鳳梨酵素

台灣大學　蘇遠志

一、 鳳梨酵素簡介

　　鳳梨主要生產於熱帶地區，原產南美洲。據考證，葡萄牙人在1605年間將鳳梨首先傳入澳門，之後再傳到廣東、福建，輾轉登陸台灣，可見台灣栽培鳳梨(旺來)的歷史至少有三百多年。1960年代，台灣在各地農會的輔導之下，鳳梨產量大增，主要製成罐頭外銷，鳳梨也一躍成為台灣最主要的經濟作物之一。

　　過去有很長一段時間，中南美洲的原住民都將鳳梨當做民俗藥物，用來治療許多疾病。1956年，盛產鳳梨的夏威夷也率先研發鳳梨酵素的功能與量產，以供醫療營養保健的用途。

　　筆者鑑於台灣種植鳳梨的面積與產量逐漸增加，因此於1965年由農復會與省農林廳的資助下，開始進行從鳳梨莖萃取純化鳳梨酵素的生產研究。其研究成果於1970年獲得我國專利(台專第6930號)，並在台積極指導企業投入工業化生產。終於1970、80年代，取代了夏威夷成為全世界最主要的鳳梨酵素生產地，成為台灣的生物科技先驅事業。

　　可惜隨著鳳梨罐頭外銷工業的式微，台灣種植鳳梨的面積與產量也逐漸減少，相關的鳳梨酵素產業也開始外移到鳳梨盛產地。1987年，早期在筆者研究室研習的幾位優秀畢業生，前往盛產鳳梨的泰國成立弘茂生化股份有限公司從事鳳梨酵素的生產事業，如今已成為全世界規模最大、品質最佳的GMP工廠，再造台灣的「鳳梨奇蹟」，使鳳梨酵素揚名於世界。

鳳梨酵素（Bromelain）是一群蛋白質分解酵素的統稱，目前已發現含有至少八種的蛋白質分解酵素。

　　鳳梨酵素可分為果實部份的鳳梨酵素及莖部的鳳梨酵素兩種，主要成份屬於蛋白酶。除了蛋白酶之外，鳳梨酵素尚含有磷酸酶、過氧化酶、醣蛋白（Glycoproteins）、碳水化合物等成份。由於莖部的鳳梨酵素，其成份、酵素含量都比果實的鳳梨酵素來得好，因此，做為保健食品用的鳳梨酵素，主要是從鳳梨莖部萃取，再以現代化的生物技術濃縮精製所得，是純自然的保健營養補給品。

　　鳳梨酵素是目前在歐美國家非常流行的保健食品，由於鳳梨酵素具有抗發炎、增加免疫力及溶解血栓的三大功效，因此，歐美國家的民眾常服用鳳梨酵素來緩解酸痛、促進血液循環、預防心血管疾病、預防中風、預防癌症、保護頭腦、防止老人癡呆症的發生及增加抵抗力等。

二、 鳳梨酵素是一種無毒性、無副作用的保健食品

　　1957年，鳳梨酵素正式運用於醫療營養保健用途。之後，醫學及生化學界即對鳳梨酵素是否有毒性、副作用及功能持續進行研究。從試驗結果顯示，鳳梨酵素是一種安全、無毒性的營養品，也不會造成任何致癌及致畸胎反應。

　　在口服急性毒性試驗中，即使給予老鼠口服高達每公斤體重10公克劑量的鳳梨酵素，至72小時後，仍無老鼠死亡。在試驗過程中，未發現其他急性毒性反應。

　　在口服慢性毒性試驗中，以每天每公斤體重500毫克劑量的鳳梨酵素餵食老鼠，共三個月。在試驗過程中，老鼠的足掌及鼻子組織並無任何傷害或組織壞死。在試驗結束時，老鼠皆就生理組織(包括心、腎、脾、肝、肺等)做了完整的評估，無論是外觀或顯微鏡觀察下，並無任何傷害或組織壞死。

