TWI754623B - α-葡聚醣混合物與其製造方法、以及用途 - Google Patents

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Abstract

本發明係以提供一種α-葡聚醣混合物與其用途為課題，該α-葡聚醣混合物係具有適度之分子量範圍的α-葡聚醣混合物，而且，在成形為可食性薄膜時，即使未添加塑化劑，也能獲得透明且強度及水溶性優良的薄膜。
解決手段為，藉由提供一種α-葡聚醣混合物來解決上述課題，其係藉由包含將蠟質澱粉糊化，使澱粉酶作用而予以液化之步驟之製造方法所得到的α-葡聚醣混合物，其係具有下述(1)及(2)之特徵：(1)重量平均分子量(Mw)係處於150kDa至3,000kDa的範圍；及(2)重量平均分子量(Mw)除以數量平均分子量(Mn)所得的值(Mw/Mn)為35.1以下。

Description

α-葡聚醣混合物與其製造方法、以及用途
本發明係有關於一種α-葡聚醣混合物與其製造方法、以及用途，更詳而言之，係有關於一種作為可食性薄膜之素材的適性優良的α-葡聚醣混合物與其製造方法、以及用途。
可食用的薄膜(可食性薄膜)係主要以食品的品質保持(尤為鮮度)與操作處理的便利性為目的而使用，作為實際使用的可食性薄膜素材，有澱粉及其衍生物、海藻酸、果膠、阿拉伯膠等的碳水化合物、明膠、酪蛋白、大豆蛋白、乳蛋白、麩質、玉米蛋白等的蛋白質。此外，有時也會使用石蠟、棕櫚蠟、蜜蠟、小燭樹蠟、聚乙烯蠟各種脂肪酸之單酸甘油酯等的脂質及蟲膠、松香、柯巴樹脂等的樹脂。作為代表性的可食性薄膜，可舉出由澱粉製造的糯米紙、由膠原蛋白製造之香腸的腸衣、香料之微膠囊、由明膠製造的軟膠囊等。又，作為較新型的可食性薄膜，有聚三葡萄糖薄膜、鹿角菜膠薄膜等。
以往，廣泛作為可食性薄膜使用的糯米紙係將馬鈴薯澱粉經糊化(預膠化)所得的糊化澱粉作成薄膜狀者，係作為用於包覆藥物而吞服的輔助製品使用。然而，由於糯米紙係使用高黏性的糊化澱粉，需稀釋薄膜調製時的澱粉濃度，而有所得薄膜較薄，欠缺強度的問題。又，糊化澱粉係未將原料澱粉低分子化而使其具有水溶性者，雖可產生澱粉所具之接著性、增黏性，但如上述般為高黏度，不僅不易操作處理，還有容易老化而形成不溶性沉澱的問題。
另一方面，澱粉部分分解物(糊精)，於其製造過程中原料被酸、鹼或酵素水解而成低分子化，對水的溶解性雖提高，但黏度降低，有不易成形為具有強度的薄膜的問題，而且，因水解使還原力增加，因此，在與蛋白質或胺基酸等混合並進行加熱時，亦有因梅納反應而帶有顏色的問題。
又，澱粉系之可食性薄膜，以改善低溫下的脆弱性，並使柔軟性增大為目的，大多係摻混甘油、山梨糖醇、或山梨糖醇酯等的塑化劑而製造；然而，若添加多元醇等的塑化劑時，看出有薄膜的強度顯著降低的情形(參見專利文獻1)。
於如此狀況下，若可提供一種兼具糊化澱粉與糊精此兩者的優點，亦即適度之分子量、適度之黏度、冷水可溶性，且在成形為薄膜時，即使未添加塑化劑，也能獲得透明且強度及水溶性優良的薄膜之可食性的素材則 極為有用。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2008-79525號公報
本發明係以提供一種兼具適度之分子量、適度之黏度、冷水可溶性，且在成形為薄膜時，即使未添加塑化劑，也能獲得透明且強度及水溶性優良的薄膜之可食性的素材與其製造方法、以及用途為課題。
本案發明人等為解決上述課題而致力反覆研究的結果發現：若將蠟質澱粉糊化，使少量的澱粉酶作用而予以液化，則可獲得具有適度之分子量範圍、黏度之前所未有的優良的α-葡聚醣混合物；甚而，只要使用該α-葡聚醣混合物，便可在未添加塑化劑下以低成本製造透明且強度、水溶性優良的可食性薄膜，終至完成本發明。
亦即，本發明係藉由提供一種α-葡聚醣混合物來解決上述課題，其係藉由包含將蠟質澱粉糊化，使澱粉酶作用而予以液化之步驟之製造方法所得到的α-葡聚醣混合物，其係具有下述(1)及(2)之特徵： (1)重量平均分子量(Mw)係處於150kDa至3,000kDa的範圍；及(2)重量平均分子量(Mw)除以數量平均分子量(Mn)所得的值(Mw/Mn)為35.1以下。
再者，本案發明人等發現，若使作用於澱粉部分分解物而於其非還原末端葡葡糖殘基具有進行α-1,6葡葡糖基轉移之活性的酵素進一步作用於上述α-葡聚醣混合物，則可獲得含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的α-葡聚醣混合物；此α-葡聚醣混合物，除有用於作為上述可食性薄膜素材的特性外，還具有顯示顯著的耐老化性之優點。
亦即，本發明亦藉由提供一種α-葡聚醣混合物來解決上述課題，其係具有上述(1)及(2)之特徵的α-葡聚醣混合物，其係進一步含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣。
又，本發明係藉由提供一種將上述之α-葡聚醣混合物，在未添加塑化劑下進行成形、乾燥而得到的可食性薄膜來解決上述課題。所述本發明之可食性薄膜係具有在使用剖面積1mm2的穿刺試驗用轉接頭所進行的穿刺強度試驗中，顯示2.0N/mm2以上的穿刺斷裂強度之優良的特徵。
再者，本發明係藉由提供一種含有上述α-葡聚醣混合物而成的食品、化妝品、醫藥品、工業用品來解決上述課題。
本發明之α-葡聚醣混合物係具有以下優點：具有適度之分子量及黏度，對水的溶解性高，且操作處理性優良。又，將本發明之α-葡聚醣混合物作為原料來調製薄膜時，無需添加塑化劑即可獲得透明且強度、水溶性優良的可食性薄膜，因此，本發明之α-葡聚醣混合物可有利地利用於作為針對食品用途的可食性薄膜之素材。再者，本發明之α-葡聚醣混合物亦有用於作為食品原料、工業原料、化妝品原料及醫藥品原料。
又，含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的本發明之α-葡聚醣混合物，除上述之物性及作為可食性薄膜之原料的適性外，還具有顯著的耐老化性，因此，可更有利地利用於作為可食性薄膜之素材，及作為食品原料、工業原料、化妝品原料及醫藥品原料。
[實施發明之形態] 1.用語的定義
本說明書中以下之用語係具有以下意義。
<蠟質澱粉>
一般而言，周知澱粉(starch)係呈現直鏈澱粉與支 鏈澱粉混合而成之形態，其中直鏈澱粉係具有屬構成糖之葡葡糖經由α-1,4鍵結以直鏈狀相連而成的結構；支鏈澱粉則具有直鏈澱粉於其內部的葡葡糖各處經由α-1,6鍵結分支而成的結構。本說明書中所稱「蠟質澱粉」，係指由蠟質(糯性)植物，例如蠟質種稻(米)、大麥、小麥、薏仁、玉米、黍、粟、高粱所得的澱粉。蠟質澱粉係具有幾乎不含直鏈澱粉，幾乎僅由支鏈澱粉所構成之特徵，其中蠟質玉米澱粉為由蠟質玉米取得的澱粉，由於容易糊化，透明之凝膠的保存穩定性優良而為最廣用者，適合作為本發明之α-葡聚醣混合物的原料。
<糊化>
本說明書中所稱「糊化」，係指將澱粉粒在水的存在下加熱時，澱粉粒的氫鍵被破壞而使粒子不可逆地發生膨潤(或水合、溶解)之現象。澱粉會隨著糊化而喪失結晶性、雙折射性，黏度上昇，對酵素(澱粉酶)或化學藥品的反應性急遽增大。糊化又名預膠化。
<液化>
本說明書中所稱「液化」，係指使澱粉酶作用於糊化澱粉，部分性地發生水解而液態化者。將糊化澱粉液化所得的液化澱粉(α-葡聚醣混合物)，其水解的程度愈大則愈可達低分子化，顯示低分子量、低黏度。
<Mw/Mn(重量平均分子量/數量平均分子量)>
本說明書中所稱「Mw/Mn」，係指重量平均分子量(Mw)除以數量平均分子量(Mn)所得的值。此外，Mw/Mn係表示分子量分布的廣度(分散度)之指標，值愈大則涵蓋分子物種愈廣的分子量範圍，值愈接近1意指分子物種其分子量愈均等。另外，Mw/Mn可透過將受測試樣供予凝膠過濾高效液相層析儀(凝膠過濾HPLC)，對其層析圖藉由分子量分布解析軟體進行解析，求出重量平均分子量(Mw)與數量平均分子量(Mn)來算出。
<冷水可溶性>
本說明書中所稱「冷水可溶性」，係指將受測試樣添加於去離子水而調成固體物濃度20質量%，在液溫30℃的條件下進行攪拌並以目視判定溶解的程度時，於15分鐘以內會完全溶解而得到均勻的溶液。具冷水可溶性的α-葡聚醣混合物，摻混於各種組成物之際等由於不需要進行加熱溶解，而有容易操作處理的優點。
<老化>
本說明書中所稱「老化(retrogradation)」，係指糊化澱粉(預膠化澱粉)或液化澱粉隨時間經過轉變為如天然澱粉般不溶於水的狀態。老化係澱粉分子自然地締合，轉移成部分地密集的集合狀態之狀態變化，一般認為分子的締合係主要由葡葡糖殘基之羥基(OH基)所產生的氫 鍵所造成。糊化澱粉或液化澱粉的水溶液會隨時間的經過而觀察到變白濁之現象，而此係因糊化澱粉或液化澱粉發生老化而不溶解所致。此外，澱粉係以直鏈澱粉與支鏈澱粉所構成，周知未分支之直鏈狀的直鏈澱粉較容易發生老化。
<薄膜>
本說明書中所稱「薄膜」，係指以高分子多糖，尤為澱粉或α-葡聚醣混合物為原料經成形而成的薄型膜狀物，意指成形後亦能以其單質維持薄膜狀之結構者。就厚度而言，一般而言係意指250μm以下者。「薄膜」大多以長型製造品經捲繞的捲筒狀供給，縱為同一製造品，亦有分別將厚度較薄者、製成捲筒狀者稱為「薄膜」；厚度較厚者、切成適當大小者稱為「薄片」。在後述實驗項目中，係將受測試樣溶於去離子水而調成固體物濃度30質量%的水溶液，取適量使用Baker Applicator(YBA型，YOSHIMITSU SEIKI股份有限公司製)塗佈於聚對苯二甲酸乙二酯(PET)製平板上並實施延伸，在室溫下乾燥一夜而調製成不含塑化劑的薄膜試料。
<穿刺斷裂強度>
本說明書中所稱「穿刺斷裂強度」，係指將薄膜供予使用流變儀的穿刺強度試驗，在發生斷裂時所測得的應力。在後述實驗項目中，係將薄膜試料切成直徑20mm的 圓形，在室溫且相對濕度52.8%的條件下保持一夜而調濕後，作為裝置係使用安裝有剖面積1mm2的穿刺試驗用轉接頭的『RHEO METER CR-500DX』(Sun Scientific股份有限公司製)，對固定於裝置之上述薄膜試料的中心部以50mm/分的速度垂直按壓轉接頭，針對以發生斷裂時的應力為測定對象的薄膜試料分別進行測定10次，以其平均值作為該薄膜試料的穿刺斷裂強度。
