了解發酵食品的種類與益處

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發酵食品與益生菌密不可分, 而發酵食品則是利用益生菌(大多為乳酸菌)在發酵過程中形成的次級代謝產物,例如細菌素、乙醇、乙酸、芳香化合物、胞外多醣、生物活性肽、維生素和一些酶來替原本的食物增色。即為古早後生元的概念。在2020年12月Journal of Functional Foods期刊Tasdemir, S. S.以及 Sanlier, N兩人整理了一篇有關發酵食品抗癌作用的綜合論述。可以用來理解為何發酵能提高原本食物的營養價值。

發酵營養素被稱為“天然強化功能性營養素”,因為它們有助於維持健康的腸道微生物群,從而防止生理穩態和各種疾病。乳酸菌合成的生物活性肽具有抗癌、抗氧化和多種活性,對健康有積極影響。

圖1. 發酵食品的益處 (範例為克菲爾)。

據過去研究指出,生物活性肽具有抗高血壓、抗微生物和免疫刺激特性,並具有抑制血管緊張素 I 轉換酶 (ACE) 的特性。這些源自蛋白質的肽通過預防癌症的不同階段而具有抗癌特性,而 乳酸菌(LAB) 似乎對癌症具有保護作用。由 LAB 產生的胞外多醣 (EPS) 也表明有可能增強發酵食品的質地、流體和風味,並具有抗氧化劑、抗癌、免疫調節劑降低膽固醇和抗糖尿病等治療功能。

發酵食品的文化

發酵食品和飲料通常是營養成分的酶轉化,以微生物發酵產品;世界上所有文化為了改善保質期、安全性和感官特性,早在新石器時代(公元前 10000 年左右)以來,就已被人類生產和消費。包含乳製品、穀物、豆類、澱粉根、蔬菜和水果以及肉類和魚類等所有食物類別。

發酵食品特性
發酵乳含有可改善健康和預防高血壓等疾病的生物活性肽。它具有抗氧化、抗血栓形成、抗菌、阿片類藥物和抗高血壓作用。
克菲爾白種人、西藏人或蒙古人的發酵飲料。含有有機酸、CO 2、H 2 O 2、乙醇、生物活性肽、胞外多醣和細菌素等生物活性化合物。具有耐乳糖、抗菌、降膽固醇、抑瘤、抗高血壓、抗發炎、抗氧化、抗癌作用。
酸奶它通常是通過用嗜熱鏈球菌和德氏乳桿菌ssp發酵獲得的細菌。據說酸奶是由亞洲的土耳其游牧民族製造的,而酸奶這個詞最早是由土耳其人使用的。它具有抑制幽門螺桿菌感染、降低血清膽固醇、刺激免疫系統、改善發炎性腸病、改善乳糖代謝、抗菌、抗癌、抗突變、止瀉等特性。
奶酪它是通過牛奶凝固獲得的發酵食品。它含有氨基丁酸 (GABA)、胞外多醣、肽、維生素、脂肪酸、有機酸和 CLA。它含有的鞘脂和共軛亞油酸具有抗癌特性。
塔哈納(Tarhana)一種傳統的土耳其發酵產品,通常由一份酸奶和兩份小麥製成。此外,它是通過將洋蔥、番茄和胡椒等各種蔬菜與酵母、鹽和薄荷、辣椒等香料混合併保存 1 至 7 天而獲得的。它具有細菌素、有機酸、低水分含量和低 pH 值。富含礦物質、維生素 B、有機酸和游離氨基酸。
Chongkukjang一種韓國發酵產品,通過壓碎煮熟的大豆進行短期發酵。含有磷脂、皂苷、膳食纖維、酚酸、異黃酮、聚谷氨酸 (PGA)。
泡菜它是一種韓國發酵蔬菜產品,含有維生素 C、膳食纖維、礦物質、辣椒素、槲皮素和 LAB 等化合物。它具有抗突變和抗癌、抗氧化和抗衰老、抗肥胖、降低膽固醇的活性。
發酵豆漿它是一種合生元發酵產品,因為它含有益生菌和益生元(低聚醣)。益生菌利用豆奶中的碳水化合物,通過產生的乳酸和乙酸提高消化率。
考米斯(Koumiss )由乳酸和酒精發酵生產的,是一種起源於中亞的傳統發酵乳製品,通常由馬奶製成。它有助於調節血壓、血糖和膽固醇。它具有抗菌和抗真菌特性。
泡菜—發酵黃瓜通常用黃瓜製成,它是一種發酵產品,是在一定鹽濃度下或在它們自己的水中用鹽水發酵的泡菜、水果和蔬菜的乳酸發酵產物。通過發酵,蔬菜的感官和營養價值得到改善並延長保質期。此外,抗營養物質和毒性也降低了。
發酵大麥大麥含有生物活性化合物,如β-d-葡聚醣、生育三烯酚、苯甲酸、生育酚和醌、查耳酮、黃酮醇和黃酮衍生物、肉桂酸、原花色素。在發酵過程中,會產生新的代謝物並提高消化率。具有通便和抗肥胖作用。
蘿蔔汁蕪菁汁是由蕪菁、黑胡蘿蔔、岩鹽、麵包酵母和小麥粉發酵而成的,是一種深紅色的傳統土耳其飲料。它含有鉀、磷、鈣和鐵等礦物質。花青素和抗氧化劑的含量很高。
發酵食用橄欖橄欖由乳酸菌(例如戊糖乳桿菌和植物乳桿菌)和酵母菌(釀酒酵母、博伊德念珠菌、異常柳條酵母等)發酵。含有不飽和脂肪酸和生物活性化合物。
發酵綠豆綠豆含有γ-氨基丁酸(GABA)、纖維、必需氨基酸、維生素和礦物質,通常在東亞和南亞地區種植。隨著發酵,抗氧化、免疫調節和針對癌細胞毒性增加。
發酵糙米用米曲霉( A. oryzae)發酵的糙米在亞洲普遍使用。糙米通常以發酵形式食用以提高消化率。

