TWI717827B - 愛玉子之低甲氧基果膠及其製造方法 - Google Patents

愛玉子之低甲氧基果膠及其製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI717827B
TWI717827B TW108132478A TW108132478A TWI717827B TW I717827 B TWI717827 B TW I717827B TW 108132478 A TW108132478 A TW 108132478A TW 108132478 A TW108132478 A TW 108132478A TW I717827 B TWI717827 B TW I717827B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
aiyuzi
pectin
low
raw material
extract
Prior art date
Application number
TW108132478A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201944903A (zh
Inventor
侯士國
Original Assignee
侯士國
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 侯士國 filed Critical 侯士國
Priority to TW108132478A priority Critical patent/TWI717827B/zh
Publication of TW201944903A publication Critical patent/TW201944903A/zh
Priority to CN201911360610.1A priority patent/CN111303312B/zh
Priority to US16/861,644 priority patent/US11272725B2/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI717827B publication Critical patent/TWI717827B/zh

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B37/00—Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
    • C08B37/0006—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid
    • C08B37/0045—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid alpha-D-Galacturonans, e.g. methyl ester of (alpha-1,4)-linked D-galacturonic acid units, i.e. pectin, or hydrolysis product of methyl ester of alpha-1,4-linked D-galacturonic acid units, i.e. pectinic acid; Derivatives thereof
    • C08B37/0048—Processes of extraction from organic materials
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L29/00—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof
    • A23L29/20—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof containing gelling or thickening agents
    • A23L29/206—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof containing gelling or thickening agents of vegetable origin
    • A23L29/231—Pectin; Derivatives thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D11/00—Solvent extraction
    • B01D11/02—Solvent extraction of solids
    • B01D11/0288—Applications, solvents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/01—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation using flocculating agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D21/00—Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/26—Separation of sediment aided by centrifugal force or centripetal force
    • B01D21/262—Separation of sediment aided by centrifugal force or centripetal force by using a centrifuge
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L21/00—Marmalades, jams, jellies or the like; Products from apiculture; Preparation or treatment thereof
    • A23L21/10—Marmalades; Jams; Jellies; Other similar fruit or vegetable compositions; Simulated fruit products
    • A23L21/12—Marmalades; Jams; Jellies; Other similar fruit or vegetable compositions; Simulated fruit products derived from fruit or vegetable solids
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23V—INDEXING SCHEME RELATING TO FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES AND LACTIC OR PROPIONIC ACID BACTERIA USED IN FOODSTUFFS OR FOOD PREPARATION
    • A23V2002/00—Food compositions, function of food ingredients or processes for food or foodstuffs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D11/00—Solvent extraction
    • B01D11/02—Solvent extraction of solids
    • B01D11/0215—Solid material in other stationary receptacles
    • B01D11/0253—Fluidised bed of solid materials
    • B01D11/0257—Fluidised bed of solid materials using mixing mechanisms, e.g. stirrers, jets

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Nutrition Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Jellies, Jams, And Syrups (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Abstract

本發明係有關以愛玉子之雌性隱花果，特別是雌性隱花果內的瘦果、花梗及萼片等三部分整體作為原料之低甲氧基果膠及其酶解生產方法。本發明方法係使用純水為萃取液，其中添加檸檬酸鈉作為抗凝劑，室溫下浸提愛玉子原料，釋出的高甲氧基果膠與兩型內源性果膠甲基酯酶在粗萃液中迅速相互作用完成去甲基酯化與轉醯基反應，生成低甲氧基果膠；至於粗萃液中由原料釋出的固有鈣離子，則在檸檬酸鈉的抗凝作用下絡合成檸檬酸鈉鈣複合物，使粗萃液中低甲氧基果膠生成物得以保持其高度鈣敏感性，並在製程中避免被游離鈣離子交聯變成非預期的果膠酸鈣凝膠。本發明之低甲氧基果膠不但可用於製造各種凝膠食品，如糖尿病患者友善的無糖/低糖類果醬與果凍等，並可作為生醫應用之潛力生物材料。