<α-葡葡糖基轉移酶>
本說明書中所稱「α-葡葡糖基轉移酶」，係指作用於澱粉部分分解物，而於其非還原末端葡葡糖殘基具有進行α-1,6葡葡糖基轉移之活性的酵素。藉由使該α-葡葡糖基轉移酶作用於α-葡聚醣混合物，可獲得含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的α-葡聚醣混合物。作為該α-葡葡糖基轉移酶，可舉出例如α-葡萄糖苷酶、α-葡葡糖基轉移酶、糊精聚葡萄糖酶等。
<異麥芽糖葡聚糖酶消化>
本說明書中所稱「異麥芽糖葡聚糖酶消化」，係指使異麥芽糖葡聚糖酶作用於受測試樣的水溶液，將受測試樣中之異麥芽糖結構的還原末端側的鍵結水解之意。由於異麥芽糖葡聚糖酶(EC 3.2.1.94)係一種只要是右旋糖酐等於非還原末端具有異麥芽糖結構的葡聚醣，則相鄰於該異麥芽糖結構之還原末端側的鍵結無論為α-1,2、α-1,3、α- 1,4及α-1,6鍵結之任一種鍵結皆具有水解活性的酵素，因此，透過使異麥芽糖葡聚糖酶作用於受測試樣，並將所得消化物供予HPLC分析，探討在糖組成中是否可看出異麥芽糖，便可確認受測試樣是否含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣。在後述實驗項目中，具體而言，係將受測試樣調成濃度1w/v%的水溶液，添加按每受測試樣固體物1克為100單位的來自球形節桿菌之異麥芽糖葡聚糖酶(林原股份有限公司製)，在50℃、pH5.0下使其作用16小時，將所得消化物供予下述條件之糖組成分析用HPLC來定量異麥芽糖。
(糖組成分析用HPLC條件)
管柱：連結2根MCI GEL CK04SS(三菱化學股份有限公司製造)
洗提液：水
管柱溫度：80℃
流速：0.4mL/分
檢測：示差折射計RID-10A(島津製作所股份有限公司製造)
<葡葡糖當量(Dextrose Equivalent,DE)>
本說明書中所稱「葡葡糖當量(DE)」，係表示使用酸或酵素將澱粉水解而得之澱粉糖(澱粉部分分解物)中的水解進行程度之指標，係指下式所示之數值。此外， 葡葡糖當量(DE)為將D-葡葡糖(右旋糖、葡萄糖)的還原力設為100時之相對性的尺度，愈接近0則水解的程度愈低，具有近似澱粉之特性；愈接近100則水解的程度愈高，具有近似葡葡糖之特性。
Figure 105140105-A0202-12-0011-1
此外，上述還原糖量係根據屬常見方法的改良Park-Johnson法(茲參見檜作等人，Carbohydrate Research，第94卷，205至213頁(1981年))，以D-葡葡糖為標準物質來進行定量。總固體物量係以常用之乾燥法求得。
<直鏈澱粉含有率>
以澱粉而言，依玉米澱粉、馬鈴薯澱粉、樹薯澱粉等種類的不同，直鏈澱粉的含有率亦各自不同，因此，「直鏈澱粉含有率」可作為界定澱粉物種的指標之一來使用。本說明書中所稱「直鏈澱粉含有率」，係指在澱粉或者其澱粉酶所產生的部分分解物(α-葡聚醣混合物)、或使α-葡葡糖基轉移酶作用於彼等而得之α-葡聚醣混合物等的澱粉質試料中，依據農林水產省告示第332號標準計測方法所示之直鏈澱粉含有率測定法，基於直鏈澱粉與碘的呈色反應所測得之試料的直鏈澱粉含有率。該測定法，具體而言有：(1)對分析試料100mg添加乙醇1mL與1M氫氧 化鈉試液9mL並於沸水中加熱10分鐘，加水使其正確成為100mL而調製試料液；(2)其次，混合該試料液5mL與1M乙酸試液1mL，接著添加碘‧碘化鉀試液2mL並加以混合後，加水使其正確成為100mL而調成測定液；(3)藉由將該測定液於27℃保持30分鐘而進行溫度調整後，使用分光光度計測定波長620nm的吸光度；(4)基於該吸光度、與針對另外使用試劑級直鏈澱粉所調製的直鏈澱粉標準溶液同樣地進行測定而作成的檢量線，求出分析試料中的直鏈澱粉含量，而算出直鏈澱粉含有率的方法。
2.本發明之α-葡聚醣混合物
本發明之α-葡聚醣混合物係藉由包含將蠟質澱粉糊化，使澱粉酶作用而予以液化之步驟之製造方法所得到的α-葡聚醣混合物，而且，具有下述(1)及(2)之特徵：(1)重量平均分子量(Mw)係處於150kDa至3,000kDa的範圍；及(2)重量平均分子量(Mw)除以數量平均分子量(Mn)所得的值(Mw/Mn)為35.1以下。
本發明之α-葡聚醣混合物，其特徵為藉由包含將蠟質澱粉糊化，使澱粉酶作用而予以液化之步驟之製造方法而得到。蠟質澱粉實質上不含屬直鏈狀之α-1,4葡聚醣的直鏈澱粉，係幾乎僅以具分支結構之支鏈澱粉所構成的澱粉，具有與蠟質澱粉以外之包含直鏈澱粉的澱粉相 比更易糊化且本質上不易老化之性質，對於其分解物亦同。又，蠟質澱粉與蠟質澱粉以外之包含直鏈澱粉的澱粉相比，造膜性(薄膜形成能力)亦更優良。作為將糊化澱粉液化的方法亦有使用酸之方法，但澱粉酶比起酸有較易控制水解的程度之優點。
本發明之α-葡聚醣混合物係以(1)重量平均分子量(Mw)處於150kDa至3,000kDa的範圍為特徵，更佳為處於200kDa至3,000kDa的範圍者。重量平均分子量(Mw)未達150kDa，則分子量較小之分子的比例增加，致黏度或造膜性(薄膜形成能力)降低，且成為導致還原力增加的原因。重量平均分子量超過3,000kDa，則不易溶於水，因顯示高黏度致操作處理不便，而不易使用。又，成形為薄膜時，會欠缺透明性、水溶性。
又，本發明之α-葡聚醣混合物係以(2)重量平均分子量(Mw)除以數量平均分子量(Mn)所得的值(Mw/Mn)處於35.1以下為特徵。Mw/Mn值若超過35.1，則低分子的比例增加，致造膜性變差。
若為將蠟質澱粉以澱粉酶進行部分分解而得的α-葡聚醣混合物時，可壓低Mw/Mn值，通常可使其未達10，較佳為未達8，更佳為未達6。另一方面，亦如後述實驗項目所示，分解至重量平均分子量(Mw)低於150kDa、Mw/Mn超過35.1者不易成形為薄膜。
又，本發明之α-葡聚醣混合物，於更佳之一例中，係一種具有上述(1)及(2)之特徵，同時含有於 非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的α-葡聚醣混合物。此種α-葡聚醣混合物可藉由使作用於澱粉部分分解物而於其非還原末端葡葡糖殘基具有進行α-1,6葡葡糖基轉移之活性的α-葡葡糖基轉移酶進一步作用而得到。
α-葡聚醣混合物是否含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣，可藉由將該α-葡聚醣混合物調成水溶液，使異麥芽糖葡聚糖酶作用予以消化，並檢視其消化物中是否含有異麥芽糖來確認。本發明之含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的α-葡聚醣混合物係以藉由異麥芽糖葡聚糖酶消化，按每單位消化物的固體物生成超過3質量%且未達22質量%的異麥芽糖為特徵。
含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的本發明之α-葡聚醣混合物，由於含有具有所稱非還原末端的異麥芽糖結構之原本不存在於澱粉之水解物的特殊結構的α-葡聚醣，與作為其原料的α-葡聚醣混合物(澱粉部分分解物)、或葡葡糖經由α-1,4鍵結連結而成的直鏈狀之α-1,4葡聚醣相比，具有顯著不易老化之性質。本發明之含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的α-葡聚醣混合物，且在異麥芽糖葡聚糖酶消化中，按每單位消化物的固體物會生成超過3質量%且未達22質量%的異麥芽糖的α-葡聚醣混合物係具有在調成固體物濃度30質量%的水溶液並於6℃保持1週的情況下也看不出老化所致之溶液的白濁之程度的耐老化性。從而，具有在使用前可預先以較高濃度之水溶液的形態保存的優點。
如實驗項目敘述於後，縱為使澱粉酶作用於蠟質澱粉而得到的α-葡聚醣混合物，異麥芽糖葡聚糖酶消化物之每單位固體物的異麥芽糖含量顯示3質量%以下的α-葡聚醣混合物，與非還原末端不具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣混合物相比時，耐老化性亦無顯著差異；顯示22質量%以上者，其耐老化性雖獲提升，但Mw/Mn(分散度)超過35.1，造膜性降低而有不易加工成薄膜的傾向。若為含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的α-葡聚醣混合物時，由於係除澱粉酶外亦使α-葡葡糖基轉移酶進一步作用而製造，因此，所含之各個α-葡聚醣分子彼此間分子結構的差異會變得更顯著，而無法避免Mw/Mn值增加。從而，若為除澱粉酶外亦使α-葡葡糖基轉移酶進一步作用所製造的α-葡聚醣混合物時，較理想使Mw/Mn值通常為35.1以下，較佳為未達25。Mw/Mn值超過35.1，則低分子的比例會增加，而妨害成形為薄膜者。
本發明之α-葡聚醣混合物的葡葡糖當量(DE)不特別限定，惟葡葡糖當量(DE)係作為蠟質澱粉之分解程度的指標，而且，亦可作為上述所規定之重量分子量(Mw)的指標使用。此外，隨α-葡聚醣混合物的用途而異，較理想為與蛋白質或胺基酸等混合並加熱時不易發生由梅納反應等所產生的著色、褐變者。在此種情況下，α-葡聚醣混合物的葡葡糖當量(DE)係愈低愈佳。若為將蠟質澱粉以澱粉酶部分分解而得到的α-葡聚醣混合物 時，可壓低葡葡糖當量(DE)，通常可使其為未達1.0，較佳為0.8以下，更佳為0.62以下。亦如後述實驗項目所示，分解至葡葡糖當量(DE)超過1.0者，重量平均分子量(Mw)低於150kDa，不易成形為薄膜。另一方面，若為將蠟質澱粉以澱粉酶部分分解，並進一步使α-葡葡糖基轉移酶作用而得之含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的α-葡聚醣混合物時，由於係使α-葡葡糖基轉移酶進一步作用而製造，而無法避免葡葡糖當量(DE)些許增加。從而，若為除澱粉酶外亦使α-葡葡糖基轉移酶進一步作用所製造的α-葡聚醣混合物時，較理想使葡葡糖當量(DE)通常為2.0以下，較佳為1.8以下，更佳為1.6以下。若為含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的α-葡聚醣混合物時，在葡葡糖當量(DE)顯示超過2.0的情況下重量平均分子量(Mw)仍維持300kDa以上。然而，若葡葡糖當量(DE)超過2.0，則Mw/Mn(分散度)超過35.1，結果便妨害成形為薄膜者。
