TWI425916B - 抗疲勞蓬萊米發酵水解物之製造方法 - Google Patents

Description

抗疲勞蓬萊米發酵水解物之製造方法

本發明係為一種抗疲勞蓬萊米發酵水解物之製造方法，特別是一種用於保健食品之抗疲勞蓬萊米發酵水解物之製造方法。

蛋白質為一種由胜肽鍵連接許多胺基酸所組成之長鏈聚合物。凡涉及利用水來將蛋白質中胺基酸鏈裂解成較小片段的反應，稱為「蛋白質水解作用」。蛋白質的水解產物富含胺基酸與胜肽，此已廣泛應用在食品生產製造上，特別像是高湯、調味料、機能性食品及加工食品。

在正常的情況下，例如中性酸鹼值及室溫，蛋白質水解作用是非常緩慢的。因此以往許多蛋白質的水解產物製造方法大多是利用強酸及強鹼來水解蛋白質，但如此一來可能產生一些氯化醇等致癌物質，例如：單氯代丙醇(MCPs)，諸如1-氯丙醇、2-氯丙醇及3-氯丙醇；二氯代丙醇(DCPs)，諸如2,3-二氯代丙一醇及1,3-二氯丙一醇；單氯丙二醇(MCPDs)，諸如2-氯-1,3-丙二醇及3-氯-1,2-丙二醇，而且以此方法所製造的產品所含的鹽分也相當的高。

除了利用強酸及強鹼來水解蛋白質外，還可以使用蛋白酶來水解蛋白質，蛋白酶可以做為一種酵素，用以催化水解反應，使胜肽鏈更徹底裂解。一般來說，用蛋白酶催化蛋白質的水解會有下列連鎖反應階段：(1)原始胜肽鏈(受質)和酵素之間 形成酵素受質複合體；(2)胜肽鏈裂解，然後釋出裂解形成的兩個胜肽中之一；(3)在殘餘複合體上發生親核性攻擊，然後剝離其餘胜肽，再度恢復成為自由的酵素。

與使用酸鹼法水解蛋白質的方法相比，蛋白酶水解蛋白質的方法具有許多優點，包括反應條件溫和、色澤較淡、風味柔和、低鹽含量，更可避免不需要的副產物出現。然而，若未能有效控制胜肽鏈的降解，將導致具苦味的胜肽形成，使得蛋白質的水解產物不適合作為食品。因此，需要有適合的蛋白質水解方法以製造出新機能性且具有優良口感之蛋白質的水解產物，以應用於保健食品工業。

本發明係為一種抗疲勞蓬萊米發酵水解物之製造方法，其包括下列步驟：提供一蓬萊米、進行發酵作用及進行水解作用。本發明是要能產生具有抗疲勞功效之蓬萊米發酵水解物，其可有效應用於保健食品產業。

本發明係提供一種抗疲勞蓬萊米發酵水解物之製造方法，其包括下列步驟：提供一蓬萊米；進行發酵作用，其係在溫度5~20℃將蓬萊米、水、麴菌及發酵酵母混合並發酵產生一蓬萊米發酵物；以及進行水解作用，其係於蓬萊米發酵物中添加鹼性蛋白酶、中性蛋白酶及複合風味蛋白酶以將蓬萊米發酵物水解成抗疲勞蓬萊米發酵水解物，其中水解作用步驟包括：一第一水解步驟，其將蓬萊米發酵物於酸鹼值為pH6.5~7.5及 溫度50~60℃反應3~5小時，且以蛋白質總含量計，添加的鹼性蛋白酶為0.5~5%之地衣狀芽孢桿菌蛋白酶，中性蛋白酶為0.5~2%之枯草桿菌蛋白酶，複合風味蛋白酶為0.5~5%之米麴霉蛋白酶；及一第二水解步驟，其係於第一水解步驟後再次添加複合風味蛋白酶，並於酸鹼值為pH4.5~6.5及溫度45~55℃反應1~4小時。