Description

愛玉子之低甲氧基果膠及其製造方法
本發明係有關以愛玉子(jelly fig或awkeotsang；學名為Ficus pumila L. var. awkeotsang (Makino) Corner)之雌性隱花果(female syconium)，特別是雌性隱花果內的瘦果(achenes)、花梗(pedicels)及萼片(sepals)之三部分整體作為原料所得之低甲氧基果膠及其酶解生產方法。
天然果膠是植物中的一種酸性多糖物質，傳統商業果膠其分子量約5萬至約30萬，係廣泛用於食品加工行業、化妝品、醫藥及紡織等多種產業。一般而言，果膠的酯化度至少50 %者，稱為高甲氧基果膠(high methoxyl pectin，HMP)，而酯化度小於50%的果膠，稱為低甲氧基果膠(low methoxyl pectin，LMP)。
目前傳統商業果膠製造技術主要是利用果汁廠與甜菜製糖廠等加工後的柑橘皮、蘋果渣以及甜菜渣等廢料作為生產原料，主要產品為高甲氧基果膠，作為高糖類加工食品添加劑用途為主。
而少量商業化生產的低甲氧基果膠，由於起始原料來自食品級之高甲氧基果膠，故產品仍屬低糖類加工食品添加劑用途為主。因此，想要進一步提供生醫材料應用上所要求的凝膠強度與生物相容性的低甲氧基果膠產品，就以目前本領域傳統果膠原料的使用中所採用的生產技術，面臨的問題如下： (1) 高甲氧基果膠的去酯化處理，若以細菌或真菌來源的果膠甲基酯酶進行，其隨機解離甲酯化果膠主鏈同聚半乳糖醛酸上的甲酯基，使得游離羧基呈現隨機錯落的分散狀態，取得的低甲氧基果膠生成物就不具有鈣敏感性，無法藉由鈣離子交聯形成網狀結構的果膠酸鈣凝膠，以作為生醫材料用途。在天然植物中，尤其是像向日葵生長時期普遍受到土壤細菌與真菌的侵襲所產生的果膠甲基酯酶隨機去酯化，當榨油需用的成熟葵花籽剝取後，利用其廢棄的向日葵盤(sunflower heads)酸解萃取出來的也僅是不具鈣敏感性的低甲氧基果膠，只能用作食品添加劑，而其應用範圍也相當侷限(可參考CN101037484A及CN102304192A之先前技術)。 (2) 先前技術中曾揭示以向日葵盤為原料萃取低甲氧基果膠。因天然低甲氧基果膠會與Ca2+ 形成絡合結構，不利於果膠的提取，故使用檸檬酸鈉作為螯合劑以奪取果膠中絡合的Ca2+ ，促進果膠溶於水中；調節反應pH為2~4以部分水解細胞壁中所結合的纖維素和半纖維素，並需以反應溫度為60~90℃才能協同酸劑達到萃取果膠的目的，釋出向日葵非鈣敏感性的水溶性低甲氧基果膠。實際上，如果沒有酸值pH 2~4、高溫60~90℃、及1~4小時長時間反應等條件的協同作用，單靠螯合劑檸檬酸鈉不足以分解初生細胞壁內果膠酸鈣結構，無法萃取果膠(可參考CN104151445A及CN105829356B等先前技術)。 (3) 高甲氧基果膠的去酯化處理，若以通常為鹼性的植物來源果膠甲基酯酶(plant PME)進行，其酶解作用當下所生成的酸性微環境，會使該鹼性果膠甲基酯酶轉變成正電荷，並與游離羧基(-COO− )的負電荷牢牢地結合在一起，酶解活性瞬間受到抑制，而停止去酯作用 (可參考US 2358430A之先前技術)。 (4) 酸法的去酯化是將高甲氧基果膠萃取液或高甲氧基果膠-乙醇懸浮液在一定的酸性條件下保溫，使其甲酯基自然水解分離。但是，傳統方法存在製造設備複雜、消耗大量昂貴酸鹼、能耗大、耗時長、過程不易控制及造成環境污染等缺點(參考CN 105829356A之先前技術)。 (5) 鹼法的去酯化是將高甲氧基果膠萃取液或高甲氧基果膠在pH為10至12及溫度為12至15℃之條件下，在鹼金屬氫氧化物、氫氧化銨或碳酸鈉的溶液中進行去酯作用，取得酯化度50%以下的低甲氧基果膠。然而，此鹼法去酯化不易在工業製程中控制其窄域鹼值，操作不慎即致使果膠發生β-脫去反應(β-elimination reactions)而裂解(可參考US 2478170A之先前技術)。
因此，低糖類加工食品添加劑及生物醫用材料所需要的低甲氧基果膠，目前生產上無論品質與產量都無法滿足市場需求，解決之道在於先找到新的特用作物為果膠原料，並配合新的原料特性發展出更為簡單、環保且能大量生產的方法。
台灣民間傳統以飲用水(井水或自來水)於室溫下浸洗愛玉子原料，做出即食水凝膠食品愛玉凍(aiyu jelly)，此一果膠凍美食傳承近一百六十年後，經黃永傳(1980年，愛玉凍凝膠機構之研究)深入研究才揭露其凝膠機制，它就是低甲氧基果膠與鈣離子交聯產生的果膠酸鈣凝膠。然而，在本發明之前尚無任何已知方法，能夠在同樣的愛玉子原料與簡單的浸提步驟中，不被凝膠機制的制約障礙所阻，順利製作出具有高度鈣敏感性的愛玉子低甲氧基果膠。