作為用於獲得本發明之α-葡聚醣混合物的蠟質澱粉，只要可獲得具有目標性質的α-葡聚醣混合物，則不受其來源植物所限定，較佳使用經大量製造、容易取得而廣用的蠟質玉米澱粉。蠟質澱粉，一般而言實質上不含葡葡糖經由α-1,4鍵結以直鏈狀連結而成之屬直鏈狀分子的直鏈澱粉，而在基於前述碘呈色法之直鏈澱粉含有率的測定法中，通常顯示15質量%以下的值。以蠟質澱粉為原料，於澱粉酶所產生的分解反應或澱粉酶所產生的分解 反應後使α-葡葡糖基轉移反應而得的本發明之α-葡聚醣混合物的直鏈澱粉含有率，有時會隨作為原料之蠟質澱粉的種類而異，但在該測定法中，通常顯示15質量%以下的值。
本發明之α-葡聚醣混合物係具有冷水可溶性，在添加於去離子水而調成固體物濃度20質量%，並於溫度30℃的條件下攪拌時，可於15分鐘以內完全溶解，而形成均勻的溶液。
本發明之α-葡聚醣混合物係適合作為可食性薄膜的原料，可使用其水溶液，在未使用塑化劑下，藉由常見方法成形為薄膜。以本發明之α-葡聚醣混合物為原料所得的薄膜，透明性、水溶性優良，經調整成厚度40μm以上的薄膜，在使用剖面積1mm2的穿刺試驗用轉接頭所進行的穿刺強度試驗中，通常顯示2.0N/mm2以上，更佳為2.5N/mm2以上，再更佳為3.0N/mm2以上的穿刺斷裂強度。此穿刺斷裂強度，係如實驗項目敘述於後，與將此業界中廣泛作為可食性薄膜素材使用的聚三葡萄糖以同樣方法、同樣條件成形所得之相同厚度之薄膜的強度同等或者為稍低之程度，如此意味本發明之α-葡聚醣混合物可使用於與聚三葡萄糖同樣的用途。
3.本發明之α-葡聚醣混合物之製造方法
本發明之α-葡聚醣混合物之製造方法係以包含將蠟質澱粉，使澱粉酶作用，而形成重量平均分子量(Mw)為 150kDa至3,000kDa的範圍的α-葡聚醣混合物之步驟為特徵，只要可獲得具有下述(1)及(2)之特徵的α-葡聚醣混合物，則不受蠟質澱粉的來源、糊化的條件、澱粉酶的種類及來源所特別限定：(1)重量平均分子量(Mw)係處於150kDa至3,000kDa的範圍；及、(2)重量平均分子量(Mw)除以數量平均分子量(Mn)所得的值(Mw/Mn)為35.1以下。
將原料之蠟質澱粉糊化的方法，能以將蠟質澱粉水懸浮液加熱的常見方法來進行。具體而言，可舉出例如將蠟質澱粉水懸浮液倒入附有夾套的反應器並間接進行加熱的方法、對蠟質澱粉水懸浮液混合蒸氣直接進行加熱的方法、在滾筒乾燥機的加熱輥上進行加熱的方法等。經糊化的蠟質澱粉係透過添加澱粉酶予以水解而液化。目前，一般係進行藉由將澱粉酶預先添加於澱粉乳(澱粉懸浮液)，並將其加熱，而使糊化與液化同時進行的方法。糊化‧液化只要選擇慣用的方法即可，通常係以批次方式或連續方式任一種來進行。
就用於將糊化澱粉液化的澱粉酶而言，適宜使用市售之耐熱性液化型α-澱粉酶。作為市售之耐熱性液化型α-澱粉酶，可舉出例如『Speedase HK』Nagase ChemteX股份有限公司製)、『Termamyl 60L』(Novozymes Japan股份有限公司製)、『Amylase AD“Amano”』(Amano Enzyme股份有限公司製)、 『KLEISTASE T10S』(Amano Enzyme股份有限公司製)、『Sumizyne L』(新日本化學工業股份有限公司製)等。
在本發明之α-葡聚醣混合物的製造中，原料之蠟質澱粉的饋入濃度、液化(部分分解)所使用的澱粉酶、該澱粉酶的添加量、糊化及液化的反應溫度及反應時間、該反應的停止溫度、該反應的方式(批次方式、連續方式)等，只要依據擬製造之本發明之α-葡聚醣混合物所要求的物性來適宜選擇即可。原料之蠟質澱粉的饋入濃度通常以取10質量%以上，較佳為約20至50質量%，更佳為30至35質量%為宜。為製造本發明之α-葡聚醣混合物，亦如後述實驗項目所示，需藉由調節上述之澱粉酶的添加量，將蠟質澱粉部分分解，而將反應液中之蠟質澱粉液化物(α-葡聚醣混合物)的重量平均分子量(Mw)控制於150kDa至3,000kDa的範圍。液化物的重量平均分子量(Mw)雖然也能以凝膠過濾HPLC來測定，惟可藉由預先探討液化物之重量平均分子量與葡葡糖當量(DE)的相關性、或液化物之重量平均分子量與其液化液的黏度的相關性，並取代重量平均分子量測定，而測定液化物的葡葡糖當量(DE)及液化液的黏度等來掌握之。亦如後述實驗項目所示，要使蠟質澱粉液化物的重量平均分子量(Mw)成為150kDa以上，只要將其DE壓低至通常為未達1.0，較佳為0.62以下即可。為了將蠟質澱粉液化物的DE壓低至較低的未達1.0，宜使糊化、液化反應盡可能於 短時間內完結；就糊化、液化之方式，可使澱粉懸浮液(澱粉乳)更均勻且劇烈地加熱昇溫的連續方式，比起批次方式係更佳。
本發明之含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的α-葡聚醣混合物可藉由使作用於澱粉部分分解物，而於其非還原末端葡葡糖殘基具有進行α-1,6葡葡糖基轉移之活性的α-葡葡糖基轉移酶作用於將上述之蠟質澱粉部分分解而得的α-葡聚醣混合物來製造。該α-葡葡糖基轉移酶只要會作用於澱粉部分分解物，而具有將葡葡糖進行α-1,6轉移至其非還原末端葡葡糖殘基之活性，則不受其來源、理化學性質等所限定。作為具有上述之活性的α-葡葡糖基轉移酶，可舉出例如來自黑麴菌之葡萄糖苷基轉移酶(α-葡萄糖苷酶)、來自莢膜醋桿菌之糊精聚葡萄糖酶、與本案相同之申請人於國際公開第WO2008/136331號小冊所揭示之來自芽孢桿菌屬或節桿菌屬微生物之「α-葡葡糖基轉移酶」、或同樣地與本案相同之申請人於國際公開第WO02/010361號小冊所揭示之來自芽孢桿菌屬或節桿菌屬微生物之「α-潘諾糖生成酵素」等，尤其更佳使用來自芽孢桿菌屬或節桿菌屬微生物之α-葡葡糖基轉移酶、及α-潘諾糖生成酵素。
國際公開第WO2008/136331號小冊所揭示之α-葡葡糖基轉移酶係透過作用於作為基質之麥芽糖及/或葡葡糖聚合度為3以上的α-1,4葡聚醣，將非還原末端葡葡糖殘基主要進行α-1,4或α-1,6葡葡糖基轉移至其他的 α-1,4葡聚醣的非還原末端葡葡糖殘基，而具有生成葡葡糖經α-鍵結於非還原末端葡葡糖殘基的4位或6位羥基的葡聚醣之活性，藉由使該α-葡葡糖基轉移酶作用並重複葡葡糖基轉移反應，可製造由麥芽糖及/或葡葡糖聚合度為3以上的α-1,4葡聚醣具有複雜的分支結構的分支α-葡聚醣混合物。又，該α-葡葡糖基轉移酶，進一步說來，頻率雖較低，但藉由催化α-1,3葡葡糖基轉移或對位於葡聚醣內部的經α-1,6鍵結之葡葡糖殘基的α-1,4或α-1,3葡葡糖基轉移，亦具有生成α-1,3鍵結、α-1,4,6鍵結及α-1,3,6鍵結皆具有的α-葡聚醣混合物之活性。只要使用此α-葡葡糖基轉移酶，即可對其非還原末端導入異麥芽糖結構，而能夠製造含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的α-葡聚醣混合物。
此外，國際公開第WO2008/136331號小冊所揭示之來自芽孢桿菌屬或節桿菌屬之α-葡葡糖基轉移酶係具有下述(A)至(F)之性質。
(A)作用
作用於麥芽糖及/或葡葡糖聚合度3以上的α-1,4葡聚醣，主要催化α-1,4葡葡糖基轉移或α-1,6葡葡糖基轉移，將葡葡糖轉移至非還原末端葡葡糖殘基的4位或6位羥基；
(B)分子量
在SDS-聚丙烯醯胺凝膠電泳法中，為90,000±10,000道耳吞；
(C)最佳溫度
在pH6.0、反應30分鐘的條件下，為約50℃；
(D)最佳pH
在40℃、反應30分鐘的條件下為約6.0；
(E)溫度穩定性
在pH6.0、保持60分鐘的條件下至40℃為止呈穩定；及
(F)pH穩定性
在4℃、保持24小時的條件下於pH4.0至8.0的範圍呈穩定。
國際公開第WO02/010361號小冊所揭示之「α-潘諾糖生成酵素」，亦即α-葡葡糖基轉移酶係透過作用於作為基質之麥芽糖及/或葡葡糖聚合度為3以上的α-1,4葡聚醣，將非還原末端葡葡糖殘基進行α-1,6葡葡糖基轉移至其他的α-1,4葡聚醣的非還原末端葡葡糖殘基，而具有生成葡葡糖經α-鍵結於非還原末端葡葡糖殘基的6位羥基的葡聚醣之活性。由於此α-葡葡糖基轉移酶未具有進一步將葡葡糖轉移至暫時生成之於非還原末端具有異麥芽糖結構的葡聚醣之活性，而無法如前述之酵素般製造具有複雜的分支酵素的分支α-葡聚醣，但藉由此α-葡葡糖基轉移酶，亦不會大幅改變Mw/Mn(分散度)，可對其非還原末端導入異麥芽糖結構，而能夠製造含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的α-葡聚醣混合物。
此外，國際公開第WO02/010361號小冊所揭 示之來自芽孢桿菌屬或節桿菌屬微生物之「α-潘諾糖生成酵素」係具有下述(G)至(M)之性質。
(G)作用
透過由具有α-1,4葡萄糖苷鍵作為非還原末端的鍵結形式之葡葡糖聚合度為2以上的糖質，在實質上增加未還原力下進行α-葡葡糖基轉移，而生成具有α-1,6葡萄糖苷鍵作為非還原末端的鍵結形式，且具有α-1,4葡萄糖苷鍵作為此非還原末端以外的鍵結形式之葡葡糖聚合度為3以上的糖質；
(H)分子量
根據SDS-凝膠電泳法，於約74,000至160,000道耳吞的範圍內具有分子量；
(I)等電點
根據含Ampholine之電泳法，於pI約3.8至7.8的範圍內具有等電點；
(J)最佳溫度
在pH6.0、反應60分鐘下，於約40至50℃的範圍內具有最佳溫度；在pH6.0、反應60分鐘下，於1mMCa2+存在下，於約45至55℃的範圍內具有最佳溫度；在pH8.4、反應60分鐘下，於60℃具有最佳溫度；或、在pH8.4、反應60分鐘下，於1mMCa2+存在下，於65℃具有最佳溫度。
(K)最佳pH
在35℃、反應60分鐘下，於pH約6.0至8.4的範圍內具有最佳pH。