　　在致癌或致畸胎反應中，以每天每公斤體重750毫克劑量的鳳梨酵素餵食狗。六個月之後，在試驗組與對照組之間，皆未發現任何差異或不良反應。進一步以老鼠為試驗對象，每天給予口服每公斤體重1500毫克劑量的鳳梨酵素，六個月後，未在其後代發現任何致癌或致畸胎反應。

　　人體服用鳳梨酵素的經驗方面，一家有機食品公司指出，在其七年販售超過350萬顆鳳梨酵素營養品的經驗中，只有8例有小疹或蕁麻疹的現象，並無其他慢性的毒性反應。報告指出，人類食用鳳梨酵素已超過35年歷史，鳳梨酵素被認為是一無毒性而且少副作用的食品，可長期安全食用。

　　由上述老鼠、狗與人等哺乳類動物的研究皆指出，鳳梨酵素是一種無毒性而且少副作用的食品。因此，美國的研究報告特別指出，以鳳梨酵素做為牛或羊預防乳腺炎的營養補充品，已獲得美國食品及藥品管制局(FDA)的允許。

三、 為什麼鳳梨酵素可以降低生乳體細胞數？

　　生乳體細胞數的上升，最常見的原因便是乳牛罹患了乳腺炎(或稱為乳房炎)，當乳腺炎發生時，做為發炎細胞的白血球，便進入了生乳中，造成了生乳體細胞數的上升。為何鳳梨酵素能降低生乳體細胞數？主要還是與鳳梨酵素的三大功效—抗發炎、提升免疫力及溶解血栓的作用有關。

　　鳳梨酵素的抗發炎作用：發炎反應是一種非常複雜的過程。控制這種發炎反應系統的物質，包含了細胞因子、血漿內的補體系統、激素、血纖維蛋白溶解作用路徑、前列腺素、白血球三烯、嗜鹼性白血球、以及血小板所釋放出來的血管擴張物質。鳳梨酵素能調節這些物質的合成，以及阻斷發炎反應的作用路徑，而達成抗發炎的效果。鳳梨酵素能分解血纖維蛋白，抑制水腫的產生，同時也減少發炎前列腺素(pro-inflammatory prostaglandins)的產生，並增加抗發炎前列腺素(anti-inflammatory prostaglandins)對發炎前列腺素的競爭性，進而抑制發炎媒介物質舒緩激素的產生，而減緩了發炎的反應。此外，鳳梨酵素能將凝血酉每原轉化成凝血酉每的時間延長，並活化血纖維蛋白溶酉每原(plasminogen)，形成血纖維蛋白溶酉每(plasmin)，而間接抑制了發炎反應。鳳梨酵素同時可降低吞噬細胞的活性，進而減少自由基的產生，而降低肌肉的發炎。
　　鳳梨酵素能提升免疫力：鳳梨酵素能激活單核球胞誘發製造腫瘤壞死因子α、第一型蛋白質及第六型蛋白質、選擇性調節T細胞及自然殺手細胞上附屬分子的作用、加速人體顆粒白血球及單核球的細胞吞噬作用，並具有促進自然殺手細胞和巨噬細胞的功能，及調節T細胞和B細胞的作用。
　　鳳梨酵素能溶解血栓：發炎物質白血球三烯會引發血小板激活因子，促使乳腺血管中血小板產生凝集現象，當血中的血小板凝集時，血液的粘稠度便增加，而血流的速度則變慢，甚至造成了血栓。日本國立動物健康研究中心，對於因感染金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)乳腺炎的牛隻進行乳腺病理切片，而發現這些感染牛隻的乳腺有血栓的形成。當血小板凝集，形成血栓時，會造成血流速度變慢，血流不順，因而增加細菌繁衍的機會，不易消滅細菌。此外乳腺發炎時，會使纖維蛋白原滲出，形成纖維蛋白，並在腺體組織內和乳管粘膜上沉積，造成纖維素性乳腺炎。鳳梨酵素具有抗血小板凝集的作用，可溶解纖維蛋白，促進血栓溶解，使血液的粘稠度變稀，血流順暢，因此，可降低乳腺炎發生的機會，或加速乳腺炎的復原。

