中 華 民 國 第 52 屆 中 小 學 科 學 展 覽 會 作 品 說 明 書 國 中 組 生 活 與 應 用 科 學 科 030803 我 家 的 柳 橙 也 會 長 椰 果 學 校 名 稱 : 嘉 義 市 私 立 嘉 華 高 級 中 學 作 者 : 指 導 老 師 : 國 一 張 峰 瑋 林 籐 旺 國 一 李 峻 國 一 何 承 翰 關 鍵 詞 : 細 菌 性 纖 維 素 發 酵
我 家 的 柳 橙 也 會 長 椰 果 ~~~ 細 菌 性 纖 維 素 的 製 造 與 應 用 研 究 ~~~ 摘 要 本 研 究 利 用 當 季 產 量 過 剩 之 柳 橙, 及 其 他 具 高 糖 度 高 氮 量 生 質 廢 棄 物, 如 豆 渣 等 原 料, 以 製 造 細 菌 性 纖 維 素 ( 俗 稱 椰 果 ), 並 探 討 椰 果 製 造 之 最 佳 條 件 主 副 產 品 特 性 分 析 及 其 在 生 活 上 之 應 用 研 究 結 果 發 現 :(1) 細 菌 性 纖 維 素 生 長 之 最 佳 條 件 為 氮 源 (peptone)0.6g/l,ph 值 4.5, 醋 酸 濃 度 0.8%(v/v), 醋 酸 菌 接 菌 量 25%(v/v), 糖 度 14 o Brix 椰 果 產 率 達 400g/L(2) 本 產 品 含 水 量 達 98%, 椰 果 粉 之 吸 水 率 達 327%; 副 產 品 - 醋 酸 菌 發 酵 液, 具 有 良 好 抗 氧 化 活 性, 有 再 利 用 價 值 (3) 細 菌 性 纖 維 素 富 含 水 分, 具 彈 性 有 保 濕 效 果 等 特 性, 可 做 面 膜 ; 食 用 後 具 有 飽 足 感, 可 製 成 低 熱 量 的 膳 食 纖 維 食 品 或 食 品 原 料 ; 未 來 或 可 開 發 成 生 醫 或 工 業 材 料 等, 用 途 廣 泛, 經 濟 價 值 高, 是 值 得 開 發 的 新 食 品 科 技 產 品 壹 研 究 動 機 在 去 年 總 統 選 舉 期 間, 多 家 媒 體 報 導 一 則 新 聞 : 嘉 義 縣 的 竹 崎 與 番 路 地 區 所 生 產 的 柿 子 1 斤 2 元, 這 顯 示 農 民 的 無 奈, 也 讓 我 們 聯 想 起 了, 嘉 雲 地 區 常 因 柳 橙 生 產 過 剩, 因 供 需 失 衡, 造 成 農 民 血 本 無 歸, 而 這 些 生 產 過 剩 的 柳 橙 是 否 另 有 其 他 利 用 價 值 呢? 在 自 然 與 生 活 科 技 的 四 冊 的 教 科 書 中, 論 及 食 品 加 工 一 節, 因 此 邀 集 同 學, 在 老 師 的 指 導 之 下, 多 方 收 集 資 料, 將 生 產 過 剩 的 柳 橙, 經 加 工 以 生 產 椰 果 或 其 他 製 品, 開 發 農 產 品 的 附 加 價 值, 減 少 農 民 損 失 貳 研 究 目 的 一 研 發 細 菌 性 纖 維 素 的 製 造 方 法, 並 探 討 最 適 合 的 生 產 條 件 二 探 討 細 菌 性 纖 維 素 的 特 性 三 探 討 細 菌 性 纖 維 素 在 生 活 上 之 應 用 四 激 發 同 學 對 科 學 研 究 的 精 神 參 研 究 設 備 及 器 材 ph 計 微 量 吸 管 恆 溫 箱 滅 菌 釜 無 菌 操 作 台 電 子 天 平 燒 杯 量 筒 滴 定 管 試 管 醋 酸 菌 (BCRC 14148) 紙 錠 盤 尼 西 尼 (penicillin) 氮 源 (peptone) 氫 氧 化 鈉 純 水 培 養 基 培 養 皿 柳 橙 汁 豆 粕 果 糖 保 鮮 盒 吸 水 紙 濾 網 糖 度 計 測 微 尺 1
a. 滅 菌 釜 b. 無 菌 操 作 台 c. 微 量 吸 管 d. 震 盪 器 e. 測 微 尺 f. 糖 度 計 g. 恆 溫 培 養 箱 h. 醋 酸 菌 (BCRC 14148) 圖 1. 研 究 設 備 與 器 材 2
一 文 獻 探 討 肆 研 究 過 程 及 方 法 ( 一 ) 細 菌 纖 維 素 簡 介 細 菌 纖 維 素 為 培 養 木 質 醋 酸 菌 於 含 糖 類 及 有 機 酸 的 椰 水 或 果 汁 中, 經 發 酵 後 在 培 養 表 面 所 形 成 不 溶 於 水 的 凝 膠 狀 產 品, 其 厚 度 可 達 數 公 分 的 纖 維 質 細 菌 纖 維 素 的 水 分 含 量 隨 發 酵 基 質 不 同 而 有 差 異, 但 大 部 分 都 佔 90% 以 上 椰 果 即 是 細 菌 纖 維 素, 又 稱 椰 子 凝 膠, 屬 於 微 生 物 的 發 酵 產 物, 是 木 質 醋 酸 菌 在 液 態 培 養 基 中 生 長 所 形 成 的 代 謝 產 物 ( 二 ) 細 菌 纖 維 素 (Bacterial cellulose) 之 形 成 木 質 醋 酸 菌 之 菌 體 先 合 成 數 十 條 微 纖 維 (microfibrils), 細 纖 維 彼 此 藉 氫 鍵 結 合 成 原 纖 維 (fibrils), 各 菌 體 間 的 原 纖 維 相 互 交 錯 形 成 肉 眼 可 以 見 的 纖 維 束 ( 三 ) 細 菌 纖 維 素 的 組 成 1.β-D- 葡 萄 糖 結 構 : 2. 細 菌 纖 維 素 結 構 : 細 菌 纖 維 素 是 以 葡 萄 糖 為 單 位 經 由 β-1,4 glucan 聚 合 而 成, 構 造 如 下 : ( 四 ) 細 菌 纖 維 素 生 產 方 法 1. 傳 統 方 法 : 果 汁 經 調 糖 與 酸 度 後, 接 種 木 質 醋 酸 菌 (A. xylinum), 在 28~31 下 靜 置 培 養 2 週 2. 二 階 段 式 發 酵 法 : 培 養 液 接 菌 後 振 盪 培 養 三 天, 再 靜 置 培 養 16 天, 可 提 升 產 率 ( 李,2010) ( 五 ) 醋 酸 菌 : 為 革 蘭 氏 陰 性 細 菌, 細 胞 呈 短 桿 狀, 最 適 生 長 溫 度 為 25-30, 而 其 代 謝 產 物 主 要 為 醋 酸 ; 某 些 菌 株 會 產 生 細 菌 纖 維 素 (bacterial cellulose), 醋 酸 菌 於 有 氧 環 境 中, 能 將 基 質 中 的 酒 精 氧 化 而 產 生 醋 酸 ( 李,2010) 二 細 菌 性 纖 維 素 的 製 造 方 法 並 探 討 最 佳 的 生 產 條 件 ( 一 ) 前 置 實 驗 ( 醋 酸 菌 之 菌 種 開 管 與 活 化 ) 3
