人體中的蛋白質大小約在1~20奈米之間,頭髮直徑的千分之一約為10奈米,如果把1奈米放大到一個蘋果那麼大,那麼用相同的放大倍數,蘋果就放大到像地球一樣大。
讓我們先來瞭解人體所吃下的食物的分解機制,首先進入口中的食物長度大約是公分(厘米,cm)等級,經口腔咀嚼後碎裂成為1/10的毫米(mm)等級的尺度,然後吞下,再經過胃酸作用成為乳糜狀才進入小腸,在腸胃中經多種酵素消化分解,最後成為分子尺度等級,才能被人體吸收。人體的口、胃、腸以由上而下(top down)的方法,逐漸地將食品微米化、奈米化與分子化才能吸收,因此,若有微米或奈米化的食品則可直接吸收。
目前許多保健食品原料來自天然植物,但多數成分因吸收效率不佳,效果有限。以知名度很高的白藜蘆醇(resveratrol)為例,這是來自白葡萄、藍莓、樹莓及桑葚的果皮非黃酮類酚類物質,是一種具有抗氧化活性的多酚類化合物,具有抗發炎、保護心臟及癌症預防等活性,但白藜蘆醇特性為低水溶性及低溶離率,因而人體可用率也極低,目前市售產品大多以膠囊形態出售,必須長期大量補充才能達到效果。
保健食品產品形態的變遷
保健食品自古即有,但大規模興起則是1970年代,當時為了要影射食品如同藥品的療效,因此產品形態均採和藥品一樣的膠囊狀,這是第一代保健食品形態。但要製成膠囊,需加入許多添加物,如賦型劑、助流劑、崩散劑、色素及防腐劑(抗氧化劑)等,且容易遭胃酸破壞,幼童及年長者也不易服用,需配大量水才能吞嚥。
之後出現了第二代液態產品,主要是以植物果汁形態出售,飲用雖容易,但吸收率也會受胃酸破壞影響,且不利攜帶與運輸,製造過程需添加增稠劑、調味劑、色素及防腐劑(抗氧化劑)等。
20世紀末到21世紀初,保健食品形態進入第三代,也就是太空包液態凝膠飲品,此形態產品仍需加入各種添加物,如增稠劑、調味劑、色素及防腐劑(抗氧化劑)等,而且運輸成本高。
2010年之後,保健食品形態有了很大的變革,進入第四代產品,也就是奈米口溶薄膜(nano oral fast dissolving films)的新時代。
認識奈米與奈米技術
奈米(nano)是長度單位,1奈米(nanometer, nm)是10-9公尺,人體中的蛋白質大小約在1~20奈米之間,頭髮直徑的千分之一約為10奈米,如果把1奈米放大到一個蘋果那麼大,那麼用相同的放大倍數,蘋果就放大到像地球一樣大。
奈米技術(nanotechnology)是一門應用科學,目的在研究於奈米規模時,物質和設備的設計方法、組成、特性以及應用等。1959年12月29日,物理學家理查德‧費曼在加州理工學院出席美國物理學會年會,做出著名的演講「在底部還有很大空間」,是最早提出奈米技術的概念;而「奈米科技」一詞的定義,則是日本東京理科大學的谷口紀男教授在1974年提出的。
1982年,瑞士IBM公司的科學家格爾德‧賓寧及海因里希‧羅雷爾,開發出掃描隧道顯微鏡,可觀察到極微細粒子;1986年,這兩位科學家和發明穿透式電子顯微鏡的恩斯特‧魯斯卡共享諾貝爾物理獎,也因此,1982年掃描隧道顯微鏡的發明被視為奈米元年。
中國古文「愛蓮說」有云;「蓮花出污泥而不染」,近代科學家發現,蓮花葉表面上有許多微米(μm)級的突起,突起物上有許多奈米級的親油性絨毛,水滴在上面會滾動而不沾附,並把塵埃帶走,這種結構造就了蓮花的特性。科學家應用這個觀念,發展出特殊的表面處理技術,用於包裝、廚浴設備、化妝品、家具、家電等,已與大眾的生活息息相關。
製備奈米材料的技術分為兩種:「由上而下」與「由下往上」。「由上而下」是以研磨、精密工程切割分化的方法,將一般物質切細成奈米級結構;「由下往上」則是運用化學合成鍵結理論,組裝個別原子或分子來建構成奈米結構體。由上而下的方法較容易工業量產,常用的方法包括介質研磨與高壓對撞均質化。
「介質研磨」是利用介質(直徑是0.2~0.8毫米)以剪切、撞擊等作用,把大物質研磨成奈米粒子。此方法通常不會改變分子結構,較適用於固體物質,與其他微細化設備比較,具有容易操作、簡單、研磨速率高、能源消耗低等優點。
而「高壓對撞均質化」則是利用壓力使粒子在微細的鋼管中高速流動,粒子在高速撞擊後破裂而達到粉碎的目的,但採用這方法時,固體物質易造成管路堵塞,較適用於液體。
將食品奈米化,吸收百分百
如果預先把食物奈米或次微米化,有助於消化系統不良者的吸收,被腸道吸收的分子,經人體酵素合成作用成為所需的物質,是一種精巧的「由下往上」途徑,之前並沒有這類的技術出現,可說是創舉,奈米口溶薄膜產品辦到了。
掌握時代趨勢的人必然是贏家,目前市面上保健食品及營養補充品仍留存100年前的方式,以顆粒狀、膠囊狀、粉狀及液態狀形態出售,這類形態產品均需經過人體消化系統的分解才能吸收,但如果有奈米薄膜狀產品,直接由舌下吸收,即可確保有用成分百分百吸收。
目前已有這類產品問世,30秒就能進入血液循環送至全身,這新時代的革命將改變傳統保健食品的經營,事實上除了保健食品外,壯陽藥品也導入此技術,具快速、簡易的特性,而且因體積小而薄,無論郵寄或運輸都極方便。第四代新保健食品形態是創新科技,相信其前景是光明的。