載體化應用產品研究中心

中興大學食品暨應用生物科技學系 金安兒

食品科技與安全 專題報導 科學發展2009 年9 月， 441 期

微膠囊化技術

微膠囊化技術是利用天然或合成的高分子材料，把液體、固體甚至氣體包裹起來，藉由壁材的包覆提供心材與外界環境間的物理屏障，能賦予心材以往所沒有的特性，在食品、紡織、化妝品、造紙、醫藥、生物技術、農藝、畜牧等領域中都可以應用。在食品的應用上，更使許多以往做不到的事情變成可能，並把傳統的技術加以簡化，對於食品產業技術水準的提升與高價值產品的開發，有極大的貢獻。

微膠囊化能改變物料的狀態，隔絕外界環境的影響，提供使用的方便及貯藏的安定，像粉末油脂就是一個最好的例子。利用微膠囊化技術把液態的油脂固化，使用起來就如同胡椒粉一樣，簡單、清潔、方便，而且可以很容易地和其他原料均勻混合，也因為有壁材的包覆，可以有效防止油脂的氧化變質。此外，微膠囊化後也能控制心材的釋放速率。如果把口香糖有味道的成分先利用微膠囊包埋起來，在咀嚼過程中慢慢釋出，口香糖的餘香就不會在咀嚼三兩下後就消失了。

微膠囊的心材可以是單一的固體、液體或氣體，也可以是混合物，以食品產業來講，就是各種要包埋的食品材料。另一方面，可以做為微膠囊壁材的物質也很多，可分為天然高分子材料、半合成高分子材料、全合成高分子材料、無機材料等。微膠囊的製備方法，則包括化學法、物理化學法、物理與機械法等。像前面提到的粉末油脂，壁材可以使用阿拉伯膠，屬於天然高分子材料，製備方法可以使用噴霧乾燥，屬於物理與機械法。

益生菌

人體中有相當多的微生物，有的和人體是寄生關係，有的則是共生；有的對人體有害，有的有益，有的則是無害也無益。對於人體中有益菌的探討，例如人體中最具代表性的益生菌，由於不像病原菌般的生死攸關，因此起步較慢。凡是應用於人類或其他動物，藉由改善體內微生物相的平衡而有益於宿主的活菌，不論是單一或混合的菌株，都可看成是益生菌。這是目前最廣泛採用的定義，其中最具代表性的就是乳酸菌。

乳酸菌是一個相當龐雜的菌群，是能利用碳水化合物發酵產生多量乳酸的細菌的總稱。並不是所有的乳酸菌都有益生的功能，有的反而是造成食品腐敗的有害菌。人類把乳酸菌用在發酵上，已經有相當久遠的歷史，長久以來乳酸菌便與人類食品息息相關。然而人類並不知道它的存在及價值，直到1908 年諾貝爾醫學獎得主俄國微生物學家邁克尼可夫（ E l i e Metchnikoff, 1845 － 1916）的研究，才確認乳酸菌的保健效果。

乳酸菌的許多益生功效也在隨後陸續證實，研究認為乳酸菌具有的益生效應可能和代謝過程中產生的抗菌代謝物質，以及細胞本身的特殊結構有關。具益生功能的乳酸菌會定殖於腸道中，維持宿主腸道中菌相的平衡，可以降低腸道疾病、降血脂、增強免疫力、抑制致突變及致癌物質、緩和乳糖不耐症等，對人體健康有相當大的正面功效。

益菌生的應用則是配合益生菌的發展而興起的，所謂的益菌生是指不會被宿主消化吸收，但是可以選擇性地刺激宿主腸道中某些益生菌的生長與活化，是一種可增進宿主健康的難消化性的食物成分。也就是說，益菌生不會被宿主消化吸收，因此可通過宿主的消化系統到達腸道，被常駐結腸中的益生菌所利用，為宿主提供益生菌必需的營養成分，間接提升宿主的健康。