1. 醋 酸 菌 之 菌 種 開 管 過 程 : 本 實 驗 所 使 用 的 醋 酸 菌 是 購 買 自 食 工 所 之 醋 酸 菌 管 程 序 ( 圖 2) (Gluconacetobacter xylinus, BCRC14148) 菌 粉 凍 乾 管, 使 用 前 需 經 開 a. 購 自 食 品 工 業 發 展 所 之 醋 酸 菌 菌 粉 凍 乾 管 (Gluconacetobacter xylinus, BCRC 14148) b. 實 驗 耗 材 準 備 : 培 養 皿 無 菌 水 螺 旋 蓋 試 管 菌 粉 凍 乾 管 等 c. 凍 乾 管 頂 部 以 酒 精 燈 加 熱 d. 迅 速 以 無 菌 水 澆 滴 高 溫 的 凍 乾 管 頂 部, 使 頂 部 因 熱 漲 冷 縮 產 生 裂 痕 e. 以 經 過 酒 精 燈 殺 菌 之 鑷 子, 敲 破 凍 乾 管 上 部 龜 裂 處 f. 鑷 子 經 過 酒 精 燈 高 溫 消 毒 g. 以 鑷 子 取 出 凍 乾 管 的 紙 塞 h. 以 鑷 子 取 出 內 管 i. 以 鑷 子 取 出 內 管 之 棉 花 塞 j. 內 管 底 部 即 為 菌 粉 k. 滴 入 液 體 培 養 基, 震 盪 使 菌 粉 均 勻 懸 浮 並 溶 解 l. 以 微 量 吸 管 輕 微 震 盪 內 管, 菌 粉 均 勻 懸 浮 並 溶 解 圖 2. 醋 酸 菌 菌 種 開 管 過 程 4
2. 醋 酸 菌 之 活 化 過 程 : 醋 酸 菌 開 管 後, 緊 接 著 需 再 經 活 化 程 序 ( 圖 3), 才 能 使 用 在 細 菌 性 纖 維 素 的 發 酵 作 用 a. 含 液 體 培 養 基 試 管 瓶 蓋 過 火 消 毒 b. 取 0.2 ml 已 均 勻 懸 浮 的 菌 液 c. 將 定 量 菌 液 加 入 含 液 體 培 養 基 之 試 管 中 d. 蓋 上 螺 旋 蓋 試 管 過 火 消 毒 e. 取 用 培 養 皿 ( 內 含 固 體 培 養 基 ) f. 取 0.2 ml 已 經 均 勻 懸 浮 的 菌 液 g. 取 用 已 浸 泡 於 酒 精 內 之 L 型 玻 棒 h. 使 用 完 畢, 放 入 酒 精 中 備 用 i. 取 固 定 長 度 石 蠟 膜 j. 以 石 蠟 膜 密 封 植 入 菌 種 之 試 管 k. 以 石 蠟 膜 密 封 植 入 菌 種 之 培 養 皿 l. 置 入 30 培 養 箱 1 天 後 試 管 變 濁 培 養 皿 長 出 菌 落, 菌 體 活 化 完 成 圖 3. 醋 酸 菌 菌 種 活 化 過 程 (a-l) 5
( 二 ) 細 菌 性 纖 維 素 的 製 造 方 法 實 驗 步 驟 ( 以 柳 橙 汁 為 例 ) ( 圖 4): 1. 保 鮮 盒 燒 杯 玻 棒 等 實 驗 器 具, 以 滅 菌 釜 滅 菌 約 30 分 鐘 後 取 出 備 用 2. 柳 橙 去 皮 榨 汁, 紗 布 過 濾 除 去 多 餘 的 果 肉 3. 取 數 個 含 蓋 的 保 鮮 盒, 倒 入 定 量 柳 橙 汁 至 液 面 高 度 約 2.5 cm 4. 每 盒 調 整 添 加 醋 酸 濃 度 0.4%~1.0% (v/v) 糖 度 12 o ~18 o Brix 5. 調 整 ph 值 3.5~5.0 及 添 加 氮 源 (peptone)0~1.0g/l 6. 倒 入 20~35% 柳 橙 液 體 積 的 醋 酸 菌, 保 鮮 盒 內 之 液 體 總 體 積 調 整 為 140ml 攪 拌 均 勻 後, 加 蓋 7. 放 入 30 培 養 箱 中, 靜 置 培 養 10 天 後, 即 可 生 成 細 菌 性 纖 維 素 產 品 8. 取 出 細 菌 性 纖 維 素 產 品, 以 1MNaOH 溶 液 煮 沸, 浸 洗 殘 留 在 椰 果 上 的 醋 酸 液 9. 再 以 清 水 多 次 漂 洗, 以 擦 手 紙 吸 乾 表 面 水 份, 秤 重 後 記 錄 ( 三 ) 氮 源 的 替 代 實 驗 ( 圖 4) 說 明 :peptone 氮 源 價 格 昂 貴, 可 收 集 製 造 豆 腐 或 豆 漿 廢 棄 的 豆 粕 取 代 peptone 氮 源 來 製 造 細 菌 纖 維 素, 經 濟 又 環 保 方 法 : 產 製 豆 腐 或 豆 漿 所 剩 之 豆 粕 或 其 他 含 氮 量 高 的 食 品 廢 棄 物, 可 取 代 昂 貴 的 Peptone, 再 依 照 如 前 述 之 (1)~(9) 實 驗 步 驟 進 行 製 造 細 菌 性 纖 維 素 6
a. 實 驗 器 材 置 入 滅 菌 釜 消 毒 b. 將 柳 橙 洗 淨 後 拭 乾 c. 削 皮 後 榨 汁 並 過 濾 備 用 d. 準 備 果 糖 氮 源 醋 酸 菌 及 柳 橙 汁 等 原 料 e. 量 計 測 柳 橙 汁 之 酸 鹼 度 f. 以 0.5M NaOH 調 整 ph g. 調 製 完 成 之 培 養 液 置 入 30 恆 溫 培 養 箱 中 h. 靜 置 培 養 10 天 後 之 細 菌 性 纖 維 素 產 品 i. 取 出 細 菌 性 纖 維 素 產 品 j. 產 品 以 清 水 漂 洗 後, 用 擦 手 紙 或 濾 紙 吸 乾 表 面 水 份 k. 測 量 產 品 厚 度 l. 產 品 稱 重 後 記 錄 圖 4. 細 菌 性 纖 維 素 ( 椰 果 ) 製 造 過 程 7
ph ( 四 ) 探 討 細 菌 性 纖 維 素 生 產 的 最 佳 條 件 ( 圖 5) 說 明 : 以 柳 橙 汁 為 培 養 基 質, 採 用 逐 步 固 定 變 因 方 法, 探 討 細 菌 性 纖 維 素 生 產 的 最 佳 條 件 Test1: 最 佳 氮 源 用 量 及 柳 橙 汁 培 養 基 質 初 始 ph 值 實 驗 說 明 : 以 氮 源 用 量 及 柳 橙 汁 培 養 基 質 初 始 ph 值 為 操 縱 變 因, 其 餘 之 醋 酸 濃 度 醋 酸 菌 接 菌 量 及 糖 度 為 控 制 變 因 方 法 :(1) 氮 源 用 量 分 別 以 0 0.3 0.6 及 1.0g/l;pH 值 分 別 以 5.0 4.5 4.0 及 3.5 為 操 縱 變 因, 控 制 變 因 之 各 項 用 量 為 醋 酸 濃 度 (v/v)1.0% 醋 酸 菌 接 菌 量 (v/v)30% 及 糖 度 12 o Brix, 兩 者 共 16 個 組 合 實 驗 ( 表 1) (2) 取 相 同 容 積 保 鮮 盒 (9 9 4cm)16 個, 依 表 1 之 16 個 組 合 實 驗, 各 別 加 入 柳 橙 汁 peptone 氮 源 醋 酸 醋 酸 菌 及 果 糖 等 液 體 