如何運用細胞機制改善脂肪肝？先來認識什麼是泛素與細胞自噬

本文由 建研所 委託，泛科學企劃執行。 

當你走進一棟建築，是否能感受到它對環境的友善？或許不是每個人都意識到，但現今建築不只提供我們居住和工作的空間，更是肩負著重要的永續節能責任。

綠建築標準的誕生，正是為了應對全球氣候變遷與資源匱乏問題，確保建築設計能夠減少資源浪費、降低污染，同時提升我們的生活品質。然而，要成為綠建築並非易事，每一棟建築都需要通過層層關卡，才能獲得標章認證。

為推動環保永續的建築環境，政府自 1999 年起便陸續著手推動「綠建築標章」、「智慧建築標章」以及「綠建材標章」的相關政策。這些標章的設立，旨在透過標準化的建築評估系統，鼓勵建築設計融入生態友善、能源高效及健康安全的原則。並且政府在政策推動時，為鼓勵業界在規劃設計階段即導入綠建築手法，自 2003 年特別辦理優良綠建築作品評選活動。截至 2024 年為止，已有 130 件優良綠建築、31 件優良智慧建築得獎作品，涵蓋學校、醫療機構、公共住宅等各類型建築，不僅提升建築物的整體性能，也彰顯了政府對綠色、智慧建築的重視。

說這麼多，你可能還不明白建築要變「綠」、變「聰明」的過程，要經歷哪些標準與挑戰？

綠建築標章	智慧建築標章	綠建材標章

第一招：依循 EEWH 標準，打造綠建築典範

環境友善和高效率運用資源，是綠建築（green building）的核心理念，但這樣的概念不僅限於外觀或用材這麼簡單，而是涵蓋建築物的整個生命週期，也就是包括規劃、設計、施工、營運和維護階段在內，都要貼合綠建築的價值。

關於綠建築的標準，讓我們先回到 1990 年，當時英國建築研究機構（BRE）首次發布有關「建築研究發展環境評估工具（Building Research Establishment Environmental Assessment Method，BREEAM®）」，是世界上第一個建築永續評估方法。美國則在綠建築委員會成立後，於 1998 年推出「能源與環境設計領導認證」（Leadership in Energy and Environmental Design, LEED）這套評估系統，加速推動了全球綠建築行動。

臺灣在綠建築的制訂上不落人後。由於臺灣地處亞熱帶，氣溫高，濕度也高，得要有一套我們自己的評分規則——臺灣綠建築評估系統「EEWH」應運而生，四個英文字母分別為 Ecology（生態）、Energy saving（節能）、Waste reduction（減廢）以及 Health（健康），分成「合格、銅、銀、黃金和鑽石」共五個等級，設有九大評估指標。

我們就以「台江國家公園」為例，看它如何躍過一道道指標，成為「鑽石級」綠建築的國家公園！

位於臺南市四草大橋旁的「台江國家公園」是臺灣第8座國家公園，也是臺灣唯一的濕地型的國家公園。同時，還是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築，其外觀採白色系列，從高空俯瞰，就像在一座小島上座落了許多白色建築群的聚落；從地面看則有臺南鹽山的意象。

因其地形與地理位置的特殊，生物多樣性的保護則成了台江國家公園的首要考量。園區利用既有的魚塭結構，設計自然護岸，保留基地既有的雜木林和灌木草原，並種植原生與誘鳥誘蟲等多樣性植物，採用複層雜生混種綠化。以石籠作為擋土護坡與卵石回填增加了多孔隙，不僅強化了環境的保護力，也提供多樣的生物棲息環境，使這裡成為動植物共生的美好棲地。

第二招：想成綠建築，必用綠建材

要成為一幢優秀好棒棒的綠建築，使用在原料取得、產品製造、應用過程和使用後的再生利用循環中，對地球環境負荷最小、對人類身體健康無害的「綠建材」非常重要。

這種建材最早是在 1988 年國際材料科學研究會上被提出，一路到今日，國際間對此一概念的共識主要包括再使用（reuse）、再循環（recycle）、廢棄物減量（reduce）和低污染（low emission materials）等特性，從而減少化學合成材料產生的生態負荷和能源消耗。同時，使用自然材料與低 VOC（Volatile Organic Compounds，揮發性有機化合物）建材，亦可避免對人體產生危害。

在綠建築標章後，內政部建築研究所也於 2004 年 7 月正式推行綠建材標章制度，以建材生命週期為主軸，提出「健康、生態、高性能、再生」四大方向。舉例來說，為確保室內環境品質，建材必須符合低逸散、低污染、低臭氣等條件；為了防溫室效應的影響，須使用本土材料以節省資源和能源；使用高性能與再生建材，不僅要經久耐用、具高度隔熱和防音等特性，也強調材料本身的再利用性。

在台江國家公園內，綠建材的應用是其獲得 EEWH 認證的重要部分。其不僅在設計結構上體現了生態理念，更在材料選擇上延續了對環境的關懷。園區步道以當地的蚵殼磚鋪設，並利用蚵殼作為建築格柵的填充材料，為鳥類和小生物營造棲息空間，讓「蚵殼磚」不再只是建材，而是與自然共生的橋樑。園區的內部裝修選用礦纖維天花板、矽酸鈣板、企口鋁板等符合綠建材標準的系統天花。牆面則粉刷乳膠漆，整體綠建材使用率為 52.8%。

