RESEARCH & DEVELOPMENT (Villareal et al., 1991) 根 據 古 典 記 載, 早 在 梁 朝, 陶 弘 景 在 名 醫 別 錄 中 即 稱 糙 米 具 有 益 氣 止 渴 止 洩 作 用 ; 而 明 代 李 時 珍 在 本 草 綱 目 中 則 稱 糙 米

米 乳 酸 發 酵 飲 品 之 開 發 與 功 能 強 化 研 究 撰 文 / 楊 志 佳 涂 曉 君 陳 錦 樹 前 言 近 年 來, 隨 著 現 代 文 明 病 的 出 現, 國 民 健 康 意 識 抬 頭, 對 具 養 生 之 天 然 保 健 食 品, 如 具 改 善 腸 道 功 能 之 優 酪 乳 或 優 格 等 乳 製 發 酵 品 日 益 重 視 現 今 市 面 上 之 乳 酸 發 酵 類 產 品 多 以 牛 乳 為 基 質 接 種 乳 酸 菌 發 酵 而 成, 常 以 含 生 菌 數 量 多 寡 做 為 產 品 訴 求 指 標, 較 少 對 發 酵 液 中 之 成 分 含 量 進 行 分 析, 如 : 乳 酸 多 醣 及 其 它 人 體 有 益 之 物 質 米 穀 類 為 多 種 傳 統 發 酵 食 品 之 主 原 料, 其 中 糙 米 是 富 含 營 養 價 值 的 食 物 來 源, 含 有 許 多 有 益 人 體 之 成 分 本 研 究 室 曾 以 白 米 糙 米 及 米 糠 為 原 料, 利 用 麴 菌 之 多 種 水 解 酵 素 及 乳 酸 發 酵 方 式 強 化 米 製 發 酵 飲 品 機 能 性, 包 括 免 疫 調 節 與 抗 氧 化 活 性, 期 能 開 發 出 一 種 營 養 豐 富 具 保 健 功 能 且 與 一 般 乳 酸 發 酵 類 商 品 有 區 別 性 之 健 康 飲 品, 並 達 到 全 米 利 用 之 可 行 性, 進 而 提 高 稻 米 加 工 產 品 之 附 加 價 值 稻 米 之 介 紹 ( 一 ) 稻 米 穀 類 是 人 類 的 主 食, 稻 米 為 世 界 上 重 要 的 糧 食 作 物 之 一 稻 米 屬 禾 本 科 (Gramineae) 稻 屬 (Oryza) 的 植 物, 學 名 為 Oryza sative L. 世 界 各 地 均 有 栽 種, 其 中 又 以 亞 洲 國 家 之 稻 米 產 量 為 世 界 之 最 大 宗 台 灣 因 位 於 亞 熱 帶 地 區, 氣 候 適 宜 種 植 稻 米, 一 年 可 收 穫 二 次, 為 台 灣 重 要 糧 食 作 物 之 一 稻 米 分 類 可 分 為 稉 稻 (Japonica;Sinica) 秈 稻 (Indica) 及 爪 哇 稻 (Javanica) 三 種 品 種 依 胚 乳 特 性 分 類 又 分 為 稉 稻 ( 蓬 萊 米 ) 秈 稻 ( 在 來 米 ) 及 糯 米 三 大 類, 其 中 稉 稻 為 主 要 供 米 飯 用 市 售 食 用 米 則 分 為 糙 米 (brown rice) 胚 芽 米 (germ rice) 及 白 米 (polished rice) 稻 穀 採 收 後 經 脫 去 稻 殼 即 為 糙 米, 糙 米 再 經 過 碾 白 ( 精 白 ), 去 除 米 糠 層, 而 保 留 胚 部 分 即 為 胚 芽 米, 若 碾 白 時 去 除 米 糠 層 及 胚 部 分, 剩 下 即 為 白 米 一 般 稻 米 米 粒 結 構 主 要 由 稻 殼 米 糠 胚 及 胚 乳 四 部 分 所 組 成 稻 殼 為 一 高 度 木 質 化 的 保 護 層, 位 於 穀 粒 的 最 外 層 ; 米 糠 由 果 皮 種 皮 纖 維 素 及 糊 粉 層 所 構 成, 內 含 有 豐 富 之 油 脂 ; 胚 為 生 長 組 織, 富 含 營 養 素, 位 於 米 粒 的 一 端 ; 胚 乳 則 由 次 糊 粉 層 及 澱 粉 胚 乳 所 構 成, 含 豐 富 的 澱 粉, 為 米 之 主 體 ( 二 ) 糙 米 依 中 國 國 家 標 準 (CNS13446,N1126) 對 糙 米 的 定 義 為 : 稻 穀 去 除 稻 殼 (hull;husk) 後 謂 之 糙 米, 亦 即 稻 之 穎 果 (caryopsis), 糙 米 包 括 米 糠 層 ( 果 皮 種 皮 外 胚 乳 及 糊 粉 層 ) 胚 乳 及 胚 芽, 其 中 胚 乳 約 占 92%, 胚 芽 3%, 米 糠 層 5%( 吳,2007) ( 三 ) 糙 米 之 組 成 及 營 養 價 值 糙 米 富 含 營 養 價 值, 每 100 克 糙 米 中 含 蛋 白 質 7.9 克 脂 質 2.6 克 醣 類 75.6 克 纖 維 素 1.2 克 及 維 生 素 B1 0.48 克 ( 吳,2007) 等 糙 米 中 的 礦 物 質 如 鎂 硒 錳 鐵 及 鋅 的 含 量 都 遠 高 於 精 白 米 41