果寡醣是一種最具代表性的益菌生，它是由3 到10 個果糖分子聚合而成的寡醣，人體不能吸收，因此幾乎能百分之百通過上消化道，直到消化道的後段才被益生菌利用，使其在腸道中成為優勢菌種。

由於益生菌和益菌生兩者具有相輔相成的功效，近年來便把兩者混合成為共生質，同時具有符合益生菌和益菌生的條件，不但能改善益生菌在腸道中的存活和定殖，並能選擇性地刺激一種或數種具健康促進效果的益生菌的活化，進而改善宿主的健康。另一方面，由於各種益生菌之間能夠相互共生，功能也互補，因此也有人把多種益生菌混合開發出複合式益生菌。

在乳酸菌微膠囊化產品中，大家最熟悉的應該就數「晶球優酪乳」中的「晶球」了。晶球就是利用凝膠形成的膠球把乳酸菌包埋起來，提供保護效果，避免優酪乳中的乳酸菌在飲用後，受到腸胃道中胃酸、膽鹽的破壞，以讓更多的乳酸菌活著到達目的地，發揮益生保健的效果。κ－紅藻膠及褐藻酸鈣常用來做為包埋乳酸菌膠球的材料，膠球的製造可以採用擠出法或乳化法，所形成的膠球中乳酸菌的存活比率可達80∼95％。

微膠囊化除了能夠像上述的晶球一樣，在保健飲料中提供乳酸菌對胃酸、膽鹽的保護效果之外，也能提高乳酸菌對一些食品加工操作的抵抗力。例如乾燥是一種常用來進行微生物菌株處理的加工方法，而且乾燥產品具有相當的方便性，在市面上普遍可見。但是乳酸菌對乾燥操作的耐受性不佳，多數菌體會在乾燥過程中死亡，如果利用微膠囊膠球加以包埋，乾燥後的存活比率可以顯著提高，使得這種乾燥產品的益生保健效果更好。

微膠囊化也能提升乳酸菌對冷凍處理的耐受能力，使冷凍產品中乳酸菌的存活比率提高。此外，不論是冷凍產品還是乾燥產品，在生產製造完成後都需要貯藏，微膠囊化處理在貯藏過程中也能發揮保護效果，提升乳酸菌的存活比率。

此外，由於乳酸菌已被微膠囊化，攝食後可抵抗腸胃道中的胃酸、膽鹽，可以說是一舉數得。

在台灣酒測標準也越來越嚴格，不論是偶爾與好友小酌一番，或是周末狂歡，酒醉都是許多人生活中會遇到的困擾。

有鑑於此，美國加州大學的科學家研發出新的酒精代謝酶，製成奈米膠囊，未來可望多了一個快速醒酒的好方法。

美國紐約《The Inquisitr》新聞網站報導，美國加州大學洛杉磯分校化學與生物分子工程學、南加州大學生物化學暨分子生物學的科學家共同研發，研究中將含有2種酶的奈米膠囊注入有宿醉情形的老鼠體內，一種是用來代謝酒精的氧化酶，但這會產生有害的產物過氧化氫（hydrogen peroxide），因此需要加入另一種特殊的酶來幫助分解過氧化氫。

研究中，注射此種奈米膠囊進體內的老鼠，血液酒精值在45分鐘後與其他酒醉老鼠相差15.8%，90分鐘後相差26.1%，3小時候差距更拉到34.7%。研究人員表示，酒精原本只能仰賴肝臟代謝，而吃了解酒奈米膠囊，就像是有數百萬個肝臟細胞在人體的腸胃裡面作用，幫助快速代謝酒精。

此篇發表於「自然奈米技術」期刊（Nature Nanotechnology）的內容，尚只針對老鼠做實驗對象，人體試驗還須等到技術更加成熟之時再進行。此外，研究人員也坦承儘管奈米技術可以發揮極大效用，但對於肝臟長期下來是否會有傷害還不得而知，未來也將進一步探討這方面的影響。