在日常節能方面，台江國家公園也做了相當細緻的設計。例如，引入樓板下的水面蒸散低溫外氣，屋頂下設置通風空氣層，高處設置排風窗讓熱空氣迅速排出，廊道還配備自動控制的微噴霧系統來降溫。屋頂採用蚵殼與漂流木創造生態棲地，創造空氣層及通風窗引入水面低溫外企，如此一來就能改善事內外氣溫及熱空氣的通風對流，不僅提升了隔熱效果，減少空調需求，讓建築如同「與海共舞」，在減廢與健康方面皆表現優異，展示出綠建築在地化的無限可能。

在綠建材的部分，另外補充獲選為 2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學新建工程，其採用生產過程中二氧化碳排放量較低的建材，比方提高高爐水泥（具高強度、耐久、緻密等特性，重點是發熱量低）的量，並使用能提高混凝土晚期抗壓性、降低混凝土成本與建物碳足跡的「爐石粉」，還用再生透水磚做人行道鋪面。

同樣入選 2023 年綠建築的還有雲林豐泰文教基金會的綠園區，首先，他們捨棄金屬建材，讓高爐水泥使用率達 100%。別具心意的是，他們也將施工開挖的土方做回填，將有高地差的荒地恢復成平坦綠地，本來還有點「工業風」的房舍告別荒蕪，無痛轉綠。

等等，這樣看來建築夠不夠綠的命運，似乎在建材選擇跟設計環節就決定了，是這樣嗎？當然不是，建築是活的，需要持續管理–有智慧的管理。

第三招：智慧管理與科技應用

我們對生態的友善性與資源運用的效率，除了從建築設計與建材的使用等角度介入，也須適度融入「智慧建築」（intelligent buildings）的概念，即運用資通訊科技來提升建築物效能、舒適度與安全性，使空間更人性化。像是透過建築物佈建感測器，用於蒐集環境資料和使用行為，並作為空調、照明等設備、設施運轉操作之重要參考。

為了推動建築與資通訊產業的整合，內政部建築研究所於 2004 年建立了「智慧建築標章」制度，為消費者提供判斷建築物是否善用資通訊感知技術的標準。評估指標經多次修訂，目前是以「基礎設施、維運管理、安全防災、節能管理、健康舒適、智慧創新」等六大項指標作為評估基準。
以節能管理指標為例，為了掌握建築物生命週期中的能耗，需透過系統設備和技術的主動控制來達成低耗與節能的目標，評估重點包含設備效率、節能技術和能源管理三大面向。在健康舒適方面，則在空間整體環境、光環境、溫熱環境、空氣品質、水資源等物理環境，以及健康管理系統和便利服務上進行評估。

樹林藝文綜合大樓在設計與施工過程中，充分展現智慧建築應用綜合佈線、資訊通信、系統整合、設施管理、安全防災、節能管理、健康舒適及智慧創新 8 大指標先進技術，來達成兼顧環保和永續發展的理念，也是利用建築資訊模型（BIM）技術打造的指標性建築，受到國際矚目。

在興建階段，為了保留基地內 4 棵原有老樹，團隊透過測量儀器對老樹外觀進行精細掃描，並將大小等比例匯入 BIM 模型中，讓建築師能清晰掌握樹木與建築物之間的距離，確保施工過程不影響樹木健康。此外，在大樓啟用後，BIM 技術被運用於「電子維護管理系統」，透過 3D 建築資訊模型，提供大樓內設備位置及履歷資料的即時讀取。系統可進行設備的監測和維護，包括保養計畫、異常修繕及耗材管理，讓整棟大樓的全生命週期狀況都能得到妥善管理。

智慧建築導入 BIM 技術的應用，從建造設計擴展至施工和日常管理，使建築生命周期的管理更加智慧化。以 FM 系統 ( Facility Management，簡稱 FM ) 為例，該系統可在雲端進行遠端控制，根據會議室的使用時段靈活調節空調風門，會議期間開啟通往會議室的風門以加強換氣，而非使用時段則可根據二氧化碳濃度調整外氣空調箱的運轉頻率，保持低頻運作，實現節能效果。透過智慧管理提升了節能效益、建築物的維護效率和公共安全管理。

總結

綠建築、綠建材與智慧建築這三大標章共同構建了邁向淨零碳排、居住健康和環境永續的基礎。綠建築標章強調設計與施工的生態友善與節能表現，從源頭減少碳足跡；綠建材標章則確保建材從生產到廢棄的全生命週期中對環境影響最小，並保障居民的健康；智慧建築標章運用科技應用，實現能源的高效管理和室內環境的精準調控，增強了居住的舒適性與安全性。這些標章的綜合應用，讓建築不僅是滿足基本居住需求，更成為實現淨零、促進健康和支持永續的具體實踐。

本文轉載自中央研究院「研之有物」，為「中研院廣告」

• 採訪撰文／陳其暐
• 責任編輯／簡克志
• 美術設計／蔡宛潔

神奇的醣結合蛋白

半乳糖凝集素（galectin）是什麼呢？它是一種醣結合蛋白（carbohydrate-binding protein），有許多不同的家族成員，例如半乳糖凝集素 -3、-8 及 -9 等等。研究發現，當人體細胞遇到外來有害物質，包括細菌或病毒時，除了促進吞噬作用等先天免疫反應之外，半乳糖凝集素會快速聚集到被這些物質破壞的胞器上，與裸露的醣分子結合。同時半乳糖凝集素還會結合與免疫相關的細胞內各種蛋白質，影響細胞反應，例如消除病菌。