(L)溫度穩定性
在pH6.0、保持60分鐘的條件下，於約45℃以下具有溫度穩定區域；在pH6.0、保持60分鐘的條件下，於1mMCa2+存在下，於約50℃以下具有溫度穩定區域；在pH8.0、保持60分鐘的條件下，於約55℃以下具有溫度穩定區域；或在pH8.0、保持60分鐘的條件下，於1mMCa2+存在下，於約60℃以下具有溫度穩定區域；
(M)pH穩定性
在4℃、保持24小時的條件下，於pH約4.5至10.0的範圍內具有穩定pH區域。
此外，使α-葡葡糖基轉移酶作用而得之含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的α-葡聚醣混合物，與作為原料的α-葡聚醣混合物相比雖有Mw/Mn值較大，且葡葡糖當量(DE)會些許增大的情形，但如後述實驗項目所示，調節α-葡葡糖基轉移酶的作用量而得之Mw/Mn為35.1以下的範圍、葡葡糖當量(DE)未達2.8的α-葡聚醣混合物為可成形為薄膜而毫無問題地使用之優良的可食性薄膜素材。
含有藉由酵素反應所得之本發明之α-葡聚醣 混合物的溶液，亦可直接作成α-葡聚醣混合物製品，惟一般而言係進一步經過純化而使用。作為純化方法，只要適宜採用糖的純化所使用的一般方法即可，例如，可適宜採用採活性碳之脫色、採H型、OH型離子交換樹脂之脫鹽、採醇類及丙酮等有機溶媒之分離、採具有適度之分離性能的膜之分離等的1種或2種以上之純化方法。
本發明之α-葡聚醣混合物係處於分子量較大的α-葡聚醣之混合物之形態，幾乎不含有低分子寡糖，因此，不特別需要將所得反應生成物以管柱層析法等的手段進行區分，但視用途等目的而定亦可進一步進行區分。於區分採用離子交換層析法時，可有利地使用例如日本特開昭58-23799號公報、日本特開昭58-72598號公報等所揭示之使用強酸性陽離子交換樹脂的管柱層析法。此時，可採用固定床方式、移動床方式、類移動床方式之任一種方式。
如此所得本發明之α-葡聚醣混合物能以溶液狀態直接利用，而為了利於保存，且視用途而定便於利用，較佳進行乾燥而製成α-葡聚醣混合物粉末。乾燥可使用例如滾筒乾燥機、噴霧乾燥機(spray dryer)、熱風乾燥機、真空乾燥機、氣流乾燥機、冷凍乾燥機、流動層乾燥機等的乾燥機。若考量到生產性、成本，則以使用滾筒乾燥機或噴霧乾燥機為佳。乾燥物視需求經粉碎而作成粉末、或將粉末進行篩濾或造粒而調整於特定粒度的範圍均可有利地實施。
4.本發明之α-葡聚醣混合物的用途
本發明之α-葡聚醣混合物由於薄膜適性優良，無需添加塑化劑，即容易以適宜之方法加工成具有適宜之大小、厚度的薄膜，可有利地利用於作為可食性薄膜的原料。又，本發明之α-葡聚醣混合物，在成形為薄膜時穿刺斷裂強度優良，且作為具有良好之透明性、水溶性的薄膜的使用耐性優良，故可有利地利用於作為在食品、化妝品、醫藥品、及工業用品等領域中所使用的薄膜、薄片或塗層的原料。此外，將本發明之α-葡聚醣混合物與以往周知之塑化劑組合而作成薄膜亦可有利地實施。又，將本發明之α-葡聚醣混合物成形為薄膜等時，亦可使用蔗糖脂肪酸酯等的非離子系界面活性劑作為剝離劑。
此外，如實驗項目(比較實驗例)敘述於後，使用本發明之α-葡聚醣混合物所調製之厚度40至50μm的薄膜，與以往以廣泛作為可食性薄膜之原料的聚三葡萄糖為原料，以同樣方法、同樣條件所調製之相同厚度的聚三葡萄糖薄膜相比亦具有毫不遜色的穿刺斷裂強度。
由於本發明之α-葡聚醣混合物的粉末為白色、流動性優良，且對水顯示良好的溶解性，除作為上述之可食性薄膜素材的用途以外亦可使用於各種的用途。本發明之α-葡聚醣混合物因具備接著性、滲透壓調節性、賦形性、光澤賦予性、保濕性、增黏性、其他的糖的防結晶 性等的性質，可作為品質改良劑、穩定劑、賦形劑等，有利地利用於食品、喜食物、飼料、餌料、化妝品、醫藥品、工業用品等的各種組成物。
本發明之α-葡聚醣混合物，視其用途而定，亦可與其他的材料，例如選自多糖類、增量劑、賦形劑、填充劑、增黏劑、界面活性劑、發泡劑、消泡劑、pH調節劑、穩定劑、阻燃劑、脫模劑、抗菌劑、著色劑、著香劑、營養物、喜好物、呈味物、藥效物質及生理活性物質的1種或2種以上之在食品、化妝品、醫藥品及工業用品領域一般所使用的成分混合而使用。
本發明之α-葡聚醣混合物亦可與例如如麥芽糊精、葡萄糖、果糖、高果糖玉米糖漿、砂糖、麥芽糖、海藻糖、蜂蜜、楓糖、山梨糖醇、麥芽糖醇、二氫查耳酮、蛇菊苷、α-糖基蛇菊苷、羅漢果甜味物、甘草素、索馬甜、蔗糖素、L-天冬醯胺基苯基丙胺酸甲酯、糖精、甘胺酸、丙胺酸等的甜味料、或如糊精、澱粉、聚三葡萄糖、右旋糖酐、乳糖等的增量劑混合而使用。又，本發明之α-葡聚醣混合物亦可直接、或視需求與增量劑、賦形劑、結合劑等混合，成形為顆粒、球狀、短棒狀、板狀、立方體等各種形狀而使用。
含有本發明之α-葡聚醣混合物而成的各種成形物或其中間製品，以進一步改善柔軟性及強度為目的，亦可視需求併用在食品、化妝品及醫藥品等領域中一般使用的其他高分子物質、適宜的賦形劑、或塑化劑等的其他 成分，在以其他的賦形劑為主體的成形物中也可使用本發明之α-葡聚醣混合物作為黏結劑。作為其他的賦形劑，可舉出聚三葡萄糖、鹿角菜膠、三仙膠、羧甲基纖維素、纖維素、半纖維素、阿拉伯膠、瓜爾膠、果膠、幾丁質、瓊脂糖、糊精、包含直鏈澱粉及化工澱粉之澱粉等的多糖類或彼等的衍生物、明膠或酪蛋白等的蛋白質等的高分子、山梨糖醇、甘露糖醇、麥芽糖醇、蔗糖、麥芽糖、乳糖、α,α-海藻糖、α,β-海藻糖、阿拉伯膠、玉米澱粉、結晶纖維素等的糖質、氫氧化鋁、氫氧化鈣、氫氧化鎂、氫氧化鋇、硫酸鈣、亞硫酸鈣、碳酸鈣、二氧化矽、矽酸鈣、鹼性碳酸鎂、高嶺土、滑石等的無機物。尤其是α,α-海藻糖由於具有可抑制有效成分之氧化分解等所引起的變性，而穩定地維持活性之作用，亦可有利地利用於作為穩定化劑。作為塑化劑，可使用山梨糖醇、麥芽糖醇、海藻糖、甘油、聚乙烯醇、聚乙二醇或丙二醇等的多元醇。
本發明之α-葡聚醣混合物尤其可有利地利用於作為食品素材。對食品的使用不特別限定，可利用本發明之α-葡聚醣混合物的黏結性，而利用於成形零食點心、成形乳酪、成形水果乾、魚肉成形物、魚卵成形物、魚肉食品、畜肉食品、仿肉食品、成形珍味食品等。又，亦可利用造膜(塗覆)性，而利用於食品鬆解劑、食品用防黏著劑、加工米等。
又，本發明之α-葡聚醣混合物，藉由使其含於麵包、點心、麵條製品中，可用於口感的改善、食品的 保存性提升。作為本發明之α-葡聚醣混合物對食品的適宜使用方法，可舉出與小麥粉、食鹽、砂糖、水等其他的原料素材混合並進行混煉而作成麵團，並對該麵團進行成形、調理。對食品中的摻混比例，以麵團作成時的比例計，以無水物換算，為20質量%以下，較佳為10質量%以下，特佳為5質量%以下。由於本發明之α-葡聚醣混合物係以蠟質澱粉為原料，而能夠對麵包、點心、麵條製品賦予濕潤感、彈牙感、柔軟度、絕佳口溶性、清脆感等口感。
以點心而言，主要可利用於調製麵團後，經烘烤、蒸煮、油炸、乾燥等所製成者，可舉出例如日式饅頭、麻糬、煎餅、糰子、求肥、最中、銅鑼燒、金鍔、今川燒等的日式點心、小圓餅乾(biscuit)、餅乾(cookie)、薄脆餅乾(cracker)、威化餅、海綿蛋糕類(蛋糕捲、蜂蜜蛋糕)、奶油蛋糕類(磅蛋糕、瑪德蓮蛋糕、巧克力蛋糕、費南雪)、泡芙、年輪蛋糕、瑪芬、舒芙蕾、派、塔餅等的西式點心、月餅等的中式點心等。
作為麵條製品，可舉出例如烏龍麵、中華麵、蕎麥等的麵類、義大利直麵、義式扁麵(linguine)、細條通心粉、奶油醬汁麵條(fettuccine)、直通粉、貝殼螺紋形義大利麵、通心粉等的義式麵食類、餛飩、餃子、燒賣等的皮等。
又，本發明之α-葡聚醣混合物係如上述，兼具對水之良好的溶解性與成形為薄膜等時的高強度，而且 所含之α-葡聚醣本身的分子量分布處於特定的範圍內，因此，將其用於成形物時，可望賦予該成形物常時保持恆定的強度或溶解速度、崩解速度。從而，本發明之α-葡聚醣混合物，非僅食品，還可使用於化妝品、有效成分之體內動態要求常為恆定的醫藥品、準醫藥品等，且不僅薄膜，還可使用於作為薄片、膠囊、微膠囊、紗布或手術絲等所使用之纖維等的成形物、或者作為調製錠劑、顆粒劑、使用時溶解型之固態製劑時的賦形劑、黏結劑或塗覆劑等。
將本發明之α-葡聚醣混合物用於至少原料的一部分所製造的成形物中，除本發明之α-葡聚醣混合物以外，亦可適宜摻混各領域中廣用的各種成分。當上述成形物為化妝品或其中間製品時，可作成面膜、口罩、浴用劑、口中清涼薄膜等的形態，例如，可分別以1種或2種以上，單獨或適宜組合摻混對羥基苯甲酸酯、氯化苄烷銨、戊二醇等的防腐劑、熊果素、鞣花酸、四氫類薑黃素、維生素P等的美白劑、甘草酸、甘草萃取物等的消炎藥、乳鐵蛋白、硫酸軟骨素、玻尿酸、感光素101號、感光素301號等的細胞賦活劑、彈力蛋白、角質素、尿素、神經醯胺等的保濕劑、角鯊烷、凡士林、三-2-乙基己酸十六酯等的油劑、鹿角菜膠、羧甲基纖維素、次槐豆膠、羧基乙烯基聚合物等的水溶性高分子、1,3-丁二醇、聚乙二醇、丙二醇、山梨糖醇、麥芽糖醇等的醇類等。
又，當上述成形物為醫藥品或準醫藥品或者其中間製品時，可作成顆粒、錠劑、糖衣錠等的形態，例 如，可分別以1種或2種以上，單獨或適宜組合摻混氮雜硫代嘌呤、環孢素、環磷醯胺、氨甲蝶呤、他克莫斯水合物、二甲磺酸丁酯等的免疫抑制劑、截瘤達、利妥昔單抗、曲妥珠單抗、貝伐單抗、歐洲紫杉醇、甲磺酸伊馬替尼(imatinib mesylate)、5-氟尿嘧啶、安美達錠、紫杉醇、他莫昔芬、剋癌易、羥基脲等的抗癌藥、阿巴卡韋硫酸鹽、紮西他賓、去羥肌苷、泛昔洛韋、利巴韋林等的抗病毒藥、安默西林、酞氨西林、頭孢克肟、磺胺甲噁唑、左氧氟沙星水合物、頭孢卡品酯鹽酸鹽(cefcapene pivoxil hydrochloride)水合物、頭孢特崙酯、甲紅黴素等的抗生素、乙醯胺酚、阿斯匹靈、鄰乙氧苯甲酸胺、水楊酸甲酯等的解熱鎮痛劑、潑尼松龍、地塞米松、倍他米松等的類固醇劑、干擾素-α、-β、胰島素、催產素、生長激素等的蛋白或胜肽、BCG疫苗、日本腦炎疫苗、麻疹疫苗、脊髓灰質炎疫苗、痘苗、破傷風類毒素、抗蛇毒素、人體免疫球蛋白等的生物學製劑、視黃醇、硫胺素、核黃素、吡哆醇、氰鈷胺素、L-抗壞血酸、類胡蘿蔔素、麥角固醇、生育酚、生物素、抑鈣素、輔酶Q、α-硫辛酸、菸鹼酸、維生素K2、泛醌、吡咯喹啉醌等的維生素劑或彼等的衍生物、高麗人參萃取物、蘆薈萃取物、蜂膠萃取物、甘草萃取物、肉桂萃取物、日本當藥萃取物等的生藥萃取物等。
