CN115337231A - 丝瓜发酵物、其制造方法及含其的外用组成物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种丝瓜发酵物、其制造方法及含其的外用组成物。此方法是利用植物乳酸杆菌对由丝瓜果实及水所组成的发酵基质进行发酵步骤，从而制得丝瓜发酵物。此丝瓜发酵物呈弱酸性具有丰富的营养素，且具有抗氧化及保湿的功效佳，故可应用于外用组成物。

Description

丝瓜发酵物、其制造方法及含其的外用组成物
技术领域
本发明有关于一种丝瓜发酵物，特别是关于一种利用植物乳酸杆菌发酵的丝瓜发酵物、其制造方法及含其的外用组成物。
背景技术
丝瓜(Luffa cylindrical)是葫芦科丝瓜属的一年生植物。丝瓜的经济价值高，其果实可食，且丝瓜水还是常见的保养品。丝瓜水是由丝瓜茎的汁液发酵而成，其富含有糖类、植物黏液、矿物质及维生素，常用于做为保湿的有效物质。
然而，丝瓜茎的汁液有限且采集效率不佳，其次，现有的发酵过程长，因此有杂菌污染的风险，故不利于大量生产及/或质量管理。相对而言，丝瓜果实的汁液多且具有丰富的营养素，因此也具有做为保湿保养品的潜能。然而，目前鲜少有将丝瓜果实用于保湿的研究。
有鉴于此，亟需一种丝瓜发酵物及其制造方法，以改善上述问题。
发明内容
因此，本发明的一样态是在提供一种丝瓜发酵物的制造方法。此制造方法利用特定菌种对丝瓜果实进行发酵步骤，借以获得丝瓜发酵物。
本发明的另一样态是在提供一种丝瓜发酵物。此丝瓜发酵物是利用上述制造方法制得，其中丝瓜发酵物含有丰富的总酚及总黄酮，而具有抗氧化及保湿的功效。
本发明的又一样态是在提供一种具抗氧化功效的外用组成物，其中此外用组成物包含上述丝瓜发酵物做为有效成分。
本发明的再一样态是在提供一种具保湿功效的外用组成物，其中此外用组成物包含上述丝瓜发酵物做为有效成分。
根据本发明的上述样态，提供一种丝瓜发酵物的制造方法。首先，提供发酵基质，其中发酵基质可例如为由丝瓜果实及水所组成。在一实施例中，发酵基质的丝瓜果实及水的重量体积比可例如为5～20：100～300(g：mL)。
接着，利用植物乳酸杆菌(Lactobacillus plantarum)对上述发酵基质于30℃至45℃下进行发酵步骤达10小时至50小时，从而获得丝瓜发酵物。上述植物乳酸杆菌可例如为寄存于美国菌种保存中心(ATCC)，且寄存编号为ATCC14917。在一实施例中，植物乳酸杆菌的菌体浓度可例如为105CFU/mL至108CFU/mL。在一实施例中，丝瓜果实对植物乳酸杆菌的菌液的体积重量比为5～30：2～20(mL：g)。在一实施例中，丝瓜发酵物的制造方法可进一步包含在进行发酵步骤后，进行固液分离步骤及抑菌步骤。
根据本发明的上述样态，提供一种丝瓜发酵物，其由上述制造方法制得。此丝瓜发酵物每毫升包含0.1mg至0.5mg的蛋白质、5.0mg至15.0mg的粗多糖(crudepolysaccharides)、0.1mg至0.8mg的总黄酮及0.1mg至0.5mg的总酚。在一些实施例中，丝瓜发酵物的pH值为4.5至6.8。
应用本发明的丝瓜发酵物、其制造方法及含其的外用组成物，可利用特定的菌株对丝瓜果实进行发酵步骤，以获得丝瓜发酵物，其中此丝瓜发酵物呈弱酸性且具有丰富的营养物质，且具有抗氧化功效及保湿功效，而可做为外用组成物的有效成分。
附图说明
为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，附图的详细说明如下：