中央研究院「研之有物」專訪院內的前任副院長，現為生物醫學科學研究所的通信研究員劉扶東院士，劉院士是研究半乳糖凝集素的專家，他將和我們分享半乳糖凝集素的故事。

「最讓人挫折的地方，也是最令人興奮的地方。」劉扶東如此形容他的研究。

劉扶東描述那些從研究半乳糖凝集素中所發生的故事，一一告訴我們許多半乳糖凝集素的發現過程，以及中途遇到的種種挑戰。即使他第一次發現半乳糖凝集素的時刻距今已有 30 多年，他依然可以細數研究過程中的各種轉折。特別的是，半乳糖凝集素的發現完全是一場意外，沒想到竟一路成為劉扶東最具標誌性的研究主題。

「半乳糖凝集素是什麼？」對於這個問題，科學家已有明確的定義：它是一種醣結合蛋白（carbohydrate-binding protein），顧名思義，這種蛋白質都具有至少一個醣類辨識區塊（carbohydrate recognition domain）可以結合在醣分子上的 β-半乳糖苷（β-galactose）。

可是若你接著問，「半乳糖凝集素有什麼功能？」劉扶東說，這個問題可能一整天都談不完，甚至他會說，半乳糖凝集素相當複雜，還有很多我們不知道的地方。

但這些未知的答案並沒有阻擋他繼續深入研究半乳糖凝集素，他還希望藉由分享更多半乳糖凝集素的研究成果，以此激發更多人投入這塊領域。一如他當年曲折的際遇。

幸運的發現

中研院前任副院長、現為生醫所通信研究員的劉扶東，同時擁有多重身分——教授、科學家，及醫師。早在「跨領域」這個名詞蔚為風潮之前，劉扶東就在化學、生物學，接著到免疫學、醣科學、醫學研究等領域累積豐富的研究成果。劉扶東之所以能在多種領域自在轉換，或許從求學時期開始便可見端倪。

劉扶東回憶，由於當年他從成功高中畢業時成績很好，得以保送至臺大化學系。大三念了生物化學之後，開始對生物產生興趣。1970 年，劉扶東從化學系畢業，和許多同學一樣選擇出國念書。可能是因為芝加哥大學特別喜歡臺大化學系的畢業生，劉扶東順利進入該大學的研究所深造。

進入芝加哥大學後，他以化學為基礎，跟著指導教授涉略生物相關的題目，僅僅四年就取得博士學位，接著在伊利諾大學化學系擔任研究員，一步一步朝生物領域發展。後來在指導教授的引薦下，得以前往斯克里普斯研究院（The Scripps Research Institute），從事免疫相關的研究。

在 Scripps 研究院期間，劉扶東對過敏反應產生興趣，而過敏反應的重要媒介之一是免疫球蛋白 E（IgE），於是他便決定探索 IgE 的一個重要受體。當時恰好碰上基因重組技術（Recombinant DNA Technology）出現，科學家紛紛採用這種技術來表現特定基因片段，藉此製造出特定蛋白質。

劉扶東也使用了基因重組技術來嘗試選殖出（clone）IgE 受體，結果沒有成功，卻發現另一種蛋白質，會結合 IgE 上的半乳糖。後來，這蛋白質就被命名為半乳糖凝集素-3。

猶如一場賭注

過往，科學家就發現過凝集素，劉扶東舉例，植物體內就含有凝集素，例如植物血凝素（phytohaemagglutinin）；從流行性感冒病毒（influenza）表面則可找到血球凝集素（hemagglutinin），讓病毒得以附著於動物細胞上。

而會與醣類結合且來自動物的蛋白質，其實也有先例可循，例如在 1980 年代發現的選擇素（selectin）家族屬於一種細胞黏附分子，會參與發炎反應，促進白血球與血管內皮細胞的交互作用。還有一類稱為唾液酸結合蛋白（siglec）的家族，會調控免疫細胞的活化或抑制。

至於半乳糖凝集素，科學家陸續找到一種、兩種、三種……至今已發現有 15 種半乳糖凝集素，分布於人體的各種細胞之中，是一個大的家族。

不同半乳糖凝集素之間，大約僅有 40% 的相似度，之所以隸屬同個家族，是因為它們都具有某段特定序列，而且都會結合半乳糖。

可是對於 30 年前的劉扶東而言，一切都是未知，尤其當時他在免疫領域已有成果，此刻要轉而花費心力在一個全新的領域，猶如一場賭注。

為了找出半乳糖凝集素在生物體的角色，他們便將半乳糖凝集素加到生物樣本中，看見細胞會因此凝集，便認定這就是半乳糖凝集素的功能。然而，不久後劉扶東就發現，這件事可能沒有想像中那麼簡單。

他舉例，「把植物裡的凝集素，加到紅血球之中，紅血球就會被凝集起來，可是這是不是它的功能？不是，因為植物裡面沒有紅血球。」他接著說，半乳糖凝集素沒有跨膜結構域（transmembranedomain），不會鑲嵌在細胞膜上；而且不帶有訊息序列（signal sequence），無法透過高基氏體運送到細胞外。

絕大部分的半乳糖凝集素都會存在於細胞質或細胞核中。

因此劉扶東認為，關鍵的問題應該是：「內源性半乳糖凝集素的功用是什麼？是不是有在細胞裡面的功用？」

首次發現內源性功能

劉扶東認為，半乳糖凝集素的成員眾多，在細胞裡必定有相當的重要性。但唯一證明的方法，就是透過不斷的實驗。在探求解答的過程中，他沒有駐足，「我一直在思考，怎麼樣能做得更好？」

