特医配方食品
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产品研发报告产品配方设计及其依据


产品研发报告

1. 研发思路:

蓝绿球藻是一种单细胞的真核生物,出现至今已经有35亿年的历史,为地球上最早出现的生命之一,经过漫长的自然变迁、生物演化,其基因一直没有改变人类在显微镜发明后,生物学家拜尔尼克(MW Beyernick)博士才发现了它的存在,将Chlor(希腊文-绿色的意思)和Ella(希腊文-微小之意)合并命名Chlorella。其直径只有3~8µm,和人类的血球类似,因为是绿色的, 因此也叫做『绿血球』,需用600倍以上的显微镜才能看见,且形状呈圆球形,所以被称为小球藻。小球藻能行光合作用,作用为其他陆生植物的几十倍,在食物链中属于生产者,一天可进行一次以上的细胞分裂,产生四个新细胞,具有旺盛的繁殖能力。小球藻多产于淡水,目前已发现约有十余种,其中较普遍的有 C.pyrenoidosa、C.ellipsoidea、C.vulgaris、C.miniarta等。在有机质较丰富的水体中容易生存。能够以人工培养方式大量繁殖,春秋两季养殖的高峰期。小球藻细胞所含的蛋白质十分丰富,有机物总量达 89.86%,其中粗蛋白质占53.2%,纯蛋白质可高达45.05%,为一种优良的植物性蛋白质来源,其中又以普通小球藻(C.vulgaris)最为广泛使用。微藻培养一年所消耗的CO2,为植树的二倍以上,未来可用于碳税交易目标并符合节能减碳的主流价值。


世界上的海藻资源极为丰富,而微藻具有作为一种新的植物蛋白质来源的潜力。微藻含有丰富的动物必需营养素,其中的矿物营养素包括钠、钙、镁、钾、氯、硫和磷;而微量元素则包括碘、铁、锌、铜、硒、钼、氟、锰、硼、镍和钴。就海洋生物养殖而言,微藻乃是新生物资源中重要的一环,单细胞微藻中的蛋白质及脂质含量分别可高达60%与20%以上,前者可作为非传统蛋白质的动物饲料、营养添加剂及生物性肥料的开发应用,后者大部分是三酸甘油脂,可藉由触媒转化成生质柴油。绿藻精又称为绿藻生长因子(Chlorella Growth Factor, CGF),为绿藻水溶性萃取物质。最早是由日本腾卷教授在 1950 年利用电泳法从绿藻萃取液分离出来,经由实验证明该物质具有促进小孩及幼小动物生长发育功效。其生理功能具有激活淋巴细胞、抑制肿瘤的发育、增强身体免疫能力抵抗外来疾病入侵;并促进人体受伤组织修復,这些功效因萃取条件之不同而有差异。绿藻成分包括胺基酸、核酸小分子、多醣、蛋白质、酶、水溶性维生素及矿物质,因类似动物胎盘素成分故称为植物性胎盘,又被称为类荷尔蒙。

2. 蓝绿藻类对于全球市场规模及其受限因素:

在过去的50年中,小球藻被大规模化量产养殖的技术已经确定可行,如澳大利亚、日本、中国台湾都拥有能量产小球藻的设施与技术(Ravishankar et al., 2006)中国台湾与日本的绿藻工业始于1963年陆续开始,早期最盛时中国台湾有34家绿藻工厂,年产量可达700公吨喷雾干燥粉末,并曾创下年产量1000公吨(1993年)的佳绩。藻类的胺基酸结构良好,是一种很有前途和广泛用途的蛋白质来源。1942年德国首先以藻类生产SCP酸水解木材得到糖化液,生产食用和饲料用酵母,作为蛋白质来源。藻类虽容易培养,但含硫胺基酸量较低,细胞壁亦不易为单胃动物所消化。然而因含较高量的离胺酸及较低量的核酸,所以在一战前后,仅适合添加在谷物之中,作为人类食用及动物饲料之用。第一次世界大战后人口数量暴增,即产生粮食需求问题,最早使用单细胞蛋白(SCP, 如藻白质)为粮食蛋白来源是德国, 以 SCP 作为粮食及饲料来源有下列几项优点:

(1)     其原料来源多为石化原料(甲醇、乙醇、蜡)及废弃物(纤维、纸浆废液等): 单细胞蛋白是通过培养单细胞而获得的菌体蛋白质。生产单细胞生物的生产原料来源广泛,可分为四大类。

(一)糖质原料:淀粉或纤维素的水解液、亚硫酸纸浆废液、制糖的废蜜等

(二)石油原料,如柴油、正烷烃、天然气等

(三)石油化工产品(如醋酸、甲醇、乙醇等)