本發明之α-葡聚醣混合物亦可作為工業用品的素材使用。其中所稱工業用品，係指農藥、肥料、飼 料、紙加工品、研磨劑、接著劑(黏合劑)、膠化劑、塗料、染料、顏料、油墨、清潔劑、化妝品製品、生物分解性樹脂(生物分解塑膠)、氣體障壁性樹脂等。例如，於農藥、肥料等領域，可作為將農藥、肥料造粒、作成錠劑時的賦形劑使用。又，例如，於製紙領域，利用α-葡聚醣混合物的黏結性或皮膜形成能力，亦可作為紙加工品的表面塗佈劑、增強劑、或不織布的材料、包裝材料使用。再者，亦可作為聚乙烯醇(PVA)之替代品、羧甲基纖維素(CMC)之替代品、石膏板、水泥、電池隔板用之黏合劑等使用。
以下，根據實驗對本發明詳細加以說明。
<實驗1：以蠟質澱粉為原料之分解度不同的各種α-葡聚醣混合物的調製>
使用蠟質玉米澱粉作為蠟質澱粉，調製各種不同之水解程度的各種α-葡聚醣混合物，探究其物性。
將市售之蠟質玉米澱粉(商品名「WAXY CORN STARCH Y」，J-OIL MILLS股份有限公司製)懸浮於去離子水而調成固體物濃度30質量%，並添加氯化鈣而調成濃度0.1質量%後，調製成pH6.0，而得到蠟質玉米澱粉懸浮液。對此蠟質玉米澱粉懸浮液按每單位蠟質玉米澱粉固體物添加0(無添加)、0.001、0.002、0.004、0.008或0.02質量%的耐熱性α-澱粉酶(商品名『Speedase HK』，Nagase ChemteX股份有限公司製)， 於pH6.5、100℃加熱20分鐘，而進行糊化及液化，並於140℃加熱30分鐘而使反應停止，進行採活性碳處理之脫色、採離子交換樹脂之脫鹽、採膜濾器之過濾後，使用碟型噴霧乾燥裝置(NIRO公司製)，設定為入口溫度205℃、出口溫度103℃、風量12.4m3/分、碟旋轉數18,000rpm、原料供給速度23kg/小時，並進行噴霧乾燥，而分別調製各約2kg的α-葡聚醣混合物粉末，作為受測試樣1~6。
針對受測試樣1~6，分別將約20μg供予下述條件之凝膠過濾HPLC，測定重量平均分子量(Mw)及數量平均分子量(Mn)，並求出Mw/Mn。此外，重量平均分子量(Mw)與數量平均分子量(Mn)係基於根據分子量測定用聚三葡萄糖標準品(林原股份有限公司製)之凝膠過濾HPLC層析圖所作成的檢量線，將受測試樣的該層析圖，以分子量分布解析軟體進行解析來求得。
(凝膠過濾HPLC條件)
管柱：連結2根TSK GEL α-M(TOSOH股份有限公司製)
洗提液：10mM磷酸緩衝液(pH7.0)
流速：0.3mL/分
管柱溫度：40℃
檢測器：示差折射計(RID10A，島津製作所股份有限公司製)
解析軟體：數據解析軟體(『LC Solution GPC軟體』，島津製作所股份有限公司製)
又，針對受測試樣1~6，測定葡葡糖當量(DE)作為用於獲知水解之程度的指標。進而，將受測試樣1~6分別溶解於去離子水而調成固體物濃度20質量%，判定冷水可溶性。再者，將受測試樣1~6調成固體物濃度30質量%的水溶液，針對各溶液，使用動態黏彈性流變儀(MCR102型，Anton-Paar Japan股份有限公司製)於35℃測定黏度。此外，固體物濃度30質量%的水溶液的黏度係以於35℃、剪切速度10.8/秒之條件下的剪切黏度表示。將結果彙整於表1。
Figure 105140105-A0202-12-0035-2
如表1可看出，受測試樣1，即未使耐熱性α-澱粉酶作用、單純將蠟質玉米澱粉糊化者顯示固體物濃度30質量%的糊化液的黏度為26,700mPa‧s的高黏度，不易操作處理。又，由於為高黏度，無法進行用於供予採凝膠過濾HPLC之分子量分布分析的前處理，而無法測定重量平均分子量(Mw)、數量平均分子量(Mn)。再者，受測試樣1的水溶性差，不具有冷水可溶性。
另一方面，就使耐熱性α-澱粉酶少量作用而調製的受測試樣2~5，隨著澱粉酶的作用量增加，糊化蠟質玉米澱粉的分解程度變大，重量平均分子量(Mw)、數量平均分子量(Mn)降低，Mw/Mn變小。又，受測試樣2~5其重量平均分子量(Mw)係顯示2,560~183kDa、Mw/Mn顯示3.95~8.09的範圍，與受測試樣1的情況不同，具有冷水可溶性。再者，受測試樣2~5之固體物濃度30質量%的水溶液的黏度，在澱粉酶的作用量愈多者，即水解的程度愈大者顯示愈低的值，為2,330~220mPa‧s。另一方面，受測試樣6其重量平均分子量(Mw)係顯示小至39.1kDa、Mw/Mn顯示高達35.9的值。
<實驗2：各種α-葡聚醣混合物之作為可食性薄膜素材的適性>
以實驗1所得之受測試樣1至6為原料，添加未塑化劑而將各者成形為薄膜，並探究所得薄膜的性質，以此探 討各種α-葡聚醣混合物作為可食性薄膜素材的適性(薄膜適性)。
以將實驗1所得之受測試樣1~6分別均勻地溶解於去離子水而調成固體物濃度30質量%，進行離心分離(3,000rpm、10分)並脫泡後，取適量使用Baker Applicator(YBA型，YOSHIMITSU SEIKI股份有限公司製)塗佈於聚對苯二甲酸以二酯(PET)製的平板上並實施延伸，於室溫下使其自然乾燥1夜以上的方法嘗試進行薄膜化的結果，就受測試樣6，可能係因水溶液的黏度較低而造膜性差，不易成形為薄膜。另一方面，受測試樣1~5由於可實施薄膜成形，而由各者調製厚度約40μm的薄膜，作為薄膜試料1~5。
針對所得薄膜試料1~5，分別以目視觀察其外觀，依以下2等級評定薄膜適性：(○)：為厚度均勻且表面平滑的良好之薄膜；及(×)：厚度不均勻且表面有不均之薄膜。又，針對各薄膜試料以目視觀察透明性，依以下2等級進行評定：(○)：透明；及(×)：有混濁。再者，針對各薄膜試料將裁切成1cm見方的薄膜投入保持於30℃的200mL去離子水中，於攪拌下，測定薄膜以目視完全溶解前的時間，依以下2等級評定薄膜的水溶性：(○)：於攪拌下在1分鐘以內即完全溶解；及(×)：於攪拌下保持1分鐘保持仍有溶解殘留物。將結果示於表2。
又，由薄膜試料1~5，分別予以裁切成直徑 20mm的圓形，各調製10片，將各10片供予前述之穿刺斷裂強度試驗，求出各薄膜試料之穿刺斷裂強度的平均值。將結果一併示於表2。
Figure 105140105-A0202-12-0038-3
如表2可看出，由單純將蠟質玉米澱粉糊化之受測試樣1所調製的薄膜試料1為表面有不均且缺乏透明性的薄膜，穿刺斷裂強度雖顯示高達2.66N/mm2的值，但在上述水溶性試驗中未完全溶解，水溶性差。另一方面，薄膜試料2~5為厚度均勻且表面平滑之透明性、水溶性優良的薄膜，其穿刺斷裂強度亦顯示高達2.0N/mm2以上的值。此外，就受測試樣6，係如上述，本身不易成形為薄膜而無法獲得薄膜試料6。
如以上所述，受測試樣2~5，無需使用塑化劑即具有作為用於調製良好的可食性薄膜之素材的適性；另一方面，受測試樣1及6則缺乏此適性。
由實驗1及2之結果，藉由使澱粉酶作用於蠟質澱粉進行部分分解而得之重量平均分子量(Mw)為150kDa至3,000kDa的範圍、Mw/Mn未達10的α-葡聚醣混合物係具有冷水可溶性優良，且可保持適度之黏度的性質，而且，藉由將該α-葡聚醣混合物進行成形，判斷為可獲得呈均勻、透明，水溶性優良，且穿刺斷裂強度為2.0N/mm2以上的可食性薄膜。
<實驗3：含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的α-葡聚醣混合物的調製(其1)>
於本實驗及實驗4中，係以對上述α-葡聚醣混合物，進一步賦予優良的性質為目的，而使糖轉移酵素進一步作用於α-葡聚醣混合物，來調製含有於非還原末端具有異麥 芽糖結構的α-葡聚醣的α-葡聚醣混合物。
亦即，將每單位蠟質玉米澱粉固體物之耐熱性α-澱粉酶(商品名『Speedase HK』，Nagase ChemteX股份有限公司製)的用量取0.002質量%，除此之外的操作係以與實驗1同樣的方式而得到含α-葡聚醣混合物之溶液。對此含α-葡聚醣混合物之溶液，按每α-葡聚醣混合物的固體物1克添加0.25、0.5、2.5、10或25單位的與本案相同之申請人於國際公開第WO2008/136331號小冊中所揭示之來自環狀芽孢桿菌PP710株之α-葡葡糖基轉移酶的純化標品，於pH6.0、50℃使其作用24小時並於140℃加熱10分鐘而使反應停止。與實驗1同樣地進行純化後，使用碟型噴霧乾燥裝置(NIRO公司製)進行噴霧乾燥而分別調製各約2kg的α-葡聚醣混合物，作為受測試樣7至11。
針對受測試樣7~11，與實驗1同樣地求出重量平均分子量(Mw)、數量平均分子量(Mn)、Mw/Mn。又，為評定在各受測試樣中，含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣之程度，而將受測試樣7~11的濃度1w/v%水溶液供予前述之異麥芽糖葡聚糖酶消化試驗，並測定所得消化物中的異麥芽糖含量。進而，評定受測試樣7~11的葡葡糖當量(DE)、冷水可溶性，針對由各者所調製之固體物濃度30質量%的溶液，與實驗1同樣地評定黏度。加之，針對受測試樣7~11評定耐老化性。對於耐老化性，係分別將固體物濃度30質量% 的水溶液於6℃保存1週，依以下2等級進行評定：(×)：於保存1週之時間點水溶液可看出老化所引起的白濁；(○)：於保存1週之時間點仍維持透明的水溶液狀態。將結果彙整於表3。此外，將實驗1所得之對蠟質玉米澱粉懸浮液按每單位蠟質玉米澱粉固體物添加0.002質量%的耐熱性α-澱粉酶所調製之受測試樣3的結果作為對照一併示於表3。
Figure 105140105-A0202-12-0042-4
如表3可看出，使0.002質量%的耐熱性α-澱粉酶作用於蠟質玉米澱粉，並進一步使α-葡葡糖基轉移酶作用而得之受測試樣7~11，藉由其異麥芽糖葡聚糖酶消化，確認按每單位消化物的固體物生成了1.57質量%~25.4質量%的異麥芽糖，由此，其程度雖不同，但確認均為含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的α-葡聚醣混合物。