他不斷尋找讓自己成長的機會。在 Scripps 研究院內，有許多研究者從事醫學研究，加上對於過敏、免疫反應的興趣，激發了他念醫學院的動力。因此當他得知邁阿密大學提供了一個兩年即可取得醫學學位的方案，便毅然地前往就讀。他描述，要在極短的時間內讀完所有基礎及臨床醫學學科，壓力相當大。

但他依然保持熱誠，唸完學科後，他又花了四年做實習醫師及到皮膚科做住院醫師。同時，他並沒有放棄原本的研究項目，在念醫學院時他定期從邁阿密到聖地牙哥兩地奔波。而做住院醫師時也在 Scripps 研究院繼續經營實驗室。最後，他成功取得皮膚科的專科醫師執照，之後前往加州大學戴維斯分校醫學院皮膚系擔任教授兼主任。

同一時期，劉扶東的實驗室在半乳糖凝集素的研究上也取得突破。1996 年，他們成為第一個找到半乳糖凝集素內源性功能的團隊，他們發現半乳糖凝集素-3 會抑制 T 細胞的凋亡。其他科學家的研究也發現，「心衰竭的病人，血液循環裡的半乳糖凝集素-3 會增加。」這種現象或許就可以做為臨床檢測的因子，來判斷受試者是否可能患有心衰竭。

另外，劉扶東也利用基因剔除鼠（knockout mice，意指小鼠的特定基因被破壞而無法表現）來觀察缺少特定種類的半乳糖凝集素會有什麼反應，進而驗證半乳糖凝集素的重要性與疾病模式。

他發現，剔除半乳糖凝集素-12 基因的雌鼠會變瘦，而半乳糖凝集素-12 主要便是在脂肪細胞中表現，具有抑制脂肪細胞的脂肪分解功能。他說，「做這塊領域，要一直學習新的東西。」原本做免疫的他，對脂肪細胞非常陌生，幸好團隊中的研究人員有興趣持續鑽研，同時與加州大學戴維斯分校的其他專家合作，才能夠找出隱藏其中的故事。

在加州大學戴維斯分校待了近十年後，劉扶東決定回臺貢獻所學，接任中央研究院生物醫學科學研究所所長，開始在院內推動免疫、醣科學等領域，也持續研究半乳糖凝集素。

劉扶東與團隊找出了半乳糖凝集素-7 與乾癬之間的關聯。乾癬是一種由免疫失調所導致的慢性皮膚發炎，身上會反覆長出紅色斑塊，約有 2% 人口患有這種病症。他們發現，半乳糖凝集素-7 在乾癬患者的皮膚中表現較少。而半乳糖凝集素-7 具有抑制角質形成細胞（keratinocyte）增生的功能。

持續探索未知

劉扶東不斷透過研究探索半乳糖凝集素的作用機制，雖然每一步都得花費不少時間，但發表成果後，「這些研究成果得到認可，就覺得很有意義。」分享故事的過程中，也為他帶來許多樂趣。

他解釋，雖然半乳糖凝集素是一種醣結合蛋白，但它不必與醣結合，也能夠參與細胞內的各種生化反應，像是與細胞內的調控因子作用，促進激素的製造。甚至也可能與疾病機制有關，例如，半乳糖凝集素-1 在許多癌症中會大量表現，讓癌細胞可以規避免疫反應；半乳糖凝集素-3 在淋巴瘤、肝癌細胞中的表現量會升高，讓癌細胞存活更久。

另外，在患有中風、神經退化疾病或多發性硬化症的病患大腦中也發現高濃度的半乳糖凝集素-3，若是抑制其表現，就可以減緩發炎反應，進而改善病程。

那麼，半乳糖凝集素會在細胞內與醣結合產生功能嗎？劉扶東解釋，醣蛋白一般只會出現在胞器內或細胞膜表面上，因此半乳糖凝集素「通常」沒有機會與醣結合。

然而，有學者發現，胞器或胞內體在某些情況下會破裂，此時胞器內部的醣就會裸露，讓半乳糖凝集素得以結合上去，誘發細胞的自噬作用（autophagy），讓受損胞器交由溶酶體降解。

甚至，有些細胞機制會受到這些裸露的醣與半乳糖凝集素的結合所調控，產生細胞凋亡、發炎反應，因而形成疾病。劉扶東團隊也持續發現半乳糖凝集素-3 與 -8 在上述機制中的功能。最近更進一步發現，半乳糖凝集素在細胞内可與侵入細胞的病原體上的醣結合，進一步影響細胞對抗病原體的反應。

至於半乳糖凝集素在細胞「外」的功能？對於這個問題，劉扶東坦承，「雖然知道半乳糖凝集素這麼久了，半乳糖凝集素在人體細胞外面有什麼功能，我們真的不知道，不過已有無數的文章有敍述在試管内（in vitro）看到的功能。」半乳糖凝集素在少數情況下會離開細胞，並可能與細胞膜或其他蛋白質上的醣類結合，然而細胞外的半乳糖凝集素在活體內實際去了哪裡，產生了什麼作用，還有待科學進一步探究。

如果可以在細胞外專一追蹤半乳糖凝集素家族，對於生醫藥物發展會相當有用，但是目前的科學技術還無法做到。

創造更多突破

劉扶東強調，半乳糖凝集素的內源性功能已有許多研究成果證實。時至今日，若在期刊網站搜尋，可以在全世界找到近萬篇與半乳糖凝集素有關的科學文獻，每年的相關研究多到劉扶東難以一一追蹤。