表1. 一些發酵食品與特性。

生物活性化合物、益生菌與癌症的關係

抗氧化劑被認為通過抑制自由基對 DNA 的損傷、減少氧化劑誘導的細胞分裂和誘導細胞凋亡來減少致癌作用。據報導,在發酵過程中,乳糖和其他可發酵糖的濃度降低,提供抗氧化活性的酚類化合物增加。此外,胞外多醣(EPSs)的抗氧化活性已被體外研究證明。據稱,發酵過程中釋放的生物活性肽具有抗氧化特性,能夠作為過渡金屬的強螯合劑。

發炎是致癌的另一個因素。目前的證據表明,作為對發炎等觸發因素的反應,通過介導連續細胞事件的序列,包括腫瘤相關信號通路的持續激活,在癌症的發生和進展中發揮作用,例如由免疫細胞、白細胞介素-6 (IL-6)、腫瘤壞死因子-α (TNF-α)、轉化生長因子 β (TGF-β) 和幾種炎性細胞因子 ROS,如血管內皮生長因子 (VEGF) 和活性氮物質(RNS)、核因子 κB (NF-κB) 通路、上皮間質轉化 (EMT) 和發炎相關血管生成。

飲食調節的免疫組織包括巨噬細胞、樹突狀細胞以及在腸粘膜中發現的那些含有淋巴細胞 B 和 T 的組織。在發酵階段通過微生物蛋白水解從蛋白質中釋放出的生物活性肽被認為具有免疫刺激作用,通過增強免疫球蛋白 A 產生細胞和巨噬細胞活性來預防傳染病。

此外,EPS 是許多 LAB 物種產生的最重要的代謝物之一,由於它們的結構多樣性,它們的組成和特性可能會有所不同。EPSs 在宿主-微生物相互作用中發揮重要作用;微生物定植、結合和免疫調節。與EPS 的抗血管生成和細胞凋亡作用相關的報導,其中涉及對 C-FOS、c-Myc 和 VEGF 表達的影響。EPS 通過連接 TLR 分子激活 Toll 樣受體 (TLR) 信號複合物。這些 TLR 信號複合物由許多蛋白質組成,例如調節細胞因子產生的 C 型凝集素。免疫調節是通過用 C 型凝集素調節 T 細胞極化和樹突細胞 (DC) 成熟來實現的。已知 DC 以 TLR2 依賴性方式產生細胞因子,如 IL-12、腫瘤壞死因子-α  (TNF-α) 和干擾素-γ (IFN-γ)。據報導,LAB 還可誘導免疫反應,因為它們會增加粘膜和血液中 IgA、IgM 和 IgG 的水平,在體內產生抗體,並激活 B 淋巴細胞、細胞介導的巨噬細胞和自然殺傷 (NK) 細胞並刺激細胞因子的產生,如干擾素 (IFN) 和 IL。