本案發明人為了突破愛玉凍凝膠機制在生產愛玉子低甲氧基果膠製程中所形成的制約障礙，經大量研究結果竟然出乎意料地發現，只要在使用愛玉子為原料時，在純水的萃取液中加入檸檬酸鈉作為抗凝劑，於室溫下浸提所得之粗萃液，因其中存在愛玉子原料釋出的高甲氧基果膠與兩型內源性果膠甲基酯酶，經其相互作用迅速完成去甲基酯化與轉醯基反應，就能生成低甲氧基果膠；至於從原料同時釋入粗萃液中的固有鈣離子，則被檸檬酸鈉絡合成檸檬酸鈉鈣複合物，粗萃液因而具有了抗凝作用，使去甲基酯化與醯基反應產生的低甲氧基果膠生成物，得以保持其高度鈣敏感性直到完成本發明產品，亦即，在製程中不會被游離鈣離子交聯變成非預期的果膠酸鈣凝膠。
本發明使用愛玉子雌性隱花果，特別是雌性隱花果內的瘦果、花梗及萼片等三部分整體作為果膠原料，經由室溫水萃、酶解以及抗凝的簡單生產方法，所製得的低甲氧基果膠產品具有天然優越的凝膠強度與生物相容性，足以作為生醫應用上的潛力生物材料。
因此，本發明之主要目的在於提供一種愛玉子之低甲氧基果膠之製造方法，其包含以下步驟： (a) 提供包含愛玉子之雌性隱花果的愛玉子原料； (b) 提供純水為萃取液，其中添加檸檬酸鈉作為抗凝劑，並以有機酸調整抗凝萃取液以具有約6至約8之pH值； (c) 在約20℃至約50℃之溫度下，將該愛玉子原料以該抗凝萃取液浸提，以獲得愛玉子果膠之粗萃液；及 (d) 將該愛玉子果膠之粗萃液進行離心，以收集上清液、上清液中沉澱的果膠絮團或兩者。
本發明之另一目的在於提供一種新穎的愛玉子低甲氧基果膠，其具有以下特性： (1) 至少約300,000道爾頓(dalton)之重量平均分子量； (2) 小於約50%之酯化度；及 (3) 至少約65%之半乳糖醛酸含量。
本發明之又一目的在於提供一種新穎的愛玉子低甲氧基果膠，其具有以下特性： (1) 至少約750,000道爾頓之重量平均分子量； (2) 約31%或更少之酯化度；及 (3) 約75%至約90%之半乳糖醛酸含量。
在本文中，除非特別限定，單數形「一」和「該」亦包括其複數形。本文中任何和所有實施例和例示性用語（「例如」和「如」）目的僅為了更加突顯本發明，並非針對本發明的範圍構成限制，本案說明書中的用語不應被視為暗示任何未請求的方法及條件可構成實施本發明時的必要特徵。
本發明之低甲氧基果膠之製造方法係包含以下步驟： (1) 提供包含乾燥或新鮮愛玉子之雌性隱花果，較佳包含雌性隱花果內的瘦果、花梗及萼片之三部分整體之愛玉子原料； (2) 提供純水，較佳去離子水、逆滲透水或蒸餾水為萃取液，其中添加檸檬酸鈉作為抗凝劑，並以有機酸，如檸檬酸調整抗凝萃取液使其pH值至約6至約8，較佳約7.5； (3) 在溫度約20℃至約50℃下，較佳是室溫下，將愛玉子原料以抗凝萃取液浸提，獲得包含高甲氧基果膠與固有的兩型果膠甲基酯酶在內之粗萃液；及 (4) 在粗萃液中，上述高甲氧基果膠自行與固有的兩型果膠甲基酯酶迅速完成去甲基酯化與轉醯基反應，隨之將包含低甲氧基果膠生成物在內之粗萃液進行離心，以收集上清液及/或從上清液中沉澱出低甲氧基果膠絮團。
藉由本發明方法所得之上清液可作為液體型態的愛玉子低甲氧基果膠產品，其具有至少約300,000、至少約400,000、至少約500,000、至少約600,000或至少約700,000道爾頓(dalton)，較佳至少約750,000道爾頓，及更佳至少約800,000道爾頓之重量平均分子量；小於約50%，或小於約40%，較佳小於約35%，及更佳約31%或更少之酯化度；及至少約65%，或至少約70%，較佳至少約75%，及更佳約75%至約90%之半乳糖醛酸含量，以供應下游加工食品/生醫產業之用，或消費者直接食用。
藉由本發明方法所得之低甲氧基果膠絮團可再進行離心、輕輕壓實、乾燥，以及磨製成粉，作為粉體型態的愛玉子低甲氧基果膠產品，其具有至少約300,000、至少約400,000、至少約500,000、至少約600,000或至少約700,000道爾頓(dalton)，較佳至少約750,000道爾頓，及更佳至少約800,000道爾頓之重量平均分子量；小於約50%，或小於約40%，較佳小於約35%，及更佳約31%或更少之酯化度；及至少約65%，或至少約70%，較佳至少約75%，及更佳約75%至約90%之半乳糖醛酸含量，以供應下游加工食品/生醫產業之用，或消費者直接食用。
在本發明方法中，純水萃取液的用量與檸檬酸鈉的用量並無上限的限制，只要足夠浸提愛玉子原料，並能使其釋出令人滿意的高甲氧基果膠與兩型內源性果膠甲基酯酶的量皆適用於本發明中。
在本發明之實施態樣中，新鮮或乾燥愛玉子原料與檸檬酸鈉及純水萃取液的較佳、更佳及最佳配比，如下表1所示。在表1中列舉出的較佳、更佳及最佳用量之目的係在於獲得完整釋出量，並節省後續製程中使用的果膠沉澱用溶劑用量： 表1