RESEARCH & DEVELOPMENT (Villareal et al., 1991) 根 據 古 典 記 載, 早 在 梁 朝, 陶 弘 景 在 名 醫 別 錄 中 即 稱 糙 米 具 有 益 氣 止 渴 止 洩 作 用 ; 而 明 代 李 時 珍 在 本 草 綱 目 中 則 稱 糙 米 有 和 五 臟 好 顏 色 的 益 處, 即 若 常 食 糙 米 不 僅 可 以 安 和 五 臟, 祛 病 延 年, 還 能 養 顏 美 容, 青 春 常 駐, 可 見 糙 米 不 僅 具 有 食 用 價 值, 而 且 還 有 醫 療 保 健 養 生 延 年 之 效 用 現 代 醫 學 研 究 亦 支 持 常 食 用 糙 米 能 夠 預 防 動 脈 硬 化 糖 尿 病 防 止 便 秘 與 大 腸 癌 ; 以 及 有 增 強 免 疫 力, 消 除 疲 勞, 提 高 記 憶 力, 集 中 精 神, 消 除 焦 慮 不 安 等 效 果 此 外, 糙 米 還 有 潤 膚 消 除 青 春 痘 等 美 容 作 用 ( 張,2003) 事 實 上, 糙 米 之 營 養 精 華 都 存 在 於 糠 層 部 份 糠 層 中 含 有 豐 富 的 蛋 白 質 脂 質 纖 維 素 礦 物 質 及 維 生 素 其 中 蛋 白 質 及 脂 質 大 都 以 蛋 白 質 體 (protein body) 和 脂 質 體 (lipid body) 的 形 式 存 在 於 糊 粉 層 中 ( 陳,2004) ( 四 ) 稻 米 相 關 加 工 產 品 1. 傳 統 米 食 加 工 製 品 (1) 米 粒 類 以 米 粒 為 主 原 料 製 作 之 產 品, 其 保 有 米 粒 之 外 觀 可 分 為 飯 粒 型 ( 如 : 油 飯 飯 糰 及 肉 粽 等 ) 及 粥 品 型 ( 如 : 廣 東 粥 及 八 寶 粥 等 ) (2) 漿 ( 粿 ) 粉 類 以 米 粒 磨 製 的 米 漿 漿 糰 或 經 乾 燥 後 之 米 穀 粉 為 主 原 料 製 作 之 產 品 可 分 為 米 漿 型 ( 如 : 蘿 蔔 糕 碗 粿 及 米 乳 等 ) 及 漿 糰 型 ( 如 : 湯 圓 及 麻 糬 等 ) (3) 熟 ( 糕 ) 粉 類 以 炒 熟 糕 粉 或 熟 米 粒 為 主 原 料 製 作 之 產 品 可 分 為 糕 粉 型 ( 如 : 雪 片 糕 及 糕 仔 崙 等 ) 及 膨 發 型 ( 如 : 爆 米 花 等 ) (4) 釀 造 類 以 稻 米 為 主 原 料, 經 微 生 物 發 酵 後 製 作 之 產 品, 如 : 米 酒 米 醋 及 味 噌 2. 具 營 養 保 健 之 米 食 加 工 製 品 近 年 來, 國 民 健 康 意 識 漸 漸 受 注 重, 加 上 生 活 品 質 提 升, 故 對 保 健 及 養 生 的 觀 念 日 益 重 視, 人 們 愈 來 愈 重 視 天 然 保 健 食 品, 尤 其 是 具 抗 癌 及 抗 氧 化 等 機 能 性 成 分 之 產 品 對 日 常 食 糧 稻 米 的 品 質 要 求, 不 但 講 求 美 味 可 口, 也 開 始 著 重 其 營 養 與 保 健 價 值, 許 多 研 究 除 針 對 稻 米 中 各 種 營 養 素 進 行 分 析 外, 也 探 討 其 對 人 體 的 生 理 機 能 稻 米 產 品 種 類 逐 漸 多 元 化, 為 稻 米 產 業 提 供 更 高 的 商 業 附 加 價 值 目 前 市 面 上 具 營 養 保 健 功 能 之 米 加 工 製 品 如 下 : (1) 新 型 米 加 工 產 品 如 發 芽 糙 米 營 養 強 化 米 藥 膳 米 等 (2) 米 製 飲 品 糙 米 茶 糙 米 酒 糙 米 醋 糙 米 酵 素 及 其 他 糙 米 飲 品 等 3. 米 加 工 副 產 物 - 米 糠 米 糠 為 糙 米 碾 白 過 程 中 主 要 副 產 物, 約 占 稻 穀 的 5-10% 單 以 台 灣 地 區 生 產 之 糙 米 年 產 量 達 118 萬 公 噸 (2009 年 ), 故 米 糠 產 量 十 分 豐 富 米 糠 過 去 常 被 作 為 提 煉 油 品, 但 因 多 氯 聯 苯 事 件 及 成 本 因 素, 目 前 已 甚 少 製 造 米 糠 油, 現 今 具 營 養 價 值 的 米 糠 多 作 為 飼 料 肥 料 養 菇 用 太 空 包 培 養 基 組 成 分 或 農 業 廢 棄 物 處 理 由 於 米 糠 富 含 脂 質 蛋 白 質 植 物 纖 維 及 礦 物 質 等 營 養 成 分, 且 近 年 來 研 究 指 出 米 糠 中 尚 含 有 豐 富 之 維 生 素 E 與 B 群 γ- 米 糠 醇 米 糠 多 醣 植 物 固 醇 和 植 酸 等 具 抗 氧 化 抗 癌 降 血 脂 降 血 壓 與 護 肝 等 保 健 功 能 的 生 理 活 性 物 質 因 此 米 糠 漸 漸 被 開 發 成 一 種 低 成 本 且 富 含 機 能 性 保 健 食 品 成 分 之 素 材 市 面 上 也 漸 漸 出 現, 如 米 糠 穀 粉 米 糠 纖 維 米 糠 植 酸 錠 等 米 糠 相 關 產 品 (1) 脂 質 米 糠 的 油 脂 組 成 以 亞 麻 油 酸 (36%) 油 酸 (42%) 及 棕 櫚 酸 (16%) 等 三 種 脂 肪 酸 最 多, 占 總 脂 肪 酸 之 94 % (Parrado et al., 2006) 也 有 研 究 指 出 米 糠 油 具 有 降 低 膽 固 醇 三 酸 甘 油 脂 及 低 密 度 脂 蛋 白 的 能 力, 能 有 效 預 防 動 脈 粥 樣 硬 化 (Ausman et al., 2005; Utarwuthipong et al., 2009) 42 農 業 生 技 產 業 季 刊

