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以發酵技術萃取幾丁聚醣

2021-10-19

以發酵技術萃取幾丁聚醣

幾丁質(chitin)又稱甲殼素,幾丁聚醣(chitosan)是其衍生 二者都是 beta-1,4 結的多醣, 由N-acetyl-D- glucosamine與D-glucosamine等單醣所組成的線性生物材, 自然界中常見於無脊椎動物骨架以及真菌細胞,市售的幾丁 質大多由蝦、蟹殼中等水產加工的廢棄物所萃取。

昆蟲是幾丁質三大來源之一,幾丁質在昆蟲體內分佈廣泛,昆蟲硬殼的幾丁質多醣約占幹重的20%。因此在幾丁質供不應求之下開發昆蟲來源的幾丁質及幾丁聚醣有其需求。

黑水虻為世界糧農組織推薦的應用昆蟲,能轉換有機資源物如葉菜類、酒糟粕類或是果皮菜渣類等成為昆蟲蟲體,減少再處理成本,可開發做為昆蟲油、昆蟲蛋白、抗菌勝肽或幾丁聚醣,再迴圈應用於飼料或飼料添加物系統,有助於提升動物的健康與營養,同時創造人們更好的生活環境品質。

本技術利用黑水虻蛹殼進行加工,利用微生物發酵法萃取幾丁質,此方法具有減少大量使用酸堿液體的優點。經由去除蛋白質、灰份、去乙醯後, 以X 光繞射分析(X-ray diffraction analysis, XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)及傅裡葉轉換紅外光譜(FTIR)進行物理性分析,確認黑水虻幾丁質與幾丁聚醣的成份,建立其品質管控技術,包括重金屬含量及總生菌量,都符合幾丁質飼料添加劑的規範。同時本產品也具有抗菌效果。已於2018年申請我國與中國的發明專利。

幾丁質與幾丁聚醣除了可作為低熱量食品成份原料外,在環保方面可提高廢水之污染物去除效率,改善紡織品耐洗性和抗靜電特性,在農業方面可抑制土壤病原真菌和線蟲的生長,可做為我國農委會公告之免登記植物保護資材,並可提高小麥、大麥、燕麥和豌豆的產量高達20%。

幾丁質化學結構含有反應性官能團, 即胺基和羥基(hydroxyl groups),在醫學上有抗菌作用、抗炎、抗氧化、抗腫瘤、免疫刺激和降膽固醇的特性。作為組織修復之止血劑,促進傷口癒合,作為抗凝劑,防止病原體生長,可作為不具過敏性之藥物載體,以及高延展強度之生物降解塑膠。

黑水虻已被聯合國糧農組織(FAO)列為可食性的經濟昆蟲, 且歐盟(EU)2015年已修訂新型的食物法規,放寬昆蟲做為 食物原料,農委會2015年也訂定黑水虻可供做為家畜、家禽 和水產動物之飼料原料。黑水虻本身富含豐富的蛋白質、油 脂、幾丁質和抗菌勝肽等成分,本項黑水虻的萃取技術具多 元化用途,有助於打造新型態的昆蟲蛋白質及幾丁質產業鏈。

黑水虻蛹殼幾丁質與幾丁聚醣的電顯圖

(A) 幾丁質500X │ (B) 幾丁質 2000X │ (C) 幾丁聚醣 500X (D) 幾丁聚醣 2000X

資訊來源: 財團法人農業科技研究院

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