Figure 108132478-A0304-0001
 * 對於乾燥原料: 檸檬酸鈉: 抗凝萃取液= 5g:1g:50ml之最佳配比中，經計算出原料固有鈣離子: 檸檬酸鈉含鈉離子量=鈣47.4mg:鈉234.5mg (亦即，當鈉離子為鈣離子的約5倍時，產生最佳鈣螯合抗凝效果)。抗凝萃取液之體積較佳為乾燥原料重量的10倍(v/w)，目的在於節省果膠沉澱用溶劑。(*對於乾燥原料: 檸檬酸鈉: 抗凝萃取液= 5g:1g:50ml) **按愛玉子原料鮮重與乾重之比約為100:40，對於新鮮原料: 檸檬酸鈉: 抗凝萃取液= 12.5g:1g:50ml之最佳配比中，經計算出原料固有鈣離子: 檸檬酸鈉含鈉離子量比=鈣47.4mg:鈉234.5mg(亦即，當鈉離子為鈣離子的約5倍時，產生最佳鈣螯合抗凝效果)。抗凝萃取液體積較佳為鮮果原料重量的4倍(v/w)，目的在於節省果膠沉澱用溶劑。(**按愛玉子原料鮮重與乾重之比約為100:40，對於新鮮原料:檸檬酸鈉: 抗凝萃取液= 12.5g:1g:50ml)
上述步驟(1)使用的愛玉子之雌性隱花果可為新鮮或乾燥的雌性隱花果。新鮮與乾燥的愛玉子原料重量比為約為100:40。可使用本領域熟知技術中之任何方式或裝置，例如以不銹鋼湯匙或葡萄柚匙(grapefruit spoon)將愛玉子之雌性隱花果果殼上所有瘦果、花梗及萼片刮下，然後裝入例如篩孔為200至400目數的尼龍濾袋中備用。
在上述步驟(2)中，可使用有機酸，如檸檬酸調整抗凝萃取液之pH值為約6至約8，較佳約7至約8，更佳為約7.5，使水洗釋出的果膠甲基酯酶I型及II型兩型同工酶，能發揮果膠甲基酯酶之最佳活性，以對同時釋出的高甲氧基果膠進行去甲基酯化與轉醯基反應。
此外，在本發明方法之實施態樣中，浸提愛玉子原料之抗凝萃取液係由純水，較佳去離子水、逆滲透水或蒸餾水為萃取液，其中添加檸檬酸鈉作為抗凝劑之重量比如下： (1) 按新鮮愛玉子原料:檸檬酸鈉重量比，可為約1:20至約20:1、約1:15至約15:1、約12.5:1至約12.5:1，較佳為約12.5:1；及 (2) 按乾燥愛玉子原料:檸檬酸鈉重量比，可為約1:10至約10:1、約1:8至約8:1、約1:5至約5:1，較佳為約5:1。
另外，為節省用於沉澱果膠之溶劑用量，當浸提的是乾燥愛玉子原料:抗凝萃取液之重量/體積比(w/v)可為約1:200至約1:5、約1:150至約1:5或約1:100至約1:5，較佳約1:20，更佳約1:10；而當浸提的是新鮮愛玉子原料:抗凝萃取液之重量/體積比(w/v)可為約1:150至約1:2、約1:100至約1:2或約1:50至約1:2，較佳約1:3，更佳約1:4。
上述步驟(3)係在溫度約20℃至約50℃，較佳約25℃至約40℃，更佳室溫下，將裝在尼龍濾袋的愛玉子原料放入抗凝萃取液中，以人工徒手浸提約1分鐘至約20分鐘，約3分鐘至約15分鐘，較佳約5分鐘至約10分鐘，較佳約6分鐘至約8分鐘，更佳約7分鐘，或以機械裝置浸提約1分鐘至約2小時，較佳約6分鐘至約15分鐘，更佳約7分鐘，所得粗萃液含有最佳釋出量的高甲氧基果膠與固有的兩型果膠甲基酯酶，可以有效完成去甲基酯化與轉醯基反應產生低甲氧基果膠生成物，並使低甲氧基果膠粉產品產率達到約6%至約8%。本發明方法無須經高溫處理，以免破壞兩型果膠甲基酯酶的活性。
上述步驟(4)之果膠沉澱可採用本領域技術中已知之任何適當溶劑，例如酒精、丙酮等，較佳為約95%酒精，與上清液同體積混合，沉澱出低甲氧基果膠絮團。
本發明方法中用來獲得沉澱之低甲氧基果膠絮團的離心操作，可採用本領域熟知技術中之任何方式或裝置進行，例如使用如上所述之離心機以約4,500 rpm之速度將該果膠絮團離心約10分鐘以去掉大部分的水及溶劑。接著將離心後的果膠絮團輕輕壓實及乾燥，例如置於約55℃之烘箱中，最後研磨成粉。
本發明之製造方法全程在約20℃至約50℃，較佳室溫下進行，可使原料固有的兩型果膠甲基酯酶發揮最佳活性，有效完成去甲基酯化與轉醯基反應產生低甲氧基果膠生成物的主製程，單一步驟既簡單且反應時間極短。因此，相較傳統果膠工廠的運轉，本發明商業化建廠的投資成本會低得多，且具產量高、品質穩定、節能及環保等生產效益。
此外，本發明由上述酶解生產方法所製得之愛玉子低甲氧基果膠的同聚半乳糖醛酸骨架(homogalacturonan blocks)具有足夠序列長度及足夠數量的嵌段模式(blockwise)的游離羧基(-COO‒ )，及高度的鈣敏感性，能誘導鈣離子交聯相鄰兩條果膠分子鏈上的負電荷游離羧基嵌段，形成「蛋盒模式結合區」(egg-box junction zone)，進而由眾多分子鏈聚結出網狀結構的果膠酸鈣凝膠。
