食品資訊2020年6月/7月 作者/陳明全
前言
「生物可利用率」(Bioavailability) 是指活性物質進入人體循環系統、抵達目的並進行作用的速率和程度，然而，許多口服的藥物或營養物都有生物可利用率不佳的問題，因此，如何促進口服營養素的吸收力和生物可利用率是現今最被關注的議題之一。
「胡椒鹼」(Piperine)，做為「香料之王」黑胡椒(Piper nigrum)裡的主要辛辣味和活性成分，不僅能提高營養素進入腸細胞的穿透力，更能確保營養素能進入血液循環系統、抵達特定目的地並維持活性以產生功效，也因此胡椒鹼可被稱為「生物增強劑」。有別於其他改變營養素物理性質的方法，胡椒鹼主要透過以下4個機轉，從分子、生化、解剖和生理等多種層面上，全方位地提高所搭配營養素的生物可利用率。
調節由P-醣蛋白所調 控的排出反應
P-醣蛋白(P-glycoprotein，P-gp)是一種廣泛分布在人體組織細胞的膜運輸蛋白，因為P-醣蛋白有多達4個受體附著位置和不同的受體結合特異性，因此，P-醣蛋白能同時結合數種受體並將它們從細胞中運送出去，稱為排出幫浦(Efflux Pump)。雖然P-醣蛋白可限制毒素的吸收並協助膽汁和尿液對毒素的排除，但同時也會降低營養素在細胞中作用的滯留時間而降低其生物可利用率。實驗發現，胡椒鹼可抑制P-醣蛋白的轉錄並具有可逆性。換句話說，胡椒鹼可在短時間抑制功能性P-醣蛋白的表現，避免所搭配的營養素被P-醣蛋白排出細胞，但在數天後P醣蛋白的表現和作用即恢復正常，也因此胡椒鹼並不會影響P-醣蛋白在人體的防禦作用，可間接證實胡椒鹼的安全性。
調節新陳代謝過程的酵素
新陳代謝是一種「生物轉換」的過程(Biotransformation)，在消化過程的不同時間點透過對應的酵素將營養素「轉換」成不同的接合物(Conjugates)，以促進其吸收、作用和排除。生物轉換可分為第一和第二階段，而第二階段通常是將營養素轉換成水溶性或極性較佳的接合物，限制了營養素在細胞內的作用時間並且使營養素更容易排出體外。葡萄醣醛酸化(Glucuronidation)是第二階段的生物轉換反應，也因此營養素接合上葡萄醣醛酸後，更容易被排出體外。胡椒鹼可透過抑制葡萄醣醛酸化反應中2個重要的酵素，UDP-GDH和UGT，以降低營養素的排泄，且這個抑制作用在小腸中是最顯著的。
以薑黃素為例，因為薑黃素在進入體後幾小時之內會迅速被轉換成不同的接合物(圖四)，一級接合物是穩定且有效用的，然而二級接合物，例如葡萄醣醛酸化或硫酸化，則無任何功效且容易被排出體外。因此，搭配胡椒鹼可抑制薑黃素的葡萄醣醛酸化，確保更多的薑黃素能被轉換成有效的一級接合物。雖然利用物理性改質薑黃素的方式也可以大幅提高薑黃素進入細胞的吸收性，卻無法有對應的機轉預防薑黃素和醣醛酸的結合，使得實際可被「利用」的薑黃素含量大幅降低。
增強小腸吸收力
營養素需要經過腸腔的上皮細胞才能進入血液循環系統並被送達作用目標，然而，腸黏膜的上皮屏障限制了這些營養素的運輸。而胡椒鹼可藉由改變腸屏障區域的膽固醇/磷脂質比例來增強腸刷狀緣膜流動性，並且提高多種腸膜酵素的活性以增加腸膜動力，進而增強營養素從上皮細胞進入循環系統的穿透力。掃描電子顯微鏡也顯示胡椒鹼可改變腸上皮細胞的微結構，使微絨毛的長度增加並放大吸收表面。生理學上，胡椒鹼也可結合腸上皮細胞的蛋白質離子通道接收器，活化下游的激酶反應並促進腸道血管擴張或溫度上升，進一步促進更好的吸收。
產熱反應
食物在進入新陳代謝過程中會產生熱，而這種由食物誘發的產熱反應即是促進腸道吸收的機轉。做為黑胡椒中主要的辛辣素來源，胡椒鹼可模擬或加強這種產熱反應，因此，胡椒鹼可視為一種天然的「產熱營養素」(Thermonutrient)。這種「產熱營養素」和所謂增加體內溫度和燃燒脂肪的產熱物質不同，產熱營養素主要的功能為藉由增加熱能來促進新陳代謝反應和營養素的吸收。
結語
此篇文章探討了胡椒鹼對於提升生物可利用率的多元機轉，證明搭配胡椒鹼可全方位地提高營養素的吸收和利用。更甚者，目前保健食品中所使用的胡椒鹼主要來自於天然的黑胡椒，能在避免任何人工改質的前提下提供營養素更好的生物可利用率效果。在瞭解胡椒鹼的機轉後，我們會在下一期的食品資訊雙月刊中更進一步地探討胡椒鹼和其他保健素材的搭配和相關實驗數據。