後, 調 整 總 體 積 為 140ml, 液 面 高 度 為 2.5 cm (3) 依 細 菌 性 纖 維 素 製 造 實 驗 步 驟, 於 30 恆 溫 培 養 箱 中, 靜 置 培 養 10 天, 取 出 椰 果 成 品 稱 種, 以 產 出 椰 果 重 量 最 多 者, 即 是 最 佳 氮 源 用 量 及 PH 值 表 1: 氮 源 用 量 及 溶 液 初 始 ph 值 之 實 驗 組 合 氮 源 (peptone ) 0 g/l 0.3 g/l 0.6g/L 1.0 g/l 初 始 5.0 4.5 樣 品 1 樣 品 2 樣 品 5 樣 品 6 樣 品 9 樣 品 10 樣 品 13 樣 品 14 值 4.0 3.5 樣 品 3 樣 品 4 樣 品 7 樣 品 8 樣 品 11 樣 品 12 樣 品 15 樣 品 16 Test 2: 最 佳 醋 酸 濃 度 實 驗 說 明 : 以 醋 酸 濃 度 (v/v) 為 操 縱 變 因, 由 Test1 得 知 最 佳 氮 源 ph 值 及 其 餘 之 醋 酸 菌 接 菌 量 及 糖 度 為 控 制 變 因 方 法 :(1) 醋 酸 濃 度 (v/v) 用 量 分 別 以 0.4% 0.6% 0.8% 及 1.0% 為 操 縱 變 因, 控 制 變 因 之 各 項 用 量 為 醋 酸 菌 接 菌 量 (v/v)30% 糖 度 12 o Brix, 而 氮 源 ph 值 是 應 用 Test1 實 驗 所 得 之 最 佳 數 值 (2) 取 相 同 保 鮮 盒 12 個, 重 複 實 驗 三 次, 共 12 個 組 合 參 數, 各 別 加 入 柳 橙 汁 peptone 醋 酸 醋 酸 菌 及 果 糖 等 液 體 後, 調 整 總 體 積 為 140ml, 液 面 高 度 為 2.5 cm (3) 依 細 菌 性 纖 維 素 的 製 造 實 驗 步 驟, 於 30 恆 溫 培 養 箱 中, 靜 置 培 養 10 天 取 出 椰 果 成 品 稱 種, 以 椰 果 產 出 重 量 最 多 者, 即 是 最 佳 醋 酸 濃 度 8
Test 3: 最 佳 醋 酸 菌 接 菌 量 實 驗 說 明 : 以 醋 酸 菌 接 菌 量 (v/v) 為 操 縱 變 因, 由 Test1 及 Test2 實 驗 得 知 之 最 佳 氮 源 ph 值 醋 酸 濃 度 用 量 及 糖 度 為 控 制 變 因 方 法 :(1) 醋 酸 菌 接 菌 量 (v/v) 用 量 分 別 以 柳 橙 溶 液 用 量 的 20% 25% 30% 及 35% 為 操 縱 變 因, 控 制 變 因 之 各 項 用 量 為 糖 度 12 o Brix, 而 氮 源 ph 值 及 醋 酸 濃 度 是 應 用 Test1 及 Test 實 驗 得 知 之 最 佳 數 值 (2) 取 相 同 保 鮮 盒 12 個, 重 複 實 驗 三 次, 共 12 個 組 合 參 數, 各 別 加 入 柳 橙 汁 peptone 醋 酸 菌 醋 酸 菌 液 及 果 糖 等 液 體 後, 調 整 總 體 積 為 140ml, 液 面 高 度 為 2.5 cm (3) 椰 果 成 品 稱 種, 以 椰 果 產 出 重 量 最 多 者, 即 是 醋 酸 菌 接 菌 量 之 最 佳 數 值 Test 4: 最 佳 柳 橙 液 糖 度 實 驗 說 明 : 以 柳 橙 液 糖 度 為 操 縱 變 因, 由 Test1 Test2 及 Test3 實 驗 得 知 之 最 佳 氮 源 ph 值 醋 酸 濃 度 醋 酸 菌 接 菌 量 參 數 為 控 制 變 因 方 法 :(1) 柳 橙 液 糖 度 以 外 加 果 糖, 調 整 柳 橙 溶 液 糖 度 分 別 為 12 o 14 o 16 o 及 18 o Brix 為 操 縱 變 因 數, 而 氮 源 ph 值 醋 酸 濃 度 醋 酸 菌 接 菌 量 等 控 制 變 因 之 各 項 用 量 是 應 用 Test1 Test2 及 Test3 實 驗 所 得 之 最 佳 條 件 (2) 取 相 同 12 個, 重 複 實 驗 三 次, 共 12 個 組 合 參 數, 各 別 加 柳 橙 汁 peptone 醋 酸 菌 醋 酸 菌 液 及 果 糖 等 液 體 後, 調 整 總 體 積 為 140ml, 液 面 高 度 為 2.5 cm (3) 依 細 菌 性 纖 維 素 的 製 造 實 驗 步 驟, 於 30 恆 溫 培 養 箱 中, 靜 置 培 養 10 天 取 出 椰 果 成 品 稱 種, 以 椰 果 產 出 重 量 最 多 者, 即 是 最 佳 柳 橙 液 糖 度 9
a. 準 備 柳 橙 豆 粕 等 原 料 篩 選 適 合 的 培 養 基 質 b. 以 廢 棄 的 豆 粕 代 替 氮 源 (peptone) 環 保 又 經 濟 c. 豆 粕 攪 拌 後 過 濾 去 除 殘 渣 d. 各 種 參 數 配 方 實 驗 e. 調 整 溶 液 的 糖 度 變 因 f. 調 整 溶 液 的 PH 值 變 因 g. 椰 果 製 造 最 佳 參 數 實 驗 h. 完 成 參 數 配 方 置 入 30 恆 溫 箱 培 養 10 天 i. 由 最 佳 配 方 參 數 配 方 所 得 之 實 驗 成 品 ( 椰 果 ) 圖 5. 椰 果 製 造 的 氮 源 替 代 實 驗 及 最 佳 參 數 之 實 驗 情 形 10
三 細 菌 纖 維 素 的 特 性 研 究 ( 一 ) 含 水 量 分 析 ( 圖 6a-d) 方 法 : 取 柳 橙 椰 果 成 品, 以 擦 手 紙 吸 乾 表 面 水 份 後, 置 入 陶 瓷 坩 鍋 內 稱 重 ; 放 入 烘 箱, 以 102 恆 溫 乾 燥, 每 隔 2 小 時 取 出, 置 入 乾 燥 器 中, 待 冷 卻 稱 重 後, 再 放 回 烘 箱 中 乾 燥, 直 至 重 量 不 再 減 少 時, 取 出 稱 重, 計 算 含 水 量 a. 椰 果 放 入 烘 箱 乾 燥 b. 烘 乾 置 入 乾 燥 器 中 冷 卻 c. 完 全 乾 燥 後 的 椰 果 d. 乾 燥 的 椰 果 稱 重 圖 6. 椰 果 含 水 量 分 析 之 實 驗 情 形 ( 二 ) 吸 水 性 分 析 ( 圖 7a-d) 方 法 : 取 完 全 乾 燥 的 椰 果 以 研 缽 磨 成 細 粉, 裝 入 微 離 心 試 管 中 稱 重, 加 入 1ml 的 純 水, 靜 置 浸 泡 24hr. 後 過 濾, 傾 倒 上 層 水 分 後 稱 重, 計 算 吸 水 量 重 複 實 驗 三 次 a. 取 乾 燥 的 椰 果 備 用 b. 