藉由本發明的實施，至少可達到下列進步功效：

一、可產生具有抗疲勞功效之蓬萊米發酵水解物。

二、可產生去除脂肪之具有抗疲勞功效之蓬萊米發酵水解物，以降低產品之卡路里含量。

三、飲用抗疲勞蓬萊米發酵水解物之實驗鼠，其負重游泳時間高於飲用國家健康食品抗疲勞雞精之實驗鼠。

四、飲用抗疲勞蓬萊米發酵水解物之實驗鼠與飲用國家健康食品國家健康食品抗疲勞雞精之實驗鼠相比，飲用抗疲勞蓬萊米發酵水解物可使實驗鼠降低血氨、提高肌肉肝醣含量及抑制血液乳酸升高。

為了使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點，因此將在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點。

第1圖為本發明實施例之一種抗疲勞蓬萊米發酵水解物之 製造方法流程圖。第2圖為第1圖中進行發酵作用的子步驟流程圖。第3圖為第1圖中進行水解作用的子步驟流程圖。第4圖為本發明實施例之一種抗疲勞蓬萊米發酵水解物，在各個製程階段之成份比例示意圖。第5圖為本發明實施例之一種抗疲勞蓬萊米發酵水解物之動物游泳負重試驗結果圖。

第6圖為本發明實施例之一種抗疲勞蓬萊米發酵水解物之動物前肢抓力試驗結果圖。第7圖為本發明實施例之一種抗疲勞蓬萊米發酵水解物之動物運動血氨變化試驗結果圖。第8圖為本發明實施例之一種抗疲勞蓬萊米發酵水解物之動物運動後肌肉部位肝醣含量變化試驗結果圖。第9圖為本發明實施例之一種抗疲勞蓬萊米發酵水解物之動物運動後乳酸變化試驗結果圖。

如第1圖所示，本實施例為一種抗疲勞蓬萊米發酵水解物之製造方法，其包括下列步驟：提供一蓬萊米(步驟S10)；進行發酵作用(步驟S20)；以及進行水解作用(步驟S30)。

提供一蓬萊米(步驟S10)，蓬萊米係做為製造抗疲勞蓬萊米發酵水解物之原料。提供一蓬萊米(步驟S10)可以進一步包括一精白步驟(步驟S11)，其係將蓬萊米之胚芽及麩皮去除。由於胚芽及麩皮包含的脂肪成分較多，藉由此步驟可以減少抗疲勞蓬萊米發酵水解物之脂肪含量以減少產品熱量，甚至避免脂肪造成產品之油脂氧化，而影響了產品的機能性及風味。

精白步驟(步驟S11)可以於溫度40℃以下藉由使用一砂輪來去除蓬萊米之胚芽及麩皮，在此溫度範圍內處理蓬萊米，可以避免破壞蓬萊米中之蛋白質。砂輪之粒度可以為50~80號， 且砂輪之轉速可以為450~700RPM。使用此砂輪條件處理蓬萊米，可以使精白程度到達40~70%，也就是以蓬萊米總體積計去除約40~70%之體積以確保帶有脂肪的蓬萊米之胚芽及麩皮部分能被完整去除。

進行發酵作用(步驟S20)，其係在提供一蓬萊米(步驟S10)或精白步驟(步驟S11)後進行。進行發酵作用(步驟S20)之處理溫度控制在5~20℃之間，先將蓬萊米浸泡於水中加以蒸煮，並混入麴菌(Aspergillus oryzae )及發酵酵母(Saccharomyces cerevisiae )，讓麴菌中的酵素溶解於水中，使蒸熟之蓬萊米進行糖化反應以產生提供發酵酵母增殖及發酵所需之葡萄糖養分，接著發酵酵母會將糖化之蓬萊米發酵以產生一蓬萊米發酵物。

如第2圖所示，進行發酵作用(步驟S20)又可以進一步包括一第一發酵階段(步驟S21)、一第二發酵階段(步驟S22)、一第三發酵階段(步驟S23)及一第四發酵階段(步驟S24)。在低溫下(約5~20℃)利用多步驟處理來延長發酵作用的時間，長時間的發酵可以使去除碳水化合物的效果達到最好，且低溫下發酵可以避免蓬萊米發酵物中雜菌之生成。

