你應該要知道的食事
芝麻當中的木質酚（芝麻素）不僅具有細胞生長、植物防衛與抗蟲害等功能，可保護神經細胞與抵抗氧化逆境 、抗高血壓、抗發炎和抗過敏，更可降低膽固醇與肝臟脂肪生成；此外，芝麻當中的不飽和脂肪酸「油體」更可大幅提高乳酸菌在腸胃的存活率。
讀者投稿＝侯建維（元培醫事科技大學 生物科技暨製藥技術系教授）
芝麻（Sesamum indicum），別名胡麻、油麻，是胡麻科胡麻屬植物。它遍布世界上的熱帶地區。在溫帶地區也有種植。因為它的種子含油率高並且是可食用的，所以芝麻既可食用又可作為油料。
芝麻為一年生植物，植株高度約50至100公分高，芝麻的營養成份主要為脂肪、蛋白質、醣類，並含有豐富的纖維、卵磷脂、維生素B群、E與鎂、鉀、鋅及多種微量礦物質；黑芝麻富含鈣質，鈣質含量多出同重量的白芝麻約20倍左右（每百克黑芝麻含鈣1456毫克，鐵24.5毫克，每百克白芝麻僅含鈣81毫克，鐵8.4毫克），黑芝麻也含有較多的粗纖維。
營養聖品芝麻擁有豐富脂肪酸與蛋白質！
芝麻的脂肪雖多，但脂肪酸比例很優良。它的多元不飽和脂肪酸約佔45%，單元不飽和脂肪酸約佔40%，飽和脂肪酸只佔10%。 因此，它反而有利於血脂肪的調控。芝麻最主要的脂肪酸是亞麻油酸，這是一種人體不可缺少的必需脂肪酸。芝麻種子除含有豐富的油脂外，蛋白質含量亦高，一般蛋白質含量為17至32％，其中富含的甲硫胺酸 （methionine） 與半胱胺酸 （cysteine），比一般植物性蛋白質含量高。 在中醫藥典籍中《神農本草經》指出：芝麻主治“傷中虛贏，補五內、 益氣力、長肌肉、填精益髓”；《本草綱目》也有說：胡麻取油，以白者為勝，服食以黑者為良。
以現在的生物科技研究，明白了胡麻取油，以白者為勝是因為白芝麻含有較高的木質酚 （lignans）；然而黑芝麻富含礦物質。因此，不管是白芝麻或是黑芝麻，芝麻長久以來，一直是東方人用以滋補營養的優良食品。
芝麻2S清蛋白基因成功轉入台農67水稻染色體！
近二十多年來，國立中興大學生物科技研究所的曾志正教授，一直致力於將芝麻應用在生物技術上，確實有很好的成果，例如：芝麻營養米：因為芝麻蛋白質組成中，甲硫胺酸含量遠於其他植物性蛋白質；所以曾教授實驗室，從芝麻中篩選出2S清蛋白的基因，利用水稻基因轉殖的農桿菌法，成功地將芝麻2S清蛋白基因，轉入台農67水稻的染色體中，並將這種富含甲硫胺酸－芝麻2S清蛋白之新品種稻米，命名為「芝麻營養米」。
芝麻種子的「油體」可大幅提高乳酸菌存活率
其次，筆者本人於20多年前，在曾教授實驗室，將芝麻種子的「油體」 （oil body） 當作載體，完成了包埋乳酸菌形成穩定之顆粒，曾教授將此油體包埋乳酸菌的新技術，命名為「芝麻奶油球」（如下圖）。然而，市面上大家比較知道的名稱是晶球優酪乳 ! 經由實驗證實，模擬在低pH胃酸，與高膽鹽的惡劣環境下，包埋於芝麻奶油球之活乳酸菌，比未經油體包埋的菌數，明顯地提高萬倍以上的存活率，並且在16天的儲存期中，存活率也提高約200倍（詳見於筆者之Hou, et al., 2003；J. Dairy Sci.期刊）。
圖1. 保加利亞乳酸菌（Lactobacillus bulgaricus）封裝在芝麻油體中，條形代表10μm。 （圖片來源：侯建維提供）
芝麻素中的木質酚具有細胞生長、植物防衛與抗蟲害等功能
芝麻的木質酚如：芝麻素（sesamin）、芝麻醇素（sesamolin）、芝麻醇（sesamol）、和γ-生育醇 （γ-tocopherol）（如圖2）存在於芝麻種子中。木質酚在植物中的功能主要是防禦作用，是一種能使食植物的昆蟲，產生拒食現象的化學物質，以及強有力的抗氧化劑和殺蟲劑。芝麻素是芝麻最豐富的木質酚，並在各種植物發現。芝麻素是芝麻種子中最主要之木質酚，木質酚本身具有細胞生長、植物防衛與抗蟲害等功能。
