酵素又稱之為脢,英文為Enzyme,字源來自希臘文,原意為〞in yeast〞,指的是酵母菌中神奇的力量。由於古人不瞭解酵母菌的作用,因此認為酵母菌具有神奇的轉換力量,可以把穀類或水果變成美味的酒。經歷了科學的進步,現在我們已知道,醣類係藉由酵母菌中的各類「酵素」,催化生成酒精及芳香類物質;因此古人所說的神奇力量,就是酵素的作用。
酵素是所有生物化學反應的催化劑,根據登錄的資料http://www.enzyme-database.org/stats.php,至今2008年7月,目前已知的酵素約有4000多個,存在於各種生物體中。酵素,參與了所有生物體的活動,如人類的消化活動、免疫活動、呼吸活動、神經傳導、肌肉運動、修補組織等等,及植物的光合作用等等,可以說,若無酵素存在,生命現象亦無從誕生。若缺乏酵素,生命亦難以維持。
舉例來說,在人體消化系統內,人體透過各類消化酵素(digestive enzymes)的作用,會將蛋白質裂解為胺基酸、將脂肪裂解出脂肪酸、將醣類(碳水化合物)轉化為六碳醣,如此這些養分方能被人體所吸收。酵素為蛋白質所構成,但蛋白質並不一定是酵素,蛋白質可以是肌肉組織、神經組織的成分、抗體成分、荷爾蒙等等。酵素具專一性,每一種酵素在體內都有特定的功能,非其它酵素所能勝任。每種酵素的形狀是如此特殊,以致於僅起動特定物質的反應。受酵素改變的物質,稱之為受質(substrate)。生化(生物化學)反應要進行時,酵素首先捉住受質,把它握住,再執行各種催化作用。
我們瞭解,有些化學反應須在高溫、高壓下始可進行,然在催化劑的作用下,它們可能在常溫下即可進行。舉例來說,在研究室中,要將肉完全分解成胺基酸,則須在濃酸中熱煮22小時方能完成,但相同的肉,在酵素的作用下,人體只須4-5小時,而且是在不超過攝氏40度的溫度下,就可完成分解且為人體所吸收了。
再舉另外一個日常生活的例子,平常我們切開蘋果、梨子、香蕉或馬鈴薯後,果面在空氣中常常很快就變成褐色,原因就在於,受到自身果肉中含有的酵素的催化下,果肉中所含的某些化學物質如多酚類等,產生了氧化反應所致。因此只要將水果冷藏,由於低溫可降低酵素的活性,就可減緩褐化現象。或者,有經驗的廚師,會在果面灑上檸檬汁,由於酸性環境可大幅降低酵素的活性,因此可以防止褐化現象。
具活性之酵素之結構
具活性的酵素,可分成兩種,一種為簡單型酵素(simple enzyme),即由單純蛋白質所形成的酵素,就具有活性了(active),另一種為全型酵素(holoenzyme,或全脢)或叫複合酵素(conjugated enzyme),即由單純蛋白質所形成的酵素,但並不具活性(inactive),稱為不含輔助因子之酵素(apoenzyme),與不具活性(inactive)的輔助因子(cofactor)配合一起作用,才能形成具活性的(active)的全型酵素而發揮酵素的功能,因此homoenzyme可以下式表示:
Holoenzyme (active) = Apoenzyme (inactive) + Cofactor (inactive)
輔助因子(cofactor),為非蛋白質物質(non-protein moiety),又可分為兩種,一種為輔脢(coenzyme),為有機或有機金屬分子,加入Apoenzyme的立體結構中(但未形成任何化學鍵),與Apoenzyme的蛋白質分子,共同形成具活性的Holoenzyme。;另一種為輔基(prosthetic group),可為有機分子(organic molecules)或無機物(inorganic chemicals),會以化學鍵(chemical bond)與Apoenzyme的蛋白質分子結合,形成具活性的Holoenzyme。
舉例來說,澱粉脢、胃蛋白脢都是簡單型酵素,單純蛋白質所形成的酵素,就具有活性了。
而醇去氫脢(alcohol dehydrogenase),則須氧化態煙醯胺腺嘌呤二核酸(NAD+,或nicotinamide adenine dinucleotide)作為輔脢,才能發揮酵素功能,亦即醇去氫脢與輔脢NAD+同時對受質(substrate)如酒精作用,在血液中,將酒精轉化為無害物質。
另外碳酸肝脢(carbonic anhydrase),須有輔基鋅(zinc)離子存在,才能發揮功能,將二氧化碳(CO2)轉化為碳酸氫根離子(HCO3-)。
酵素缺乏
一般說起來,隨著年齡的增長,體內酵素的製造能力逐漸下降,自然身體的代謝能力就跟著下降。因為酵素最怕高溫,攝氏40度左右,大部分酵素都會遭受破壞,因此經過烹飪過的食物,大都已不含酵素,而食物中的酵素,有些對消化多多少少是有些助益的。加上現今社會,出現不少加工食品,可以說食物中的酵素已蕩然無存了。甚且,工業及各類污染,更會導致體內酵素活性的下降。
因此,現今,有些人據此提出多食用含酵素的食物,或吃一些天然酵素補充劑,可以增進身體代謝能力及免疫力(即疾病抵抗力),因此可以使身體更加健康。但是否就是如此呢?以下將就此論點進行比較討論。
天然酵素補充劑
目前人類的技術能力,仍無法直接合成酵素,而仍然必須從天然食物或物質中萃取出來。以目前資訊來講,是否須要食用天然酵素補充劑,其實仍是極具爭議性。