作者：華人健康網記者羅詩樺 2013年2月19日

國立中興大學化學系賴秉杉副教授、台大醫院謝銘鈞教授、工研院與興大博士生許維喆、研究助理游秀萍等人組成的團隊，經歷5年研究，共同開發光動力腫瘤治療法，經活體試驗證實，可降低光動力療法中皮膚紅腫的副作用，並可有效提高抗腫瘤之效果與減少光感藥物用量，這項光動力腫瘤治療法是一種低侵入性的新興癌症治療方式。

 賴秉杉副教授指出，光動力療法多是以靜脈注射的方式，將光感藥物注入體內，再以適當波長的光束照射治療部位，利用光束激發藥物作用，將氧氣轉化成產生大量的單態氧或自由基，破壞癌組織達到治療的目的。但臨床應用上最主要的副作用之一為光感藥物造成的皮膚光敏感，患者需避光多個星期，以防皮膚產生光過敏或灼傷。因此，如何讓光感藥物標的性地到達癌細胞並減少藥物累積於皮膚，成為此療法極欲突破的重點。

 研究團隊利用高分子微胞包覆殊水性光感藥物的新劑型，有效提高藥物在水溶液性中的穩定性，相較於目前臨床使用的乙醇、丙二醇與殊水性光感藥物的現有劑型，可降低皮膚的光敏感性副作用。在活體試驗中，打完光感藥劑後的第48小時，用光束照射小鼠，使用一般臨床用藥的小鼠皮膚會產生紅腫、焦黑的情況，而使用高分子奈米微胞系統包覆藥劑的小鼠皮膚則無任何異常反應。

此外，癌細胞表面常有葉酸受體大量表現，研究團隊進一步將葉酸接枝在奈米微胞表面，有助於光感藥物聚集至癌細胞處，經活體實驗結果發現，可增加光感藥物在腫瘤組織的累積量、提升光照後的抗腫瘤效能，與目前臨床用光感藥劑相比可減少三分之一的用藥量即可達到同樣的治療效果，對於光動力藥物傳遞領域是相當重要的發現。

 近年來多功能奈米載體被視為是未來癌症造影或治療的一大利器，賴秉杉與興大博士生徐嘉延進一步開發「自組裝中空光感藥物奈米載體」，利用其特性將光感藥物自組裝成一個穩定性極高的中空結構，內部可同時包覆氣體，經實驗證實此奈米載體可同時具有光動力治療及超音波顯影的雙重效果。此成果刊登於國際知名期刊Chemical Communications，並獲選為該期封面。此系列的藥物傳遞系統開發，突顯了奈米藥物載體的價值，有效增加光感藥物治療效果及減少副作用，極具市場潛力。

Phytosome®是由一家義大利米蘭公司 Indena S.p.A.所研發並註冊的商標與專利技術，結合了磷脂質與草本植物萃取物所形成的複合物(Phytosome^® Complex（植物專屬微脂包覆複合體）)。

經由實驗證明，Phytosome® complex（植物專屬微脂包覆複合體）結構可讓草本萃取物附著在卵磷脂（脂溶性）端點，方便通過雙層細胞膜結構，增加吸收率以及生物可利用率(Bioavailability)。

在保健食品上的應用共有11項產品，個人護膚應用上也有12項產品。

什麼是奈米？奈米是一個長度的單位，為 10 的負九次方公尺( 十億分之一公尺，單位 nm )，約為人類頭髮的八萬分之一，小到肉眼無法看到，雖然一直存在於你我的日常生活之中，但當奈米一被發現，就從此改變我們的生活。保養品奈米化的最大意義，在於能使添加於保養品中的高效活性成分穿皮吸收機會更大，能夠準確到達需要發揮作用的目標區，完美展現卓越的保養效果。

一般來說，奈米保養品大致分為下列三種形式出現

第一種：原料奈米化，將原本分子較大的保養成分奈米化成粒子較小的保養成分，藉此增加保養品的滲透吸收。但是，以膠原蛋白為例，當它變成奈米顆粒時，可能已經變成一般常見的蛋白質或氨基酸成分，效果上也已經沒有原本膠原蛋白的優質表現。