如此豐富的研究成果，已成為臨床醫藥的新發展方向。目前已有生技公司著手研發半乳糖凝集素抑制劑（inhibitor），來抑制細胞不正常的發炎反應，例如瑞典公司 Galecto 即以抑制半乳糖凝集素-3 為目標，已研發出小分子藥物（galectin-3 inhibitor, GB0139, formerly TD139）來對抗特發性肺纖維化（idiopathic pulmonary fibrosis）並已得到歐洲藥品管理區（EMA）及美國食品藥物管理局（FDA）核准。

除了半乳糖凝集素-3，劉扶東認為，半乳糖凝集素-7、半乳糖凝集素-8、半乳糖凝集素-12 都有可能進一步發展藥物。若能組成專業團隊，加上跨領域合作，結合不同領域的知識與技術，就能彼此加成，找到更多突破機會。

許多科學創新，不單單只靠一個人就能達成，「我很幸運，實驗室裡有很多優秀的人才一起研究，也和許多團隊合作。」劉扶東期待能夠在臺灣促成更多的合作機會，讓不同實驗室之間結盟，就能凝聚成更大的力量。

延伸閱讀

1. Liu, F. T., & Stowell, S. R. (2023). The role of galectins in immunity and infection. Nature Reviews Immunology. 
2. Cummings, R. D., Liu, F.-T., Rabinovich, G. A., Stowell, S. R., & Vasta, G. R.(2022). Chapter 36 Galectins. In Essentials of Glycobiology (4th ed.). Cold Spring Harbor Laboratory Press. 
3. Wang, S., Hung, Y., Tsao, C., Chiang, C., Teoh, P., Chiang, M., . . . Liu, F.-T. & Chen, H. (2022). Galectin-3 facilitates cell-to-cell HIV-1 transmission by altering the composition of membrane lipid rafts in CD4 T cells. Glycobiology, 32(9), 760–777.
4. Hong, M.-H., Weng, I.-C., Li, F.-Y., Lin, W.-H., & Liu, F.-T. (2021). Intracellular galectins sense cytosolically exposed glycans as danger and mediate cellular responses. Journal of Biomedical Science, 28(1). 
5. Lo, T. H., Chen, H. L., Yao, C. I., Weng, I. C., Li, C. S., Huang, C. C., Chen, N. J., Lin, C. H., & Liu, F. T. (2021). Galectin-3 promotes noncanonical inflammasome activation through intracellular binding to lipopolysaccharide glycans. PNAS, 118(30). 
6. Weng, I.-C., Chen, H.-L., Lo, T.-H., Lin, W.-H., . . . Liu, F.-T. (2018). Cytosolic galectin-3 and -8 regulate antibacterial autophagy through differential recognition of host glycans on damaged phagosomes. Glycobiology, 28(6), 392–405. 
7. Johannes, L., Jacob, R., & Leffler, H. (2018). Galectins at a glance. Journal of Cell Science, 131(9). 
8. 中央研究院（2023）。腸細胞內辨識細菌表面聚糖的分子為控制腸道感染的重要關鍵，中研院生物醫學科學研究所。
9. 慈濟大學醫學院（2022）。《大師傳習系列之十》劉扶東院士講座，YouTube。
10. 興大通識中心（2020）。疾病治療新展望：聚焦醣科學-劉扶東院士，YouTube。
11. 黃彥維、黃耿祥、楊智惠、劉潔（2020）。醣分子科學新知（二）：半乳糖凝集素與腫瘤治療，科技大觀園。 
12. 中央研究院（2017）。免疫療法抗癌新曙光｜生物醫學科學研究所 劉扶東院士，YouTube。
13. 中央研究院（2017）。發炎反應與疾病―亦敵亦友的微妙關係｜生物醫學科學研究所 劉扶東院士，YouTube。

本文首次發表於原作者的個人網站：阿洛酮糖:醫療價值、淺在功效及副作用，以及烘焙應用-別人Google了什麼。

阿洛酮糖（allulose）吃起來是糖的味道，化學式與果糖相同，用於烘焙時會跟一般蔗糖、果糖一樣焦糖化，卻幾乎沒有熱量也不會影響血糖？世界上有這麼好的事？

阿洛酮糖是市面上的一種新型甜味劑，它具有糖的味道和質地，但含有極少的的卡路里和碳水化合物，早期研究更表明它可能對健康有益。然而，與任何代糖一樣，目前現有研究可能無法預測長期食用的對安全和健康影響。本文將整理現有研究對阿洛酮糖的了解，以幫助讀者在與醫師討論之後，判斷是否該使用阿洛酮糖作為糖的替代產品。

在進入文字細節之前，可以先看一下我整理的ＰＡＡ阿洛酮糖影片，快速先了解重點(直接播放就會有中文字幕）：

看完影片了嗎？（喜歡就順便按一下訂閱吧！）接下來我們就要來談更多阿洛酮糖的細節，先從什麼是阿洛酮糖開始吧！

什麼是阿洛酮糖？

阿洛酮糖（allulose）又被稱作 D-阿洛酮糖（D-psicose）。它被歸類為“稀有糖”（rare sugar），因為在天然的情況下，極微量的阿洛酮糖存在於某些食物中。含有微量阿洛酮糖的食物包含小麥、無花果等等。

像葡萄糖和果糖一樣，阿洛酮糖是一種單醣（monosaccharide）。我們一般使用的蔗糖，則是由葡萄糖和果糖結合而成的二糖（disaccharide）。

阿洛酮糖的化學式與果糖相同，但排列方式不同。但也因為如此，這種結構上的差異會導致的身體代謝阿洛酮糖方式跟代謝果糖的方式完全不同。根據一篇 2010 年發表於《Metabolism》期刊的研究，人體攝入的的阿洛酮糖會有 70-84% 被從消化道吸收到血液之中，但它不會被作為身體所需的熱量使用，而是會直接從尿液中被排出。[1]