第一發酵階段(步驟S21)，其係於溫度5~10℃範圍內，利用麴菌和水將蒸熟之蓬萊米糖化，再於溫度10~15℃範圍內，經由攪拌以促進發酵酵母將糖化之蓬萊米發酵。

第二發酵階段(步驟S22)，其係於第一發酵階段(步驟S21)24~48小時後進行，並且在這段期間停止放入蓬萊米、水、麴菌及發酵酵母。第二發酵階段(步驟S22)係在溫度10~15℃之 範圍內進行，且每隔2~4小時攪拌一次，以增進蓬萊米之糖化及發酵酵母之增殖，使發酵酵母濃度能維持正常。

第三發酵階段(步驟S23)，其係於第二發酵階段(步驟S22)發酵酵母充分增殖後，投入水、麴菌、發酵酵母、蒸熟之蓬萊米，在溫度5~10℃範圍內充分攪拌，使麴菌中的酵素溶出以將蒸熟之蓬萊米糖化，再攪拌並透過發酵酵母將糖化之蓬萊米發酵。為了能產生大量之蓬萊米發酵物，可以在本階段重複下料並重複進行本階段之發酵反應。

第四發酵階段(步驟S24)，其係於溫度5~20℃範圍內於第三發酵階段後再進行發酵20~30天。

如第3圖所示，進行水解作用(步驟S30)，其係於蓬萊米發酵物中添加鹼性蛋白酶、中性蛋白酶及複合風味蛋白酶以將蓬萊米發酵物水解成一抗疲勞蓬萊米發酵水解物，使蓬萊米發酵物中的蛋白質被分解成短鏈的胜肽。為了使蓬萊米發酵物更容易進行水解，可以先以水調整蓬萊米發酵物的固形物含量，將蓬萊米發酵物稀釋成固形物含量為5~10%(重量/重量)，並徹底攪拌成半固體混合液。接著將環境調整成適合進行水解作用之條件，例如，預熱至50~60℃，並用食品級氫氧化鈉(NaOH)調整pH值至6.5至7.5之間，才能有利於蛋白酶作用。進行水解作用步驟可以又進一步包括一第一水解步驟(步驟S31)及一第二水解步驟(步驟S32)。

第一水解步驟(步驟S31)，其將蓬萊米發酵物於酸鹼值為pH6.5~7.5及溫度50~60℃的條件下添加鹼性蛋白酶、中性蛋白酶及複合風味蛋白酶並進行反應3~5小時，此酸鹼值範圍適 合蛋白酶活動並可以幫助攤開蛋白質胜肽鏈，有助於接下來的蛋白質水解，且此溫度範圍適合進行酶解反應，經過不間斷地攪拌可以增進反應速度。

以蛋白質總含量計，添加的鹼性蛋白酶為0.5~5%之地衣狀芽孢桿菌蛋白酶，中性蛋白酶為0.5~2%之枯草桿菌蛋白酶，複合風味蛋白酶為0.5~5%之米麴霉蛋白酶。其中鹼性蛋白酶為一種內切蛋白酶，複合風味蛋白酶為一種外切蛋白酶，而中性蛋白酶則具備內切及外切的功能，加入這些蛋白酶可以使水解蛋白質的效果達到最佳化。

第二水解步驟(步驟S32)，其係再次添加複合風味蛋白酶，並於酸鹼值為pH4.5~6.5及溫度45~55℃的條件下反應1~4小時，反應期間須不間斷地攪拌並隨時滴加食品級氫氧化鈉以維持酸鹼值，第二水解步驟(步驟S32)可以將酵素活性降低，逐漸中止反應。

如第1圖所示，進行水解作用(步驟S30)後可以進一步包括一過濾步驟(步驟S40)，其係用以去除抗疲勞蓬萊米發酵水解物之雜質，濾出較純淨的抗疲勞蓬萊米發酵水解物，以增進抗疲勞蓬萊米發酵水解物的純度。

過濾步驟(步驟S40)後可以進一步包括一減壓蒸餾步驟(步驟S50)，其係於溫度45~55℃範圍內去除蓬萊米發酵水解物中之酒精，在低溫下蒸餾蓬萊米發酵水解物可以避免影響到蓬萊米發酵水解物的功能性。