(2) 蛋 白 質 稻 米 之 蛋 白 質 主 要 存 在 於 胚 芽 及 米 糠 當 中, 含 量 為 11.3-14.9% (Juliano and Bechtel, 1985), 為 一 豐 富 的 蛋 白 質 來 源, 而 米 糠 之 蛋 白 質 為 一 種 高 營 養 水 解 蛋 白, 具 低 過 敏 性, 可 以 用 於 製 作 嬰 兒 奶 粉 (Helm and Burks, 1996) 米 糠 中 胺 基 酸 含 量 亦 很 豐 富, 其 中 以 麩 胺 酸 及 精 胺 酸 比 例 為 最 高 (Parrado et al., 2006) (3) 醣 類 米 糠 中 之 醣 類 組 成 包 括 半 纖 維 素 (9.5-16.9 %) 澱 粉 (13.8 %) 纖 維 素 (5.9-9.0 %) 戊 聚 糖 (7-8.3%) 及 木 質 素 (2.8-3.9%) 等 (Juliano and Bechtel, 1985) 米 糠 中 富 含 纖 維 素, 能 通 便 整 腸, 調 節 腸 道 菌 叢 生 態, 為 膳 食 纖 維 的 良 好 來 源 膳 食 纖 維 有 提 供 飽 足 感 促 進 腸 道 蠕 動 及 有 助 腸 內 菌 合 成 多 種 維 生 素 等 功 能 (4) 礦 物 質 米 糠 中 的 硒 鐵 鋅 鈣 銅 錳 等 礦 物 質 的 含 量 遠 高 於 精 製 米 個 別 含 量 分 別 為 精 白 米 的 2.7 倍 12.8 倍 3.6 倍 5.1 倍 7.5 倍 及 13.1 倍 ( 鄭, 2004a) (5) 米 糠 中 之 生 理 活 性 物 質 除 了 上 述 之 營 養 素 外, 米 糠 中 之 米 糠 醇 (γoryzanol; 又 稱 穀 維 素 ), 為 數 種 植 物 固 醇 與 阿 魏 酸 (ferulic acid) 結 合 而 成 的 混 合 物, 含 量 約 為 0.35%(Parrado et al., 2006) 其 為 一 植 物 性 神 經 調 節 劑, 對 神 經 功 能 失 調 有 良 好 療 效 ; 亦 具 有 抗 發 炎 抗 脂 質 氧 化 抗 高 血 脂 及 抑 制 自 體 合 成 膽 固 醇 之 作 用, 另 對 腸 胃 神 經 官 能 症 有 調 節 改 善 作 用 ( 鄭, 2004a) 植 物 固 醇, 於 米 糠 中 含 量 約 為 1190mg/100g, 植 物 固 醇 可 抑 制 膽 固 醇 的 吸 收, 亦 可 用 於 合 成 固 醇 激 素 以 調 節 水 份 蛋 白 質 糖 和 鹽 之 代 謝 ( 黃,2010) 植 酸 又 名 六 磷 酸 肌 醇 (myo-inositol hexakisphosphate, IP6), 為 環 類 肌 醇 與 六 個 磷 酸 根 離 子 所 組 成 之 環 類 化 合 物, 含 量 約 為 0.17% (Mameesh and Tomar, 1993) 植 酸 常 與 蛋 白 質 及 礦 物 質 如 鈣 鎂 銅 鋅 及 鐵 等 形 成 不 溶 於 水 之 植 酸 鹽 (phytin) 而 降 低 利 用 性, 一 般 被 認 為 是 抗 營 養 物 質, 但 從 另 一 方 面 來 說, 因 具 有 強 力 螯 合 金 屬 離 子 的 能 力, 卻 是 良 好 的 抗 氧 化 劑 植 酸 被 分 解 後, 會 釋 出 磷 及 肌 醇, 為 磷 的 良 好 來 源, 而 肌 醇 則 具 有 舒 緩 神 經 緊 張 緩 壓 及 增 加 心 臟 血 管 內 皮 生 長 因 子 等 作 用 (Pandey et al., 1991) 米 麴 之 介 紹 ( 一 ) 麴 麴 (koji) 是 以 穀 類 ( 如 : 米 豆 麥 或 其 他 穀 類 ) 為 基 質, 經 浸 泡 及 蒸 煮 殺 菌 後, 接 種 特 殊 微 生 物, 如 米 麴 菌, 在 水 分 較 少 的 環 境 下 以 固 態 發 酵 方 式 培 養 微 生 物 後 所 得 之 產 物, 微 生 物 為 了 利 用 固 態 營 養 基 質 進 而 分 泌 較 高 的 酵 素 活 性 (Pandey, 2003) 依 型 態 分 類 麴 可 分 為 固 體 麴 與 液 態 麴 兩 大 類 其 中, 固 體 麴 依 外 型 可 為 塊 麴 及 散 麴, 塊 麴 大 小 又 可 為 大 麴 及 小 麴 ( 劉,2002) 依 原 料 及 用 途 之 不 同 可 分 為 米 麴 豆 麴 及 麥 麴 等 ( 歐 陽,1998; 蔣, 1998) 麴 於 食 品 發 酵 上 常 作 為 酵 素 源, 於 製 麴 過 程 中, 麴 菌 能 分 泌 多 種 不 同 酵 素 ( 如 : 澱 粉 酶 及 蛋 白 酶 ) 分 解 基 質 成 小 分 子, 以 供 菌 體 之 生 長 及 產 生 風 味 物 質 麴 於 發 酵 食 品 的 製 造 上 扮 演 了 澱 粉 的 液 化 及 糖 化 蛋 白 質 的 水 解 等 作 用, 產 生 新 物 質 並 賦 予 產 品 色 澤 味 道 及 香 氣, 對 發 酵 食 品 有 很 大 的 貢 獻 對 麴 品 質 的 影 響 因 素 主 要 與 麴 菌 菌 株 的 不 同 接 種 量 基 質 水 分 含 量 ph 值 水 活 性 溫 度 通 氣 量 有 關 ( 二 ) 米 麴 菌 (Aspergillus oryzae) Aspergillus oryzae 屬 於 散 囊 菌 科 (Eurotiaceae) 麴 黴 屬 (Aspergillus) 的 真 菌, 稱 為 米 麴 菌, 別 名 : 日 本 麴 黴 此 屬 黴 菌 菌 絲 容 易 生 長, 一 般 為 分 枝 多 有 節 多 核 且 透 明, 菌 絲 在 年 輕 時 即 產 生 大 量 的 分 43

