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甜‌的‌益‌生‌菌‌不‌好‌嗎?‌益‌生‌菌‌添‌加‌物‌大‌破‌解‌ ‌

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2021/08/20 ・2746字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 農純鄉 委託,泛科學企劃執行。

作者 / 許君咏

現代人生活忙碌,平時沒有時間好好保養身體,因此攝取保健食品已然成為許多人的標準配備了,其中又以益生菌為最熱門的產品之一,然而市面上的益生菌五花八門,大部分都含有添加物,到底這些添加物是什麼? 添加物都是壞東西嗎?

那我們先來談益生菌中為什麼要有添加物吧!

正常的益生菌是沒有味道的,為了增加適口性,最簡單的就是添加砂糖(甜味),配合各式各樣的風味香料。

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甜味的部分除了砂糖以外,也可能是人工甘味劑、代糖,如阿斯巴甜等,訴求低熱量等等,但畢竟是添加物,食用上還是會有需要考慮的地方。風味類的添加物,除了香料外,也有看過添加如檸檬、蔓越莓的果汁「風味粉」,之所以稱為風味粉,就是因為是以香料為主體,不是我們認知的單純果汁製作而成的粉末。這些添加物除了調整口感外,並沒有其他作用。

砂糖、人工甘味劑、果汁風味粉等添加物除了調整益‌生‌菌‌的口感外,並沒有其他作用。圖/Pexels

不過,這不代表有甜味的益生菌就是不好的,在益生菌中添加適量的「寡糖」或是「天然果汁粉」,不只可以增加風味、口感,還能夠幫助益生菌在腸道中存活!這些添加物我們稱為「益生質」(Prebiotics),也有人稱為「益生元」。

益生菌和我們一樣屬於異營生物,因此如果沒有足夠的營養,就算吃了再多益生菌,它們也會被代謝掉,無法在腸道中長期生存,益生質就像是益生菌的食物,可以被益生菌所利用,提供能量及營養,所以益生質能夠調整腸道微生物的組成和功能。

此外,益生質還能夠改變腸道的環境,因為益生質的發酵產物主要是酸,能夠降低腸道的 pH 值,有助於對抗喜歡鹼性環境的壞菌,同時促進腸道表皮細胞的代謝機能。而根據動物及人體研究,食用益生質也可以透過增加保護性微生物的數量來提高免疫功能。

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既然益生質的功用這麼多,哪些物質能夠作為益生質呢?

其實益生質的種類非常多,但大多數屬於不容易被人體消化的低聚醣碳水化合物,例如​​膳食纖維、寡醣,及少數非含碳的維生素、礦物質等。而根據​​ 2008 年國際益生菌益生質科學協會(ISAPP)定義,益生質必須要有以下幾個特徵:

  1. 不會被哺乳動物的酵素水解,也不應該在腸胃道被吸收。也就是說,益生質不能被人體分解或吸收,不然益生菌吃啥呢?
  2. 可以被益生菌發酵,意即對益生菌來說是可以利用的。
  3. 可以選擇性地刺激腸道細菌的生長或活性,過程中能改善宿主的健康。換句話說被稱為益生質的化合物可以讓好菌越好,不讓壞菌茁壯。

常見的益生質來源像是富含抗性澱粉膳的食物,例如未熟成的香蕉、某些蔬菜及全穀類、以及蜂蜜。有些我們常吃的天然發酵食品中,除了益生菌也經常會含有益生質,例如泡菜、酸奶、優格、紅茶等等。近年來隨著關於益生質與健康的研究越來越多,也漸漸有科學家建議配製益生質和益生菌一起食用。

常見的益生質來源像是富含抗性澱粉膳的食物,例如全穀類、以及蜂蜜。天然發酵食品中也經常會含有益生質,例如優格等等。 圖/Pexels

然而,說到這裏,你或許會想問,難道吃益生質不會有副作用嗎?

事實上,因為我們的腸道酵素不能分解多醣和寡醣,因此可能會引起腸胃脹氣等現象,但其實會不會引起副作用,主要和劑量多寡有關,例如每天攝取 2.5-10 公克的益生質有機會引起脹氣,而目前市售的益生質產品大多為每份 1.5-5 公克。

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包埋技術層層保護益生菌

前面說了這麼多益生質,但益生菌只要益生質就能活下去嗎?並不是!