對於患有糖尿病或正在血糖不穩定的人來說，阿洛酮糖是很好的代糖，因為它不會提高血糖或胰島素水平。阿洛酮糖每克僅 0.2-0.4 卡路里的熱量，約為一般食用糖卡路里的 1/10。

此外，2015 年發表於《Pharmacology & therapeutics》期刊的研究更發現阿洛酮糖具有抗炎性（Anti-inflammatory），也有助於預防肥胖和降低其他並發患慢性病的風險。

雖然在某些食物中含有極微量的阿洛酮糖，但因為量實在太少難以量產，製造商因此開發出使用酶將玉米和其他植物中的果糖轉化為阿洛酮糖的量產發方式，終於能實現量產。 [3]

阿洛酮糖是一種稀有糖，其化學式與果糖相同。 但因為它不會被身體代謝，所以它不會升高血糖或胰島素水平，卡路里也極低。

阿洛酮糖也許能幫助血糖控管

阿洛酮糖或許有潛力成為糖尿病患者的替代糖，並幫助血糖控管。神奇的是，這裡講的可能不只是阿洛酮糖代糖功能而已，許多研究認為阿洛酮糖有能在「同樣程度的飲食狀態下」，潛在降低血糖的功能。

事實上，許多動物研究發現，它可以通過保護胰腺中產生胰島素的 β 細胞，進而降低血糖、增加胰島素敏感性並降低患 2 型糖尿病的風險。[4][5][6][7]

一項 2012 年發表於《Biochemical and biophysical research communications》期刊的研究比較給予過胖的大鼠阿洛酮糖、水或葡萄糖，發現食用阿洛酮糖的大鼠比其他兩組具有改善的 β 細胞功能、更好的血糖反應和較少的腹部脂肪增加。需注意的是以上研究結果為動物實驗，阿洛酮糖是否對人體有相似或相同的功能，還有待後續研究證實。[7]

人類研究的部分，一些初步研究也發現阿洛酮糖可能對人類的血糖調節能產生有益影響。[8][9] 一項2008年發表於《Journal of nutritional science and vitaminology》的研究招募了 20 名健康的年輕人並分成兩組，一組食用了了 5-7.5 克阿洛酮糖和 75 克糖麥芽糊精（maltodextrin），另一組只單獨服用麥芽糊精，結果發現與「單獨服用麥芽糊精組」相比，「同時服用阿洛酮糖組」的受試者血糖和胰島素水平有顯著的降低。[8]

另一項發表於 2010 年發表於《Bioscience, biotechnology, and biochemistry》期刊的雙盲安慰劑對照試驗研究則招募了26 名成年人，這項研究中部分受試者為糖尿病前期患者（prediabetes）。研究者使用把受試者分為兩組，一組直接用餐，另一組則同時食用 5 克阿洛酮糖。飯後兩個小時，受試者每 30 分鐘測量一次血糖。研究人員發現，服用阿洛酮糖的參與者在 30 和 60 分鐘時血糖水平顯著降低。

要注意的是，以上皆為小樣本小規模的研究，因此阿洛酮糖潛在治療糖尿病和糖尿病前期患者的功能還有待後續研究才能確保是否能作為長期治療的應用，但迄今為止的科學證據都偏向正面。

在動物和人類研究中，已發現阿洛酮糖可能可以降低血糖水平、增加胰島素敏感性並有助於保護產生胰島素的胰腺 β 細胞。但長期使用的效果和副作用尚未明朗，還有待後續研究追蹤。

阿洛酮糖或許能幫助脂肪燃燒！

許多大鼠進行的動物實驗發現，阿洛酮糖也可能有助於促進脂肪燃燒。

在一項於 2012 年發表於《Journal of food science》期刊的研究中，過胖的大鼠被餵食含有阿洛酮糖、蔗糖或赤蘚糖醇（Erythritol ，為另一種市面上常見的代糖）的高脂肪飲食八週。結果發現，與餵食赤蘚糖醇或蔗糖的大鼠相比，餵食阿洛酮糖的大鼠八週內增加的腹部脂肪比較少。

很有趣的地方是，與阿洛酮糖一樣，赤蘚糖醇也幾乎沒有卡路里，也不會升高血糖或胰島素水平。儘管如此，此研究發現阿洛酮糖除了可以和赤蘚糖醇一樣作為代糖，還有減少脂肪形成的額外功能。[11]

在另一項 2014 年發表於《International journal of food sciences and nutrition》期刊的研究中，食用高糖飲食的大鼠被同時餵食含有 5% 的纖維素（cellulose）或 5% 的阿洛酮糖。與纖維素組的大鼠相比，阿洛酮糖組夜間燃燒了更多的卡路里和脂肪，進而因高糖飲食而導致的脂肪增加少很多。

阿洛酮糖的燃脂以及防止體脂肪形成功能也受到目前一些小規模人體實驗的支持，一項於 2018 年發表於《Nutrients》期刊的雙盲安慰劑對照試驗研究探討阿洛酮糖是否有助於減少體脂、影響血液膽固醇和影響糖尿病標誌物。結果表明，與服用安慰劑的人相比，飲用高劑量阿洛酮糖飲料的人的體脂百分比、體脂量和 BMI 指數都顯著降低。[14] 這項研究招募了 121 名 20-40 歲不等的南韓受試者，將其分為三組，一組服用蔗糖（0.012 g × 2 次/每日）、一組服用少量阿洛酮糖（4 g × 2 次/每日）、一組服用高劑量阿洛酮糖（7 g × 2 次/每日）。