乾 燥 椰 果 磨 成 細 粉 c. 粉 末 稱 種 置 入 微 離 心 管 後 加 水 浸 泡 24hr. d. 浸 泡 後 取 出 過 濾 去 除 水 分 後 再 稱 重 圖 7. 椰 果 粉 吸 水 性 分 析 實 驗 情 形 ( 三 ) 發 酵 液 的 抗 氧 化 實 驗 方 法 一 : 碘 滴 定 法 1. 實 驗 原 理 : 碘 為 一 種 氧 化 劑, 椰 果 製 造 剩 餘 之 副 產 品 - 發 酵 液, 若 會 與 一 定 濃 度 的 碘 液 反 應, 可 證 明 其 具 有 還 原 性, 若 消 耗 碘 液 的 量 愈 多, 其 還 原 性 愈 強 2. 實 驗 步 驟 ( 圖 8a-c): (1) 配 製 0.020M 碘 液 (2) 取 發 酵 液 10.00ml 置 入 錐 形 瓶 中, 加 1ml,6M 硫 酸 並 滴 入 1ml 澱 粉 液 為 指 示 劑 (3) 以 0.020M 碘 液 滴 定 至 變 為 藍 色 即 為 滴 定 終 點 (4) 讀 取 用 去 之 碘 液 之 毫 升 數, 重 複 實 驗 三 次 11
方 法 二 : 清 除 DPPH 自 由 基 能 力 測 定 1. 實 驗 原 理 :DPPH 是 較 為 安 定 的 自 由 基, 實 驗 所 採 用 的 DPPH 甲 醇 溶 液 在 517nm 下 有 強 的 吸 光 值 ; 若 與 發 酵 液 反 應, 會 降 低 吸 光 值, 表 示 有 清 除 DPPH 自 由 基 能 力, 亦 即 具 有 抗 氧 化 性 能 2. 實 驗 步 驟 ( 圖 8d-f): (1) 以 甲 醇 為 溶 劑 配 製 0.05m MDPPH 溶 液 (2) 取 0.05mM 的 DPPH 溶 液 2.500ml 以 及 發 酵 液 0.5ml, 混 合 均 勻 後, 於 室 溫 下 避 光 靜 置 30 分 鐘 (3) 以 分 光 光 度 計 測 其 517nm 之 吸 光 值, 重 複 實 驗 三 次 (4) 取 甲 醇 做 空 白 實 驗, 計 算 清 除 DPPH 自 由 基 能 力 ( 百 分 率 ) a. 準 備 藥 品 做 碘 滴 定 實 驗 b. 碘 滴 定 實 驗 操 作 情 形 c. 滴 定 前 無 色 滴 定 終 點 藍 色 d. 清 除 DPPH 自 由 基 能 力 測 定 實 驗 藥 品 及 儀 器 e. 發 酵 液 檢 樣 震 盪 混 合 均 勻 f. 以 分 光 光 度 計 測 定 發 酵 液 之 吸 光 值 圖 8. 細 菌 纖 維 素 發 酵 液 的 抗 氧 化 實 驗 ( 四 ) 細 菌 性 纖 維 素 吸 收 發 酵 液 或 精 油 對 E. coli 的 抑 菌 實 驗 方 法 : 以 細 菌 性 纖 維 素 ( 椰 果 ) 浸 在 發 酵 液 中, 或 1% 之 茶 樹 精 油 中, 靜 置 隔 夜 取 出, 椰 果 會 吸 取 發 酵 液 及 茶 樹 精 油, 對 E. coli( 大 腸 桿 菌 ) 做 抑 菌 實 驗 ( 圖 9) 12
a. 準 備 抑 菌 實 驗 器 材 與 藥 品 b. 儀 器 滅 菌 後 以 酒 精 燈 過 火 c. 以 無 菌 的 棉 花 棒 沾 取 菌 液 d. 以 微 量 吸 管 吸 取 醋 酸 菌 發 酵 液 滴 在 紙 錠 上 e. 做 好 的 紙 錠 培 養 皿 以 石 蠟 膜 封 好 f. 置 入 37 培 養 箱 培 養 48hr. 圖 9. 細 菌 性 纖 維 素 發 酵 液 對 E. coli 的 抑 菌 實 驗 四 細 菌 纖 維 素 在 生 活 上 的 應 用 研 究 ( 一 ) 製 成 一 般 面 膜 1. 說 明 : 細 菌 性 纖 維 素 富 含 水 分, 有 彈 性 有 保 濕 效 果, 很 適 合 製 成 面 膜 使 用 2. 方 法 : (1) 利 用 柳 橙 或 豆 粕 基 質 產 製 纖 維 膜 後, 配 製 1M NaOH 加 熱 至 沸 騰 (2) 將 膜 放 入 浸 泡 數 分 鐘, 以 中 和 殘 留 在 面 膜 表 面 的 醋 酸 菌 液 (3) 取 出 纖 維 膜 以 水 清 洗 完 成 後, 再 利 用 純 水 沖 洗 數 次, 最 後 用 冰 水 浴 浸 泡 24 時, 纖 維 膜 成 品 呈 淡 黃 色 或 白 色 (4) 依 面 敷 部 位, 經 適 當 剪 裁 纖 維 膜 大 小, 即 可 使 用 ( 二 ) 製 成 特 殊 面 膜 1. 說 明 : 濕 膜 可 吸 收 特 殊 功 能 成 分, 如 具 抗 氧 化 及 抑 菌 成 分 之 澳 洲 茶 樹 精 油 等 製 成 特 殊 面 膜 2. 方 法 ( 以 澳 洲 茶 樹 面 膜 為 例 ): (1) 配 製 1~2% 之 茶 樹 精 油 溶 液 500ml, 倒 入 容 器 中 (2) 將 豆 粕 濕 膜 或 柳 橙 濕 膜 放 入, 浸 泡 24 小 時 使 充 分 吸 收 (3) 取 出 適 當 剪 裁 後, 即 成 具 抑 菌 及 抗 氧 化 作 用 的 茶 樹 面 膜 ( 三 ) 製 成 食 品 原 料 1. 說 明 : 細 菌 性 纖 維 素 ( 椰 果 ), 經 水 洗 後 即 可 食 用, 或 可 加 工 製 成 食 品 原 料 ; 食 用 後 具 有 飽 足 感, 可 作 為 低 熱 量 之 膳 食 纖 維 食 品 13
2. 方 法 : (1) 椰 果 經 水 洗 後 即 可 切 塊 食 用, 濕 膜 冷 凍 乾 燥 後 可 作 為 食 品 原 料 (2) 以 80 溫 度 烘 乾 後 磨 粉, 可 加 入 五 穀 粉 或 咖 啡 中 混 合 食 用 (3) 椰 果 經 水 洗 切 塊 後 加 入 飲 料 中, 可 調 製 成 椰 果 綠 茶 椰 果 紅 茶 及 椰 果 醋 飲 及 椰 果 奶 茶 等 多 種 飲 品 ( 四 ) 其 他 細 菌 性 纖 維 素 在 工 業 上 未 來 可 研 發 成 超 細 濾 膜 等 材 料, 此 外 如 配 合 生 醫 美 容 等 各 領 域 之 專 業 技 術 人 員 研 發, 在 未 來 應 有 前 瞻 性 的 發 展 伍 研 究 結 果 一 細 菌 性 纖 維 素 的 製 造 並 找 出 最 佳 的 生 產 條 件 ( 一 ) 細 菌 性 纖 維 素 的 製 造 實 驗 結 果 : 1. 