第二種：載體奈米化，其實有許多活性物質本身就已經是奈米級的保養成分，只是過去常只能塗抹在表皮作用，無法真正發揮活性物質強大的保養成效。而透過奈米載體的發展，可以將保養品中比奈米載體還小的活性成分裝在奈米囊球中加以保護，等到奈米囊球穿透到皮膚基底層與活細胞作用時才崩裂、釋放，吸收效果自然不同凡響。

第三種：產程奈米化，譬如說，一般常用的乳液大多是微米大小、以乳白色呈現；而透過奈米技術，可以將配方內所有的成分高壓細碎奈米化，由於分子變得非常細微，滲透率自然提高。另外，當產品改變乳化組合形式，成為超精密乳化配方後，產品從乳白色變成透明，更為清透好吸收，油膩感消失，大大提升消費 者使用滿意度。

雖然保養成分奈米化的大小決定了使用功效，但是具滲透效果的奈米囊球的 pH 酸鹼值帶電性與親水親油性也都會影響奈米化成分能否順利進入肌膚，發揮最大的保養效果。如果你的肌膚累積過多的髒污、油脂，也會使保養效果大打折扣。
所以，選對產品固然重要，給予產品能夠吸收的環境也同樣不可忽視喔！奈米保養品的神奇之處，絕不只是在比較誰能把粒子變得愈小愈好；而是需要絕對的「客制化」服務，針對每一種高效活性成分的特質，為它們設計、應用不同的奈米技術，才是真正有智慧、有內涵的奈米級保養品，也才能在護膚表現上展現其不同凡響之處！

出處: 修平技術學院 化學工程與生物科技系 張麗卿講師

AQUANOVA是一個位於德國” Darmstadt地區”的液態配方領導品牌，公司主要的產品線” NovaSOL®”是一種受專利保護的包覆技術，能夠將維生素、輔酶Q10、omega-3脂肪酸、食用色素、植物萃取物或是保存劑包覆後形成很好的溶解態。公司產品的製程與生產皆通過ISO和GMP認證，並且能夠廣泛應用於食品、飲食補給品、保健、化妝品以及藥品等工業上。

AQUANOVE提供一種關鍵技術，能夠將個別物質包覆在液體的微細載體(微胞結構,micelle)中。並且能夠將脂溶性或不溶於水的物質分散在水中(如維生素A, D, E and K)，形成一種澄清透明的水溶液。這個微細載體的尺寸大約直徑30奈米大小，並且在不同酸鹼或溫度的變化下都很穩定。這種攜帶疏水性物質的載體系統能夠增加腸胃道以及皮下的吸收效率。如此一來，百分之百的水溶系統便能夠直接應用於上述的各種產品中。

AQUANOVA 微胞載體系統的主要優點如下:
1.產品製作技術簡易:包覆在載體系統內的疏水性物質無需再添加任何添加物，便可直接導入產品的製程中。
2.再吸收效果提升:提高生物利用率，並增加腸道與皮膚的吸收效果。
3.穩定性佳:比較一般的乳化或是微脂體技術， AQUANOVA 微胞載體系統擁有較高的熱穩定性、機械穩定性以及酸鹼穩定性。
4.將不溶於水的物質應用到創新的領域，如食品、化妝品以及醫藥等生物科技中。

公司主要產品應用範圍:
•包覆型維生素
•包覆型Omega-3脂肪酸
•包覆型輔酶Q10
•包覆型大豆異黃酮、黃酮類、類胡蘿蔔素。
•包覆型植物萃取物
•包覆型防腐劑
•包覆型食用色素
•其他生物活性物質