研究人員接著使用 CT 掃描來檢查參與者腹部脂肪區域的變化。在研究結束時，與服用安慰劑的人相比，飲用高劑量阿洛酮糖組的人的總脂肪面積顯著減少。

這項研究的結果表明，用阿洛酮糖作為代糖可能可以為超重的人帶來潛在的額外好處。然而這項研究為小樣本研究，因此研究人員在未來需要在更多樣化的樣本中進行進一步研究以證實這些結果。

動物實驗與小樣本人體實驗表明，阿洛酮糖可能會增加脂肪燃燒並有助於預防肥胖。然而，研究人員在未來需要在更多樣化的樣本中進行進一步研究以證實這些結果。

阿洛酮糖或許能助於預防脂肪肝

一些對大鼠和小鼠的動物研究發現，除了防止體重增加外，阿洛酮糖似乎還可以減少肝臟中的脂肪儲存。[15][16] 一項 2010 年發表於《Journal of food science》期刊的研究中，患有遺傳性糖尿病的小鼠被給予阿洛酮糖、葡萄糖、果糖或無糖飲食，結果發現與無糖飲食的小鼠相比，阿洛酮糖組小鼠的肝臟脂肪減少了 38%。同時與其他組相比，阿洛酮糖組小鼠的體重增加較少，血糖水平也較低。

阿洛酮糖或許能幫助減少脂肪同時保留肌肉

很多人在減脂的過程中最害怕的就是同時流失肌肉，一項以小鼠為樣本的研究發現，阿洛酮糖除了能潛在促進肝臟和身體脂肪減少，它很有可能還可以同時防止肌肉流失。[17]這項 2015 年發表於《Journal of food science》期刊的研究發現小鼠攝入阿洛酮糖十五週後顯著降低了體重和肝臟的重量，並且體重的減輕與包括腹部內臟脂肪在內的總脂肪量的減少有關，而不是非脂肪包括肌肉等的體重。這些結果表明，在沒有運動療法或飲食限制的情況下，補充阿洛酮糖可能可以改善餐後高血糖和肥胖相關的肝脂肪指數。因此，阿洛酮糖可作為潛在預防和改善肥胖和肥胖相關疾病的補充劑。

當然啦，由於以上皆為動物實驗，還要再觀望後續的人體研究才得以證實相同功效能也能在人體產生。

對小鼠和大鼠的研究發現，阿洛酮糖也許可以降低患脂肪肝的風險，也可能在促進脂肪減少的同時幫助保留肌肉。但由於目前研究數量有限且多為動物實驗，我們可能要繼續觀望將來對人體進行的研究才能下結論。

阿洛酮糖安全嗎？有什麼副作用嗎？

很多人看到這裡一定覺得「天底下哪有這麼好的事！」，竟然有一種糖不但吃了不會變胖、不會升高血糖、不會引響胰島素分泌，還能減脂預防脂肪肝？不可能！阿洛酮糖一定跟其他的代糖一樣有不為人知的副作用！本段就來討論目前對於阿洛酮糖的研究中，對於阿洛酮糖副作用的已知資訊，以及美國食藥署與歐盟對阿洛酮糖目前的管制狀態。

2012 年 6 月，美國食品藥品監督管理局 (FDA) 首次接受了南韓食品公司 CJ CheilJedang, Inc. 的通報，准許將阿洛酮糖作為各種特定食品類別中的代糖，並被 FDA 認可為「普遍認為安全」 (generally recognized as safe，GRAS)，不過在當時，食品公司還是必須在產品包裝上將阿洛酮糖視為一般糖類，標注在食品標示上的總糖分和添加糖的糖分。2019 年 10 月，FDA 宣布阿洛酮糖可以不用算在營養標籤上的總糖量和添加糖量中，但必須把每公克 0.4 卡路里的碳水化合物標示上去。目前為止，歐盟則尚未允許阿洛酮糖的使用。

就目前研究結果而言，阿洛酮糖「似乎是」安全的。兩項以大鼠作為樣本的動物實驗，持續餵食大鼠 3 至 18 個月的阿洛酮糖，研究結果均沒有發現阿洛酮糖對大鼠產生毒性或其他健康相關問題。[18][19]在一項研究中，大鼠被餵食每磅（0.45 公斤）體重約 1/2 克的阿洛酮糖，持續 18 個月。 到研究結束時，阿洛酮糖組的大鼠沒有發現明顯的副作用，也沒有與肝腎肥大相關的現象發生。 值得一提的是，此研究使用的阿洛酮糖劑量相當大， 換算成體重 150 磅（68 公斤）的成年人，等同於約為每天服用超過 1/3 杯的阿洛酮糖。但即使如此還是沒有發現顯著的負面副作用。

一項 2010 年發表於《Bioscience, biotechnology, and biochemistry》期刊的研究招攬 17 名受試者，一天三餐服用 5 克阿洛酮糖，共一日 15 克持續 12 週，也未發現任何的負面副作用。[20]

要注意的是，一項2018年發表於《Nutrients》期刊的研究發現有些人食用過量的阿洛酮糖可能會腹痛和腹瀉等腸胃不適的問題，根據其研究結果，較為安全的阿洛酮糖食用量為單次食用體重每公斤0.4克以下，以及單日食用量體重每公斤0.9克以下。也就是根據此研究，說如果您體重為50公斤，建議單次食用量最好不要超過20公克、每日食用量也最好控制在45公克以下。

