撰文／劉安倫
張詠晴 財團法人農業科技研究院產業分析組研究專員
攝影／吳尚鴻、國立臺灣大學藥理學研究所
隨著國人對飲食營養與健康的重視，「吃」不再僅僅是為了飽足，若能從藥食同源與預防醫學角度，從農產品中研發可支援全齡不同族群天然營養補充需求的產品，除了可滿足不同年齡層的營養需求，還能促進農業與健康產業的深度融合，這樣的策略不僅提升了農產品的價值，也能為消費者提供更全面的健康支持。
在國家科學及技術委員會的支持下，國立臺灣大學藥理學研究所魏子堂副教授執行的計畫，透過產、學、研跨域合作，組成農醫合作團隊，透過先進的發酵技術，將選種後的國產大豆轉化為具有特殊保健效益的高價值產品，創造國產大豆的新價值，並為農業開創新的應用方向。
發酵後的異黃酮 更好被人體吸收
魏副教授的研究計畫名為「透過CB1受體抑制機制開發具心血管保護機能的新穎大豆發酵產品」，起源於他在美國博士後階段進行大麻使用者心血管的相關研究。該項研究已被證實，大麻素接受體（cannabinoid receptor type1，簡稱CB1）活化，會增加動脈粥狀硬化的發生率，CB1受體活化也被發現與其他疾病包含：肥胖、糖尿病、肝硬化、冠狀動脈疾病和癌症有相關性。大豆異黃酮（genistein）被發現具備抑制CB1受體活化的能力，顯現其在改善上述疾病方面的潛力。因此，透過大豆發酵產品的開發，為心血管健康提供新的解決方案，不僅促進了大豆的功能性產品開發，也為相關疾病的預防與治療提供了科學依據。
然而，異黃酮本身的水溶性差，被人體吸收的可利用率有限。為突破此瓶頸，魏副教授與國立臺灣大學農業化學系的蘇南維教授合作，透過特定納豆菌的發酵技術，成功將大豆所富含的異黃酮，轉化為具有磷酸酯形式的代謝物（genistein-7-O-phosphate，簡稱GEN-7P），使其溶水性比未發酵前高出十萬倍，更易被人體吸收。該發現為研究開闢了新的方向。
選種：找尋最佳國產黃豆原料
研發團隊首先著手分析不同臺灣產大豆品系中異黃酮含量，篩選出17種本土大豆品種，包括11種黃豆和6種黑豆。經過仔細比對，篩選出總異黃酮含量高達500mg／100g以上之優質大豆品種。這些黃豆不僅異黃酮含量高，還具備年產量穩定和供應充足的優勢，有助於未來的產業應用發展。此外，團隊還針對這些黃豆在臺灣不同產區的異黃酮含量進行比較分析，並研究相關氣象資料和土壤成分。這些科學化的產地數據分析，將為後續擴大種植提供重要的田間試驗依據，有助於更精準的農業生產及產品研發。
發酵：提升活性成分
選定優質黃豆品種後，下一步是透過發酵過程，進一步提升其功能性成分。在發酵技術方面，由擅長生物轉化與發酵技術的蘇教授負責，從34株納豆菌中篩選出表現最優異的菌株；研發團隊也將篩選出的納豆菌株以固態發酵或是液態發酵方式，將黃豆中的genistein轉換為異黃酮磷酸酯，目前已找出合適的發酵條件，可將異黃酮磷酸酯的轉化率提高至七成左右。
為了銜接後續的工業化生產，研發團隊也進一步於實驗室放大發酵規模，模擬未來工業化生產之放大過程。結果證實，目前發酵方式，可作為開發工業量產富含磷酸酯活性指標大豆發酵物的標準製程之依據。
魏副教授補充道，先前在美國進行研究時，主要探討genistein對心血管的保護功效，可直接採用市售的genistein作研究，「但異黃酮磷酸酯成分目前無法購得，所以必須靠團隊自己從實驗室生成數量和品質都足夠穩定的活性標準品才行。」，這不僅提升了研究自主性，也確保實驗結果的可靠性，為後續產品開發奠定了堅實基礎。
從實驗室到臨床：功效驗證
研發團隊透過跨域合作與一系列實驗後，證實異黃酮磷酸酯化合物具有顯著的血管保護作用。在體外研究中，異黃酮磷酸酯優於genistein，能有效抑制發炎因子反應，減少血管內皮細胞氧化壓力；從小鼠實驗中也進一步觀察到，異黃酮磷酸酯能改善血管功能，減緩動脈粥狀硬化所產生的斑塊堆積。除了使用異黃酮磷酸酯以外，研發團隊目前也正在使用發酵後的全豆做功效驗證，希望能觀察到更佳的心血管保護效果。
產業化前景：多方共贏
研發團隊目前已申請活性指標成分異黃酮磷酸酯的生物製備方法專利；並與醫院合作開展心血管疾病的臨床試驗。未來，將與生技公司合作，這些努力將有助於開發出具有心血管保護功能的大豆發酵產品，如納豆、凍乾納豆、功能性食品原料或納豆膠囊等，以及治療CB1受體相關疾病的新藥，將可為臺灣黃豆產業創造更多元的價值與市場。
國產黃豆，透過發酵的智慧，正在蛻變！結合農業、醫療、生技的跨域合作，不僅為精準醫療時代的心血管健康防護開闢了新的可能，也為國產大豆開創嶄新的產業價值，這一創新發展將推動臺灣農業與生技產業邁向新紀元，為健康產業的發展注入新的活力與動力。
為了得到更精準的功效驗證結果，魏副教授也與東海大學畜產與生物科技學系謝長奇教授合作，利用動物試驗深入探討異黃酮成分與大豆發酵物對改善心血管疾病的潛力。此外，研發團隊也積極推進臨床應用，與大里仁愛長庚醫院心臟血管外科林雍凱醫師、臺大醫院心臟科吳卓鍇醫師、林口長庚醫院心臟科沃宏達醫師合作，評估異黃酮磷酸酯對心血管疾病患者的心血管保護與抗發炎作用。同時，團隊還與史丹佛大學合作研究異黃酮磷酸酯對大麻菸使用者血管功能的改善作用。期望這些研究能為產品的功效提供更多實證支持，進一步驗證異黃酮磷酸酯在改善心血管健康方面的潛力。
研究室以健康受試者的幹細胞培養並分化成血管內皮細胞，培養溫度須達37℃，並提供5% CO2以模擬人體環境。