图1是根据本发明的一实施例的丝瓜发酵物的制造方法的流程图。
图2是根据本发明的一实施例的不同浓度的丝瓜发酵物的羟自由基清除百分比的折线图。
图3是根据本发明一实施例的丝瓜发酵物涂抹于皮肤前后不同时间点的皮肤含水量百分比的柱形图。
图4是根据本发明一实施例的丝瓜发酵物涂抹于皮肤前后不同时间点的经皮水分散失量。
【符号说明】
100：方法
110,120:步骤
301,303:柱形
401,403:折线
具体实施方式
本发明所提到的单数形式“一”、“一个”和“所述”包含复数引用，除非上下文另有明确规定。数值范围(如10％～11％的A)若无特定说明皆包含上、下限值(即10％≦A≦11％)；数值范围若未界定下限值(如低于0.2％的B，或0.2％以下的B)，则皆指其下限值可能为0(即0％≦B≦0.2％)。上述用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
如前所述，本发明提供一种丝瓜发酵物、其制造方法及含其的外用组成物。此丝瓜发酵物是利用特定菌株对含有丝瓜果实的发酵基质进行发酵步骤后获得。此丝瓜发酵物具有丰富的蛋白质、黄酮、粗多糖及酚类化合物，而具有抗氧化及保湿的功效。
请参阅图1，其是根据本发明的一实施例的丝瓜发酵物的制造方法100的流程图。首先，如图1的步骤110所示，提供发酵基质，其中发酵基质是由丝瓜果实及水所组成。此处所述的丝瓜(Luffa cylindrical)果实不限于幼瓜、熟瓜、畸形瓜或上述任意组合，但排除化瓜及腐烂瓜。在一实施例中，在进行发酵步骤前，可选择性进行前处理，以清洗丝瓜果实表面并去除其果皮，再将丝瓜果实切成块状及/或研磨成泥。上述清洗、切成块状及研磨成泥的方法可例如为现有方法，本发明不限于此。在一实施例中，丝瓜果实及水的重量体积比可例如为5～20：100～300(g：mL)，以使丝瓜发酵物具有较佳的抗氧化及保湿的功效。在一实施例中，丝瓜果实及水的重量体积比可例如为15：300(g：mL)。
接着，如步骤120所示，利用植物乳酸杆菌对发酵基质进行发酵步骤，以获得丝瓜发酵物。上述植物乳酸杆菌(Lactobacillus plantarum)具体可为寄存于美国菌种保存中心(ATCC)，且寄存编号为ATCC 14917。上述菌株是从ATCC购买。
在一实施例中，在进行发酵步骤前，可选择性对植物乳酸杆菌进行第一液态培养、固态培养及第二液态培养。上述第一液态培养及第二液态培养可在现有条件(如：30℃至45℃)下利用现有培养液进行，具体例可为MRS培养液，且固态培养可在现有条件(如：30℃至45℃)下利用现有培养基进行，具体例可为MRS琼脂培养基。在此说明的是，经第一液态培养后，植物乳酸杆菌的活性提高，且经固态培养后，可借由筛选单一菌落获得单一菌株，从而避免杂菌滋生。经第二液态培养后，可获得光密度(optic density，OD)为0.5至1.0的菌液，相当于菌液中的植物乳酸杆菌的菌体浓度是105CFU/mL至108CFU/mL。此时的植物乳酸杆菌的生命周期为对数成长阶段，因此有较佳的发酵活性。