從現有研究判斷，阿洛酮糖可能是安全的，適量食用不太可能導致健康問題。 然而，上述研究多為動物研究或小樣本人體試驗，長期食用阿洛酮糖是否會對降康造成負面影響，還有待進一步研究才能下定論。

使用極高劑量的阿洛酮糖進行長達 18 個月的動物研究後，沒有發現任何毒性或副作用的跡象。小規模人體實驗中，食用適量阿洛酮糖也未發現任何負面副作用。然而若單日大量食用，則可能造成腹痛和腹瀉等腸胃不適的問題。

針對長期服用阿洛酮糖對人體的影響的研究目前還很有限，但現有研究尚未發現任何嚴重的健康風險。然而，目前已發表相關研究多為動物研究或小樣本人體試驗，長期食用阿洛酮糖是否會對降康造成負面影響，還有待進一步研究才能下定論。

阿洛酮糖適不適合用來做烘焙點心呢？

阿洛酮糖和其他代糖最大的不同就是他其實技術上來說是「真的糖」，而且在烘焙的過程中，許多人都覺得阿洛酮糖和一般使用的蔗糖的化學反應很相似。美國一家專賣低碳烘焙產品的公司 Sweet Logic 就寫了一篇文章比較赤蘚糖醇與阿洛酮糖在烘焙過程上的差別，他們發現赤蘚糖醇的成品容易有結晶，也不會像真的糖一樣焦糖化，還有由於赤蘚糖醇是種糖醇（Sugar alcohol）所以吃的時候會有一種酒精蒸發時的奇怪冰涼感，阿洛酮糖就完全沒有上述問題，所以他們比較喜歡阿洛酮糖。但注意阿洛酮糖的甜度只有蔗糖的 70%，所以要達到相同的甜度需要增加更多的阿洛酮糖，同時也可能增加成品的體積。

如果搜尋了有關於利用阿洛酮糖作為烘焙用糖的食品科學論文，會找到一些滿有趣的研究。一項 2020 年發表於《Journal of Food Processing and Preservation》期刊的研究，烤了25%、50%、75% 和 100% 的阿洛酮糖磅蛋糕，還有一個 100% 蔗糖的磅蛋糕當控制組，比較了五種蛋糕烘烤的狀態和成品，發現隨著阿洛酮糖的比例增加，磅蛋糕外層焦糖化的速度就越快 （就像烘焙師說的阿洛酮糖跟蔗糖比比較容易烤焦），但五種磅蛋糕的質地沒有顯著差異。[21]

另一項 2021 年發表於《LWT》期刊的研究則比較阿洛酮糖和蔗糖做的杯子蛋糕，也得到相似的結果，有趣的是，這項研究另外發現由於阿洛酮糖蛋糕在烘烤過程中水分流失的速度比蔗糖蛋糕慢，而且通常需要比較久的時間烘烤才能達到跟蔗糖蛋糕一樣的質地，但是同時阿洛酮糖蛋糕的表皮也更容易烤焦，所以對烘焙師來說，拿捏阿洛酮糖蛋糕的烘烤溫度和時間是相當大的考驗，但若拿捏得好，成品的口感、質地和味道可以和一般蛋糕十分相似。[22]

阿洛酮糖在烘焙的過程中與蔗糖相當相似，但甜度只有蔗糖的 70%，所以要達到相同的甜度需要增加更多的阿洛酮糖，同時也可能增加成品的體積。阿洛酮糖焦糖化的速度可能比蔗糖快也更容易烤焦，但實驗發現阿洛酮糖蛋糕通常需要比較久的時間烘烤才能達到跟蔗糖蛋糕一樣的質地，所以對烘焙師來說，拿捏阿洛酮糖蛋糕的烘烤溫度和時間是相當大的考驗，但若拿捏得好，成品的口感、質地和味道可以和一般蛋糕十分相似。

所以真的可以放心吃阿洛酮糖嗎？

簡單的答案就是：還是要跟你的醫師討論啦！

雖然我們目前為止，並沒有發現阿洛酮糖有嚴重的副作用，但就如其他代糖一樣，由於現有研究證據還是相當有限，所以到目前為止，並不清楚長期食用是否會對人體健康有任何負面的影響。

所以如果你想嘗試以阿洛酮糖取代一般的糖，還是跟醫生和營養師討論之後，再決定要直接使用，或是觀望後續研究吧！

編按：

臺灣 FDA 將其列為「未確認安全性尚不得使用之原料」

參考資料

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2. Hossain, A., Yamaguchi, F., Matsuo, T., Tsukamoto, I., Toyoda, Y., Ogawa, M., … & Tokuda, M. (2015). Rare sugar D-allulose: Potential role and therapeutic monitoring in maintaining obesity and type 2 diabetes mellitus. Pharmacology & therapeutics, 155, 49-59.
3.  A new way to make allulose may not sweeten the sugar’s appeal. Food Dive. Retrieved 2021-07-08.
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7. Hossain, A., Yamaguchi, F., Matsunaga, T., Hirata, Y., Kamitori, K., Dong, Y., Sui, L., Tsukamoto, I., Ueno, M., & Tokuda, M. (2012). Rare sugar D-psicose protects pancreas β-islets and thus improves insulin resistance in OLETF rats. Biochemical and biophysical research communications, 425(4), 717–723. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2012.07.135
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