本發明提供一種愛玉子低甲氧基果膠產品，其具有以下性質： (1) 至少約300,000道爾頓(dalton)的重量平均分子量； (2) 小於約50%之酯化度；及 (3) 至少約65%之半乳糖醛酸含量。
由於愛玉子在種植時幾乎不會使用農藥，故本發明之經由愛玉子原料製得的低甲氧基果膠沒有農藥污染疑慮，特別適合用於製造各種凝膠食品，如糖尿病患者友善的無糖/低糖類果醬與果凍等。
本發明另提供一種愛玉子低甲氧基果膠產品，其具有以下性質： (1) 至少約750,000道爾頓(dalton)的重量平均分子量； (2) 約31%或更少之酯化度；及 (3) 約75%至約90%之半乳糖醛酸含量。
上述具有較高重量平均分子量、較低酯化度及較高半乳糖醛酸含量的愛玉子低甲氧基果膠，提供較高凝膠強度及親水性佳等優點，故在生醫材料及其相關領域具有其應用的潛力和價值。
本發明之酶解生產方法及其愛玉子低甲氧基果膠產品，具有以下可持續發展的劃時代意義： (1) 台灣40年來由政府與民間推廣的人工栽培技術已臻成熟，可應全球市場需求進行大規模栽培，作為本發明愛玉子低甲氧基果膠商業化所需的生產原料。 (2) 本發明使用檸檬酸鈉作為抗凝劑，突破了愛玉子原料在酶解生產製程中凝膠機制的制約障礙，可成功商業化生產愛玉子低甲氧基果膠產品。 (3) 本發明所製得之愛玉子低甲氧基果膠產品具有非常高的分子量，且經離子交聯產生的果膠酸鈣凝膠，凝膠強度高，具有多方面功能性，非常適合作為低糖加工食品添加劑以及生物醫學材料。 (4) 本發明之酶解製程可全程在室溫下進行，具有節能減碳、環境友善，製程時間短且容易控制及設備投資成本低等優點。
以下實施例用於進一步說明本發明，但不意欲限制本發明之範疇。可由熟習此項技術者很容易實現的任何修改或改變均落入本說明書及所附申請專利範圍之揭示內容的範疇內。實施例 實施例 1 愛玉子低甲氧基果膠之室溫萃取製程
本實施例全程在室溫(26ºC)下進行。首先，用不銹鋼湯匙將愛玉子之雌性隱花果乾殼上的瘦果、花梗及萼片三部分整體刮下，並秤取100 g裝入篩孔200至400目數的尼龍濾袋中。
按照愛玉子原料與檸檬酸鈉重量比5:1以及愛玉子原料與逆滲透水重量體積比1:10，將檸檬酸鈉加入逆滲透水配製成抗凝萃取液，並以檸檬酸調整其pH值至7.5。
將裝妥愛玉子原料的尼龍濾袋浸入製備的抗凝萃取液中，搓洗7分鐘，獲得流動而抗凝狀態的果膠粗萃液。
使用離心機(型號Allegra 21；製造商Beckman Coulter, Inc.)以4,500 rpm之速度將該果膠粗萃液離心10分鐘，以去除大部分之雜質。收集愛玉子低甲氧基果膠粗萃液之上清液，所得愛玉子低甲氧基果膠上清液可供後續如下之處理。
可將所得該批愛玉子低甲氧基果膠上清液直接作為本發明低甲氧基果膠液體型態之產品，其具有約31.0%之酯化度及約80%之半乳糖醛酸含量，供應下游加工食品/生醫產業之用，或消費者直接食用。
亦可將所得該批愛玉子低甲氧基果膠上清液以同體積的95%酒精進行果膠沉澱。收集沉澱之果膠絮團，再使用離心機(型號Allegra 21；製造商Beckman Coulter,Inc.)以4,500rpm之速度將該果膠絮團離心10分鐘，以去掉大部分的水及酒精，並將其輕輕壓實以獲得濕的果膠團塊。將該濕的果膠團塊置入烘箱中，於55℃下烘乾後研磨成粉，所得可作為本發明低甲氧基果膠粉體型態之產品，具有約29.8%之酯化度、約78%之半乳糖醛酸含量及約6%之產率，可供應下游加工食品/生醫產業之用，或消費者直接食用。
實施例2 愛玉子低甲氧基果膠的分子量測試分析
使用凝膠滲透層析(GPC)來檢測本發明之愛玉子低甲氧基果膠粉及市售低甲氧基果膠粉之分子量。本實施例所使用的分析條件如下：
(1)分析樣品：#1為實施例1之愛玉子低甲氧基果膠粉，及#2為商業低甲氧基果膠粉(美國amazon網路商店經銷品牌Pomona's Universal Pectin)。
(2)流動相：50mM NaNO3
(3)樣品注射量：20μL
(4)樣品前處理：(a)將樣品溶於50mM NaNO3中，樣品濃度為0.5mg/mL；隔水加熱至40℃，並持續用攪拌子攪拌24小時；(b)將樣品使用0.45μm過濾器進行過濾後上機測試
(5)流速：0.5ml/min
(6)分析溫度：35℃
測試結果顯示市售之低甲氧基果膠粉僅具有247,310道爾頓之重量平均分子量，而本發明之愛玉子低氧基果膠具有758,300道爾頓之重量平均分子量，明顯具有較商業低甲氧基果膠為高的重量平均分子量。實施例 3 愛玉子低甲氧基果膠粉之果膠酸鈣晶球液滴測試
材料及配製方式 (1) 取一支裝有10 ml的逆滲透水之試管，將100 mg之實施例1的愛玉子低甲氧基果膠粉溶解於其中，以製成一份濃度為1.0%之愛玉子低甲氧基果膠溶液。 (2) 以氯化鈣配製鈣離子濃度分別為50 ppm與100 ppm之兩種鈣離子水溶液。