RESEARCH & DEVELOPMENT 生 孢 子 柄 (conidiophores), 於 頂 端 產 生 一 球 形 的 圓 頭 稱 為 頂 囊 (vesicle), 而 基 部 的 菌 絲 稱 為 足 細 胞 (foot cell) Aspergillus 屬 黴 菌 長 久 以 來 被 廣 泛 使 用 於 釀 造 食 品 製 麴 所 需 之 菌 種, 食 品 發 酵 工 業 上 經 常 使 用 的 麴 菌 有 A. oryzae A. sojae A. awamori 等, 其 中 以 Aspergillus oryzae 所 分 泌 之 澱 粉 酶 及 蛋 白 酶 有 較 高 的 酵 素 活 性, 故 常 作 為 以 米 或 豆 類 為 基 質 製 麴 之 菌 種, 被 廣 泛 應 用 在 許 多 釀 造 食 品 發 酵 上, 如 : 酒 類 及 醬 油 等 米 麴 菌 亦 被 美 國 FDA 認 為 是 屬 於 GRAS(generally regarded as safe) 之 菌 種 本 研 究 室 曾 由 醬 油 釀 造 用 麴 粉 中 篩 選 出 一 株 具 高 澱 粉 及 蛋 白 質 水 解 能 力 之 菌 株, 經 DNA 序 列 鑑 定, 確 認 菌 株 並 命 名 為 Aspergillus oryzae NCH K-2 乳 酸 菌 之 介 紹 ( 一 ) 乳 酸 菌 乳 酸 菌 (lactic acid bacteria) 泛 指 能 利 用 碳 水 化 合 物 進 行 發 酵 並 產 生 多 量 乳 酸 之 細 菌 乳 酸 菌 為 革 蘭 氏 陽 性 菌, 多 為 桿 狀 或 球 狀, 屬 絕 對 厭 氧 或 兼 性 厭 氧, 具 有 無 運 動 性 觸 酶 試 驗 為 陰 性 不 形 成 內 孢 子 及 耐 酸 等 特 性, 主 要 菌 屬 共 包 括 17 個 屬, 其 中, Lactobacillus 屬 為 乳 酸 菌 中 菌 種 數 目 較 多, 普 遍 存 在 於 自 然 界 中, 如 植 物 體 表 面 果 實 食 品 及 動 物 腸 胃 道 中, 也 因 此 Lactobacillus 為 目 前 乳 酸 菌 中 研 究 資 料 最 為 豐 富 之 一 屬 Jay(1992) 依 其 發 酵 方 式 及 最 終 發 酵 產 物 的 不 同, 將 Lactobacillus 分 成 二 大 類 1. 同 型 發 酵 (homofermentation) 指 乳 酸 菌 能 代 謝 葡 萄 糖, 以 乳 酸 為 主 要 或 唯 一 之 最 終 產 物, 以 及 能 代 謝 五 碳 醣, 其 產 物 可 能 含 有 乳 酸 及 醋 酸 所 產 生 的 能 量 為 異 型 發 酵 的 兩 倍, 此 型 乳 酸 菌 種 包 括 Pediococcus, Streptococcus, Lactococcus 及 Vagococcus 等 屬 所 有 菌 種 與 Lactobacillus 屬 的 部 分 菌 種 2. 異 型 發 酵 (heterofermentation) 指 乳 酸 菌 能 代 謝 葡 萄 糖 產 生 乳 酸 外, 還 能 生 成 醋 酸 酒 精 及 二 氧 化 碳, 以 及 能 代 謝 五 碳 醣 成 乳 酸 與 醋 酸, 此 型 乳 酸 菌 種 包 括 Leuconostoc, Weissella, Oenococcus, Carnobacterium 及 Lactosphaera 等 屬 所 有 菌 種 與 Lactobacillus 屬 的 部 份 菌 種 而 本 研 究 使 用 之 乳 酸 菌 係 由 傳 統 發 酵 牛 乳 克 弗 爾 (kefir) 中 分 離 出 的 馬 乳 酒 乳 桿 菌 (Lactobacillus kefiranofaciens), 屬 同 型 發 酵 乳 酸 菌, 為 常 見 之 益 生 菌 菌 株, 此 菌 能 分 泌 水 溶 性 胞 外 多 醣, 稱 為 克 弗 蘭 (kefiran), 是 由 三 個 葡 萄 糖 及 三 個 半 乳 糖 組 成 之 重 複 單 元 所 構 成, 為 分 子 量 約 在 一 百 至 四 百 萬 間 之 異 質 多 醣 (Micheli et al., 1999) 克 弗 蘭 除 了 可 做 為 增 稠 劑 穩 定 劑 及 膠 凝 劑 等 食 品 添 加 物 用 途 外, 動 物 實 驗 亦 證 明 具 有 降 血 膽 固 醇 活 化 免 疫 機 能 及 抗 腫 瘤 等 機 能 活 性 (Maeda et al., 2004) ( 二 ) 乳 酸 菌 之 益 處 乳 酸 菌 具 備 益 生 菌 條 件, 為 益 生 菌 (probiotic) 中 之 重 要 代 表, 益 生 菌 是 指 具 有 改 善 宿 主 體 內 微 生 物 相 之 平 衡, 並 有 益 於 宿 主 健 康 的 單 一 或 數 種 微 生 物 ( 陳 等,2007), 乳 酸 菌 是 腸 道 內 菌 群 之 一, 可 產 生 有 機 酸 ( 乳 酸 或 醋 酸 ) 以 降 低 腸 道 內 ph 值, 及 藉 由 與 有 害 菌 競 爭 營 養 源 及 吸 附 位 置, 減 少 有 害 菌 增 殖, 以 及 調 節 免 疫 反 應, 