就受測試樣7~11，α-葡葡糖基轉移酶的作用量愈多，所得受測試樣的Mw/Mn(分散度)愈大，若為作用量為25單位/g-基質而最多的受測試樣11時則增加至62.3。受測試樣7~11，就其重量平均分子量(Mw)，與受測試樣3相比雖無大的變化，但藉由α-葡葡糖基轉移酶的作用，Mw/Mn明顯增加，發生了α-葡聚醣混合物中之分子物種的分子量的不均。受測試樣7~11之固體物濃度30質量%的水溶液的黏度為990~651mPa‧s，比未使α-葡葡糖基轉移酶作用的受測試樣3者略低，但未看出大的變動。又，受測試樣7~11當中，受測試樣7係與受測試樣3同樣地在將固體物濃度30質量%的水溶液於6℃保持1週的耐老化性試驗中，水溶液看出白濁而未看出耐老化性，而受測試樣8至11，則判明具有在該耐老化性試驗中，於保存1週之時間點仍維持透明的水溶液狀態之顯著的耐老化性。
<實驗4：含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚 醣的α-葡聚醣混合物的調製(其2)>
以重量平均分子量(Mw)小於實驗3者的α-葡聚醣混合物為原料來調製含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的α-葡聚醣混合物，與實驗3同樣地進行探討。
除每單位蠟質玉米澱粉固體物之耐熱性α-澱粉酶的用量取0.004質量%以外係與實驗1同樣地進行處理，而得到分子量進一步降低的α-葡聚醣混合物。對此α-葡聚醣混合物，與上述同樣地按每單位α-葡聚醣混合物的固體物1克添加0.5、1.0、2.5或5.0單位的來自環狀芽孢桿菌PP710株之α-葡葡糖基轉移酶的純化標品，於pH6.0、50℃使其作用24小時並於140℃加熱10分鐘而使反應停止。與實驗3同樣地進行純化後，使用碟型噴霧乾燥裝置(NIRO公司製)進行噴霧乾燥而分別調製各約2kg的α-葡聚醣混合物，作為受測試樣12至15。
又，對於受測試樣12~15亦與實驗3同樣地測定重量平均分子量(Mw)、數量平均分子量(Mn)、Mw/Mn、異麥芽糖葡聚糖酶消化物中的異麥芽糖含量、葡葡糖當量(DE)，並評定冷水可溶性、針對固體物濃度30質量%之溶液的黏度及耐老化性。將結果彙整於表4。此外，將實驗1所得之對蠟質玉米澱粉懸浮液按每單位蠟質玉米澱粉固體物添加0.004質量%的耐熱性α-澱粉酶所調製之受測試樣4的結果作為對照一併示於表4。
Figure 105140105-A0202-12-0045-5
如表4可看出，使0.004質量%的耐熱性α-澱粉酶作用於蠟質玉米澱粉，並進一步使α-葡葡糖基轉移酶作用而得之受測試樣12~15，藉由其異麥芽糖葡聚糖酶消化，確認按每單位消化物的固體物生成了1.5質量%~20.6質量%的異麥芽糖，由此，與實驗3所得之受測試樣7~11的情形同樣地，確認均為含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的α-葡聚醣混合物。
又，就受測試樣12~15，其重量平均分子量 (Mw)顯示449~365kDa，顯示實驗3所得之受測試樣7~11的約1/3的值，確認為更低分子量的α-葡聚醣混合物。受測試樣12~15的Mw/Mn係顯示8.3~37.5的值。受測試樣12~15，就其重量平均分子量(Mw)，與受測試樣4相比雖無大的變化，但α-葡葡糖基轉移酶的作用量若增多則Mw/Mn明顯增加。此外，受測試樣12~15的葡葡糖當量(DE)係顯示0.45~2.76的範圍。受測試樣12~15之固體物濃度30質量%的水溶液的黏度為525~294mPa‧s，與未使α-葡葡糖基轉移酶作用的受測試樣4未看出大的變動。又，受測試樣12~15當中，受測試樣12係與受測試樣4同樣地在將固體物濃度30質量%的水溶液於6℃保持1週的耐老化性試驗中，水溶液看出白濁而未看出耐老化性，而受測試樣13至15，則判明具有在該耐老化性試驗中，於保存1週之時間點仍維持透明的水溶液狀態之顯著的耐老化性。
由實驗3及4的結果，每單位異麥芽糖葡聚糖酶消化物的固體物的異麥芽糖含量低至1.57質量%或1.50質量%，即於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的含量較低之受測試樣7及受測試樣12不具有耐老化性，而該異麥芽糖含量顯示3.83質量%以上的受測試樣8~11及受測試樣13~15則具有耐老化性，由此，上述實驗結果說明，只要藉由使α-葡葡糖基轉移酶作用於α-葡聚醣混合物，而含有一定量以上之於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣，則可維持作為原料之α-葡聚醣混 合物所具有的性質，並同時可賦予耐老化性。
<實驗5：含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的α-葡聚醣混合物作為可食性薄膜素材的適性>
以實驗3及4所得之受測試樣7~15為原料根據與實驗2同樣的操作分別調製厚度約40~50μm的薄膜，作為薄膜試料7~15。其次，與實驗2同樣地針對薄膜試料7~15，評定外觀(薄膜適性)、透明性、水溶性，並測定穿刺斷裂強度。分別將以重量平均分子量(Mw)為1,210kDa以上的α-葡聚醣混合物為原料之薄膜試料7~11的結果彙整於表5、將以重量平均分子量(Mw)未達500kDa的α-葡聚醣混合物為原料之薄膜試料12~15的結果彙整於表6。
Figure 105140105-A0202-12-0048-6
Figure 105140105-A0202-12-0049-7
如表5可看出，使用屬含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的α-葡聚醣混合物，且重量平均分子量(Mw)為1,210kDa以上的α-葡聚醣混合物所調製的薄膜試料7~10，與使用將蠟質玉米澱粉以澱粉酶部分分解而得之α-葡聚醣混合物所調製的薄膜試料3同樣地具有透明性、水溶性優良，且穿刺斷裂強度高達2.0N/mm2以上之優良的性質。然而，受測試樣11，即由透過使α-葡葡糖基轉移酶作用而使Mw/Mn值增加至62.3之α-葡聚醣混合物所調製的薄膜試料11，極為脆弱而不易獲 得薄膜。
又，如表6可看出，使用屬含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的α-葡聚醣混合物，且重量平均分子量(Mw)未達500kDa的α-葡聚醣混合物所調製的薄膜試料12~14，與使用將蠟質玉米澱粉以澱粉酶部分分解而得之α-葡聚醣混合物所調製的薄膜試料4同樣地具有透明性、水溶性優良，且穿刺斷裂強度高達2.0N/mm2以上之優良的性質。然而，受測試樣15，即由透過使α-葡葡糖基轉移酶作用而使Mw/Mn值增加至37.5之α-葡聚醣混合物所調製的薄膜試料15，極為脆弱而不易獲得薄膜。
由實驗3、4及5的結果可知，進一步使α-葡葡糖基轉移酶作用於將蠟質玉米澱粉糊化，使澱粉酶作用而得到的α-葡聚醣混合物，而以其異麥芽糖葡聚糖酶消化物中的異麥芽糖含量顯示超過3質量%之程度使其含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的α-葡聚醣混合物係具有顯著的耐老化性。又，總評由實驗1、2所得之結果與實驗3、4及5所得之結果判明，只要以重量平均分子量(Mw)為150kDa至3,000kDa的範圍、Mw/Mn為35.1以下的該α-葡聚醣混合物為原料，無需添加塑化劑，即可獲得透明性、水溶性優良，具有穿刺斷裂強度2.0N/mm2以上的強度，且不易發生龜裂的薄膜。
<參考實驗例1：與聚三葡萄糖、烘焙澱粉及糊精的比較>
作為與本發明之α-葡聚醣混合物的比較對象，使用聚三葡萄糖、烘焙澱粉及糊精與實驗1同樣地分別測定其性質，並與實驗2及5同樣地未添加塑化劑而調製薄膜，探討各者的性質。
作為聚三葡萄糖，係使用市售之聚三葡萄糖(商品名『PULLULAN』，林原股份有限公司販售)；作為糊精，係使用市售之糊精(商品名『PINEDEX # 100』，松谷化學工業股份有限公司販售)。又，烘焙澱粉係依以下方法調製。亦即，一面對市售蠟質玉米澱粉500g添加水110mL中溶有0.008mol/kg之氯化鎂6水鹽的溶液，一面在研缽中混合約30分鐘而得到濕混合液。將此濕混合液在不鏽鋼淺盤中流延成約1cm厚度，在調整成135℃的送風循環式恆溫器中實施3小時加熱處理，而得到烘焙試料。將此烘焙試料懸浮於水中而調成30質量%，藉由Rapid Visco Aalyzer(RVA-4型，Newport Scientific公司製)一面於95℃以15分鐘、160rpm進行攪拌一面進行糊化而得到烘焙澱粉。將聚三葡萄糖、烘焙澱粉及糊精，根據與實驗2同樣的操作分別成形為薄膜，與實驗2同樣地評定所得薄膜的性質。將結果彙整於表7。
Figure 105140105-A0202-12-0052-8
如表7可看出，聚三葡萄糖其重量平均分子量(Mw)為399kDa、Mw/Mn為37.8。聚三葡萄糖其固體物濃度30質量%的水溶液的黏度為35,700mPa‧s而顯示高黏度，有不易操作處理的問題，但不至於對薄膜成形造成困難；成形為厚度40μm之厚度的薄膜其穿刺斷裂強度高達3.03N/mm2，為具有強度的薄膜。
又，烘焙澱粉其重量平均分子量(Mw)顯示1,170kDa，與實驗3所得之受測試樣7~10同等，而Mw/Mn(分散度)為41.9而較大，固體物濃度30質量%的水溶液未顯示耐老化性。使用該烘焙澱粉所得之厚度40μm的薄膜其穿刺斷裂強度顯示1.55N/mm2，為強度較低的薄膜。
另一方面，糊精其固體物濃度30質量%的水溶液的黏度為87mPa‧s而顯示低黏度，雖嘗試進行薄膜的成形，但極度脆弱，實質上無法調製薄膜。
由實驗1~5及參考實驗例1的結果判明，本發明之α-葡聚醣混合物，即屬藉由包含將蠟質澱粉糊化，使澱粉酶作用而予以液化之步驟之製造方法而得的α-葡聚醣混合物，且具有(1)重量平均分子量(Mw)處於150kDa至3,000kDa的範圍；及(2)重量平均分子量(Mw)除以數量平均分子量(Mn)所得的值(Mw/Mn)為35.1以下之特徵的α-葡聚醣混合物，以可適合使用於作為透明性、水溶性優良，且具有強度之可食性薄膜的素材之觀點而言，與廣泛作為可食性薄膜素材使用的聚三葡萄糖相比毫不遜色。