芝麻素僅佔芝麻中0.5％之微量的成分，經由口服而由腸道吸收後，亦可在肝臟產生作用。芝麻素的研究十分豐富，有許多對身體有益的生物活性。
圖2.為芝麻中具有生物活性化合物之化學結構。（圖片來源：侯建維提供）
芝麻油中的木質酚更可抗氧化與抗過敏
長期以來一直，眾所周知，芝麻油具有很強的抗氧化性，與其他食用油相比，由於其卓越的抗氧化活性。麻油中的芝麻木質酚，能抑制腸道對膽固醇的吸收和肝臟的3-羥基-3-甲基戊二醯輔酶A還原酶 （3-hydroxy-3-methylglutaryl CoA reductase）之活性、防止許多種癌症、並增強肝臟解毒能力。芝麻素的生物活性，例如：醫學研究證實：芝麻素可以增強肝臟化學物質的解毒的功能、減少化學物質誘發腫瘤的發病機會、並保護神經細胞與抵抗氧化逆境 、抗高血壓、抗發炎和抗過敏作用。
然而，芝麻素的生理作用在這近幾十多年才開始如雨後春筍般研究。芝麻素進入人體後將運送到肝臟，然後運送到其他組織（肺、心臟、腎臟和大腦）。進入人體後24小時內，他們從身體代謝完畢，也可以由淋巴吸收。
芝麻素能降低膽固醇與肝臟脂肪生成
芝麻素增加肝臟之脂肪酸β-氧化（油脂分解）和降低肝臟之脂肪生成活性。這解釋了芝麻素能夠降血脂效果的原因。芝麻素促進肝臟之線粒體和過氧化氫酶，之脂肪酸分解等，氧化酶基因表達之增加。芝麻素顯著降低肝臟脂肪生成活性，的脂肪酸合成酶和丙酮酸激酶之基因表達。芝麻素飲食後，淋巴吸收膽固醇效率減少，並且使糞便排泄膽固醇增加。芝麻素可以顯著增加肝臟微粒的膽固醇7-α羥化酶 （cholesterol 7α-hydroxylase） 活性，證明其有效地防止膽固醇堆積在肝臟。
在人體之臨床研究證明，芝麻素顯著降低血清總膽固醇、低密度脂蛋白（LDL）、和載脂蛋白B （apoB） 的濃度。這是因為，芝麻素降低肝臟中羥基甲基戊二醯輔酶A還原酶（HMG-CoA） 的活性和降低血清中低密度脂蛋白濃度。芝麻素降低三酸甘油酯的效果，是通過增強外源性游離脂肪酸之新陳代謝，藉由促進外源性游離脂肪酸之氧化作用與肝臟生酮作用所造成。
芝麻素擁有顯著的抗發炎功能
芝麻素抑制△5去飽和酶 （Δ5-desaturase） 活性造成積累DGLA，並且取代花生四烯酸，因此減少腫瘤壞死因數（TNF-α）、介白素1 （IL - 1β） 和介白素6 （IL – 6） 的濃度水準，這說明芝麻素在臨床上抗發炎功能應用是非常有效力的。
芝麻素可以防止神經細胞因缺氧而死亡
微膠細胞是本身即存在於腦部中，類似巨噬細胞功能的細胞，微膠細胞在腦部的中樞神經系統負責組腦織修復與防禦的作用。但是，微膠細胞也參與了免疫介導的中樞神經系統之致病作用，例如多發性硬化症，帕金森氏症和阿茲海默氏症。活化的微膠細胞和其他神經膠質細胞，釋放出來的一氧化氮 （NO）、細胞因數、和活性氧自由基（ROS）可參與了神經退化之過程。
芝麻素能夠很明顯地抑制因為脂多糖內毒素刺激誘導的瘤壞死因數、介白素6、和一氧化氮的產生製造，並且也抑制了一氧化氮合酶的基因與蛋白質之表達水準。一氧化氮合酶表達，是選擇性地抑制絲裂原活化蛋白激酶（MAPKs）中的p38蛋白激酶所造成。p38蛋白激酶能夠介導各種細胞類型之炎症反應，主要是通過調節炎症的轉錄因數，而誘導啟動炎症的基因表達。芝麻素顯著地抑制脂多糖內毒素誘導的p38蛋白激酶的表達水準約 6成至7成左右。