以 柳 橙 汁 為 培 養 基 質 製 造 的 椰 果 ( 圖 10a): 本 產 品 是 以 柳 橙 汁 為 培 養 基 質 氮 源 0.6 g/l,ph=4.5, 醋 酸 濃 度 (v/v)0.8%, 醋 酸 菌 接 菌 量 (v/v)25%, 糖 度 14 o Brix 等 最 佳 之 生 產 配 方 組 合, 調 整 液 體 總 體 積 為 140ml, 液 面 高 度 2.5 cm, 靜 置 於 30 恆 溫 培 養 箱 中 培 養 10 天 所 生 成 之 細 菌 性 纖 維 素 ( 柳 橙 椰 果 ) 成 品, 產 率 達 400g/L 2. 以 豆 粕 為 培 養 基 質 製 造 的 椰 果 ( 圖 10b): 製 法 配 方 同 上, 豆 粕 椰 果 成 品, 產 率 達 350g/L 圖 10a. 柳 橙 椰 果 圖 10b. 豆 粕 椰 果 ( 二 ) 細 菌 性 纖 維 素 生 產 的 最 佳 條 件 Test 1: 最 佳 氮 源 用 量 及 柳 橙 初 始 ph 值 實 驗 (1) 實 驗 紀 錄 ( 表 2): 是 以 不 同 的 peptone( 蛋 白 胨 ) 用 量 及 柳 橙 培 養 基 質 溶 液 之 初 始 酸 鹼 度 為 變 因, 使 用 醋 酸 濃 度 (v/v)1.0% 醋 酸 菌 接 菌 量 (v/v)30% 及 糖 度 12 o Brix 為 控 制 變 因 14
表 2: 不 同 氮 源 (peptone) 及 初 始 ph 值 對 椰 果 生 成 之 差 異 單 位 :g 氮 源 (peptone) 0 0.3 0.6 1.0 初 始 ph 值 g/l 5 0 34.0 50.4 50.2 4.5 0 34.0 53.0 53.2 4 0 30.5 48.8 48.7 3.5 0 28.6 43.0 43.8 註 : 表 中 0 表 示 無 椰 果 生 成 (2) 實 驗 結 果 : 以 ph=4.5, 氮 源 (peptone)=0.6 g/l, 為 生 產 細 菌 性 纖 維 素 最 佳 的 氮 源 用 量 及 柳 橙 培 養 基 質 溶 液 初 始 酸 鹼 度 Test 2: 最 佳 醋 酸 濃 度 實 驗 (1) 實 驗 紀 錄 ( 表 3): 是 以 不 同 的 醋 酸 濃 度 用 量 為 操 縱 變 因, 使 用 醋 酸 菌 接 菌 量 (v/v)30% 糖 度 12 o Brix, 及 Test 1 所 得 之 最 佳 氮 源 (0.6 g/l) ph(4.5) 用 量 為 控 制 變 因 表 3: 不 同 醋 酸 濃 度 對 椰 果 生 成 量 之 影 響 單 位 :g 醋 酸 濃 度 0.4 0.6 0.8 1.0 重 複 % 1 45.8 48.0 51.6 51.0 2 44.0 47.8 52.0 52.0 3 43.5 47.6 53.0 52.5 平 均 44.4 47.8 52.2 51.8 (2) 實 驗 結 果 : 醋 酸 濃 度 (v/v)%=0.8%, 平 均 生 成 之 椰 果 重 量 最 多, 為 生 產 細 菌 性 纖 維 素 最 佳 的 醋 酸 濃 度 Test 3: 最 佳 醋 酸 菌 接 菌 量 實 驗 (1) 實 驗 紀 錄 ( 表 4): 是 以 不 同 的 醋 酸 菌 接 菌 量 為 操 縱 變 因, 使 用 糖 度 12 o Brix, 及 Test 1 Test 2 所 得 之 最 佳 氮 源 (0.6 g/l) ph(4.5) 與 醋 酸 濃 度 (0.8%) 用 量 為 控 制 變 因 15
表 4: 不 同 醋 酸 菌 接 菌 量 對 椰 果 生 成 量 之 影 響 單 位 :g 醋 酸 菌 接 菌 量 20 25 30 35 重 複 % 1 47.8 53.5 53.4 53.9 2 48.2 53.6 54.3 54.0 3 47.0 53.7 53.5 53.8 平 均 47.7 53.6 53.7 53.9 (2) 實 驗 結 果 : 由 表 4 實 驗 結 果 得 知, 醋 酸 菌 接 菌 量 若 超 過 25%, 椰 果 產 量 增 加 甚 微, 考 量 購 買 醋 酸 菌 之 成 本, 故 接 菌 量 以 25% 用 量 為 宜, 選 為 生 產 細 菌 性 纖 維 素 之 最 佳 用 量 Test 4: 最 佳 柳 橙 液 糖 度 實 驗 (1) 實 驗 紀 錄 ( 表 5): 是 以 不 同 的 柳 橙 液 糖 度 為 操 縱 變 因, 使 用 Test 1 Test 2 及 Test 3 所 得 之 最 佳 氮 源 (0.6 g/l) ph(4.5) 醋 酸 濃 度 (0.8%) 及 醋 酸 菌 接 菌 量 25% 為 控 制 變 因 表 5: 不 同 糖 度 對 椰 果 生 成 量 (g) 之 影 響 單 位 :g 糖 度 12 14 16 18 重 複 o Brix 1 48.0 54.0 54.3 55.0 2 46.8 54.3 54.6 54.4 3 50.6 54.0 55.0 54.8 平 均 48.5 54.1 54.6 54.7 (2) 實 驗 結 果 : 糖 度 14 o ~18 o 椰 果 生 成 量 相 當 接 近, 為 節 省 添 加 果 糖 等 成 本, 故 糖 度 以 14 o Brix 為 宜, 選 為 生 產 細 菌 性 纖 維 素 的 最 佳 糖 度 綜 合 Test 1~4 實 驗, 細 菌 纖 維 素 最 佳 的 生 產 條 件 為 : 氮 源 0.6 g/l,ph=4.5, 醋 酸 濃 度 (v/v)0.8%, 醋 酸 菌 接 菌 量 (v/v)25%, 糖 度 14 o Brix 16
二 細 菌 纖 維 素 的 特 性 研 究 ( 一 ) 含 水 量 分 析 (1) 實 驗 紀 錄 ( 表 6): 烘 乾 前 稱 種, 每 烘 乾 2hr 後 再 稱 種, 直 至 重 量 不 再 減 少 為 止 表 6: 烘 乾 時 間 對 細 菌 纖 維 素 ( 椰 果 ) 之 失 水 量 之 影 響 處 理 重 複 烘 乾 2hr 後 烘 乾 4hr 後 烘 乾 6hr 後 烘 乾 8hr 後 烘 乾 前 重 量 (g) 重 量 失 重 重 量 失 重 重 量 失 重 重 量 失 重 (g) (%) (g) (%) (g) (%) (g) (%) 椰 果 樣 品 1 9.147 0.786 91.4 0.325 96.4 0.324 96.5 0.324 96.5 椰 果 樣 品 2 9.808 0.853 91.3 0.311 96.8 0.196 98.0 0.196 98.0 椰 果 樣 品 3 8.407 0.548 93.5 0.135 98.4 0.103 98.8 0.102 98.8 平 均 9.121 0.729 92.1 0.256 97.2 0.200 97.8 0.200 97.8 (2) 實 驗 結 果 : 平 均 含 水 率 達 98%, 烘 乾 前 椰 果 ( 圖 11a) 厚 度 約 1cm, 烘 乾 8hr 後 厚 度 如 一 張 白 紙 厚 度 ( 圖 11b) 11a. 置 入 坩 鍋 中 準 備 烘 乾 的 椰 果 11b. 烘 乾 (102 ) 脫 水 乾 燥 的 椰 果 圖 11. 椰 果 含 水 量 分 析 17