<參考實驗例2：α-葡聚醣混合物的直鏈澱粉含有率>
針對實驗1、3及4中作為α-葡聚醣混合物之原料使用的蠟質玉米澱粉(商品名「WAXY CORN STARCH Y」，J-OIL MILLS股份有限公司製)、與後述之實施例4中所得之α-葡聚醣混合物，即重量平均分子量(Mw)為566kDa、Mw/Mn為13.2，且其異麥芽糖葡聚糖酶消化物中的異麥芽糖含量為7.0質量%的α-葡聚醣混合物測定直鏈澱粉含有率並進行比較。再者，作為參考值，對於市售之玉米澱粉(商品名「SHOWA CORNSTARCH」，SHIKISHIMA STARCH股份有限公司製)及高直鏈玉米澱 粉(商品名「Strach,form corn」，編碼序號：S4180，Sigma-Aldrich公司製)的直鏈澱粉含有率亦同樣地測定之。
各試料的直鏈澱粉含有率係如前述，依據農林水產省告示第332號、標準計測方法所示之直鏈澱粉含有率測定法，基於直鏈澱粉與碘的呈色反應來測定。此外，於本實驗例中，係使用試劑級直鏈澱粉(商品名『POTATO AMYLOSE Type III』，Sigma-Aldrich公司製)來調製直鏈澱粉標準溶液，作成檢量線。將結果示於表8。
Figure 105140105-A0202-12-0054-9
如表8可看出，蠟質玉米澱粉及實施例4所得之α-葡聚醣混合物的直鏈澱粉含有率(質量%)，於本測定法中分別測得為13.4質量%及10.3質量%。另一方面，市售之玉米澱粉及高直鏈澱粉玉米澱粉的直鏈澱粉含有率則分別測得為35.9質量%及46.9質量%。一般而言，直鏈澱粉含有率係依高直鏈玉米澱粉>玉米澱粉>蠟質玉米澱粉之順序逐漸增高，而上述之測定值係證實此以往之見解。
另外，本發明之α-葡聚醣混合物係藉由將蠟 質澱粉以澱粉酶部分分解、或將蠟質澱粉以澱粉酶部分分解後，使α-葡葡糖基轉移酶作用，而使於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣生成而製造者。由於澱粉酶及α-葡葡糖基轉移酶均非為如澱粉修枝酵素般用來分解蠟質澱粉中經由α-1,6鍵結之分支結構的酵素，藉由澱粉酶及α-葡葡糖基轉移酶的作用不會由蠟質澱粉生成直鏈狀的直鏈澱粉，在反應產物中直鏈澱粉含有率不會增加。因此，於本測定法中，本發明之α-葡聚醣混合物顯示出與蠟質玉米澱粉同等水平以下的直鏈澱粉含有率，係說明本發明之α-葡聚醣混合物是以蠟質玉米澱粉為原料所製造者。換言之，屬重量平均分子量(Mw)為150kDa以上的α-葡聚醣混合物，且藉由本測定方法直鏈澱粉含有率顯示未達15質量%者，可謂藉由包含將蠟質澱粉糊化，使澱粉酶作用而予以液化之步驟之製造方法、或者藉由包含將蠟質澱粉糊化，使澱粉酶作用，並進一步使α-葡葡糖基轉移酶作用之步驟之製造方法而得者。
以下，根據實施例對本發明更詳細地加以說明，惟本發明不受此等實施例任何限定。
[實施例1]
將市售蠟質玉米澱粉(商品名「WAXY CORN STARCH Y」，J-OIL MILLS股份有限公司製)懸浮於去離子水而調成固體物濃度30質量%，並添加氯化鈣而調成濃度0.1質量%後，調製成pH6.0，而得到蠟質玉米澱 粉懸浮液。對此蠟質玉米澱粉懸浮液按每單位蠟質玉米澱粉固體物添加0.002質量%的耐熱性α-澱粉酶(商品名『Speedase HK』，Nagase ChemteX股份有限公司製)，於100℃加熱20分鐘，而進行糊化及液化，並於140℃加熱10分鐘而使反應停止，供給至滾筒乾燥機而於135℃進行乾燥。乾燥品係經通過粉碎機進行粉碎，而得到粉末狀的α-葡聚醣混合物。
本α-葡聚醣混合物其重量平均分子量(Mw)係顯示980kDa、Mw/Mn顯示7.9，具有冷水可溶性，且濃度30質量%的水溶液的黏度為960mPa‧s。本製品可適合利用於作為可食性薄膜的原料、食品、化妝品、醫藥品或工業用品之增黏劑、黏合劑等。
[實施例2]
將市售蠟質玉米澱粉(商品名「WAXY CORN STARCH Y」，J-OIL MILLS股份有限公司製)懸浮於去離子水而調成固體物濃度35質量%，並添加氯化鈣而調成濃度0.1質量%後，調製成pH6.0，而得到蠟質玉米澱粉懸浮液。對此蠟質玉米澱粉懸浮液按每單位蠟質玉米澱粉固體物添加0.004質量%的耐熱性α-澱粉酶(商品名『Termamyl 60L』，Novozymes Japan股份有限公司製)，於100℃加熱20分鐘，而進行糊化及液化，並於140℃加熱10分鐘而使反應停止，供給至噴霧乾燥機而藉由常見方法進行噴霧乾燥，而得到粉末狀的α-葡聚醣混合 物。
本α-葡聚醣混合物其重量平均分子量(Mw)係顯示351kDa、Mw/Mn顯示4.6，具有冷水可溶性，且濃度30質量%的水溶液的黏度為445mPa‧s。本製品可適合利用於作為可食性薄膜的原料、食品、化妝品、醫藥品或工業用品之增黏劑、黏合劑等。
[實施例3]
除將市售蠟質玉米澱粉(商品名「WAXY CORN STARCH Y」，J-OIL MILLS股份有限公司製)糊化及液化後，進一步按每澱粉1g添加1.0單位的國際公開第WO2008/136331號小冊所揭示之來自環狀芽孢桿菌PP710株之α-葡葡糖基轉移酶，於pH6.0、50℃使其作用24小時以外係進行與實施例1同樣的操作，由此得到粉末狀之含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的α-葡聚醣混合物。
本α-葡聚醣混合物其重量平均分子量(Mw)係顯示1,270kDa、Mw/Mn顯示22.1，具有冷水可溶性，且濃度30質量%的水溶液的黏度為896mPa‧s。使異麥芽糖葡聚糖酶作用於本α-葡聚醣混合物而得之消化物的異麥芽糖含量係顯示9.3質量%。本α-葡聚醣混合物為含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的α-葡聚醣混合物，係具有在將固體物濃度30質量%的水溶液於6℃保持1週的耐老化性試驗中，於保存1週之時間點完全未顯 示老化所引起之白濁的耐老化性。本製品可適合利用於作為可食性薄膜的原料、食品、化妝品、醫藥品或工業用品之增黏劑、黏合劑等。
[實施例4]
除將市售蠟質玉米澱粉(商品名「WAXY CORN STARCH Y」，J-OIL MILLS股份有限公司製)以與實施例2同樣的方法糊化及液化後，進一步按每澱粉1g添加1.0單位的國際公開第WO2008/136331號小冊所揭示之來自環狀芽孢桿菌PP710株之α-葡葡糖基轉移酶，於pH6.0、50℃使其作用20小時以外係進行與實施例1同樣的操作，由此得到粉末狀之含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的α-葡聚醣混合物。
本α-葡聚醣混合物其重量平均分子量(Mw)係顯示566kDa、Mw/Mn顯示13.2，具有冷水可溶性，且濃度30質量%的水溶液的黏度為483mPa‧s。使異麥芽糖葡聚糖酶作用於本α-葡聚醣混合物而得之消化物的異麥芽糖含量係顯示7.0質量%。本α-葡聚醣混合物為含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的α-葡聚醣混合物，係具有在將固體物濃度30質量%的水溶液於6℃保持1週的耐老化性試驗中，於保存1週之時間點完全未顯示老化所引起之白濁的耐老化性。本製品可適合利用於作為可食性薄膜的原料、食品、化妝品、醫藥品或工業用品之增黏劑、黏合劑等。
[實施例5]
除將蠟質玉米澱粉改為糯米澱粉，並予以糊化及液化後，進一步按每澱粉1g添加2.5單位的國際公開第WO2008/136331號小冊所揭示之來自球形節桿菌PP349株之α-葡葡糖基轉移酶，於pH6.0、50℃使其作用24小時以外係進行與實施例2同樣的操作，由此得到粉末狀之含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的α-葡聚醣混合物。
本α-葡聚醣混合物其重量平均分子量(Mw)係顯示1,360kDa、Mw/Mn顯示22.4，具有冷水可溶性，且濃度30質量%的水溶液的黏度為840mPa‧s。使異麥芽糖葡聚糖酶作用於本α-葡聚醣混合物而得之消化物的異麥芽糖含量係顯示17.5質量%。又，本α-葡聚醣混合物為含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的α-葡聚醣混合物，係具有在將固體物濃度30質量%的水溶液於6℃保持1週的耐老化性試驗中，於保存1週之時間點完全未顯示老化所引起之白濁的耐老化性。本製品可適合利用於作為可食性薄膜的原料、食品、化妝品、醫藥品或工業用品之增黏劑、黏合劑等。
[實施例6] <可食性薄膜>
將實施例1所得之α-葡聚醣混合物懸浮於去離子水並加以攪拌，調成固體物濃度30質量%的溶液後，進行減壓脫泡，流延於PET薄膜上，於溫度35℃、相對濕度33%的環境下使其乾燥，而得到厚度80μm之由α-葡聚醣混合物構成的可食性薄膜。所得可食性薄膜係含有5.2質量%的水分，對斷裂應力具有高強度，且水溶性亦良好，並顯示按每製造批次偏差較少的穩定之溶解速度，而能夠有利地利用於食品、化妝品、醫藥品等。
[實施例7] <可食性薄膜>
將實施例2所得之α-葡聚醣混合物懸浮於去離子水並加以攪拌，調成固體物濃度25質量%的溶液後，進行減壓脫泡，流延於PET薄膜上，於溫度35℃、相對濕度33%的環境下使其乾燥，而得到厚度60μm之由α-葡聚醣混合物構成的可食性薄膜。所得可食性薄膜係含有4.6質量%的水分，對斷裂應力具有高強度，且水溶性亦良好，並顯示按每製造批次偏差較少的穩定之溶解速度，而能夠有利地利用於食品、化妝品、醫藥品等。
[實施例8] <可食性薄膜>
