菌群中占優勢，並且使其活性不致於因培養或加工過程影響而損失，當食用後即能發揮其最大的醫療效果。最近幾年在美國市場上逐漸風行的所謂「未醱酵」酸酪乳或「甜」酸酪乳，乃將純粹培養的乳酸菌，以離心法自培養基中分離，然後分散於殺菌過的全脂奶中，在普通的冷藏溫度下保存。這種產品即是在上述研究方向的指引下所開發出來的健康食品，因為不經醱酵，糖分未被乳酸菌利用而仍保有甜味，不但能迎合大部分消費者的口味，且大部分的乳酸菌都能保持一至二星期活的狀態，更能發揮整腸作用，甚具發展潛力。
參考資料：
1. 林慶文　乳品製造學　華香園出版社　民國六十七年
2. W. E. Sandine,“ Roles of lactobacillus in the intestinal”, J. Food Prot., 42(3):259, 1979.
3. M. L. Speck, “Preparation of lactobacilli for dietary uses”, J. Food Prot., 43(1):65,1980.
4. M. L. Speck,“ Use of microbial cultures : Dairy products”, Food Technol., 35(1):71,1981.