測試步驟 (1) 從已製備好的鈣離子濃度50 ppm與100 ppm之鈣離子水溶液各取5 ml，分別裝入液滴試管備用。 (2) 從已製備好的濃度為1.0%之愛玉子低甲氧基果膠溶液取0.5 ml兩份，分別緩慢滴入上述試管之濃度不同的鈣離子水溶液中。 (3) 觀察試管內愛玉子低甲氧基果膠經鈣離子交聯凝膠後立即形成果膠酸鈣晶球之狀態。
測試結果如圖1所示，其中圖1(a)顯示在濃度為50 ppm之鈣離子水溶液中愛玉子低甲氧基果膠經鈣離子交聯凝膠後立即形成果膠酸鈣晶球之狀態，及圖1(b) 顯示在濃度為100 ppm之鈣離子水溶液中愛玉子低甲氧基果膠經鈣離子交聯凝膠後立即形成果膠酸鈣晶球之狀態。測試結果顯示兩者均為成型良好的果膠酸鈣晶球，即表示本發明產品之低甲氧基果膠粉具有鈣敏感性，即具有可經離子交聯凝膠的特性。實施例 4 愛玉子低甲氧基果膠粉之果膠酸鈣凝膠測試
材料及配製方式 (1) 取兩支裝有10 ml的逆滲透水之試管，分別將100 mg之實施例1的愛玉子低甲氧基果膠粉溶解其中，以製成兩份濃度均為1.0%之果膠溶液。 (2) 以氯化鈣配製鈣離子濃度分別為50 ppm與100 ppm之兩種鈣離子水溶液。
測試步驟 (1) 從已製備好的鈣離子濃度50 ppm與100 ppm之鈣離子水溶液各取3 ml，分別裝入試管備用。 (2) 從已製備好的濃度為1.0%之果膠溶液取3 ml兩份，分別倒入上述試管之同體積不同濃度的鈣離子水溶液中，並均勻混合。 (3) 在室溫下，將上述果膠混合液靜置在試管中10分鐘後，觀察鈣離子交聯構成的果膠酸鈣凝膠其成形狀況。
測試結果如圖2所示，同體積兩相混合的低甲氧基果膠溶液與鈣離子水溶液，其混合液中的最終果膠濃度為0.5%，及最終鈣離子濃度分別為25 ppm (圖2(a))與50 ppm (圖2(b))。由圖2(a)與圖2(b)可觀察到，在不同濃度之鈣離子水溶液中形成的兩種果膠酸鈣凝膠其透明程度並無顯著差異，均能取得完整的果膠酸鈣凝膠；唯經手指觸感發覺，由鈣離子濃度50 ppm交聯形成之果膠酸鈣凝膠的強度，明顯高於鈣離子濃度25 ppm者。因此，愛玉子低甲氧基果膠的果膠酸鈣凝膠之強度與性質，可藉由不同濃度的果膠溶液與鈣離子水溶液來加以調控。實施例 5 愛玉子低甲氧基果膠上清液之果膠酸鈣晶球液滴測試
5.1 配製檸檬酸鈉抗凝萃取液之材料及方式 (1) 配製濃度為0.5%之檸檬酸鈉抗凝萃取液：取5 g檸檬酸鈉溶入1 L一次蒸餾水；及 (2) 以檸檬酸調整該檸檬酸鈉抗凝萃取液之pH值至7.5。
5.2配製愛玉子低甲氧基果膠上清液之材料及方式 (1) 取上述pH 7.5、濃度0.5%檸檬酸鈉抗凝萃取液40 ml，加入0.5 g之愛玉子原料，並以磁石攪拌2小時進行萃取，以獲得具有抗凝膠特性之愛玉子低甲氧基果膠粗萃液；及 (2) 使用離心機(型號Allegra 21；製造商Beckman Coulter, Inc.)以4,500 rpm之速度將該愛玉子低甲氧基果膠粗萃液離心10分鐘，以去除大部分之雜質，所得為愛玉子低甲氧基果膠上清液。
5.3 愛玉子低甲氧基果膠上清液之果膠酸鈣晶球液滴測試 (1) 取上述愛玉子低甲氧基果膠上清液0.5 ml緩慢滴入裝有3 ml鈣離子濃度1000 ppm氯化鈣水溶液的試管中；及 (2) 觀察試管內愛玉子低甲氧基果膠經鈣離子交聯凝膠後立即形成果膠酸鈣晶球之狀態，以及從試管取出之濕晶球狀態。
測試結果如圖3所示，愛玉子低甲氧基果膠上清液的果膠酸鈣凝膠晶球10成型良好，表示愛玉子低甲氧基果膠上清液同樣具有鈣敏感性，即具有可經離子交聯凝膠的特性，可作為本發明液體型態的愛玉子低甲氧基果膠產品。
根據上文，當理解已出於說明目的在本文中描述本發明之特定實施例，但可在不偏離本發明之情況下作出各種修改。此外，可在其他實施例中組合或消除在特定實施例或實例之背景下描述之本發明之態樣。雖然已在該等實施例之背景下描述與本發明之特定實施例相關聯之優點，但其他實施例亦可展現此等優點。此外，並非所有實施例皆必須展現落在本發明範疇內之此等優點。因此，除了受隨附專利申請範圍限制外，本發明不受限制。
10‧‧‧果膠酸鈣凝膠晶球
圖1顯示實施例3之愛玉子低甲氧基果膠粉在液滴試管中形成之果膠酸鈣晶球，以及從試管取出之濕晶球狀態，其中(a)使用鈣離子濃度為50 ppm之鈣離子水溶液，及(b)使用鈣離子濃度為100 ppm之鈣離子水溶液。
圖2顯示實施例4之愛玉子低甲氧基果膠粉之果膠酸鈣凝膠測試結果，其中(a)使用最終鈣離子濃度為25 ppm之鈣離子水溶液，及(b)使用最終鈣離子濃度為50 ppm之鈣離子水溶液。
圖3顯示實施例5之愛玉子低甲氧基果膠上清液在液滴試管中形成之果膠酸鈣晶球，以及從試管取出之濕晶球狀態。