在一实施例中，丝瓜果实对植物乳酸杆菌的菌液的体积重量比可例如为5～30：2～20(mL：g)，以达到较佳的发酵效率。在一实施例中，丝瓜对植物乳酸杆菌的菌液的体积重量比可例如为5：15(mL：g)。发酵步骤的温度可例如为30℃至45℃，具体例可为35℃至40℃，如37℃。如果发酵步骤的温度过高，则可能破坏丝瓜果实中的营养素及/或使植物乳酸杆菌失去活性，但如果发酵步骤的温度过低，则植物乳酸杆菌的活性不佳，导致发酵效率不佳。在一实施例中，发酵步骤的时间可例如为10小时至50小时。如果发酵时间过短，则丝瓜发酵物的有效成分含量将不足；但如果发酵时间过长，则丝瓜发酵物有杂菌污染的疑虑。
在进行发酵步骤后，可选择性对丝瓜发酵物进行固液分离步骤及/或灭菌步骤。上述固液分离的方法不限，可例如重力沉降处理、过滤处理或离心处理。在一具体例中，固液分离步骤是利用4000rpm至12000rpm的离心速率进行15分钟至30分钟，举例而言，利用4500rpm的离心速率进行20分钟。上述灭菌步骤方法不限，可例如为高压蒸汽处理、干热处理或紫外线处理。在一具体例中，灭菌步骤是利用高压(1.0kg/cm2至1.5kg/cm2)高温(110℃至130℃)的蒸气进行10分钟至20分钟。
利用上述制造方法制得的丝瓜发酵物为黏稠的液体，其粘度可例如为100cP至800cP，且颜色为澄清透明或浅棕色。丝瓜发酵物的pH值可例如为4.5至6.8，接近于皮肤角质层的pH值，是皮肤正常菌丛较适应的环境，因此适用于皮肤保养。
值得注意的是，上述制造方法排除利用有机溶剂进行萃取，因此没有有机溶剂残留的问题。其次，使用上述特定菌株可缩短发酵步骤的时间，而可避免长时间发酵造成的杂菌污染问题。此外，上述发酵基质排除添加额外的氮源及/或碳源，故发酵基质的成分单纯而具安全性。
上述所得的丝瓜发酵物经检测后，丝瓜发酵物含有1.0wt％至5.0wt％的可溶性固形物。此外，每毫升丝瓜发酵物可包含但不限于0.1mg至0.5mg的蛋白质、5.0mg至15.0mg的粗多糖(crude polysaccharides)、0.1mg至0.8mg的总黄酮及0.1mg至0.5mg的总酚。
经实验证实，上述丝瓜发酵物兼具保湿及抗氧化的功效，其中保湿是指施用丝瓜发酵物后，皮肤含水量上升及/或经皮水分散失量下降，且抗氧化是指丝瓜发酵物于体外可有效清除自由基(如：羟自由基)，而具有抗老化及/或抗皱的潜力。其次，上述丝瓜发酵物具有安全性，换言之，施用丝瓜发酵物于皮肤后，不会出现红斑、浸润、水肿、丘疹及疱疹反应等。
上述丝瓜发酵物可作为外用组成物的有效成分，而应用在外用组成物中。在一实施例中，上述外用组成物的剂型可例如为液剂、乳剂、霜剂、安瓿、胶囊、丸剂、锭剂、粉末、颗粒、凝胶。在一实施例中，上述外用组成物可例如用在乳液、化妆水、精华液、隔离霜、洗面奶、面膜或防晒乳上。
以下利用数个实施例以说明本发明的应用，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。
实施例一、制备丝瓜发酵物
首先，于37℃下以MRS琼脂培养液培养植物乳酸杆菌，以获得活化菌液，其中植物乳酸杆菌是寄存于ATCC的植物乳酸杆菌(ATCC 14917)(从ATCC购买)。接着，将活化菌液涂布在MRS琼脂培养基上，并于37℃进行培养，以获得单一菌落。然后，将植物乳酸杆菌的单一菌落接种至MRS培养液中，并于37℃下进行培养，直到获得光密度值为0.5至1.0的菌液，相当于植物乳酸杆菌的菌体浓度为105CFU/mL至108CFU/mL的菌液。
然后，将丝瓜果实(含幼瓜及熟瓜)表面清洗并切碎后，取15g丝瓜果块加入300mL的水中，以配制发酵基质。接下来，将上述5mL植物乳酸杆菌接种至上述发酵基质中，并于37℃下进行发酵步骤达24小时，借以制得丝瓜发酵物。