眾所周知,益生菌被用於生產具有發酵功能的食品的起始培養物,並且在這些食品中很常見,並且數千年來它以多種形式食用。發酵食品,包括酸奶、奶酪和許多其他食品。益生菌還具有諸如抗誘變活性、抗菌活性、抗癌活性、止瀉活性、乳糖不耐症進展、血清膽固醇水平降低、免疫系統刺激和抑制幽門螺桿菌感染等益處。常見的發酵細菌有乳酸桿菌、明串珠菌、鏈球菌片球菌、微球菌和芽孢桿菌。有真菌種類,如擬青黴屬、曲霉屬、鐮刀菌屬、枝孢屬、青黴屬和毛端孢菌屬。

假設益生菌培養物將減少接觸化學致癌物。通過改變腸道環境,從而降低能夠產生致癌化合物的細菌的數量或代謝活性,解毒致癌物,產生代謝產物,如丁酸鹽,可增加細胞凋亡能力,刺激免疫系統對抗癌細胞增殖,抑制巨噬細胞的免疫系統激活和導致釋放細胞毒性介質如 IFN-c TNF-α 和細胞因子的各種治療劑的產生。作為另一種可能的機制;指出益生菌可以通過抑制將腸道內的致癌物轉化為致癌物的細菌生長,從而降低將致癌物轉化為致癌物的酶的活性,從而減少位於腸道中的致癌物數量。由於這些原因,富含益生菌、益生元和合生元的功能性營養素或營養品最近作為減少營養素衍生的誘變劑和致癌物的化學預防劑受到了關注。

癌症類型發酵食品菌種研究類型結果
結腸癌克菲爾體內減少異常隱窩病灶的發生率/增加短鏈脂肪酸的濃度
結腸癌泡菜德氏乳桿菌DGK-17 (Lactobacillus plantarum DGK-17 )體外減少 HCT-116 結腸癌細胞和細胞凋亡
結腸癌發酵黃瓜戊糖片球菌CRAG3 (Pediococcus pentosaceus CRAG3)體外降低 HeLa 和 HT29 細胞系的細胞活力 – 增加巨噬細胞系的細胞活力
結腸癌發酵大麥德氏乳桿菌dy-1 (Lactobacillus plantarum dy-1)體內誘導腫瘤細胞凋亡/抑制 HT-29 細胞生長
結腸癌發酵小麥種子德氏乳桿菌dy-1 (Lactobacillus plantarum dy-1)體外抑制從 G0 到 G1 到 G2 期的細胞週期進程 – M/抗增殖作用- 通過 caspase-3 激活誘導細胞凋亡
結腸癌發酵小麥種子植物乳桿菌 LB1(Lactobacillus plantarum LB1) 、玫瑰乳桿菌LB5 (Lactobacillus rossiae LB5)離體針對結腸癌和卵巢癌的各種細胞系的抗增殖活性
大腸癌蘿蔔汁體外顯著抑制 Caco-2 大腸腺癌細胞的生長
結腸癌發酵豆漿嗜熱鏈球菌14085 (Streptococcus thermophilus 14085) 、嬰兒雙歧桿菌14603 (Bifidobacterium infantis 14603)體外對 HT-29 和 Caco-2 細胞有抗腫瘤作用/抑制細胞增殖
大腸癌Cheonggukjang(以大豆為基礎)體外調節 COX-2 和 AMPK 信號通路的活性
結腸癌發酵食橄欖戊糖乳桿菌B281 (Lactobacillus pentosus B281 )、植物乳桿菌B282 (Lactobacillus plantarum B282)體外以時間和劑量依賴性方式抑制人結腸癌細胞 (Caco-2) 的生長
大腸癌考米斯瑞士乳桿菌NS8 (Lactobacillus helveticus NS8)體外抑制腸細胞生長/誘導細胞凋亡/顯著抑制 NF-κB 活化/抗炎細胞因子 IL-10 的重排
胃癌發酵乳弗洛伊登賴氏假單胞菌 (P. freudenreichii)體外通過產生 SCFA(醋酸鹽和丙酸鹽)誘導細胞凋亡
胃癌開菲爾乳桿菌體外劑量誘導的胃癌細胞凋亡誘導
胃癌Cheonggukjang(以大豆為基礎)蠟樣芽胞桿菌(B. cereus)、B. Amiloliquefaciens、枯草芽孢桿菌(B. subtilis)體外誘導胃癌細胞凋亡/增加 bax 和降低 bcl-2 mRNA 表達
乳腺癌混合發酵黑、綠、大豆體內抑制人乳腺癌 AU565 細胞和前列腺癌 PC-3 細胞的生長/誘導細胞凋亡
乳腺癌發酵綠豆體外通過停止 G0 / G1 期誘導細胞凋亡/對乳腺癌 MCF-7 細胞的細胞毒活性
乳腺癌發酵綠豆體內延遲腫瘤形成
乳腺癌椰汁醋體外和體內誘導細胞凋亡/體外延遲 4T1 癌細胞的傷口癒合/誘導小鼠體內細胞凋亡和延遲轉移/增加免疫細胞的細胞毒性和抗癌細胞因子的產生
乳腺癌克菲爾(加驢奶)體內減少腫瘤體積/增加增殖細胞核抗原水平和凋亡細胞計數
乳腺癌和肺轉移發酵乳乾酪乳桿菌CRL 431 (Lactobacillus casei CRL 431)體內減少腫瘤血管/腫瘤細胞外滲/抑制肺轉移減少腫瘤生長/通過減少巨噬細胞浸潤來調節免疫/由於 CD8+ 淋巴細胞增加抗腫瘤反應,以及保護可能參與的增加的 CD4+ 淋巴細胞免疫反應的調節
乳腺癌和肺轉移發酵乳乾酪乳桿菌CRL 431 (Lactobacillus casei CRL 431)體內減少肺轉移/減少促炎細胞因子
乳腺癌和肺轉移開菲爾體內和體外促炎和促血管生成標誌物顯著減少/輔助性 T 細胞和細胞毒性 T 細胞的發育/肺和骨髓轉移顯著減少
急性紅白血病開菲爾體外在 KG-1 系中誘導細胞凋亡和壞死/減少增殖
肝細胞癌Pracparatum mungo(發酵綠豆)體外抑制肝癌細胞系中細胞的生長/抑制 G0 / G1 期的細胞增殖,防止其進入 S 期/誘導細胞凋亡
舌癌泡菜德氏乳桿菌 CQPC08 (Lactobacillus fermentum CQPC08)體內減少粒細胞集落刺激因子 (G-CSF)、粒細胞-巨噬細胞-CSF (GM-CSF)、免疫球蛋白 (Ig) G、血清白介素 (IL)-4、IL-12、腫瘤壞死因子-α 和乾擾素- γ 水平/通過增加超氧化物歧化酶和穀胱甘肽過氧化物酶活性抑制氧化損傷
淋巴瘤發生發酵糙米米曲霉 (Aspergillus oryzae)體內誘導細胞凋亡
前列腺腺癌發酵糙米米曲霉 (Aspergillus oryzae)體內誘導細胞凋亡/抑制細胞增殖/活化能量剝奪敏感途徑
胰腺癌發酵糙米米曲霉 (Aspergillus oryzae)體內降低腫瘤細胞的增殖率
急性淋巴細胞白血病發酵糙米米曲霉 (Aspergillus oryzae)體外急性淋巴細胞白血病細胞的凋亡