即使目前較流行最為人所熟知的納豆食物,已證實所含的納豆激脢(或納豆激素,或納豆酵素,nattokinase),已證實可以溶解已形成之血栓,而所含的溶菌脢(lysozyme)具有抗菌作用,含維生素K2可預防骨質疏鬆,含異黃酮具類雌激素作用。納豆雖有這些益處,然仍不宜食用過多,由於納豆酵素具有抗凝血的作用,所以有痔瘡、消化性潰瘍、出血性疾病、要手術前的病患、生理期、或即將要生產的婦女,應停止食用,否則易產生內出血。更重要的是,納豆酵素,一定不可以跟阿斯匹靈、抗凝血藥物、魚油、銀杏等一起服用。
的確,有些酵素是對身體有益的,如木瓜酵素、鳳梨酵素等(可參考本部落格之貼文,「木瓜之食用與營養」及「鳳梨之食用與營養」),然而這樣的效益,是否值得需要我們常吃木瓜及鳳梨呢?是值得進一步探討的。
天然酵素補充劑之食用性爭議
在美國,在2001-2005年左右,亦流行天然酵素補充劑的保健食品,支持者主張:(1)許多美國人有「酵素缺乏」(enzyme deficiency)的現象,應食用天然酵素補充劑。(2)食物因烹飪把人體所需的天然酵素破壞殆盡。(3)酵素缺乏使人體疲乏。(4) 酵素缺乏會導致心臟疾病、關節疼痛、肥胖、或許多其它疾病,因此必須食用天然酵素補充劑(如Nu-Zymes)。
就以上保健言論,言之鑿鑿,但美國食品藥物管理處(Food & Drug Administration)卻在2003年1月28日對一家有名的酵素保健食品公司Media Power, Inc.發出一份警告信(warning letter) http://www.fda.gov/foi/warning_letters/archive/g3819d.pdf,針對其酵素補充劑產品CalMax、Nu-Zymes及B1-Bomber的宣稱保健內容,進行誇大療效的舉發。
就Nu-Zymes酵素補充劑來說,據稱其含有澱粉脢(amylase)、蛋白脢(protease)、乳糖脢(lactase)、脂解脢(lipase)、纖維素分解脢(cellulose)、嗜酸乳桿菌(Lacobacillus acidophilus)及CereCalase,其為包含植酸脢(phytase)、半纖維素分解脢(hemicellulase)、b六碳醣脢(b-glucanase)之混合物(blend)。食用Nu-Zymes的效益,已如上述支持者的主張。
然而,有三位醫生(R. S. Baratz、M. Kroger及S. Barrett),對Nu-Zymes的宣稱效益進行詳細分析,得到不少發現,僅列出部分如下,其餘資訊則自行上網閱讀:http://www.quackwatch.org/01QuackeryRelatedTopics/PhonyAds/mp.html
宣稱效益內容 事實發現 Nu-Zymes是Pinkus醫生最新改良的配方,包含更多種酵素,其中有三種酵素可以讓消化系統更健康。 如果消化系統本來就健康,吃酵素則無任何效益。如果消化系統不健康,吃酵素也幫助不大。 人體若酵素缺乏會產生胃部問題。 此說法完全是誤導。沒有任何藥物可以治療因酵素缺乏產生的胃部問題。 營養吸收不足會導致各種健康問題及嚴重慢性病。 完全正確。 在Nu-Zymes中的酵素,可以將脂肪、蛋白質、糖、碳水化合物、纖維、澱粉及乳糖分解成小顆粒,幫助消化。Nu-Zymes可與三餐一同食用。 除乳糖脢外,沒有任何證據顯示其它酵素對消化有幫助,消化所需的酵素許多種類,不是Nu-Zymes少數種類,可以提供。不過食用乳糖脢,倒是對乳糖不耐症者喝牛乳時,有所助益。 食用Nu-Zymes所含的酵素,你的身體將不須麻煩再製造這些酵素,而且這些酵素是你在食物中無法攝取到的。 正常健康者,很難停止製造酵素。食物中所存有的酵素,食入人體後,也會被消化,無法發揮酵素功能,所以食用酵素,沒什麼意義。 酵素可分為三種,即代謝酵素、消化酵素與食物酵素。代謝酵素可以催化細胞內各種化學反應,消化酵素可以幫助消化吸收,食物酵素則自然存於食物中。 食物酵素,人體完全不需要,不論對消化或其它目的,都無意義。 我們一天一天的隨時間,酵素缺乏越來越嚴重。 根本就沒有「酵素缺乏」這種事。人可能因疾病,導致體內某一、兩種酵素缺乏,但食用酵素補充品,卻對此疾病之治療,毫無助益。 經過烹飪的現代飲食,充斥酵素缺乏之食物。大部分美國人吃太少蔬菜水果,它們正是非常好的酵素來源。酵素幾乎在烹飪過程被破壞殆盡。酵素補充品,正可取代成為酵素來源。 在食物中的酵素,食用後,對健康毫無幫助,因為酵素進入人體後,會如同蛋白質般被消化,無法發揮酵素功能。 未烹飪的生食,含有幫助消化的酵素,然烹飪破壞了這些酵素,而使得身體必須自行分泌消化酵素,以完成消化工作。 生食中的酵素,對消化毫無助益。人體消化所需的酵素,都是人體自行製造產生,無法外求。 找出你是何種體質,可能缺乏什麼酵素,可能導致什麼健康問題,只要每訂購Nu-Zymes一次,就送你一份體質分析手冊。 在科學界,沒有任何證據顯示,有關於「酵素缺乏」嚴重程度的體質分類。也沒有人統計分析,查證是否有人得過「酵素缺乏」這種病。
由以上三位醫師的見解,就目前生化科技現況的瞭解,可以說不論是食用酵素補充品或自天然食物中攝取酵素,對健康實毫無幫助。然未來是否能找到對身體有益的食用酵素,則仍須依賴生化科學家的努力研究了。
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