再来，以121℃、1.2kg/cm2的条件进行灭菌处理，以使丝瓜发酵物中的植物乳酸杆菌失去活性。接着，以4500rpm的离心速率的条件下，离心上述丝瓜发酵物20分钟，其中上清液包含丝瓜发酵物。
上述丝瓜发酵物的颜色为透明或浅棕色，且呈现黏稠的液状，其中利用旋转粘度测定计检测，丝瓜发酵物的粘度为100cP至800cP。此外，利用酸碱度测定仪检测，丝瓜发酵物的pH值为4.5至6.8。
经测量，上述丝瓜发酵物含有1.0wt％至5.0wt％的可溶性固形物。此外，利用层析法检测丝瓜发酵物中的成分，每毫升丝瓜发酵物含有0.1mg至0.5mg的蛋白质、5.0mg至15.0mg的粗多糖、0.1mg至0.8mg的总黄酮及0.1mg至0.5mg的总酚。
实施例二、评估丝瓜发酵物的抗氧化功效
利用芬顿反应及水杨酸捕获羟自由基的呈色反应来测量丝瓜发酵物清除羟自由基的能力，从而评估其抗氧化能力，其中芬顿反应利用过氧化氢及亚铁离子制造羟自由基，且水杨酸与羟自由基反应后可产生紫色产物。由于此紫色产物对510nm的光具有较大吸光值，因此如果丝瓜发酵物具有抗氧化功效，则丝瓜发酵物加入含有过氧化氢、亚铁离子及水杨酸的反应溶液后，可降低反应溶液对510nm的光的吸光值。
依照表1配制实施例1、对照例1、比较例1及对照例2，并在37℃进行水浴达15分钟后，在实施例1及对照例1中加入实施例一的丝瓜发酵物，再继续加热15中。接着，以分光亮度计测量510nm的吸光值，其中FeSO4的浓度为9mmol/L，H2O2的浓度为8.8mmol/L，水杨酸为9mmol/L的水杨酸乙醇溶液，且实施例1中的丝瓜发酵物的浓度为10wt％、20wt％或30wt％。
表1
试剂(mL) 实施例1 对照例1 比较例1 对照例2
FeSO<sub>4</sub> 3 3 3 3
H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> 3 0 3 0
水杨酸 3 3 3 3
实施例一的丝瓜发酵物 1 1 0 0
蒸馏水 0 3 1 4
测量次数 3 1 3 1
分别以对照例1及对照例2的吸光值做为实施例1及比较例1的空白(blank)背景值，以排除呈色反应以外的因素造成的吸光值的变化(如：丝瓜发酵物的颜色)，从而获得标准化的吸光值。接着，利用式(I)计算不同浓度的丝瓜发酵物的羟自由基清除百分比。
X％＝(1-AU/AU0)×100％ 式(I)
其中，X％表示羟自由基清除百分比，AU表示实施例1的标准化的吸光值，AU0表示比较例1的标准化的吸光值。
图2是根据本发明的一实施例的不同浓度的丝瓜发酵物的羟自由基清除百分比的折线图，其中横轴表示体积百分浓度，纵轴表示羟自由基清除百分比。如图2所示，体积百分浓度为10vol％、20vol％及30vol％的丝瓜发酵物的羟自由基清除百分比分别为19.96％、25.62％及35.11％，其中46.161vol％的丝瓜发酵物的羟自由基清除百分比为50％(n＝3)，显示丝瓜发酵物可清除羟自由基，且丝瓜发酵物除羟自由基是剂量依存反应，意味着丝瓜发酵物具有抗皱的潜能。
实施例三、评估丝瓜发酵物的保湿能力
1.借由皮肤含水量评估丝瓜发酵物的保湿能力
首先，在受试者(3人)的左右臂的皮肤上分别设定3cm×3cm的对照区域及实验区域，并利用市售皮肤表面湿度测试仪
Figure BDA0003062055840000081
