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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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  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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ECU: 汽車大腦的演化與挑戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/02 ・3793字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 威力暘電子 合作,泛科學企劃執行。

想像一下,當你每天啟動汽車時,啟動的不再只是一台車,而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機,後果會有多嚴重?方向盤可能瞬間失靈,安全氣囊無法啟動,整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情,而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天,我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟,汽車的「大腦」—電子控制單元(ECU),是如何從單一功能,暴增至上百個獨立系統?而全球頂尖的工程師們,又為何正傾盡全力,試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化?

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代,當時的汽車工程師們面臨一項重要任務:如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力?「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現,關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間:火星塞的點火時機,也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內,這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一!引擎效率就能提升整整一成!這不僅意味著車子開起來更順暢,還能直接省下一成的油耗。那麼,要如何跨過這道門檻?答案就是:「電腦」的加入!

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工程師們引入了「微控制器」(Microcontroller),你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法,在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內,精準計算出最佳的點火角度,並立刻執行。

從此,引擎的性能表現大躍進,油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元(ECU)的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)。

汽車電子控制單元的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)/ 圖片來源:shutterstock

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功,在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像:「這 ECU 這麼好用,其他地方是不是也能用?」於是,ECU 的應用範圍不再僅限於點火,燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車,甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而,問題來了:這麼多「小電腦」,它們之間該如何有效溝通?

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為了解決這個問題,1986 年,德國的博世(Bosch)公司推出了一項劃時代的發明:控制器區域網路(CAN Bus)。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上,就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是,CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如,煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息,絕對能搶先通過,避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題,但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線,並連接各種感測器和致動器。結果就是,一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里,總重量更高達 50 到 60 公斤,等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面,大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束,簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障,無疑讓人一個頭兩個大。

大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。/圖片來源:shutterstock

汽車電子革命:從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代,汽車電子架構迎來一場大改革,「分區架構(Zonal Architecture)」搭配「中央高效能運算(HPC)」逐漸成為主流。簡單來說,這就像在車內建立「地方政府+中央政府」的管理系統。

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可以想像,整輛車被劃分為幾個大型區域,像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙,就像數個「大都會」。每個區域控制單元(ZCU)就像「市政府」,負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合,並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理,就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台(HPC)擔任,統籌負責更複雜的運算任務,例如先進駕駛輔助系統(ADAS)所需的環境感知、物體辨識,或是車載娛樂系統、導航功能,甚至是未來自動駕駛的決策,通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中, 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子,便精準地切入了這個趨勢,致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢,威力暘提供的解決方案,就像是將好幾個「分區管理員」的職責,甚至一部分「超級大腦」的功能,都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力,可同時支援 ADAS 與車載娛樂,還能兼容多種通訊協定,大幅簡化車內網路架構。如此一來,車廠在追求輕量化和高效率的同時,也能顧及穩定性與安全性。

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2008 年威力暘電子致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台 /圖片來源:shutterstock

萬無一失的「汽車大腦」:威力暘的四大策略

然而,「做出來」與「做好」之間,還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯?具體來說,威力暘電子憑藉以下四大策略,築起其產品的可靠性與安全性:

  1. AUTOSAR : 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層(RTE)和基礎軟體層(BSW)。就像在玩「樂高積木」,ECU 開發者能靈活組合模組,專注在核心功能開發,從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
  2. V-Model 開發流程:這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般,左側從上而下逐步執行,右側則由下而上層層檢驗,確保每個階段的安全要求都確實落實。
  3. 基於模型的設計 MBD(Model-Based Design) 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具,把整個 ECU 要控制的系統(如煞車),用數學模型搭建起來,然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前,就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷,,並驗證安全機制是否有效。
  4. Automotive SPICE (ASPICE) : ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」,它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性,而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」,也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化,並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作,其能否正常運作,自然被視為最優先項目。為此,威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準:ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統(特別是 ECU)的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」,從概念、設計、測試到生產和報廢,都詳細規範了每個安全要求和驗證方法,唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略,威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準,才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而,ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡,「大腦」變得更集中、更強大後,汽車產業又迎來了新一波革命:「軟體定義汽車」(Software-Defined Vehicle, SDV)。

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軟體定義汽車 SDV:你的愛車也能「升級」!

未來的汽車,會越來越像你手中的智慧型手機。過去,車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」,想升級?多半只能換車。但在軟體定義汽車(SDV)時代,汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」,能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA(Over-the-Air)技術,車廠能像推送 App 更新一樣,遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過,這種美好願景也將帶來全新的挑戰:資安風險。當汽車連上網路,就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭,輕則個資外洩,重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV,業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略,確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程,到安全認證,這些努力,讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新,也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力,威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota,以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈,更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴,以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈,並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產,驗證其流程與品質。

毫無疑問,未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷,交由電腦判斷,比交由人類駕駛還要安全的那一天,離我們不遠了。而人類的角色,將從操作者轉為監督者,負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全,人類甘願當一個「最弱兵器」,其實也不錯!

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