( 二 ) 吸 水 性 分 析 (1) 實 驗 紀 錄 : 分 別 測 試 柳 橙 與 豆 粕 乾 粉 之 吸 水 情 形 ( 表 7 8) 表 7: 柳 橙 椰 果 乾 粉 之 吸 水 性 分 析 實 驗 項 目 微 離 心 管 加 樣 品 重 ( 註 ) 微 離 心 管 重 樣 品 重 吸 水 後 重 吸 水 率 重 複 g % 1 1.1271 1.1029 0.0242 1.2026 311.98 2 1.1515 1.1268 0.0247 1.2465 384.62 3 1.1336 1.1095 0.0241 1.2334 414.11 平 均 1.1374 1.1131 0.0243 1.2275 370.24 註 : 吸 水 後 重 指 微 量 離 心 管 加 吸 水 後 樣 品 總 重 量 表 8: 豆 粕 椰 果 乾 粉 之 吸 水 性 分 析 實 驗 項 目 微 離 心 管 加 樣 品 重 ( 註 ) 微 離 心 管 重 樣 品 重 吸 水 後 重 吸 水 率 重 複 g % 1 1.1380 1.1116 0.0264 1.2067 260.23 2 1.1337 1.1103 0.0234 1.2082 318.38 3 1.1194 1.0958 0.0236 1.1838 272.88 平 均 1.1304 1.1059 0.0245 1.1996 283.83 註 : 吸 水 後 重 指 微 量 離 心 管 加 吸 水 後 樣 品 總 重 量 (2) 實 驗 結 果 : 柳 橙 椰 果 乾 粉 平 均 吸 水 率 約 370%, 較 豆 粕 椰 果 乾 粉 平 均 吸 水 率 283% 高 平 均 吸 水 率 約 327% ( 三 ) 發 酵 液 的 抗 氧 化 實 驗 1. 碘 滴 定 法 實 驗 結 果 : (1) 發 酵 液 試 樣 10.00ml, 滴 定 時 平 均 用 去 0.020M 碘 液 3.37ml, 表 示 細 菌 性 纖 維 素 製 造 後 之 發 酵 液 具 有 抗 氧 化 力 (2) 滴 定 終 點 呈 藍 色, 反 應 終 點 靈 敏 2. 清 除 DPPH 自 由 基 能 力 測 定 (1) 實 驗 紀 錄 ( 表 9): 以 DPPH 甲 醇 溶 液 在 波 長 517nm 下 與 發 酵 液 反 應 測 定 吸 光 值 18
表 9. 發 酵 液 清 除 DPPH 自 由 基 能 力 測 定 實 驗 次 數 1 空 白 組 ( 甲 醇 ) 試 樣 1 試 樣 2 試 樣 3 平 均 0.845 0.490 ( 註 ) 0.607 0.587 0.632 2 0.810 0.584 0.640 0.620 0.664 3 0.896 0.589 0.665 0.608 0.690 平 均 吸 光 值 0.850 0.554 0.637 0.605 0.662 清 除 自 由 基 (DPPH) 能 力 (%) 35 25 29 30 註 : 表 示 吸 收 度, 若 為 0, 所 代 表 的 意 義 即 為 完 全 無 吸 收 (2) 實 驗 結 果 : 清 除 自 由 基 (DPPH) 能 力 %=( 空 白 組 於 517nm 吸 光 值 - 樣 品 反 應 後 於 517nm 吸 光 值 )/( 空 白 組 於 517nm 吸 光 值 ) 100; 以 柳 橙 汁 製 造 椰 果 後, 剩 下 之 發 酵 液, 清 除 自 由 基 (DPPH) 能 力 約 30%, 清 除 自 由 基 (DPPH) 能 力 雖 未 超 過 50%, 但 可 表 示 發 酵 液 具 有 抗 氧 化 力, 有 應 用 價 值 ( 四 ) 細 菌 性 纖 維 素 吸 收 發 酵 液 或 精 油 對 E. coli 的 抑 菌 實 驗, 結 果 如 圖 12: 1. 抑 菌 圈 大 小 量 測 : 空 白 紙 錠 6mm penicillin 15mm 椰 果 滴 茶 樹 精 油 14mm 椰 果 滴 發 酵 液 13mm 紙 錠 滴 發 酵 液 8mm 2. 由 抑 菌 實 驗 得 知 椰 果 吸 收 發 酵 液 或 吸 收 茶 樹 精 油, 皆 有 抑 菌 圈 形 成, 可 證 明 發 酵 液 椰 果 吸 附 發 酵 液 或 茶 樹 精 油 後, 皆 具 有 抑 菌 作 用, 抑 菌 圈 直 徑 愈 大, 抑 菌 能 力 愈 強 penicillin ( 對 照 組 ) 空 白 組 ( 無 菌 水 ) 椰 果 吸 收 茶 樹 精 油 ( 實 驗 組 ) 椰 果 吸 收 發 酵 液 ( 實 驗 組 ) 發 酵 液 ( 實 驗 組 ) 圖 12. 細 菌 性 纖 維 素 對 E. coli 的 抑 菌 實 驗 19
三 細 菌 纖 維 素 在 生 活 上 的 應 用 研 究 ( 一 ) 製 成 一 般 面 膜 實 驗 結 果 : 本 產 品 是 在 學 校 實 驗 中, 於 無 菌 操 作 台 之 操 作 環 境 下, 於 30 恆 溫 培 養 箱 中, 靜 置 培 養 10 天 所 生 成 細 菌 性 纖 維 素 產 品 培 養 基 質 溶 液 發 酵 時 ; 若 適 當 控 制 液 面 高 度 及 生 長 條 件, 可 製 成 約 2~4mm 濕 膜, 適 合 製 成 面 膜 ( 圖 13), 經 濟 實 惠 a. 豆 粕 面 膜 b. 柳 橙 面 膜 圖 13. 一 般 面 膜 成 品 ( 二 ) 製 成 特 殊 面 膜 實 驗 結 果 : 油 精 油 對 E. coli 的 抑 菌 實 驗 得 知, 細 菌 性 纖 維 素 吸 附 茶 澳 洲 茶 樹 精 油 後, 具 有 抑 菌 作 用 因 此 可 將 豆 粕 濕 膜 或 柳 橙 濕 膜 置 入 1~2% 茶 樹 精 油 或 迷 迭 香 精 油 中, 充 分 浸 泡 吸 收, 經 適 當 剪 裁 後, 即 成 為 具 有 抑 菌 的 茶 樹 面 膜 及 迷 迭 香 面 膜 ( 圖 14) 另 可 加 入 對 肌 膚 具 美 白 或 防 痘 等 功 效 成 份 之 添 加 物, 研 發 更 具 多 方 面 特 色 的 面 膜 a. 澳 洲 茶 樹 精 油 面 膜 b. 迷 迭 香 精 油 面 膜 圖 14. 特 殊 面 膜 成 品 20