(四)氢气和碳酸气。

(2)     蛋白质含量高(40~80%),及拥有平衡的胺基酸与蛋白消化率

单细胞蛋白营养物质丰富,菌体中蛋白质含量可高达 40%~80%,胺基酸组分齐全,赖胺酸等必需胺基酸含量较高。SCP 与豆粉相比,蛋白质含量高出 10% ~ 20%,可利用的氮比大豆高 20%,在有蛋胺酸添加时可利用氮甚至能超过 95%。

(3)     培养不受土地、气候、地区限制

SCP占地面积少,可进行大规模量产。例如以酵母蛋白质含量45%计算10 万吨的单细胞蛋白工厂,一年所产的蛋白质为45000吨。以大豆产量200kg/亩,蛋白质含量40%计算,则一年产量为80公斤的蛋白质。

(4)     单细胞复制速度快,能够连续培养


3.专利技术利用食用级真菌水解蓝绿藻蛋白质之优势:

一般蛋白质生产速度同与动物体重的倍增时间成正比。微生物的倍增时间比动物(猪、鸡)等快千万倍,霉菌和绿藻类只要2~6小时,细菌、酵母菌倍增时间为20~120小时,植物需1~2周,猪为4~6周,牛则要为1~2个月。根据统计,一头500公斤的牛每天生产蛋白质0.4公斤,而500公斤酵母至少生产蛋白质500公斤。大多数的微藻细胞壁组成需视藻种与培养环境而异,如小球藻(绿藻)的细胞壁坚硬而耐降解,因此会造成生物体对其成分之消化与吸收的困难。绿藻的细胞壁不仅只含纤维素,还含半纤维素(hemicellulose)及木质素(lignin)等主要成分,纤维素不溶于水且架构稳定难以分解。目前进行微藻细胞破壁方法主要有三,第一是机械切力的作用,常用的器械有组织捣碎机、匀浆器、研钵和研磨、压榨器等;第二是利用物理法,如反复冻溶法、急热骤冷法与超音波震荡处理;第三是化学及生物化学法,如有机化学溶剂渗透法、 组织细胞内自身的酶系统(自融法)与各种外加水解酶(纤维素酶、半纤维素酶与脂酶等),进而将细胞壁分解,使细胞内含物释放出来。为了提高微藻类植物的附加价值、不需要经过高温高压耗费能源成本的制造单元程序,以酶溶法(外加水解酶)的作用条件最为温和;内含物成分不易受到破坏;细胞壁损坏的程度可以控制,目前是最适合应用在多种微生物(如绿藻的破壁)。Amano Noda(1992)先前曾利用细菌所分泌出可水解酵素如Cellulase R-10与Macerozyme R-10做为绿藻细胞壁的分解酵素,将细胞壁的多醣分子分解成低醣片段,以进行藻体与原生质体中的蛋白质及胺基酸组成研究。已知小球藻(Chlorellaceae spp.细胞壁多醣的组成为Rhamnose、Ribose、Glucose、Arabinose;小环藻 (Cyclotella spp.)细胞壁多醣的组成为Rhamnose、Fucose、Ribose、Xylose、Mannose、Galaetose、Glucose;桥弯藻(硅藻) (Amphora spp.)细胞壁多醣的组成为 Rhamnose、Fucose、Ribose、Arabinose、Xylose、Mannose、Galactose、Glucose;扁藻(Tetraselmis spp.)细胞壁多醣的组成为 Arabinose、Galactose、Glucose。

固态发酵为一古老的技术,其特点是在低水含量的条件下操作,提供了菌丝生长一个选择性的环境,如霉菌。固态发酵在亚洲被广泛的用在制造食品上,如味增、酱油发酵,以及生产酵素。固态酦酵在亚洲、非洲和中南美洲等地区是一种广为利用的酦酵技术,在农、工及食品加工业上皆有其应用价值。在农业应用方面,可利用固态酦酵进行农产品生产,例如将Agaricusbisporus接种于堆肥和木屑上,栽培洋菇菌种。其次为农业资材之利用,如堆肥制作,可以猪粪和稻草为基质,接种高温放线菌制作堆肥,或是进行单细胞蛋白质及蛋白质强化饲料之生产:利用蔗渣为基质,生产蛋白质。以淀粉质农产品废弃物甘藷渣为基质接种具分解淀粉能力之酵母菌如Saccharomycessp.PichiaburtoniiSchwanniomyces castellii等,或是接种Trichoderma album于玉米穗轴以强化其蛋白质含量。固态酦酵亦可应用于二次代谢物如抗生素之生产,接种Streptomyces viridifaciens于甘藷渣上,进行四环霉素之生产。在工业方面,可进行化学品制造:如酒精之生产。或酵素生产,较常见的有纤维素分解酵素蛋白质解酵素和淀粉水解酵素等。食品生产方面:固态酦酵被广泛应用于东西方食品之制作如高梁酒、酱油、味噌、奶酪等。