Claims (18)

  1. 一種愛玉子之低甲氧基果膠之製造方法，其包含以下步驟：(a)提供包含愛玉子之雌性隱花果的愛玉子原料；(b)提供純水為萃取液，其中添加檸檬酸鈉作為抗凝劑，並以有機酸調整抗凝萃取液以具有6至8之pH值；(c)在20℃至50℃之溫度下，將該愛玉子原料以該抗凝萃取液浸提，以獲得愛玉子果膠之粗萃液；及(d)將該愛玉子果膠之粗萃液進行離心，以收集上清液、上清液經沉澱的果膠絮團或兩者。
  2. 如請求項1之方法，其中該愛玉子原料包含新鮮或乾燥愛玉子之雌性隱花果內的瘦果、花梗及萼片。
  3. 如請求項2之方法，其中該新鮮的愛玉子原料：該檸檬酸鈉之重量比為1：20至20：1。
  4. 如請求項3之方法，其中該新鮮的愛玉子原料：該檸檬酸鈉之重量比為12.5：1。
  5. 如請求項2之方法，其中該乾燥的愛玉子原料：該檸檬酸鈉之重量比為1：10至10：1。
  6. 如請求項5之方法，其中該乾燥的愛玉子原料：該檸檬酸鈉之重量比為5：1
  7. 如請求項2之方法，其中該新鮮的愛玉子原料：該抗凝萃取液之重量/體積比(w/v)為1：150至1：2。
  8. 如請求項7之方法，其中該新鮮的愛玉子原料：該抗凝萃取液之重量/體積比(w/v)為1：4。
  9. 如請求項2之方法，其中該乾燥的愛玉子原料：該抗凝萃取液之重量體積比(w/v)為1：200至1：5。
  10. 如請求項9之方法，其中該乾燥的愛玉子原料：該抗凝萃取液之重量體積比(w/v)為1：10。
  11. 如請求項1之方法，其中步驟(c)之浸提時間為1分鐘至2小時。
  12. 如請求項11之方法，其中以人工徒手浸提6至8分鐘。
  13. 如請求項11之方法，其中以機械裝置浸提6至8分鐘。
  14. 如請求項1之方法，其中步驟(d)收集所得之上清液以作為液體型態之低甲氧基果膠產品。
  15. 如請求項1之方法，其在步驟(d)之後進一步包含以下步驟：將該沉澱之果膠絮團進行離心、壓實、乾燥及研磨成粉，以作為粉體型態之低甲氧基果膠產品。
  16. 一種愛玉子之低甲氧基果膠，其係由如請求項1至15中任一項之方法所製得，且具有以下特性：(1)至少300,000道爾頓(dalton)之重量平均分子量；(2)小於50%之酯化度；及(3)至少65%之半乳糖醛酸含量。
  17. 如請求項16之低甲氧基果膠，其係液體型態產品。
  18. 如請求項16之低甲氧基果膠，其係粉體型態產品。
TW108132478A 2019-09-09 2019-09-09 愛玉子之低甲氧基果膠及其製造方法 TWI717827B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW108132478A TWI717827B (zh) 2019-09-09 2019-09-09 愛玉子之低甲氧基果膠及其製造方法
CN201911360610.1A CN111303312B (zh) 2019-09-09 2019-12-25 爱玉子的低甲氧基果胶和其制造方法
US16/861,644 US11272725B2 (en) 2019-09-09 2020-04-29 Low methoxyl pectin from jelly fig and method for producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW108132478A TWI717827B (zh) 2019-09-09 2019-09-09 愛玉子之低甲氧基果膠及其製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201944903A TW201944903A (zh) 2019-12-01
TWI717827B true TWI717827B (zh) 2021-02-01