四、 利用鳳梨酵素防治乳牛乳腺炎的跨國研究結果

　　為了研究鳳梨酵素防治乳牛乳腺炎的效果，生產鳳梨酵素的泰國弘茂生化股份有限公司與日本味之素公司(Ajinomoto Co.)合作向美國農業部提出研究計劃。經美國農業部同意，由免疫及疾病研究中心的帕培(Paape)博士著手進行研究。這項研究成果刊登於1999年11月美國農業部發行的農業研究(Agricultural Research)期刊，標題是「鳳梨酵素—也是牛的保健食品(Bromelain - health food for bossy, too) 」。
　　帕培博士指出，乳腺炎發生時，用來消滅病原體的白血球會增加，而造成生乳中的體細胞數增加，使牛乳品質降低。乳腺炎的發生在夏季更為明顯，夏季時產乳量已較冬季為少，而牛乳的品質又較冬季差，對酪農而言，無疑是雪上加霜。
　　帕培博士的研究，主要是以弘茂生物科技公司生產的鳳梨酵素餵食乳牛，觀察生乳中體細胞的變化。他將牛隻分成甲、乙兩組：首先甲組有餵食鳳梨酵素，而乙組則做為對照組，沒有餵食鳳梨酵素。經過四星期後，兩組都沒有餵食鳳梨酵素一星期，以便將體內的鳳梨酵素完全代謝。之後的四星期，則改成乙組有餵食鳳梨酵素，而甲組則做為對照組，沒有餵食鳳梨酵素。經過兩組的試驗結果，發現有餵食鳳梨酵素的牛隻，平均可降低體細胞數10萬，這些牛隻有更多期間，其體細胞數都在30萬以下。而且在炎熱的夏季，鳳梨酵素降低生乳體細胞數的效果更為明顯。帕培博士特別指出，鳳梨酵素對於降低生乳的體細胞數具有明確的效果，使用鳳梨酵素可使酪農的收益大幅提升。
五、 鳳梨酵素對酪農經濟利益的影響
　　乳腺炎已是世界公認最花費的乳牛疾病，研究報告指出，治療乳腺炎的花費約佔乳牛所有疾病支出的26%。我國患有乳腺炎的牛隻約佔整個牛群的1/3至1/4，而鳳梨酵素能降低生乳體細胞數的功效，對酪農的經濟效益可歸納如下。

(一) 降低體細胞數可減少泌乳量的損失：

　　由上表可知，在體細胞數每毫升20 ~ 40萬時，如能減少體細胞數10萬，就可減少90公斤的泌乳期損失。當體細胞數大於每毫升50萬時，如能減少體細胞數10萬，便可減少45公斤的泌乳期損失。

(二) 降低體細胞數可增加生乳的乳脂率：

　　乳脂率亦是生乳計價的重要項目，通常體細胞數過高時，乳脂率平均為3.2%，較一般生乳的乳脂率3.5%為低。因此，當體細胞數減少時，就可增加生乳的乳脂率，而增加酪農的收入。

(三) 降低體細胞數可提升生乳的等級：

　　目前台灣將生乳分成A、B、C、D四級，並規定B級以上生乳方可做為鮮乳。當體細胞數減少時，因可提升生乳的等級，而獲得更大的利潤。

　　總而言之，我國加入WTO後，酪農業勢必面臨更大的衝擊與挑戰，最佳的應對方法便是提升生乳的品質，而降低生乳體細胞數正是提升生乳品質的可行方法。台灣的生乳平均體細胞數約有41萬，遠比日本的平均體細胞數26萬較多，可努力的空間也相當大。

　　根據美國國家乳房炎委員會(National Mastitis Council, USA)的調查報告，估計美國每頭牛隻每年因乳腺炎的產業損失約180美元，英國約138至226英鎊。如果假設牛隻的生乳體細胞數從30萬/毫升升到40萬/毫升時，每頭牛隻有90公斤的泌乳期損失來估算，在台灣每頭牛隻每年因患乳腺炎的產業損失約為新台幣7,200元。難怪美國的研究單位格外重視鳳梨酵素對降低生乳體細胞數的效益，認為鳳梨酵素將是酪農業未來可用的生醫資源。

參考資料

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