本专利技术产品是运用食用真菌富含纤维水解酵素的特性,将蓝绿藻加入培养基质中,由于菌丝生长之需求,菌丝会分泌纤维水解酵素于培养基质中,以使蓝绿藻的藻壁被分解而释放细胞内的蛋白质,接着真菌的蛋白水解酵素会将释出的藻蛋白质水解成胜肽及游离胺基酸。这个方法不仅可以在温和的条件下将细胞壁水解,同时可以将释出的蛋白质分解为动物更容易吸收的小胜肽或胺基酸,藉此可大幅度提高蓝绿藻的实际营养价值,使蓝绿藻成为优质的植物性蛋白质来。




产品配方设计及其依据

本产品的配方设计及其依据如下:

1. 小分子水解氨基酸(又称寡胜肽)在人体中的用途:

氨基酸在水体中的存在,不仅提供了合成蛋白质的重要原料,而且对于促进生长、进行正常代谢、维持生命等方面提供了物质基础。如果人体缺乏或减少其中某一种,人体的正常生命代谢就会受到障碍,甚至导致各种疾病的发生。因此人称蛋白质为“生命的载体”,也就是说,它是生命的第一要素。

2. 利用本公司的专利技术(微藻真菌破壁技术及天然混合发酵技术)通过最新研发的胜肽微蛋白来恢复人体的健康与活力:

(1) 胜肽(Peptide)是一种小分子微蛋白,由2-50个「胺基酸」组合而成的天然化合物,在人体内有成千上百种,它是维持生命与身体健康的基础营养,具有营养、保健与治疗三重功能。胜肽不需经过消化,能直接吸收,所以有「生物导弹」之称。

(2) 胜肽也是构成人体所有细胞的基本成份,人体内的活性物质都是以胜肽的形式存在,所以又称「活性肽」。胜肽涉及到人体的各个领域,包括激素、神经、生殖以及细胞的更新、代谢、生长和修复。

(3) 世界卫生组织(WHO)提出,治疗疾病最有效的途径就是「修复细胞,改善细胞,激活细胞」,最简单有效的方式就是补充能够直接合成细胞的物质——胜肽微蛋白。

3. 利用本公司的专利技术在天然混合发酵过程中除了所产生对人体极为有益的生长因子(CGF)之外,本产品经全自然发酵的胜肽中,95%为小于15个胺基酸链接的胜肽,其余的5%也都在50个胺基酸以下的胜肽,因此本产品的胜肽胺基酸分子量几乎都在1200道尔顿以下,属于纳米级的水解胺基酸,绝非坊间胜肽产品可以比拟。

4. 本产品不含乳糖,不含奶蛋白,为乳糖不耐症者的最佳营养食品。

5. 本产品含有Omega 3 (DHA),为全植物性之不饱和脂肪酸,适合素食者做为营养食品。

6. 本专利产品对肠胃道功能的增进,特别有效。

(1) 人类的消化系统是人体第一线的防卫系统。每个人肠胃道中均存在共生菌群落,而且每个人的群落菌相处如他的指纹,各有不同,这就是有的人会得这个病,有的人会得那个病的原因。共生菌一旦达到最佳状态,立刻会连带影响其它系统,进而使得人体内部各个器官的功能也会获得改善。

(2) 通过专利的真菌发酵法,在发酵过程中将微藻细胞内特殊的生长因子(CGF)释放出,让CGF对人体肠胃道中的共生菌得以在很短的时间内成长到最佳状态,同时也可促进细胞修护与活化细胞等多重功能。

(3) 本产品通过专利技术,将微藻及大豆粉混合发酵、分解,使得微藻与大豆粉中优质的蛋白质分解为水解氨基酸,非常有利于共生菌的吸收,事实上,这个小分子胜肽(胜肽微蛋白)为共生菌最需要的生长物质,吸收了这些优质的水解氨基酸,肠胃道中的共生菌相自然被优化。



产品配方


食品原料和食品添加剂

含量

微藻发酵物

100/1000g

小分子大豆微蛋白

900/1000g





营养成分表

营养成分     100g    NRV%

能量      1524KJ    18%

蛋白质     52.8g     88%

脂肪        1.8g      3%

碳水化合物   32.9g    11%

          23mg    1%



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