抵 抗 外 來 病 原 菌, 以 保 持 腸 道 內 菌 相 之 平 衡 ( 吳,2007) 乳 酸 菌 除 了 可 降 低 腸 道 內 有 害 菌 增 強 免 疫 力 外, 可 藉 由 乳 酸 菌 對 牛 乳 中 乳 糖 之 代 謝 作 用, 分 解 成 葡 萄 糖 和 半 乳 糖, 達 到 改 善 乳 糖 不 耐 症 ; 亦 可 活 化 腸 道 部 位 的 巨 噬 細 胞 及 淋 巴 細 胞 的 產 生, 並 且 生 成 γ- 干 擾 素 及 抗 腫 瘤 因 子, 進 而 抑 制 腫 瘤 細 胞 形 成 (O' sullivan et al., 1992); 亦 具 有 降 低 膽 固 醇 預 防 癌 症 降 血 壓 及 減 緩 過 敏 反 應 等 腸 道 或 非 腸 道 相 關 疾 病 ( 吳,2007), 對 於 許 多 文 明 病 的 預 防 與 醫 療 輔 助 均 有 顯 著 的 效 果 ( 三 ) 乳 酸 菌 於 食 品 上 之 應 用 乳 酸 菌 長 久 以 來 被 廣 泛 應 用 於 食 品 加 工 ( 乳 製 品 肉 品 及 蔬 果 加 工 ) 上, 不 僅 賦 予 發 酵 食 品 特 殊 風 味 提 高 營 養 價 值, 還 可 抑 制 腐 敗 菌 的 繁 殖, 增 44 農 業 生 技 產 業 季 刊

加 食 品 之 保 存 性 ( 林,2004) 飲 品 方 面 多 以 乳 製 品 為 主, 而 米 製 飲 品 較 少 ( 表 一 ) 此 外, 也 有 研 究 製 造 黑 豆 奶 或 蔬 菜 汁 之 乳 酸 發 酵 飲 品 ( 鄭,2004b; 唐, 2003) ( 四 ) 乳 酸 發 酵 飲 品 之 種 類 及 生 理 功 能 接 種 乳 酸 菌 於 全 乳 或 脫 脂 乳 中 培 養 發 酵 所 得 之 乳 製 發 酵 飲 品, 種 類 包 括 酸 凝 酪 (yogurt) 及 酸 乳 糖 漿 等 酸 凝 酪 的 製 程 是 以 原 料 乳 經 濃 縮, 加 入 脫 脂 乳 粉, 經 80 C 殺 菌 後 冷 卻, 接 種 具 凝 乳 作 用 之 乳 酸 菌 進 行 發 酵, 成 品 經 均 質 化 與 否 可 分 為 固 態 酸 凝 酪 及 液 狀 發 酵 乳, 製 品 酸 度 為 0.7-0.8%( 以 乳 酸 計 算 ) 而 利 用 發 酵 方 法 製 作 酸 乳 糖 漿, 其 製 程 為 原 料 乳 經 80 C 殺 菌 冷 卻 接 種 乳 酸 菌 進 行 發 酵, 隨 表 一 發 酵 乳 製 品 常 用 之 乳 酸 菌 Bacteria Examples of fermented milk Lactococci L. lactis subsp. lactis Cultured buttermilk, kefir L. lactis subsp. cremoris Cultured buttermilk, kefir, dahi L. lactis biovar diacetylactis Cultured buttermilk, kefir, dahi Streptococci S. thermophilus Yoghurt, dahi, mozzarella Leuconostoc L. mesenteroides subsp. mesenteroides Kefir, cultured cream L. mesenteroides subsp. cremoris Kefir, cultured cream L. mesenteroides subsp. dextranicum Kefir, cultured cream Lactobacilli L. delbrueckii subsp. delbrueckii Fermented milk drinks, yoghurt L. delbrueckii subsp. lactis Fermented milk drinks L. delbrueckii subsp. bulgaricus Yoghurt, Bulgarian, buttermilk mozzarella L. helveticus Kefir, koumiss, mozzarella L. acidophilus Acidophilus milk, kefir L. paracasei subsp. paracasei Fermented milk drinks L. johnsonii Probiotic yoghurt, fermented milk drinks L. casei Probiotic yoghurt L. paracasei Probiotic yoghurt L.reuteri Probiotic yoghurt L. rhamnosus Kefir L. plantarum Kefir L. kefir Kefir L. kefiranofasciens Kefir L. brevis Kefir L. fermentum Kefir Bifidobacteria B. adolescentis Fermented milk B. bifidum Yoghurt-like products B. breve B. infantis B. longum 資 料 來 源 :Philippe and Beat, 2001. 45