益生菌從生產到進入我們的腸道,環境千變萬化,處處是危機,可能會讓益生菌失去活性或者死亡,因此想讓益生菌安全抵達目的地,就要靠「多層包埋技術」,就像是幫益生菌穿上防護衣,保護它度過層層關卡,在該作用的地方發揮功能。

在認識多層包埋技術之前,我們先來了解另一個技術——「微膠囊化」,其實膠囊化的技術距今已經發展四十多年之久,而「微膠囊」顧名思義就是數微米到數毫米的膠囊顆粒。基本上,微膠囊技術就是利用天然或合成的高分子材料,將氣態、液態或是固態的內容物包裹起來,隔絕外界環境的影響,讓我們使用、儲存更方便。

而多層包埋技術就是透過微膠囊將益生菌包裹起來,從生產製造到消費者食用的一路上,保護著它,避免受到傷害或者死亡。因此主要可以分為幾大層,例如在加工的過程中,會將益生菌乾燥、冷凍,為了讓益生菌維持活性,需要「耐加工層」;而為了延長保存期限,需要隔絕外界環境的影響,需要能隔絕空氣、抗光、抗濕的「耐儲存層」;在被消費者吞下去之後,還須經過消化道,例如益生菌經過胃酸時,容易被胃酸破壞,因此還要能夠「耐酸鹼」;最後,如同我們前面提及的,益生菌也需要「食物」,所以也有一層「營養層」。

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益生質+包埋技術=?

包埋是一種具有彈性的技術,通常可以根據食品的特性、需求不同,調整包埋的方式,因此逐漸演變出雙層、三層等包埋技術,例如近期也有將益生質作為「營養層」,能夠提供益生菌轉換成能量,在腸道裡活得更好、更久。

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參考文獻

  1. 腸道好菌的食物:認識益生質
  2. 益生元
  3. Health News Flyer: 益生質
  4. Micro-encapsulation
  5. 什麼是包埋益生菌?5 分鐘認識乳酸菌多層包覆
  6. 益生菌(Probiotics)及益菌生(Prebiotics)相關介紹
  7. Flint, H. J., Duncan, S. H., Scott, K. P., & Louis, P. (2007). Interactions and competition within the microbial community of the human colon: links between diet and health. Environmental microbiology, 9(5), 1101-1111.
  8. Davani-Davari, D., Negahdaripour, M., Karimzadeh, I., Seifan, M., Mohkam, M., Masoumi, S. J., … & Ghasemi, Y. (2019). Prebiotics: definition, types, sources, mechanisms, and clinical applications. Foods, 8(3), 92.
  9. 益生質的定義 Gibson, G. R., Scott, K. P., Rastall, R. A., Tuohy, K. M., Hotchkiss, A., Dubert-Ferrandon, A., … & Buddington, R. (2010). Dietary prebiotics: current status and new definition. Food Sci Technol Bull Funct Foods, 7(1), 1-19.
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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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AI 可以設計散熱,但誰敢讓它出貨?林唯耕談算力背後的物理現實
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/08/20 ・2819字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 高柏科技 合作,泛科學撰文

林唯耕剛回台灣任教時,曾在清華大學的實驗室裡用一立方公分的「氨」做實驗。沒想到氨氣意外洩漏,那股刺鼻的氣味瞬間瀰漫整棟大樓,引來眾多師生抗議。

「從此以後,我再也不敢在實驗室裡用氨了。」他在《思想實驗室》的訪談中,帶著笑意回憶這段往事。

這段插曲聽來像是一則工程師的寓言:在理論模型中,氨是太空熱控系統的理想介質;但在現實的辦公大樓裡,它首先是逼人逃竄的臭味。公式本身沒有錯,但現實世界永遠比公式更複雜——它包含了人、成本、風險,以及必須為後果負責的工程師。

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高柏科技技術專家、清華大學榮譽退休教授林唯耕 ,曾任職於美國 OAO 工程部熱流組,深耕電子構裝散熱與熱管技術多年。隨著 AI 浪潮席捲全球,他鑽研一輩子的老問題再次被推向科技產業的核心:當晶片運算速度無止境攀升,那股伴隨而生的熱,究竟該往哪裡去?

熱不會讀新品發表會

科技巨頭在發表會上熱衷於談論大型語言模型、GPU 規格與驚人的算力。這些詞彙在投影片上光鮮亮麗,彷彿進步毫無邊界。然而,每一次數位運算都紮實地發生在實體晶片上。晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護。在物理現實面前,再動聽的發表會敘事也必須低頭。

晶片會發熱、材料會疲勞老化,一旦設備過熱,系統便會降頻保護 / 圖片:envato

回顧個人電腦發展早期,晶片幾乎不需專屬散熱元件。隨後,鋁製鰭片、風扇、熱管到均溫板逐一登場。這段歷程常被視為技術升級,其實更像是對空間的極限勒索:晶片功率翻倍,發熱源的面積卻沒變大,機箱空間也不可能無限擴張。

林唯耕指出,散熱設計的核心只有三要素:功率、熱源面積與空間限制。他舉例,在標準的 1U 機箱中,若發熱面積約為三十乘三十毫米,氣冷系統在達到八百瓦時就會面臨瓶頸。這並非固定的物理常數,而是取決於空間、面積與氣流的動態平衡。最現實的代價在於,風扇轉速提升的背後,是噪音、電力損耗與空間占用。