由以上之科學實驗證實，芝麻素的神經保護功能之機制，是通過抑制p38蛋白激酶之細胞內信號通路作用，和芝麻素之抗氧化活性來達成的。芝麻素，可以防止因為缺氧或過氧化氫逆境下的神經細胞死亡。缺氧條件下，芝麻素，減少微膠細胞的自殺凋亡作用，抑制caspase-3蛋白之表達水準和減少絲裂原活化蛋白激酶的表達水準。
此外，在缺氧與過氧化氫逆境的條件下，芝麻素和芝麻醇素，保存了神經細胞與神經微膠細胞的超氧化物歧化酶（SOD）活性，和保存了過氧化氫酶的活性。
日本研究證實芝麻素可以改善疲勞與睡眠
近幾年來，有關於芝麻素的研究，最有趣的一定是在2015年，由日本大阪的三得利株式会社－保健科學研究所，與日本東京杏林大學醫學系，合作的人體實驗最為吸引大家：該研究是利用雙盲實驗進行，受試者平行組研究。40歲以上72位疲勞的受試者，進行了每天服用芝麻素10毫克，連續8週，該研究證實，芝麻素可以改善疲勞、改善睡眠、和身體抗氧化能力顯著增加。
芝麻素含量少與萃取效率低，導致商品化困難
除了芝麻的種子以外，含有芝麻素的植物已知有：刺五加、菟絲子、花椒、銀杏葉、苦茶油、連翹、木蘭、尾豆、夜香木蘭葉、百合花、土蜜樹的莖皮。 芝麻素除了在植物中含量偏低以外，芝麻素是一種脂溶性化合物，因此芝麻素的萃取技術，也是商品化的最大限制因子！經由人體實驗的結果證實，人體每天口服芝麻素的含量，至少為10毫克劑量，比較能看見實質的功效。所以芝麻素的產品，在接近的市場價位比較時，較高濃度的芝麻素商品，才是消費大眾之首選。
二氧化碳超臨界是目前最先進的芝麻素萃取技術
目前已知，最為先進但也是最耗費儀器巨資的，是二氧化碳超臨界技術，此技術是利用在特定的溫度與壓力下，二氧化碳是以液體狀態存在，正是此液體狀態的二氧化碳，其屬性為脂溶性溶劑，就能取代萃取芝麻素的其他化學脂溶性溶劑，而且，液體狀態的二氧化碳在室溫時，能自動揮發蒸散到大自然的環境中，是非常環保的萃取技術與設備。
芝麻素的商品開發，在機能應用上正是方興未艾，然而商品化的最大限制因子，還是在於芝麻素的萃取技術！原因有2點，第一是芝麻原料不便宜:目前芝麻素含量最高的是芝麻的種子，芝麻素含量也只佔芝麻種子的0.5%，目前市場的芝麻的種子行情大約都超過每公斤100元；第二是萃取的技術，幾乎都是用化學溶劑萃取，為了讓萃取率提高，必須是重複多次萃取，因此萃取時間的消耗在所難免。
食用超過10毫克芝麻素，睡眠品質才能有明顯改善！
在台灣目前芝麻素的產業，市場上的熱度趨勢，仍然是以日本三得利株式会社所引發的，芝麻素改善睡眠品質之產品最為火紅！然而依據人體實驗得知，芝麻素必須食用超過10毫克，才有明顯的感受。筆者期待在不久的將來，能有突破性的，新的萃取技術或方法，大大提升芝麻素的萃取效率，則芝麻素的產品即能降低售價，讓更多的消費者使用。
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參考資料
▶Fukuda, et al., 1986; J. Am. Oil Chem. Soc.
▶Takemoto, et al., 2015; Global Journal of Health Science.
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▶Jayasinghe, et al., 2003; Phytochemistry
▶Hou, et al., 2003; J. Dairy Sci.
▶Hou, et al., 2003; J. Neurosci. Res.
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