CM 825(制造商：德国Courage+Khazaka electronic GmbH公司)测试实验区域及对照区域的皮肤含水量(未涂抹丝瓜发酵物)。
接着，单次涂抹上述丝瓜发酵物(涂抹量：2.0±1.0mg/cm2)在实验区域的皮肤上，但不对在对照区域的皮肤进行任何处理。在涂抹后第1、2、3、5及14天，利用上述皮肤表面湿度测试仪再次检测对照区域及实验区域的皮肤含水量。
图3是根据本发明一实施例的丝瓜发酵物涂抹于皮肤前后不同时间点的皮肤含水量百分比的柱形图，其中横轴表示时间，纵轴表示相对皮肤含水量百分比(以校正用的过滤垫片浸泡饱和食盐水测得的值为100％)，且柱形301及柱形303分别表示受试者皮肤的对照区域及实验区域的皮肤含水量变化。如图3所示，实验区域的皮肤含水量(柱形303)大于对照区域的皮肤含水量(柱形301)，显示丝瓜发酵物可维持皮肤含水量。
2.借由经皮水分散失量评估丝瓜发酵物的保湿能力
首先，在受试者(3人)的左右臂的皮肤上分别设定3cm×3cm的对照区域及实验区域，并利用市售经皮水分散失测定仪Tewameter TM300(制造商：德国Courage+Khazakaelectronic GmbH公司)检测每单位时间每单位面积对照区域及实验区域的皮肤的经皮水分散失量(trans-epidermal water loss，TEWL)。接着，单次涂抹上述丝瓜发酵物(涂抹量：2.0±1.0mg/cm2)在实验区域的皮肤上，但不对在对照区域的皮肤进行任何处理。在涂抹后第1、2、3、5及14天时，再次检测对照区域及实验区域的经皮水分散失量。
图4是根据本发明一实施例的丝瓜发酵物涂抹在皮肤前后不同时间点的经皮水分散失量，其中横轴表示时间，纵轴表示经皮水分散失量，且折线401及折线403分别表示对照区域及实验区域。如图4所示，实验区域及对照区域在未涂抹前，经皮水分散失量几乎没有差异(分别为每小时13.27g/m2及13.33g/m2)，但在涂抹丝瓜发酵物后，实验区域的经皮水分散失量(折线403)皆低于对照区域的经皮水分散失量(折线401)。由上述结果可知，丝瓜发酵物可降低经皮水分散失量，因此丝瓜发酵物具有保湿的功效。
特别说明的是，皮肤含水量及经皮水分散失量受到天气、温度及湿度的影响，因此每日皮肤含水量及经皮水分散失量不相同，但由上述结果可知，涂抹丝瓜发酵物后，相较于未涂抹丝瓜发酵物，皮肤含水量较高且经皮水分散失量较低。
实施例四、评估丝瓜发酵物的安全性
利用密封式贴片试验(closed patch test)评估丝瓜发酵物是否对受试者皮肤具有刺激性。上述受试者是随机选择的18岁至60岁的人(共30人)。首先，利用无刺激性的胶带于每位受试者的背部固定2个斑试器达24小时，使斑试器的鳍状室(fin-chamber)中的滤纸片贴附于受试者的背部皮肤上，期间不移除斑试器，也避免斑试器碰水，其中以滤纸片含有0.20mL至0.25mL的丝瓜发酵物为实验组，并以滤纸片含有0.20mL至0.25mL的蒸馏水为控制组。24小时后，取下斑试器，并分别于30分钟、24小时及48小时后观察斑试器下的皮肤(以下称为受试区域)及受试区域周围的皮肤是否出现红斑、浸润、水肿、丘疹及/或疱疹等症状。
将结果记录于表2中，其中图号“-”表示皮肤为阴性，“±”表示皮肤出现可疑反应(亦称为轻微红斑：具有轻微的红斑)，“+”表示皮肤出现弱阳性反应(亦称为红斑反应：红斑、浸润、水肿及/或丘疹)，“++”表示皮肤出现强阳性反应(亦称为疱疹反应：红斑、浸润、水肿、丘疹、疱疹，且疱疹反应超出受试区域以外的皮肤)，“+++”表示皮肤出现极强阳性反应(亦称为融合性疱疹反应：明显红斑、严重浸润、水肿、融合性疱疹，且融合性疱疹反应超出受试区域以外的皮肤)(n＝30)。