RESEARCH & DEVELOPMENT 後 加 熱 均 質 化 及 添 加 蔗 糖 加 糖 殺 菌, 冷 卻 後 進 行 調 味, 製 品 酸 度 1-1.5 %( 以 乳 酸 計 算 )( 賴 和 金, 1991) 前 者 含 活 性 乳 酸 菌, 但 乳 酸 含 量 較 低, 成 品 具 凝 乳 型 ; 反 之, 後 者 不 含 活 性 乳 酸 菌, 乳 酸 含 量 較 高, 成 品 呈 液 態, 於 風 味 調 整 及 食 用 上 較 為 方 便, 而 本 研 究 之 米 製 乳 酸 飲 品 其 發 酵 方 式 採 用 類 似 酸 乳 糖 漿 之 製 程 乳 酸 飲 品 除 了 保 有 牛 乳 之 營 養 素, 還 含 有 乳 酸 菌 及 其 代 謝 產 物, 如 乳 酸 胞 外 多 醣 維 生 素 K 與 核 黃 素 (B 2 ) 菸 鹼 酸 (B 3 ) 吡 哆 醇 (B 6 ) 及 葉 酸 (B 9 ) 等 維 生 素 B 群 ( 鄭,2004b), 其 中 乳 酸 提 供 酸 性 環 境, 可 促 進 鈣 及 其 他 營 養 素 易 被 宿 主 消 化 吸 收 ( 唐, 2003) 此 外, 亦 提 供 發 酵 乳 之 風 味 及 提 高 保 存 性 乳 酸 菌 胞 外 多 醣 則 具 有 促 進 免 疫 反 應 抗 腫 瘤 及 降 低 膽 固 醇 活 性 的 功 能 ( 楊,2004) 此 外, 能 賦 予 發 酵 乳 之 質 地, 提 供 濃 厚 口 感, 亦 可 作 為 增 稠 劑 穩 定 劑 乳 化 劑 脂 肪 替 代 物 或 膠 凝 劑, 可 改 善 產 品 品 質 (Laws and Marshall, 2001) 米 製 乳 酸 發 酵 飲 品 米 製 發 酵 飲 品 乃 使 用 米 為 發 酵 基 質, 接 種 微 生 物 發 酵 而 得, 因 米 成 分 主 要 為 澱 粉 及 蛋 白 質 等 大 分 子, 不 適 合 直 接 進 行 酒 精 發 酵 醋 酸 發 酵 或 乳 酸 發 酵, 故 常 以 製 麴 之 方 式 取 得 豐 富 之 水 解 澱 粉 及 蛋 白 質 之 酵 素 來 源, 再 對 米 澱 粉 進 行 液 化 及 糖 化 蛋 白 質 降 解 作 用, 產 生 葡 萄 糖 及 胺 基 酸 等 小 分 子 後, 供 後 續 酵 母 或 醋 酸 菌 之 發 酵 利 用, 如 釀 酒 及 釀 醋 工 業 常 以 此 法 進 行 米 製 乳 酸 發 酵 飲 品 之 製 造 概 念 亦 同, 因 乳 酸 菌 無 法 直 接 利 用 米 澱 粉, 故 以 麴 菌 之 酵 素 先 對 澱 粉 分 解 成 單 醣 或 雙 醣, 以 供 乳 酸 菌 利 用 進 行 發 酵 米 製 乳 酸 發 酵 飲 品 之 製 作 流 程 如 圖 一 所 示 本 研 究 室 曾 對 不 同 米 發 酵 飲 品 之 製 程 開 發 與 抗 氧 化 活 性 進 行 相 關 研 究, 如 先 於 蒸 熟 之 白 米 飯 上 接 種 米 麴 菌 製 得 米 麴 後, 再 用 於 水 解 糙 米, 所 得 水 解 液 可 供 後 續 酵 母 菌 之 輕 微 酒 精 發 酵 或 乳 酸 菌 發 酵 用 圖 一 米 製 乳 酸 飲 品 之 製 造 流 程 之 培 養 基, 結 果 發 現 米 水 解 液 經 發 酵 液 具 有 良 好 之 抗 氧 化 活 性 不 過, 為 進 一 步 改 良 發 酵 液 之 風 味 及 提 升 機 能 性, 乃 嘗 試 將 酵 母 菌 與 乳 酸 菌 進 行 共 同 培 養 以 及 選 用 可 產 生 特 殊 胞 外 多 醣 (kefiran) 之 乳 酸 菌 L. kefiranofaciens 另 外, 由 於 一 般 米 水 解 液 以 醣 類 碳 源 為 主, 氮 源 含 量 相 對 較 少, 因 此 需 再 補 充 營 養 源, 尤 其 是 如 酵 母 或 肉 萃 取 物 等 複 合 氮 源, 方 能 促 進 乳 酸 菌 L. kefiranofaciens 之 生 長 與 產 生 多 醣 體, 46 農 業 生 技 產 業 季 刊

惟 此 將 嚴 重 影 響 最 終 發 酵 產 品 之 風 味 因 此, 後 續 以 添 加 不 同 營 養 源 來 強 化 米 水 解 液 之 營 養, 並 提 高 乳 酸 菌 生 長 及 胞 外 多 醣 產 量 為 改 善 方 向 首 先 是 選 用 糙 米 為 原 料, 並 確 立 最 適 米 麴 與 糙 米 粉 用 量 之 比 例, 結 果 以 米 麴 糙 米 粉 及 水 之 用 量 比 在 1:1:6 時 為 較 適 添 加 比 例 經 55 C 糖 化 10 小 時 後, 所 得 之 水 解 液 中, 葡 萄 糖 含 量 可 達 78.2mg/mL, 而 胺 基 態 氮 含 量 達 31.5mg/100mL 不 過, 由 於 水 解 液 中 葡 萄 糖 含 量 較 高, 抑 制 乳 酸 菌 之 生 長, 故 以 稀 釋 成 4 倍 之 水 解 液 ( 糖 度 約 2.6 Brix) 經 乳 酸 菌 於 37 C 下 厭 氧 培 養 48 小 時 後, 發 現 稀 釋 處 理 並 不 影 響 多 醣 產 量 且 有 較 好 之 產 酸 能 力 氮 源 部 分 則 曾 測 試 市 售 脫 脂 奶 粉 酵 母 粉 黃 豆 粉 米 糠 大 豆 胜 肽 大 豆 蛋 白 酵 母 萃 取 物 牛 肉 萃 取 物 與 蛋 白 腖 共 9 種 不 同 氮 