Family

ID=69582832

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW108132478A TWI717827B (zh) 2019-09-09 2019-09-09 愛玉子之低甲氧基果膠及其製造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11272725B2 (zh)
CN (1) CN111303312B (zh)
TW (1) TWI717827B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI837063B (zh) * 2023-09-12 2024-03-21 奧堯生物科技有限公司 結腸靶向之活性劑遞送載體及其用途

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2358430A (en) * 1942-09-14 1944-09-19 Claude R Wickard Method of preparing pectinate
US2478170A (en) * 1945-03-07 1949-08-09 Maclay William Dayton Low-methoxyl pectins and process for their preparation
TW200514564A (en) * 2003-10-23 2005-05-01 Chungtai Inst Of Health Sciences And Technology Mixture from jelly fig and preparation and use thereof
CN101240038A (zh) * 2008-01-21 2008-08-13 南昌大学 采用水萃取法从薜荔籽中提取优质低酯果胶的方法
GB201322454D0 (en) * 2013-12-18 2014-02-05 Dupont Nutrition Biosci Aps Process
CN104739684A (zh) * 2013-12-25 2015-07-01 廖展昌 制备爱玉果胶组成物的方法及其应用
CN104151445B (zh) * 2014-05-08 2016-08-24 江南大学 一种从向日葵盘中提取天然低酯果胶的方法

Non-Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李柏宏，愛玉子凝膠性質及愛玉凍品質之研究，2000年 *
李柏宏，愛玉子凝膠性質及愛玉凍品質之研究，2000年。
陳佳彤，史上最搖愛玉凍，2018年3月 *
陳佳彤，史上最搖愛玉凍，2018年3月。
黃永傳，愛玉凍凝膠機構之研究，1980年 *
黃永傳，愛玉凍凝膠機構之研究，1980年。
黃永傳，愛玉凍植物原料，1979年 *
黃永傳，愛玉凍植物原料，1979年。

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI837063B (zh) * 2023-09-12 2024-03-21 奧堯生物科技有限公司 結腸靶向之活性劑遞送載體及其用途

Also Published As

Publication number Publication date
TW201944903A (zh) 2019-12-01
CN111303312A (zh) 2020-06-19
US20210068435A1 (en) 2021-03-11
US11272725B2 (en) 2022-03-15
CN111303312B (zh) 2022-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
McHugh Production, properties and uses of alginates
CN104151445B (zh) 一种从向日葵盘中提取天然低酯果胶的方法
Fertah Isolation and characterization of alginate from seaweed
CN104725527A (zh) 一种甜菜果胶及其提取方法
CN104419737A (zh) 低分子果胶的酶解制备方法
Gazala et al. Extraction and characterisation of pectin from two apple juice concentrate processing plants
CN108948227A (zh) 一种高压脉冲提取黄秋葵果胶的方法
TWI717827B (zh) 愛玉子之低甲氧基果膠及其製造方法
CN103183742A (zh) 一种含有高分子量聚古罗糖醛酸的褐藻胶及其应用
CN104031172A (zh) 一种超声波协同草酸铵法提取香蕉皮中果胶的方法
US20220112314A1 (en) Ultrasound and pressure assisted method for extracting pectin rich in rg-i
CN103073657B (zh) 一种向日葵低脂果胶生产方法
CN103319624A (zh) 一种以果皮为原料制备酰胺化果胶的方法
Owusu et al. Pharmaceutical Assessment of watermelon rind pectin as a suspending agent in oral liquid dosage forms
CN105859916B (zh) 一种南菊芋9号菊芋菊粉的制备方法
RU2658701C1 (ru) Способ получения свекловичного пектина
CN106883314A (zh) 一种从柠檬皮渣中提取果胶的方法
Patil et al. Extraction of pectin from citrus peels—a review
CN105647993A (zh) 一种液态低聚半乳糖醛酸果胶生产工艺
CN112679664B (zh) 一种海藻生物保水剂及其制备方法
CN1115973C (zh) 一种制取可溶性膳食纤维的方法
CN102492058B (zh) 一种稻草半纤维素a的制备方法
Abbaszadeh Pectin and galacturonic acid from citrus wastes
CN108641013A (zh) 一种酰胺化果胶的制备方法
CN105085940B (zh) 壳聚糖的快速溶解方法