表2
Figure BDA0003062055840000091
Figure BDA0003062055840000101
如表2所示，在30分钟、24小时或48小时后，控制组或实验组的受试者在受试区域及其周围的皮肤皆无红斑、浸润、水肿、丘疹、疱疹及融合性疱疹等反应，显示丝瓜发酵物对皮肤具有安全性。
综言之，由上述数个实施例证实，本发明的丝瓜发酵物兼具抗氧化及保湿的功效及安全性，故可做为外用组成物的有效成分。
由上述实施例可知，本发明的丝瓜发酵物及其制造方法、含其的外用组成物，其优点在于利用丝瓜果实做为发酵基质，并利用特定植物乳杆菌进行发酵步骤，以得到丝瓜发酵物。含丝瓜发酵物的组成物可具有抗氧化及保湿的功效。其次，丝瓜发酵物呈弱酸性，且粘度适中，使用体验更佳。
需补充的是，本发明虽以特定的工艺、特定的分析方法或特定仪器做为示例，说明本发明的丝瓜发酵物、其制造方法及含其的护肤组领成物的抗氧化及保湿的功效，惟本领域技术人员可知，本发明并不限于此，在不脱离本发明的精神和范围内，本发明的丝瓜发酵物、其制造方法及含其的外用组成物也可使用其他的工艺、其他分析方法或其他仪器进行。
虽然本发明已以数个实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，在本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (9)

1.一种丝瓜发酵物的制造方法，其特征在于，包含：
提供一发酵基质，其中该发酵基质是由丝瓜果实及水所组成；以及
利用植物乳酸杆菌(Lactobacillus plantarum)对该发酵基质于30℃至45℃下进行发酵步骤达10小时至50小时，从而获得该丝瓜发酵物，其中植物乳酸杆菌是寄存于美国菌种保存中心(ATCC)，且寄存编号为ATCC 14917。
2.根据权利要求1所述的丝瓜发酵物的制造方法，其特征在于，还包含在进行该发酵步骤后，进行固液分离步骤及抑菌步骤。
3.根据权利要求1所述的丝瓜发酵物的制造方法，其特征在于，其中该植物乳酸杆菌的菌体浓度为105CFU/mL至108CFU/mL。
4.根据权利要求1所述的丝瓜发酵物的制造方法，其特征在于，其中该丝瓜果实及该水的重量体积比为5～20：100～300(g：mL)。
5.根据权利要求1所述的丝瓜发酵物的制造方法，其特征在于，其中该丝瓜果实对该植物乳酸杆菌的菌液的体积重量比为5～30：2～20(mL：g)。
6.一种丝瓜发酵物，其特征在于，其中该丝瓜发酵物是由权利要求1至权利要求5任一项所述的制造方法制得，且该丝瓜发酵物每毫升包含0.1mg至0.5mg的蛋白质、5.0mg至15.0mg的粗多糖(crude polysaccharides)、0.1mg至0.8mg的总黄酮及0.1mg至0.5mg的总酚。
7.根据权利要求6所述的丝瓜发酵物，其特征在于，其中该丝瓜发酵物的pH值为4.5至6.8。
8.一种具抗氧化功效的外用组成物，其特征在于，包含根据权利要求7所述的丝瓜发酵物做为有效成分。
9.一种具保湿功效的外用组成物，其特征在于，包含根据权利要求7所述的丝瓜发酵物做为有效成分。
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