纖維素的分解

     人類吃進含纖維素的食物，卻無法分解得到其中的能量，只能促進腸道蠕動、幫助排便。而牛、羊等草食動物卻可以？這是因為在牛羊的瘤胃中，含有能分泌纖維素酶的共生菌。鍬形蟲幼體及白蟻腸道內也有共生菌，使牠們能消化纖維素和半纖維素，因此牠們能以枯木為食。

     有些共生在牛羊消化系統的真菌是壺菌，長期生活在缺氧環境下(其實大部份的真菌是好氧的)。壺菌具假根 ，細胞壁有幾丁質，腐生、寄生和共生的營養模式都有。牠們利用游動孢子在消化液中移動，對牛羊吃進的草作固定、萌發菌絲、及分泌酵素 (包括牛羊不製造的纖維素酶)。隨著消化物的移動，壺菌產生厚壁孢子作無性繁殖，然後隨糞便掉落在地上、葉上，進入休眠期；另外，殘留的絲狀壺菌最終會被牛羊的消化液融解，成為牛羊的蛋白源。這類厭氧真菌的發現，不但証明真菌的生境 (habitat) 和細菌的一樣遼闊，而且證明真菌與動物可以是互利共生的 (symbiosis)  (資料來源)。 

     雞的微生物消化作用只發生在盲腸中，盲腸內有許多細菌能消化纖維素及其他複雜碳水化物和食物，但進入盲腸而進行消化作用的食物數量很少，對家禽來說盲腸中的消化作用不太重要。[資料來源]

     日本研究人員發現，軟體動物蜆能高效分解植物的纖維素，進而改善海水水質。纖維素不溶於水。落入水系的植物產生的纖維素沖入海中，是導致海水渾濁的一個重要原因。貝類動物吸入海水，將水中的纖維素等有機物作為食物消耗掉，就可以淨化海水。 蜆的食物中有50％至60％是來自陸地植物的纖維素。進一步分析發現：蜆的基因能編碼合成分解纖維素的酶。沙蟲等動物也能分解纖維素，但蜆平均每１克體重１小時能凈化０．２升海水，效率更高。[資料來源]

     由於能源短缺，用玉米大豆等作物製造生質能源，已是趨勢。科學家希望將豬改造成像牛羊一樣可以消化青草及乾草，取代愈來愈昂貴的穀類做為飼料，台灣大學最近研發成功一種吃草的環保豬，未來可望能少吃昂貴的玉米穀類飼料，這種豬身上轉殖了可以分解纖維素的特殊基因，讓豬不但可以只吃草，也變得很環保：讓豬隻的唾液、腸道、胰臟可以分泌大量植酸酶及纖維素分解酶，能有效的消化纖維素，並降低糞便裡的磷含量，減少對環境的污染…。雖然基因改造科技備受爭議，環保豬更被稱為科學怪豬，就算改造成功，這種要吃進肚子裡的豬肉，恐怕還是有很多疑慮，科學界必須更嚴謹地評估基因改造工作和相關產品的安全性，否則，你敢吃嗎？[資料來源]

     未來研發方向：將另一種「木質酶」導入豬的基因內，未來豬吃穀殼、木屑、木頭，就可以生長！     那人勒？



     食物中的纖維(Fiber)是改善腸蠕動的最好食物，食物纖維有利於增加糞便體積，刺激胃腸蠕動，對於腸道細菌生態平衡甚有助益。食物纖維的來源有：

(1) 纖維素：存在於植物細胞壁及細胞內，它的成份也是碳水化合物，有吸水能力，且不溶於水及一般溶劑，無法被人體消化酵素所分解，除非是反芻動物的牛、羊、馬、兔等，利用其瘤胃或腸道中細菌達到分解消化之目的。此種食物纖維素有麩皮、全麥麵粉、豆類、根莖菜類、葉菜類等。

(2)  半纖維素：含複雜的多醣類，如全穀類、麩質穀類、海藻類及芥菜、芽甘藍等蔬菜中最多。

(3)  木質素：竹筍、蔬菜、蔬菜較老的莖，此是胃腸蠕動最好的膳食纖維。

(4)  植物膠：植物種子中的膠質，是一種能溶於水形成膠狀有黏性的物質，如燕麥、大麥、乾豆類、中藥車前子、愛玉子等含植物膠相當豐富。

(5)  果膠：果膠是膠狀的多醣類，保水性極強。 [資料來源] 

     纖維素酶的研究，最早是1906年Seilliere在蝸牛的消化液中發現了分解纖維素的纖維素酶。纖維素酶是能水解纖維素β-1,4-葡萄糖苷鍵，使纖維素變成纖維二糖和葡萄糖的一組酶的總稱，它不是單一酶，而是起協同作用的多組分酶系。