新一代的奈米載體藥物經過多年的發展後紛紛開始進入臨床試驗了，這些載體如果成功，將為藥物發展開啟新紀元。

目前的奈米藥物載體主要被用在癌症治療，例如已經上市的兩個藥物Doxil和Abraxane。
Doxil是以pegylated phosphatidylethanolamine穩定化的微脂體(liposome)包裹毒性成份doxorubicin，
而Abraxane是以血清中富含的白蛋白(albumin)包裹毒性成份paclitaxel。
兩者都是利用奈米載體過大無法通過血管壁的原理避免毒性藥物被血流送往正常組織，因而殺死正常細胞引發嚴重的副作用。在腫瘤組織內因為血管發育不完整，而有許多孔洞能使奈米載體通過，Doxil和Abraxane也就能借此被送往癌組織，達成治療的效果。借由奈米載體的幫忙，化療的副作用確實減輕很多。

新一代的載體擁有更多樣化的功能，例如: 
Bind bioscience公司的BIND-014，是一種具有目標導向功能的奈米載體藥物，它是一種聚乳酸(ploylactide)製成的奈米藥物載體，內部為疏水性質，用以包裹毒性成份paclitaxel，外面包裹親水性的PEG (polyethyleneglycol)以及會辨識前列腺特異性膜抗原(prostate-specific membrane antigen)的特殊分子，因此BIND-014將有機會能更準確的被導向目標癌細胞，增加藥效並減少副作用。
已進入臨床實驗二期的CRLX101(Cerulean Pharma公司製造)，它是將化療藥物喜樹鹼(camptothecin)與PEG化的環糊精(cyclodextrin)PEG以共價鍵串接為聚合物。這樣的聚合物能夠相互嵌合而形成大小、物理性質相同的奈米粒。
Nanobiotix公司的NBTXR3是以氧化鉿(HfO2)晶體製成的，可以透過X-ray激發，用來加強放射療法的功效。

除了癌症治療，奈米載體藥物也被用來治療糖尿病。
MidaSol公司的MidaForm insulin已經完成一期臨床試驗。能夠貼附於口腔內，透過口腔黏膜吸收胰島素(insulin)，而且在藥物貼附在口腔內5~8分鐘左右，血液中的胰島素含量即可達到峰值，並可持續釋出至1~2小時，展現與皮下注射相似的效果。
MidaForm技術進一步將幾個單體胰島素鍵結在醣化的奈米金粒子，適當大小的奈米金粒子可以幫助胰島素更容易進入細胞內，而醣化的金粒子提供胰島素結合的位置，也加強了金粒子與細胞的作用。

作者:Raveler

根據專業諮詢公司分析，奈米食品市場的規模將由2010年的20.4億美元增長至2012年的58億美元。儘管奈米食品似乎蓬勃發展，但全球奈米食品之發展，實際上仍處於萌芽階段，因為奈米食品屬於新穎性食品，乃透過加工技術製成分子級物質，使原料物理、化學，甚至生物性質發生改變。而奈米化製程技術可能改變食品的機能活性、加工適性與生物可利用性，由於奈米粒子與生物細胞交互作用活性顯著增強，使其對人體健康的影響更需要受
重視，因此缺乏標準化理化性質測量方法與足夠安全資料，為限制奈米食品發展的主要因素。

亞洲生產力組織(Asian Productivity Organization, APO)也注意到食品奈米技術的重要性，在功能性包裝、奈米乳化技術、生物感測器與奈米過濾為最可能成功應用的食品奈米技術，因為可以延長架售期又不破壞生態的綠色功能性包裝、可攜帶機能性物質之奈米乳化技術、可檢測病源菌、毒素、重金屬污染的生物感測器及可純化或回收機能性成分或製造純水奈米過濾之技術門檻與投資金額不高、人體安全顧慮低、消費者可接受，應該短期內就可商業化，送件審查較不會有技術問題發生。