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因此,「液冷技術」的興起並非單純為了追求酷炫,而是算力密度提升後的必然選擇。它能更精準地帶走晶片廢熱,卻也將新的挑戰帶入機房:漏液風險、流道堵塞、材料相容性,以及維運時的難度。工程的進步,本質上鮮少是徹底消滅問題,更多時候是選擇一組「比較值得承擔」的新問題。

太空教他的,不是把答案搬回地面

太空熱控工程之所以迷人,是因為它剝奪了地球上最常見的散熱工具。在真空宇宙中,沒有空氣能讓風扇製造對流;受光面溫度破百度,陰影處卻極度嚴寒。工程師必須純粹仰賴熱傳導、熱輻射,以及熱管與環路型熱管(LHP)來搬移熱能。

熱管運作的關鍵在於「相變」——液體蒸發時吸收大量潛熱,冷凝後重回循環。林唯耕比較了銅與水的熱傳導能力:在他設定的特定條件下,實心銅塊約能傳導 120 瓦的熱能;但若每秒有一立方公分的水發生蒸發相變,移熱量可瞬間拉升至 2.4 千瓦(kW)。他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。

儘管如此,太空科技並不能直接套用到地面。太空元件因考量重量、功耗與維修難度,偏好無馬達幫浦的被動式設計;但地面 AI 伺服器面臨更高的熱負載與環境溫度,往往仍需幫浦驅動流量。當年那場「氨氣洩漏」事故正是最好的提醒:技術是否「先進」,與它是否「適合」當下的場景,始終是兩回事。

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他強調「每秒」的觀念,因為散熱談的是動態流動速率,而非靜態的冷卻魔法。/圖片:envato

好論文,為什麼仍可能造不出好產品

學術研究致力於證明「可行性」,而工業現場則要求「可重複性」——不僅要能運作,還得確保每台出廠的設備都不漏水。林唯耕將此定義為「從 0 到 1」與「從 1 到 100」的差別。後者涉及良率、成本、公差與客戶信任。論文中那次最完美的實驗數據,在產線上往往未必管用。

他從不避談失敗。在高柏科技早期與學界合作時,也曾遇過實驗數據無法複製,或研究方向偏離產業需求。這未必是雙方努力不夠,而是彼此對「成功」的標準不同。為了解決這道鴻溝,高柏科技推動「柏苗啟航創新培育計畫」,每年投入逾千萬資金與成大、中山、台科大等校合作,並指派專業人才在過程中持續微調、校正,確保研發貼近產線現實。

他分享了近期一項液冷工質校正專案。團隊使用非侵入式的超音波流量計進行觀測,但由於儀器預設以「水」校正,換成其他化學流體後讀數便出現誤差。最初嘗試用幫浦壓差推算,卻發現缺乏重複性,數據甚至推導出不合理的蒸發率。最後團隊回歸基本面,改用秤重法搭配能量平衡進行交叉驗證,才讓數據成功收斂。

這個故事真正的價值不在於「產學雙贏」的口號,而在於那段不夠優雅的挫折:假設失效、數據混亂、方法砍掉重練。也正是在這種時刻,企業需要的不只是會算數的人才,而是能洞察研究何時「走鐘」,並有權力喊停、要求重來的關鍵決策者。

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林唯耕坦言,過去在校園裡總認為「技術第一、成本第二」,進入商界後才驚覺行銷與信任關係往往才是關鍵。這番話雖然不如科技突破那樣動聽,卻是產品能否進入市場的殘酷真相。再卓越的散熱設計,若無法穩定生產或贏得客戶信任,也僅止於一份精美的報告。

AI 會給答案,誰來負責出貨?

訪談尾聲,主持人國威提出了一個時代難題:假設 AI 能在彈指間生成散熱架構、材料配方與流道設計,企業該選擇全面擁抱 AI 的速度,還是保留緩慢但穩定的工程驗證,以規避潛在的失效風險?

林唯耕拒絕落入二選一的框架。他的觀點是:兩者並存。AI 擅長處理資訊、生成草案;但工程師仍須實作原型,進行嚴苛的性能與可靠度測試,最終由人決定是否出貨。這並非盲目崇拜人類直覺,而是基於一項事實:AI 的資料庫裡,通常沒記載下一次「意外洩漏」或「材料疲勞」的細節,且模型永遠無法為量產結果擔負法律與商業責任。

在 AI 時代,最稀缺的未必是熟練下指令(Prompt)的人,而是具備這種能力的人:能預判答案可能在哪裡出錯、能設計實驗將問題「逼」出來,並且願意為最終的量產品質負起責任。

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大眾習慣將雲端想像成輕盈、無重量的空間。但現實中,雲端是由龐大的機房架構而成,裡面裝滿了晶片、管線、泵浦與冷卻液。虛擬算力的每一次擴張,都會在實體世界留下發熱的足跡。散熱工程師的價值,就是不讓這筆物理帳單,被埋沒在光鮮亮麗的投影片背後。

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