表2. 發酵食品與癌症的關係。

延伸閱讀: 後生元

結論

含有益生菌的傳統發酵食品從研究中已表現出有益的健康效果。在輔助癌症治療研究方面,以體內和體外檢測宿主免疫反應以及復原氧化損傷和發酵的營養素。從結果來看很有希望,但這些發酵食品的抗癌研究的最重要證據來自動物研究,而人類研究的數量有限。沒有足夠的人體試驗來測試這些產品。此外,發酵食品產生的氨基甲酸乙酯 (Ethyl carbamate, EC) 在動物實驗上會導致癌症,長期攝入可能對健康構成潛在的風險。是不可忽視的問題。

胺基甲酸乙酯

此外,不同菌株針對不同的機制,體外和體內,人類和動物研究,以及負責特定抗腫瘤作用的特定菌株,需要新的研究來確定菌株的特徵以及這些作用介導的機制。

An insight into the anticancer effects of fermented foods: A review

懶人包

食物經乳酸菌發酵後,除了增添原本的風味外,益生菌產生的代謝物也能有抗氧化、抗發炎、抗菌、抗癌、降膽固醇、抗高血壓等多種益處。但在抗癌研究方面仍需要更多的人體研究來支持這項理論,而且必須注意發酵產生的氨基甲酸乙酯雖無毒性但有致癌風險,對於傳統的發酵食物如醬油,泡菜,大醬,麵包,麵包卷,饅頭,餅乾,豆腐,清酒和梅酒等不建議長期食用或飲用。

參考文獻

Tasdemir, S. S., & Sanlier, N. (2020). An insight into the anticancer effects of fermented foods: A review. Journal of Functional Foods, 104281.

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