如第4圖所示，本實施例之一種抗疲勞蓬萊米發酵水解物之製造方法可以有效地提高抗疲勞蓬萊米發酵水解物之蛋白 質含量及降低抗疲勞蓬萊米發酵水解物之碳水化合物含量。若在提供一蓬萊米(步驟S10)中進一步包括精白步驟(步驟S11)的情況下，能將脂肪含量從2.17%降至0%，蛋白質含量從9%提高至48%，並將碳水化合物含量從87%降低至50%。

動物試驗方法：動物實驗流程已通過國立體育大學實驗動物照護及使用委員會核准後執行(同意書編號：IACUC-10006)。使用樂斯科生物科技股份有限公司之雄性ICR(Institute for Cancer Research)小鼠，八周齡大。將小鼠飼養於國立體育大學運動科學研究所動物房，溫度控制在24±2℃，濕度在65±5%，光照與黑暗各12小時。小鼠可以自由攝食動物飼料(Chow 5001)及水。

以經口灌食方式餵食小鼠相同體積之抗疲勞健康食品，並試驗小鼠之負重游泳時間、前肢抓力、運動後血氨濃度、肌肉部位肝醣含量及血液乳酸升高比值。對照組採用中華民國衛生署健康食品抗疲勞認證之市售健康食品桂格養氣人蔘雞精(衛署健食字第A00114號)，每瓶含320mg總支鏈胺基酸(白胺酸、異白胺酸、纈胺酸)。實驗組為本實施例之一種抗疲勞蓬萊米發酵水解物，每瓶含320mg總支鏈胺基酸。

如第5圖所示，餵食抗疲勞蓬萊米發酵水解物之小鼠之負重游泳時間(18.05分鐘)優於餵食市售抗疲勞雞精之小鼠(16.13分鐘)。

如第6圖所示，餵食抗疲勞蓬萊米發酵水解物之小鼠之前肢抓力(129克)優於餵食市售抗疲勞雞精之小鼠(126克)。

如第7圖所示，餵食抗疲勞蓬萊米發酵水解物之小鼠之運 動後血氨濃度(136微莫耳/公升)明顯低於餵食市售抗疲勞雞精之小鼠(350微莫耳/公升)。

如第8圖所示，餵食抗疲勞蓬萊米發酵水解物之小鼠之肌肉部位肝醣含量(0.96微克/公克肌肉組織)優於餵食市售抗疲勞雞精之小鼠(0.89微克/公克肌肉組織)。

如第9圖所示，餵食抗疲勞蓬萊米發酵水解物之小鼠之乳酸升高比值(0.54)低於餵食市售抗疲勞雞精之小鼠(0.67)。

本實施例之一種抗疲勞蓬萊米發酵水解物經過動物試驗後，證實其具有顯著的抗疲勞功效，能降低血氨(血尿素氨)、提高肌肉肝醣濃度並抑制血液乳酸升高率。因此使用本實施例之製造方法，能在低溫反應下有效控制胜肽鏈的降解，產生適合作為食品的蓬萊米發酵水解物，且經由本實施例特殊的精白步驟、發酵步驟及水解步驟，能產生出無脂肪又具有抗疲勞功能之機能性健康食品。

惟上述各實施例係用以說明本發明之特點，其目的在使熟習該技術者能瞭解本發明之內容並據以實施，而非限定本發明之專利範圍，故凡其他未脫離本發明所揭示之精神而完成之等效修飾或修改，仍應包含在以下所述之申請專利範圍中。