( 三 ) 製 成 食 品 原 料 實 驗 結 果 : 椰 果 製 品 經 以 溫 水 煮 沸 並 多 次 水 洗 後, 即 可 切 塊 食 用 濕 膜 冷 凍 乾 燥 後 可 作 為 食 品 原 料 另 可 以 約 80 的 溫 度, 將 濕 膜 製 品 烘 乾 後 磨 粉 ( 圖 15), 並 可 加 入 五 穀 粉 杏 仁 粉 或 咖 啡 中 混 合 食 用, 是 一 種 很 好 的 食 品 加 工 原 料 又 椰 果 經 煮 沸 水 洗 處 理 後 加 入 各 種 飲 料 中, 可 調 製 成 椰 果 綠 茶 椰 果 紅 茶 及 椰 果 醋 飲 椰 果 奶 茶 等 飲 品 ( 圖 16), 增 加 口 感 種, 其 食 用 後 又 具 有 飽 足 感, 可 開 發 成 減 肥 食 品, 潛 力 與 商 機 無 限 a. 柳 橙 椰 果 80 烘 乾 磨 成 粉 b. 豆 粕 椰 果 80 烘 乾 磨 成 粉 圖 15. 椰 果 加 工 成 食 品 原 料 a. 椰 果 調 製 茶 飲 b. 椰 果 調 製 醋 飲 或 奶 茶 圖 16. 椰 果 飲 料 成 品 陸 討 論 一 細 菌 性 纖 維 素 的 製 造 製 造 細 菌 性 纖 維 素 的 三 種 主 要 原 料 是 碳 源 氮 源 及 醋 酸 菌, 本 實 驗 是 以 去 年 嘉 義 縣 竹 崎 鄉 盛 產 的 柳 橙 榨 汁 以 替 代 傳 統 使 用 的 椰 子 水 做 為 碳 源, 以 蛋 白 胨 (peptone) 為 氮 源 ; 並 收 集 豆 腐 製 造 商 家 廢 棄 的 豆 粕 做 為 替 代 氮 源 以 節 省 製 造 成 本 ; 醋 酸 菌 是 購 買 自 食 工 所 之 醋 酸 菌 (Gluconacetobacter xylinus, BCRC 14148) 菌 粉 凍 乾 管, 需 於 無 菌 操 作 台 環 境 下, 開 管 21
後 加 入 液 體 培 養 基 (Yeast Glucose Agar:Yeast extract 10g Glucose 20g Agar 15g H2O), 並 植 入 菌 種, 長 出 菌 落 使 菌 體 活 化 後 才 能 使 用 製 造 細 菌 性 纖 維 素 時, 使 用 器 具 必 須 事 先 置 入 滅 菌 釜 中 消 毒, 以 避 免 樣 本 受 汙 染, 而 影 響 產 品 的 生 成 細 菌 性 纖 維 素 在 發 酵 過 程 中, 有 少 許 的 氣 泡 產 生, 因 此 當 氮 源 與 碳 源 的 培 養 基 質 完 成 組 合 置 入 恆 溫 培 養 箱 時, 塑 膠 盒 必 須 有 小 孔 使 反 應 過 程 中 氧 氣 可 進 出 實 驗 過 程 中 我 們 選 用 豆 粕 取 代 peptone 氮 源, 以 柳 橙 為 碳 源 取 代 椰 子 水, 所 產 出 之 椰 果 最 合 乎 經 濟 利 益, 產 率 雖 略 遜 於 以 peptone 為 氮 源 和 以 柳 橙 為 碳 源 的 組 合, 由 於 豆 粕 是 取 自 於 製 造 豆 漿 或 豆 腐 所 剩 下 的 殘 渣, 不 用 成 本, 值 得 多 加 利 用, 環 保 又 節 能 省 碳 Test 1 探 討 細 菌 性 纖 維 素 生 產 的 最 佳 氮 源 用 量 及 柳 橙 初 始 ph 值 實 驗 結 果 發 現 以 ph 4.5, peptone 氮 源 0.6 g/l, 為 生 產 細 菌 性 纖 維 素 最 適 的 用 量 若 ph 值 提 升 至 5.0,peptone 氮 源 用 量 提 升 至 1.0g/L, 生 成 之 椰 果 產 量 並 無 顯 著 的 增 加 Test 2 探 討 最 佳 醋 酸 濃 度, 實 驗 結 果 發 現 使 用 醋 酸 濃 度 (v/v)=0.8%, 平 均 生 成 之 椰 果 重 量 最 多, 若 使 用 醋 酸 濃 度 1% 生 成 之 椰 果 產 量 反 略 為 減 少 Test 3 最 佳 醋 酸 菌 接 菌 量 實 驗, 結 果 發 現 用 菌 量 超 過 25% 生 成 之 椰 果 產 量 無 顯 著 增 加 Test 4: 最 佳 糖 度 實 驗 結 果 發 現 使 用 糖 度 超 過 14 o Brix, 產 量 增 加 有 限, 外 加 果 糖 或 蔗 糖 等, 需 增 加 製 造 成 本 費 用, 故 糖 度 以 不 超 過 14 o Brix 為 宜 以 柳 橙 汁 氮 源 0.6 g/l,ph=4.5, 醋 酸 濃 度 (v/v)0.8%, 醋 酸 菌 接 菌 量 (v/v)25%, 糖 度 14 o Brix 等 最 佳 配 方 組 合 製 造 柳 橙 椰 果 成 品, 產 率 達 400g/L 改 以 豆 粕 液 經 再 濃 縮 後, 取 代 peptone 氮 源 製 造 椰 果, 產 率 亦 可 達 350g/L, 收 集 廢 棄 的 豆 粕 製 造 椰 果, 節 能 又 環 保 二 細 菌 性 纖 維 素 的 特 性 研 究 ( 一 ) 含 水 量 分 析 測 定 細 菌 性 纖 維 素 的 含 水 量 實 驗, 溫 度 宜 在 102~103 進 行, 溫 度 過 高, 失 水 後 之 椰 果 僅 剩 纖 維 素 成 分, 易 變 成 焦 黃 而 失 去 實 驗 的 準 確 性 ; 另 烘 乾 稱 重 前 應 放 入 玻 璃 乾 燥 器 中 ( 圖 6b) 待 冷 卻 後 再 稱 重, 以 免 暴 露 在 空 氣 中 又 吸 收 水 分, 而 造 成 實 驗 誤 差 經 測 定 柳 橙 椰 果 之 含 水 量 達 98% 若 使 用 不 同 的 培 養 基 質 ( 椰 水 柳 橙 等 ), 其 含 水 量 亦 不 同, 通 常 在 90%~99% 範 圍 ( 許,2004) ( 二 ) 吸 水 性 分 析 乾 燥 椰 粉 可 做 為 食 品 原 料, 經 吸 水 性 分 析, 椰 果 乾 粉 平 均 吸 水 率 約 327%, 吸 水 性 的 多 寡 可 做 為 椰 果 乾 粉 用 以 搭 配 其 他 食 材 加 工 之 參 考 ( 三 ) 發 酵 液 的 抗 氧 化 實 驗 具 有 抗 氧 化 作 用 的 物 質, 其 本 身 可 視 為 一 種 還 原 劑, 因 此 在 探 討 發 酵 液 的 抗 氧 化 的 作 用 時, 是 應 用 在 自 然 課 所 學 的 氧 化 還 原 方 法 ( 陳,2011) 測 定 發 酵 液 的 抗 氧 化 作 用 方 法 一 : 碘 滴 定 法, 實 驗 時 取 製 造 椰 果 的 副 產 品 - 發 酵 液, 以 澱 粉 溶 液 當 指 示 劑, 碘 遇 澱 粉 液 呈 藍 色, 當 發 酵 液 與 碘 反 應 完 全, 滴 定 終 點 時 溶 液 會 由 無 色 變 成 藍 色 滴 定 終 點 明 顯 方 法 二 : 清 除 DPPH 自 由 基 能 力, 其 原 理 是 DPPH(2, 2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) 為 一 種 較 穩 定 的 自 由 基, 抗 氧 化 物 質 與 DPPH 作 用 時, 抗 氧 化 物 質 提 供 電 子 或 氫 質 子 而 可 清 除 自 由 基, 因 而 DPPH 自 由 基 就 會 失 去 本 身 藍 紫 色 特 性 而 造 成 吸 光 值 的 下 降, 當 DPPH 自 由 基 22