源, 添 加 量 為 2.5% 經 發 酵 48 小 時 後, 結 果 如 圖 二 所 示, 其 中 以 添 加 米 糠 為 氮 源 時 所 獲 得 之 多 醣 產 量 較 高, 約 為 0.74mg/mL, 黃 豆 粉 次 之, 而 培 養 液 中 乳 酸 菌 生 菌 數 亦 以 米 糠 組 最 高, 脫 脂 奶 粉 組 其 次 考 量 對 乳 酸 菌 生 長 效 果 及 多 醣 產 率 水 解 液 中 營 養 強 化 及 成 份 等 因 素, 米 糠 為 較 適 之 氮 源 為 使 乳 酸 菌 能 有 效 利 用 米 糠 中 的 氮 源, 所 以 調 整 米 糠 添 加 濃 度 不 同 米 糠 添 加 量 經 乳 酸 菌 於 37 C 下 厭 氧 培 養 48 小 時 後, 結 果 如 圖 三 所 示, 米 糠 量 為 1.5% 時, 多 醣 產 量 最 高 ; 但 當 米 糠 添 加 量 大 於 2.0%, 其 多 醣 產 量 並 不 會 隨 著 添 加 量 的 增 加 而 提 升, 因 此 以 添 加 1.5% 米 糠 為 較 適 氮 源 添 加 量 以 上 述 條 件 較 適 培 養 基 接 種 乳 酸 菌 行 乳 酸 發 酵 所 製 得 之 米 乳 酸 發 酵 飲 品, 不 僅 具 有 較 高 之 多 醣 產 量, 米 水 解 液 經 乳 酸 菌 發 酵 48 小 時 後, 發 酵 液 之 抗 氧 化 能 力 均 有 顯 著 增 加 之 效 果 例 如 DPPH 自 由 基 清 除 能 力 由 32.5% 增 加 到 42.8% 總 抗 氧 化 能 力 由 相 當 於 0.045mM Trolox 增 加 至 0.068mM Trolox 還 原 力 由 0.89 (700 nm) 增 加 至 1.15 (700nm) 及 過 氧 化 氫 清 除 能 力 由 28.3% 增 加 至 46.9% 圖 二 米 麴 水 解 液 中 添 加 不 同 氮 源 對 L. kefiranofaciens BCRC 16059 多 醣 產 量 之 影 響 圖 三 不 同 米 糠 添 加 量 對 L. kefiranofaciens BCRC 16059 於 米 麴 水 解 液 中 多 醣 產 量 之 影 響 結 語 以 米 麴 水 解 液 培 養 L. kefiranofaciens BCRC 16059 之 較 適 條 件, 米 麴 糙 米 粉 及 水 以 1:1:6 添 加 比 例 ( 重 量 比 ) 於 55 C 下 進 行 水 解 10 小 時 所 得 之 47

RESEARCH & DEVELOPMENT 米 麴 水 解 液 中, 添 加 1.5 % 米 糠 作 為 氮 源, 可 有 效 提 升 該 乳 酸 菌 之 生 長 及 胞 外 多 醣 產 量 以 此 培 養 基 於 37 C 下 厭 氧 培 養 L. kefiranofaciens BCRC 16059 兩 天, 發 酵 液 經 過 過 濾 去 除 發 酵 殘 渣, 所 得 濾 液 可 再 經 消 費 者 喜 好 性 品 評 予 以 簡 單 風 味 調 整, 基 本 上 已 建 構 出 米 製 乳 酸 發 酵 飲 品 之 雛 型 1. 中 國 國 家 標 準 CNS13446 參 考 文 獻 2. 林 富 美 (2004) 乳 酸 菌 與 免 疫 調 節 作 用 食 品 工 業,36: 16-26 楊 志 佳 國 立 中 興 大 學 食 品 暨 應 用 生 物 科 技 學 系 碩 士 班 研 究 生 涂 曉 君 金 穎 生 物 科 技 股 份 有 限 公 司 助 理 研 究 員 陳 錦 樹 國 立 中 興 大 學 食 品 暨 應 用 生 物 科 技 學 系 教 授 3. 吳 國 豪 (2007) 糙 米 發 酵 飲 品 之 製 造 與 抗 氧 化 性 質 研 究 國 立 中 興 大 學 食 品 暨 應 用 生 物 科 技 學 系 碩 士 論 文 4. 唐 靜 宜 (2003) 乳 酸 發 酵 綜 合 蔬 果 汁 之 試 製 及 儲 藏 期 間 成 分 變 化 與 品 質 特 性 之 探 討 國 立 中 興 大 學 食 品 科 學 系 碩 士 論 文 5. 陳 樺 翰 (2004) 探 討 不 同 碾 白 度 米 粒 中 細 胞 壁 多 醣 物 質 特 性 及 其 對 澱 粉 理 化 性 質 之 影 響 國 立 中 興 大 學 食 品 科 學 系 博 士 論 文 6. 陳 慶 源 黃 崇 真 印 雪 惠 廖 啟 成 (2007) 乳 酸 菌 之 保 健 功 效 與 產 品 開 發 農 業 生 技 產 業 季 刊,11:60-68 7. 張 守 文 (2003) 糙 米 的 營 養 保 健 功 能 糧 食 與 飼 料 工 業,12:38-41 8. 楊 政 儒 (2004) 生 長 溫 度 與 ph 值 對 乳 酸 菌 胞 外 多 醣 生 成 影 響 之 研 究 中 國 文 化 大 學 生 活 應 用 科 學 研 究 所 碩 士 論 文 9. 蔣 宗 哲 (1998) 米 麴 米 食 加 工 ( 豐 年 叢 書 HV#981), 頁 149-154 10. 歐 陽 港 生 (1998) 大 麴 製 酒 科 技 專 論 彙 編,20:138-150 11. 劉 祖 君 (2002) 製 酒 用 麴 及 其 相 關 酵 素 的 介 紹 食 品 工 業,34:14-18 12. 