S100‧‧‧抗疲勞蓬萊米發酵水解物之製造方法

S10‧‧‧提供一蓬萊米

S11‧‧‧精白步驟

S20‧‧‧進行發酵作用

S21‧‧‧第一發酵階段

S22‧‧‧第二發酵階段

S23‧‧‧第三發酵階段

S24‧‧‧第四發酵階段

S30‧‧‧進行水解作用

S31‧‧‧第一水解步驟

S32‧‧‧第二水解步驟

S40‧‧‧過濾步驟

S50‧‧‧減壓蒸餾步驟

第1圖為本發明實施例之一種抗疲勞蓬萊米發酵水解物之製造方法流程圖。

第2圖為第1圖中進行發酵作用的子步驟流程圖。

第3圖為第1圖中進行水解作用的子步驟流程圖。

第4圖為本發明實施例之一種抗疲勞蓬萊米發酵水解物，在各個製程階段之成份比例示意圖。

第5圖為本發明實施例之一種抗疲勞蓬萊米發酵水解物之動物游泳負重試驗結果圖。

第6圖為本發明實施例之一種抗疲勞蓬萊米發酵水解物之動物前肢抓力試驗結果圖。

第7圖為本發明實施例之一種抗疲勞蓬萊米發酵水解物之動物運動血氨變化試驗結果圖。

第8圖為本發明實施例之一種抗疲勞蓬萊米發酵水解物之動物運動後肌肉部位肝醣含量變化試驗結果圖。

第9圖為本發明實施例之一種抗疲勞蓬萊米發酵水解物之動物運動後乳酸變化試驗結果圖。

S100‧‧‧抗疲勞蓬萊米發酵水解物之製造方法

S10‧‧‧提供一蓬萊米

S11‧‧‧精白步驟

S20‧‧‧進行發酵作用

S30‧‧‧進行水解作用

S40‧‧‧過濾步驟

S50‧‧‧減壓蒸餾步驟

Claims (11)

1. 一種抗疲勞蓬萊米發酵水解物之製造方法，其包括下列步驟：提供一蓬萊米；進行發酵作用，其係在溫度5~20℃將該蓬萊米、水、麴菌及發酵酵母混合並發酵產生一蓬萊米發酵物；以及進行水解作用，其係於該蓬萊米發酵物中添加鹼性蛋白酶、中性蛋白酶及複合風味蛋白酶以將該蓬萊米發酵物水解成該抗疲勞蓬萊米發酵水解物，其中該水解作用步驟包括：一第一水解步驟，其將該蓬萊米發酵物於酸鹼值為pH6.5~7.5及溫度50~60℃反應3~5小時，且以蛋白質總含量計，添加的該鹼性蛋白酶為0.5~5%之地衣狀芽孢桿菌蛋白酶，該中性蛋白酶為0.5~2%之枯草桿菌蛋白酶，該複合風味蛋白酶為0.5~5%之米麴霉蛋白酶；及一第二水解步驟，其係於該第一水解步驟後再次添加該複合風味蛋白酶，並於酸鹼值為pH4.5~6.5及溫度45~55℃反應1~4小時。
2. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其進一步包括一精白步驟，其係於該進行發酵作用步驟前將該蓬萊米之胚芽及麩皮去除。
3. 如申請專利範圍第2項所述之製造方法，其中該精白步驟係使用一砂輪將該蓬萊米之該胚芽及該麩皮去除，且該砂輪之粒度為50~80號。
4. 如申請專利範圍第3項所述之製造方法，其中該砂輪之轉速為450~700RPM。
5. 如申請專利範圍第2項所述之製造方法，其中該精白步驟係於溫度40℃以下執行。
6. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該進行發酵作用步驟又進一步包括一第一發酵階段，其係於溫度5~10℃以該麴菌和該水將蒸熟之該蓬萊米糖化，再於溫度10~15℃透過該發酵酵母將糖化之該蓬萊米糖化發酵。
7. 如申請專利範圍第6項所述之製造方法，其中該進行發酵作用步驟於該第一發酵階段後又進一步包括一第二發酵階段，其係於溫度10~15℃每隔2~4小時攪拌一次。
8. 如申請專利範圍第7項所述之製造方法，其中該進行發酵作用步驟於該第二發酵階段後又進一步包括一第三發酵階段，其係於溫度5~10℃以該麴菌和該水將蒸熟之該蓬萊米糖化，並透過該發酵酵母將糖化之該蓬萊米糖化發酵。
9. 如申請專利範圍第8項所述之製造方法，其中該進行發酵作用步驟於該第三發酵階段後又進一步包括一第四發酵階段，其係在溫度5~20℃於該第三發酵階段後進行發酵20~30天。
10. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其在該進行水解作用步驟後進一步包括一過濾步驟，其係用以去除該抗疲勞蓬萊米發酵水解物之雜質。
11. 如申請專利範圍第10項所述之製造方法，其在該過濾步驟後進一步包括一減壓蒸餾步驟，其係於溫度45~55℃去除該蓬萊米發酵水解物中之酒精。