的確，目前奈米乳化技術發展迅速，產生許多奈米技術在食品工業應用之商品化實例，包含以色列NutraLease®、德國NovaSOL®微乳化技術產品，以奈米技術製備之微膠囊載體，可裝填不易溶解於水溶劑的營養活性物質，例如：輔酶Q10、異黃酮、葉黃素、β-胡蘿蔔素、植物固醇、α-硫辛酸(α-lipoic acid)、ω-3脂肪酸、維生素A、C、D、E、K等，能夠提升食品的清澈感與透光性，順應加工或生理的需求，調整營養活性物質的溶解性質，並達到提高吸收率與延長保存期限的目的。
加拿大Powder-locTM與日本SunactiveTM的微乳化技術產品，則能改善感官品質，遮蔽魚油腥味與鐵劑味道，能夠穩定分散與緩慢釋放、添加於食品中以滿足嗜好性與營養需求。

目前食品藥物管理局已展開國家型奈米研究計畫，而國科會、經濟部、農委會也有支持相關研究計畫，希望能有具體成果幫助衛生署建立完善管理制度，技術移轉業者改善產品品質、延長架售期與增進衛生安全，讓消費者放心接受食品奈米技術。總之，應用食品奈米技術發展保健食品，為未來熱門的研究項目。從機能素材開發、有效成份鑑定、生理功能分析、生體利用率與安全性評估到產品發展與製程量化，都需要秉持負責任奈米科技研究活動精神，進行跨領域合作才能有顯著成效。

資料來源:食品工業雜誌 2010 年11 月15 日
作者:陳仲仁

台灣微脂體股份有限公司（TLC）乃國內首要從事物傳輸系統研究與新藥開發的生技製藥公司。

以突破藥物傳輸系統配方和量產技術，達到提升藥物療效、降低毒性以及增加藥物用途的效果並進而延長藥品的專利和產品生命週期。

2007年01月11日

新竹清華大學化工研究團隊歷時三年研發，從蝦殼素提煉出幾丁聚糖，運用奈米微粒科技，將治療糖尿病的胰島素包起來，以口服方式進入人體，以防胃酸分解，喪失療效，免除病人挨針注射之痛，堪稱患者福音。目前通過大白老鼠的動物實驗獲致初步成功。不過，藥物尚待通過美國食品藥物管理局（ＦＤＡ，U.S food and Drug Administration）大型動物實驗與人體實驗才能上市。

胰島素屬蛋白質，經胃部會被胃酸破壞，醫界一直以來都希望能找出克服胃酸破壞的方法，因此目前對糖尿病患者只能施以皮下注射胰島素，奈米幾丁聚糖包裹在胰島素外且用口服，免除糖尿病患者一天打三針的皮肉之痛。
以蝦殼素提煉出來的幾丁聚糖（Chitosan）與聚麩胺酸（γ-PGA）合成為100~200NM直徑的奈米微粒載體，包覆胰島素而成為新藥物，可通過胃酸到達小腸，經由幾丁聚糖對腸壁的合成效用讓小腸吸收胰島素，達到治療糖尿病效果。 
白老鼠實驗階段，初步完成五組三十隻大白老鼠的對照實驗，發現奈米載體的口服胰島素成效頗佳，服用後八小時仍抑制患者體內葡萄糖達百分之五十五，甚至比注射型胰島素效果要好。全球有三億人以上的糖尿病患，糖尿病藥物市場超過四十億美元，因此該計劃獲不少藥廠矚目。

奈米微粒包覆胰島素計劃
☆英文名：Insulin-loaded Nanoparticles
☆使用材料：胰島素（Insulin）、幾丁聚糖（Chitosan）、聚麩胺酸（γ-PGA）
☆創新方法：改變傳統注射胰島素方式，研究將胰島素以奈米微粒為載體，以口服式補充糖尿病患的胰島素
☆克服問題：經由消化道，胃酸將破壞蛋白質，且小腸上壁難以吸收親水性結構的胰島素
☆優點：
．口服藥方式供糖尿病患使用，避免一天三次注射之不適。
．一次服藥藥效時間預估八小時，可於睡醒後未進食前、下午與睡前服用即可。
．開發新藥攜帶方便，患者較不受服藥型態限制生活。
註：此研究尚待人體實驗、藥品核准等程序，樂觀估計上市時間還要十年。

資料來源：宋信文研究團隊
圖片來源：蘋果日報