血液腫瘤科/細胞治療中心 陳駿逸醫師
人體缺乏某些複合性碳水化合物的消化酶，導致部分碳水化合物無法被消化。這個問題可以透過攝取益生菌來解決，益生菌富含有能夠發酵這些未消化碳水化合物的酵素。
在發酵過程中，複合糖會被轉化為一系列短鏈脂肪酸 (Short chain fatty acids/SCFA)、氣體（如甲烷、二氧化碳和氫氣）和能量。因此，宿主細胞獲得了抗菌的活性，並同時利用釋放的能量完成各種代謝的活動。這種發酵反應貢獻了每日 10% 的熱量需求。
其中丁酸鹽(Butyrate)是主要的短鏈脂肪酸，大約佔能量的 60% 至 70%，因此被認為是大腦、結腸和肌肉細胞的燃料來源。此外，這些短鏈脂肪酸在治療抗生素相關腹瀉、大腸癌、發炎性腸道疾病和心臟病等疾病方面也表現出有益作用。
通常，這些化合物稱為揮發性脂肪酸，由 1 至 6 個碳原子的陰離子組成，其中乙酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽的產生比例較大。雖然短鏈脂肪酸可以從各種來源直接獲得，但其主要來源仍然是腸道中複合碳水化合物所發酵。
根據飲食性質、腸道微生物種群密度和結腸中的轉運時間，腸道中 短鏈脂肪酸 的產量約為每天 500 至 600 mmol。當與唾液乳酸桿菌的亞種 Salicinius等菌株一起施用時，丙酸鹽和丁酸鹽形式的短鏈脂肪酸產量則會顯著增加。此外，益生菌與不同菌株（如:鼠李糖乳酸桿菌）的組合，便可產生大量的短鏈脂肪酸。
腸道中短鏈脂肪酸的生成速率取決於以下潛在因素：
纖維的性質：一項研究報告稱，與僅飼餵抗性澱粉的動物相比，食用麥麩和快速發酵的抗性澱粉後，腸道中短鏈脂肪酸的濃度會有所升高。
腸道轉運時間：隨著跨結腸轉運時間的變化，發酵速率也會發生變化，進而影響結腸近端區域短鏈脂肪酸吸收程度的變化。如果跨結腸轉運速率較快、且膳食纖維攝取量沒有變化，人類糞便中的丁酸濃度會增加。此外，服用加速腸子轉運（例如:cisapride）可以有效增加短鏈脂肪酸的水平，而使用減緩腸子的轉運（例如:loperamide）的藥物時，可以觀察到有效減少了短鏈脂肪酸的水平。
膳食纖維的發酵會製造出短鏈脂肪酸，這些短鏈脂肪酸會透過被動擴散、或以與碳酸鹽交換的方式，被宿主細胞的結腸細胞進一步地吸收，而碳酸鹽會部分氧化成二氧化碳。
未被結腸細胞吸收的短鏈脂肪酸，則會經由基底側膜轉運至肝臟，並在肝細胞中透過氧化反應釋放出能量。
在發酵過程中，多種微生物（大腸桿菌、沙門氏菌、志賀氏菌等）會負責將碳水化合物分解成多種中間的代謝物，進而促進其他成分的代謝。發酵過程中也會損失乙醇、乳酸、丙酮酸等物質，從而最大程度地提高短鏈脂肪酸的產量。
短鏈脂肪酸對腸道健康有正面的作用歸因於多種因素，例如:維護腸黏膜的完整性、抑制發炎和降低大腸癌的風險。丁酸是人類結腸細胞的關鍵能量來源，能夠進一步啟動腸癌細胞的凋亡，並誘導腸道糖質的新生。
短鏈脂肪酸對於上皮細胞維持腸道氧的平衡至關重要，從而避免腸道菌叢失調，否則會導致飲食誘導性肥胖和其他代謝症候群的問題。另一方面，丙酸可以調節肝臟中的糖質新生，乙酸到達周邊組織後，會有助於膽固醇代謝和脂肪的生成，並作為細菌生長的重要代謝物。
在胞內生物合成的途徑中，聚合物在細胞內會進行必要的修飾。糖殘基被轉運到細胞內，轉化為各種單體單元，這些單元會部分聚合，然後附著在脂質載體膜上，即類異戊二烯。修飾後，單體被釋放到細胞外，組裝成多醣體。合成的雜多醣相對複雜，其活性取決於多種因素，如:酵素、載體和由染色體或質粒來源的基因編碼的轉運蛋白。
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