被 清 除 愈 多 時, 其 吸 光 值 下 降 愈 多, 利 用 吸 光 值 減 少 百 分 比 可 判 斷 發 酵 液 清 除 DPPH 自 由 基 能 力 之 強 弱 ; 以 柳 橙 汁 製 造 椰 果 後, 剩 餘 之 發 酵 液, 經 實 驗 得 知 發 酵 液 具 抗 氧 化 力 ( 四 ) 細 菌 性 纖 維 素 吸 收 發 酵 液 或 精 油 對 E. coli 的 抑 菌 實 驗 抑 菌 實 驗 使 用 器 具 需 於 實 驗 前, 置 入 滅 菌 釜 中 消 毒, 以 免 實 驗 樣 品 遭 受 汙 染 ; 另 操 作 前 後, 操 作 者 手 部 須 噴 灑 酒 精 消 毒 實 驗 得 知 副 產 品 - 發 酵 液 椰 果 吸 收 發 酵 液 或 茶 樹 精 油 後 皆 具 有 抑 菌 作 用 三 細 菌 纖 維 素 在 生 活 上 的 應 用 研 究 ( 一 ) 製 成 一 般 面 膜 細 菌 性 纖 維 素 富 含 水 分, 具 彈 性 有 保 濕 效 果, 當 培 養 基 質 溶 液 發 酵 時, 若 適 當 控 制 培 養 液 面 高 度, 可 製 成 約 2~4mm 濕 膜, 適 合 做 面 膜, 成 本 低, 經 濟 效 益 高 ( 二 ) 製 成 特 殊 面 膜 經 前 述 之 細 菌 性 纖 維 素 吸 收 精 油 對 E. coli 的 抑 菌 實 驗, 證 實 細 菌 性 纖 維 素 吸 附 茶 樹 精 油 後, 具 有 抑 菌 作 用 因 此 可 將 豆 粕 濕 膜 或 柳 橙 濕 膜 置 入 1~2% 茶 樹 精 油 或 迷 迭 香 精 油 中, 浸 泡 24 小 時 使 充 分 吸 收, 取 出 依 使 用 部 位 經 適 當 剪 裁 後, 即 成 具 有 抑 菌 及 抗 氧 化 的 茶 樹 面 膜 及 迷 迭 香 面 膜, 若 要 延 長 保 存 期 限, 需 經 滅 菌 等 必 要 的 衛 生 處 理 另 可 加 入 對 肌 膚 具 美 白 防 痘 等 功 效 成 份 之 添 加 物, 研 發 更 具 多 方 特 色 的 面 膜, 唯 此 為 生 醫 技 術 範 圍, 待 他 日 再 繼 續 鑽 研 探 討 ( 三 ) 製 成 食 品 原 料 椰 果 製 品 經 充 分 水 洗 後 即 可 切 塊 食 用, 濕 膜 冷 凍 乾 燥 後 可 作 為 食 品 原 料 另 可 以 以 80 溫 度 烘 乾 後 磨 粉, 可 加 入 五 穀 粉 或 三 合 一 咖 啡 中 混 合 食 用 又 椰 果 經 水 洗 切 塊 後 加 入 飲 料 中, 調 製 成 椰 果 綠 茶 椰 果 紅 茶 及 椰 果 醋 飲 椰 果 奶 茶 等 飲 品 椰 果 是 一 種 低 熱 量 食 材, 食 用 後 具 有 飽 足 感 可 開 發 成 膳 食 纖 維 食 品 ( 四 ) 其 他 做 為 食 品 原 料 燒 傷 保 護 膜 動 物 細 胞 皮 膚 培 養 基 複 合 纖 維 超 細 濾 膜 生 醫 材 料 等 用 途 廣 泛, 及 具 開 發 與 經 濟 價 值 ( 李,2008) 柒 結 論 現 代 人 類 生 活 品 質 日 益 提 升, 開 發 兼 具 安 全 與 衛 生, 天 然 與 抗 氧 化 機 能 性 的 食 品, 而 細 菌 性 纖 維 素 及 其 具 有 抗 氧 化 之 副 產 品 - 醋 酸 發 酵 液, 正 符 合 此 條 件 的 新 興 食 品 它 是 一 種 高 纖 維 之 低 熱 量 食 品, 因 食 用 後 具 有 飽 足 感, 可 開 發 成 頗 具 潛 力 的 優 良 減 肥 或 膳 食 纖 維 食 品 ; 又 其 自 身 具 有 的 保 水 性 彈 性 及 及 超 細 纖 維 結 構 等 特 性, 未 來 可 應 用 開 發 為 生 物 醫 學 材 料 或 多 用 途 之 工 業 產 品 在 柳 橙 過 剩 時 期, 大 量 收 購 予 以 製 造 成 椰 果 及 附 加 產 品, 提 昇 了 柳 橙 的 經 濟 價 值, 不 但 解 決 農 產 品 生 產 過 剩, 農 民 賤 價 出 售 的 窘 境, 更 是 開 啟 了 無 限 的 商 機 再 者, 若 能 利 用 廢 棄 的 豆 粕 來 取 代 昂 貴 的 氮 源, 更 符 合 節 能 減 碳, 環 保 的 理 念, 真 是 一 舉 兩 得 23
捌 參 考 資 料 一 郭 重 吉,2011, 國 中 自 然 與 生 活 科 技 ( 四 ), 實 驗 活 動 手 冊, 南 一 出 版 社 二 陳 雅 玲,2011, 高 中 基 礎 化 學 ( 一 ), 氧 化 還 原 反 應, 龍 騰 出 版 社 三 黃 業 建,2011, 高 中 基 礎 化 學 ( 二 ), 生 物 科 技, 翰 林 出 版 社 四 賴 滋 漢,1992, 食 品 分 析 檢 驗, 富 林 出 版 社 五 續 光 清,1991, 食 品 工 業, 徐 氏 出 版 社 六 廖 芳 瑜,1992, 化 學 實 驗 手 冊, 台 灣 西 書 出 版 社 七 李 振 綱,2008, 細 菌 纖 維 素 特 性 與 應 用, 生 化 專 題 研 究 八 許 啟 南,2004, 細 菌 性 纖 維 素 之 生 產 條 件 與 物 理 性 質, 國 立 台 灣 海 洋 大 學 食 品 科 學 系 碩 士 論 文 九 李 福 臨,2010, 綜 論 醋 酸 菌 之 分 類 與 應 用, 食 品 工 業 研 究 專 刊 42(7):1~2 24
評 語 030803 1. 本 作 品 旨 在 研 究 柳 橙 加 入 醋 酸 菌, 以 期 產 製 細 菌 性 纖 維 素, 及 其 應 用 2. 本 研 究 結 果 未 來 可 開 發 成 生 醫 工 業 材 料 或 食 品 產 品, 值 得 嘉 許 030803- 評 語