鄭 宏 (2004a) 從 米 糠 油 中 提 取 米 糠 醇 之 研 究 國 立 臺 灣 科 技 大 學 化 學 工 程 系 碩 士 論 文 13. 鄭 秀 粧 (2004b) 乳 酸 菌 於 黑 豆 奶 還 原 奶 中 成 長 情 形 及 貯 藏 期 間 變 化 國 立 中 興 大 學 食 品 科 學 系 碩 士 論 文 14. 賴 滋 漢 金 安 兒 (1991) 食 品 加 工 學 ( 加 工 篇 ) 富 林 出 版 社 AgBIO 15. Ausman, L. M. and Rong, N. (2005) Hypocholesterolemic effect of physically refined rice bran oil: studies of cholesterol metabolism and early atherosclerosis in hypercholesterolemic hamsters. J. Nutr. Biochem. 16(9):521-529. 16. Helm, R. M. and Burks, A. W. (1996) Hypoallergenicity of rice bran protein. Cereal Foods World. 41(11):839-843. 17. Jay, J. M. (1992) Modern Food Microbiology, 4th ed. Van Nostrand Reinhold, New York. pp.131-147. 18. Juliano, B. O. and Bechtel, D. B. (1985) The rice grain and its gross composition. In: Juliano, B. O. (Ed.) Rice: Chemistry and Technology. The American Association of Cereal Chemists. Inc., Minnesota. pp.17-57. 19. Laws, A. P. and Marshall, V. M. (2001) The relevance of exopolysaccharides to the rheological properties in milk fermented with ropy strains of lactic acid bacteria. International Dairy. 11:9-21. 20. Maeda, H., Zhu, X., Suzuki, S., Suzuki, K. and Kitamura, S. (2004) Structural characterization and biological activities of an exopolysaccharide kefiran produced by Lactobacillus kefiranofaciens WT-2BT. J. Agric. Food Chem. 52:5533-5538. 21. Mameesh, M.S., and Tomar, M. (1993) Phytate content of some popular Kuwaiti food. Cereal Chem. 70:502. 22. Micheli, L., Uccelletti, D., Palleschi, C., and Crescenzi, V. (1999) Isolation and characterization of a ropy Lactobacillus strain producing the exopolysaccharide kefiran. Appl. Microbiol. Biotechnol. 53:69-74. 23. O sullivan, M. G., Thornton, G., Osullivan G. C. and Collins, J. K. (1992) Probiotic bacteria: myth or reality. Trends in Food and Technology. 3(12): 309-314. 24. Pandey, S. C., Davis, J. M., Schwertz, D. W. and Pandy, G. N. (1991) Effect of antidepressants and neuroleptics on phosphoinositide metabolism in human platelets. J. Pharm. Exp. Therap. 256:1010-1018. 25. Pandey, A. (2003) Solid-state fermentation. Biochem. Eng. J. 13:81-84. 上 述 製 程 具 有 低 成 本 但 有 效 利 用 米 麴 水 解 液 及 米 糠 強 化 米 水 解 液 中 營 養 成 份 促 進 乳 酸 菌 生 長, 以 及 提 升 發 酵 液 中 多 醣 產 量 及 抗 氧 化 能 力 等 特 性, 基 本 上 已 達 到 全 米 利 用 之 可 行 性, 進 而 提 高 稻 米 加 工 產 品 之 附 加 價 值 48 農 業 生 技 產 業 季 刊

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