將實施例3所得之含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的α-葡聚醣混合物懸浮於去離子水並加以攪拌，調成固體物濃度30質量%的溶液後，進行減壓脫泡，流延於PET薄膜上，於溫度35℃、相對濕度33%的環境下使其乾燥，而得到厚度50μm之由含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的α-葡聚醣混合物構成的可食性薄膜。所得可食性薄膜係含有4.1質量%的水分，對斷裂應力具有高強度，且水溶性亦良好，並顯示按每製造批次偏差較少的穩定之溶解速度，而能夠有利地利用於食品、化妝品、醫藥品等。
[實施例9] <可食性薄膜>
將實施例4所得之含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的α-葡聚醣混合物懸浮於去離子水並加以攪拌，調成固體物濃度25質量%的溶液後，進行減壓脫泡，流延於PET薄膜上，於溫度35℃、相對濕度33%的環境下使其乾燥，而得到厚度50μm之由含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的α-葡聚醣混合物構成的可食性薄膜。所得可食性薄膜係含有4.8質量%的水分，對斷裂應力具有高強度，且水溶性亦良好，並顯示按每製造批次偏差較少的穩定之溶解速度，而能夠有利地利用於食品、化妝品、醫藥品等。
[實施例10] <口中清涼薄膜>
依循常見方法，對去離子水69.25質量份添加以實施例1之方法所調製的α-葡聚醣混合物22質量份、鹿角菜膠1質量份、三仙膠0.15質量份、次槐豆膠0.15質量份、麥芽糖醇0.8質量份、醣化橙皮苷(商品名「林原HESPERIDIN S」，林原股份有限公司販售)3質量份、乳化薄荷油2.6質量份、蔗糖素0.3質量份、及檸檬酸0.25質量份，於90℃攪拌3小時予以溶解，均勻地流延於2×10m的不鏽鋼板上，於60℃進行乾燥4小時，而得到厚度約200μm、寬度約200cm、長度10m、水分含量約8%、每100cm2之質量為約2.2g的薄膜狀成形物。將此薄膜裁切成1×2cm，以各20片填裝於攜帶用的容器中，調製成口中清涼薄膜。
本製品為具有適度之強度且於口中會迅速溶解的可食性之薄膜，由於含有醣化橙皮苷，而為一種能以維持、增進口腔的健康為目的而使用的口中清涼薄膜。又，本製品由於係將按每製造批次偏差較少的糖質組成大致保持一定的本發明之α-葡聚醣混合物用於原料所製造，而為一種於口中的溶解速度大致保持一定，且醣化橙皮苷等有效成分之溶出速度常時保持穩定的可食性薄膜。
[實施例11] <麵類鬆散性改良劑>
將10質量份的實施例1中調製之α-葡聚醣混合物溶解於90質量份的去離子水中，調成麵類鬆散性改良劑。水煮素麵，以笳籬輕輕地去水後，對100質量份的麵，塗抹5質量份的麵類鬆散性改良劑。將所得素麵裝入80mm×70mm×高度45mm的塑膠製容器並加蓋，於6℃保存，評定保存48小時後之素麵的鬆散性的結果，以包含本α-葡聚醣混合物之麵類鬆散性改良劑經過表面處理的麵，與未噴灑麵類鬆散性改良劑的對照之素麵相比，無麵彼此間的黏附，且口味及口感無異樣感。加之，麵表面有光澤，為外觀上亦良好的麵。
[實施例12] <食品用接著劑>
將5質量份的實施例2中調製之α-葡聚醣混合物溶解於95質量份的去離子水中，調成食品用接著劑。將45g之調理麵團塊小圓麵包(buns)用的麵包麵團成形為直徑8cm後對其以毛刷塗佈0.2g的食品用接著劑。對其灑上芝麻，使其進行最終發酵(35℃、相對濕度80%、50分鐘)，再進行燒成(強火185℃、弱火180℃、9分鐘)，而調製成小圓麵包。比較使用食品用接著劑的小圓 麵包、與未使用食品用接著劑的對照之小圓麵包的結果，使用食品用接著劑的小圓麵包，芝麻的剝離量明顯較少，食品用接著劑的接著性良好。
[實施例13] <被覆膜>
調製將以實施例3之方法所製造之含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的α-葡聚醣混合物1質量份及阿拉伯膠0.2質量份溶解於水100質量份的水溶液。將產卵後10小時以內的新鮮雞蛋浸漬於此含有α-葡聚醣混合物的水溶液30秒後，予以取出，於30℃的溫度下進行乾燥2小時而使α-葡聚醣混合物的被覆膜形成於蛋殼表面上。
將此形成有被覆膜的雞蛋在室溫(15~25℃)下保存，將其可食用期限與對照之未處理雞蛋(無被覆膜)比較的結果，以α-葡聚醣混合物形成有被覆膜的雞蛋的可食用期限經延長至未處理雞蛋(無被覆膜)的約5倍。此α-葡聚醣混合物被覆膜可有利地利用於保存供用於食品工業等之原料的雞蛋。
[實施例14] <固態接著劑>
將實施例2中調製之α-葡聚醣混合物7質量份、二甲基亞碸30質量份、水25質量份、聚三葡萄糖3質量份、及、二亞苄基木糖醇2質量份的混合物於溫度90℃攪拌1小時，使其溶解後，將其注入至直徑14mm、高度50mm的圓筒狀容器並於室溫下放置冷卻，製成固態接著劑。本接著劑可薄薄地均勻塗佈，且初始接著力亦充分。本接著劑其伴隨溫度變化所產生的硬度變化較小，可常時達到良好的塗佈與接著。
[實施例15] <錠劑>
根據常見方法，將乙氧基苯醯胺450質量份、乙醯胺酚300質量份、咖啡因50質量份、麥芽糖醇25質量份、α,α-海藻糖25質量份、蔗糖200質量份、木糖醇400質量份、玉米澱粉500質量份、聚乙二醇20質量份、以實施例4之方法所調製之含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的α-葡聚醣混合物6質量份、阿拉伯膠6質量份、α-糖基蛇菊苷(商品名「αG-SWEET」，東洋精糖股份有限公司販售)1質量份混合後，添加40mL的水進行混煉，使用打錠機進行打錠而得到錠劑(約300mg/錠)。
本製品無打錠時之龜裂，具有適度之強度且顯示對水之良好的溶解性，可作為可使其於口腔內溶解同 時予以攝取的舌下劑型之感冒藥使用。又，本製品係一種由α-葡聚醣混合物所賦予的黏結力大致保持一定，藉由將一定的成分在一定的條件進行打錠，可作成常時呈穩定之形狀及強度的錠劑之優良的錠劑。再者，本製品係一種於口腔內的溶解速度大致保持一定，乙氧基苯醯胺或乙醯胺酚等有效成分的溶出速度呈穩定，可使彼等高效率地作用之錠劑。
[實施例16] <肥料樁>
將摻混肥料(氮14%、磷酸8%、鉀12%)、以實施例3之方法所製造之含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣的α-葡聚醣混合物、硫酸鈣及水分別取質量比70：10：15：5並充分混合後，以擠出機(L/D=20、壓縮比=1.8、模之口徑=30mm)加熱至80℃而製成肥料樁。
本製品係容易操作處理，具有適於全層施肥之強度，而且透過改變摻混比例可調節肥料成分的溶出速度。又，視需求，對此肥料樁摻混植物激素、農業用藥劑及土壤改良劑等亦可有利地實施。
[產業上可利用性]
由於本發明之α-葡聚醣混合物顯示適度之分子量範圍，且冷水可溶性優良，保持適度之黏度，而能夠 在食品、化妝品、醫藥品及工業用品之各領域中無使用限制地使用。再者，可適合使用於作為食品當中，尤為可食性薄膜之原料、食品材料之黏結劑、麵包、點心等的口感改善劑、麵條製品之鬆散性改善劑、保存性提升劑等。

Claims (10)

  1. 一種α-葡聚醣混合物，其係藉由包含將蠟質澱粉糊化，使澱粉酶作用而予以液化之步驟之製造方法所得到的α-葡聚醣混合物，其係具有下述(1)~(4)之特徵：(1)重量平均分子量(Mw)係處於150kDa至3,000kDa的範圍；(2)重量平均分子量(Mw)除以數量平均分子量(Mn)所得的值(Mw/Mn)為35.1以下；(3)藉由異麥芽糖葡聚糖酶(EC 3.2.1.94)消化，而按每單位消化物之固體物生成未達22質量%的異麥芽糖；及(4)直鏈澱粉含有率為15質量%以下。
  2. 如請求項1之α-葡聚醣混合物，其係進一步含有於非還原末端具有異麥芽糖結構的α-葡聚醣。
  3. 如請求項2之α-葡聚醣混合物，其係藉由異麥芽糖葡聚糖酶(EC 3.2.1.94)消化，而按每單位消化物之固體物生成超過3質量%且未達22質量%的異麥芽糖。
  4. 如請求項1之α-葡聚醣混合物，其中蠟質澱粉為蠟質玉米澱粉。
  5. 如請求項1至4中任一項之α-葡聚醣混合物，其中將α-葡聚醣混合物，在未添加塑化劑下進行成形、乾燥而得之厚度40至50μm的薄膜，在使用剖面積1mm2的穿刺試驗用轉接頭所進行的穿刺強度試驗中，顯示2.0N/mm2以上的穿刺斷裂強度。
  6. 如請求項1至4中任一項之α-葡聚醣混合物，其在添加於去離子水而調成固體物濃度20質量%，並於30℃攪拌15分鐘時，會完全溶解而得到均勻的溶液。
  7. 一種可食性薄膜，其特徵為將如請求項1至6中任一項之α-葡聚醣混合物，在未添加塑化劑下進行成形、乾燥而得到，且在使用剖面積1mm2的穿刺試驗用轉接頭所進行的穿刺強度試驗中，顯示2.0N/mm2以上的穿刺斷裂強度。
  8. 一種如請求項1之α-葡聚醣混合物之製造方法，其係包含使固體物濃度20質量%以上的蠟質澱粉懸浮液藉由加熱而糊化，使澱粉酶作用而形成重量平均分子量(Mw)為150kDa至3,000kDa的範圍的α-葡聚醣混合物之步驟而成。
  9. 如請求項8之α-葡聚醣混合物之製造方法，其係進一步包含使作用於澱粉部分分解物而於其非還原末端葡葡糖殘基具有進行α-1,6葡葡糖基轉移之活性的α-葡葡糖基轉移酶作用之步驟而成。
  10. 如請求項9之α-葡聚醣混合物之製造方法，其中α-葡葡糖基轉移酶為來自芽孢桿菌屬或節桿菌屬微生物之具有下述(A)至(F)之性質的酵素：(A)作用作用於麥芽糖及/或葡葡糖聚合度3以上的α-1,4葡聚醣，主要催化α-1,4葡葡糖基轉移或α-1,6葡葡糖基轉移，將葡葡糖轉移至非還原末端葡葡糖殘基的4位或6位 羥基；(B)分子量在SDS-聚丙烯醯胺凝膠電泳法中，為90,000±10,000道耳吞；(C)最佳溫度在pH6.0、反應30分鐘的條件下，為約50℃；(D)最佳pH在40℃、反應30分鐘的條件下為約6.0；(E)溫度穩定性在pH6.0、保持60分鐘的條件下至40℃為止呈穩定；及(F)pH穩定性在4℃、保持24小時的條件下於pH4.0至8.0的範圍呈穩定。
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