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飲食對微生物的影響──《微生物的巨大衝擊》

天下雜誌出版_96
・2016/05/10 ・1435字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 555 ・八年級

演講者/Roger Knight

人類身上微生物相(指微生物本身,微生物群系是指微生物的基因)發展最重要的時期是嬰兒期。康乃爾大學的微生物學教授萊伊(Ruth Ley)和我的實驗室共同研究,追蹤一名孩童從出生當天到 838 天大的糞便。我們從糞便中發現,這個自然產的男嬰腸道微生物群系,一開始類似成年女性陰道微生物,最後發展成為一般成年男性的微生物群系,不過在前後兩端時間點之間的變化很大。

這個小男嬰每天糞便微生物群落的變化,都要比兩個健康者的糞便微生物差異還要大。有的時候,他隔週之間微生物變化之大,超過我們另一個相關計劃中,250 名成年人所含括的差異。

就微生物來看,這個男嬰一開始像熊(熊以肉類為主食,因此腸道簡單),最後像猴子。有一個特殊情況是,小男嬰曾因為耳朵感染而服用抗生素,這段期間,小男嬰的微生物變化讓他不只像是另一個人,而更像是另一個物種。不過在幾個星期後就恢復了,他的微生物持續變化,變成類似成人的狀態。這引發了一些問題,我們給孩童以及自己抗生素的頻率和劑量是多少

p72

食物決定腸道微生物的樣貌

飲食也會影響微生物群系,而且很早就開始了。飲用母乳配方乳也會造成重大的變化,飲用母乳的嬰兒會接觸到存在母乳中的特殊微生物,而且母乳中特殊的糖會促進有益微生物的生長。在吃固體食物之後,嬰兒體內的微生物群系會進一步的演變。在這個約六個月大的階段,相較於不同人之間的微生物群系差異,短期的飲食變化造成微生物群系的改變比較小,但是長期下來,飲食變化的影響巨大,如果超過一年,會使得消化蛋白質和消化纖維素這兩大群細菌的平衡有所調整,這是我們所觀察到對腸道微生物群系的最大影響之一。

這兩種腸道細菌也代表了全球多樣性中較不為人知的面向:腸道微生物群系。沒錯,世界各地有不同語言和文化的人,他們腸道中的微生物也不同。飲食中肉類含量高的人(美國人與歐洲人), 腸道中主要的細菌屬於類桿菌屬(Bacteroides),飲食中含有大量穀物的人,腸道中普雷沃氏菌屬(Prevotella)比較多。不過其中的變化就更複雜了,例如:美國人和歐洲人的微生物群系彼此可以區分出來,即使在較小區域中,如西班牙和丹麥人也是可以區別彼此的微生物群系,但相較之下,過著傳統生活的人,彼此的微生物就相似多了。

與美國人相比,馬拉威農人的主食是玉米、委內瑞拉農人主要吃的是木薯,兩者腸道中有比較多普雷沃氏菌,這與兩者飲食中都富含纖維素有關,但也有可能是因為遺傳或是接觸到的環境所致 16。不過,這些差異可能非常小,例如:日本人的腸道微生物群系中有海洋類桿菌屬菌種的基因,這些菌種能夠消化腸道中的海藻,可能是吃壽司所產生的適應結果。(值得一提的是,我們實驗室研究過聖路易的居民,他們體內並沒有這些基因。不過我要說的是,如果你沒有吃過聖路易的壽司,建議你別吃。)

p75

你可能想要知道飲食到底是如何控制體內的微生物群系。答案可能要等久一點,因為在這個時間點,相關研究少得可憐,不過到目前為止所發現的關聯指出,飲食的效應廣泛,和營養不良、感染風險與粉刺有關。


986398149

 

 

 

你知道嗎?人類有十兆個細胞,但全身內外更充滿高達百兆的微生物細胞!在這個世界上,成為了與你共存不可或缺的夥伴。《微生物的巨大衝擊》,天下雜誌出版。


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為什麼吃甜的會蛀牙?——《生活中的東西都可以寫成化學式》

快樂文化
・2022/05/09 ・1404字 ・閱讀時間約 2 分鐘

來談談我們的敵人——蛀牙。

蛀牙的化學物語

導致蛀牙的主要原因有兩個。前面提過的蛀牙菌是其中一個因素,而蛀牙菌具體的名稱為「轉糖鏈球菌」,據說這種細菌常在孩童約三歲以前經由大人傳染,原因包括使用父母用過的筷子和湯匙,或輪流喝飲料等;另一個因素就是食物中所含的糖分,主要成分為「蔗糖」。

這兩個因素結合在一起時,就會發生以下情況:首先,轉糖鏈球菌利用蔗糖製造一種稱為「葡聚糖」的分子。葡聚糖的化學式為(C6H10O5)n,後面會再詳細說明。葡聚糖附著在牙齒表面,會成為轉糖鏈球菌的棲息地。此外,口腔中的其他細菌(根據統計,口腔中的細菌有 600 多種)也會混入其中。

這些附著在牙齒上的組合物稱為「牙菌斑」,有時也被稱為「齒垢」或「生物膜」(biofilm,又稱菌膜)。你可能在牙膏等的廣告中有聽過這些名詞。

之後,獲得棲息地的轉糖鏈球菌會產生大量的「酸」,引發去礦質作用,最終導致蛀牙。這個過程如下列所示。

轉糖鏈球菌生活在溫暖的葡聚糖裡,並分解出乳酸;事實上它們也會分解出醋酸,及一種稱為甲酸(HCOOH)的酸,但乳酸所佔的比例較高。這些酸會引發強烈的去礦質作用,溶解牙齒並造成蛀牙。

在這種情況發生前,必須好好刷牙,以澈底清除黏附在牙齒上的牙菌斑(葡聚糖+細菌)!即使是漱口,具黏性的牙菌斑也不易脫落,最有效的方法還是好好刷牙。而牙膏中含有研磨劑(可幫助去除汙垢的顆粒),能有效去除黏黏的牙菌斑。

不易蛀牙的甜食

上個單元我們說明了糖是如何引起蛀牙的。事實上也有一些分子的味道就和糖一樣甜,但卻不太容易引起蛀牙,其中最有名的分子之一就是「木糖醇」,你可能有聽過加了木糖醇的口香糖吧!這個分子的化學式為 C5H12O5,詳細的結構如下圖。

為什麼木糖醇味道甜甜的,卻不容易引起蛀牙呢?在回答這個問題前,我們先回想一下為什麼蔗糖(糖)會導致蛀牙。蔗糖是轉糖鏈球菌用來製造葡聚糖的材料,而反應過程中產生的果糖,會被轉糖鏈球菌做為養分來源,並分解出乳酸分子。

那木糖醇呢?首先木糖醇不像蔗糖是製造葡聚糖的材料,另外轉糖鏈球菌不會把木糖醇當成養分來源,所以也不會分解出乳酸。因此它們的味道雖然很甜,但卻不容易引起蛀牙。

這裡出現了一個問題。木糖醇和蔗糖的結構看來截然不同,但為什麼味道也是甜甜的呢?若像下圖一樣,稍微改變一下木糖醇的畫法,就會發現它的結構與構成蔗糖的葡萄糖和果糖很像,具有許多羥基這點也非常相似。

——本文摘自《生活中的東西都可以寫成化學式》,2021 年 11 月,快樂文化


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