微生物生產之食用膠簡介( 下 )

 

細菌性及真菌性b-D-葡萄聚醣(b-D-glucan)

卡德蘭膠之化學結構

卡德蘭膠(Curdlan)為糞產鹼桿菌Alcaligenes faecalis var. myxogenes所生產,為天然的膠狀物(圖三)。是第三個為美國FDA所核可之微生物所產的多醣。卡德蘭膠是在缺乏氮之後的穩定期形成,其不溶於冷水但可溶於熱水或二甲基亞( 石風) 。加熱至55℃之後冷卻所形成的卡德蘭膠薄弱。再加熱至80-100℃可增加膠的強度並形成硬質、有彈性的膠狀物,當於120℃下高壓滅菌會將分子結構轉變成三股螺旋。經由這種高溫處理所形成的膠狀物,不會再融化,不像類似的海藻膠,視二價陽離子的存在而定。此膠狀物的性質介於明膠(gelatin)的彈性及瓊脂(agar)的亮度之間。於高溫形成者於140℃之下不會融化。它們非常容易收縮但不易為b-D-葡萄聚醣(酉每)所分解。當卡德蘭膠之鹼性溶液透析自蒸餾水或中和時,會形成膠狀物。在日本,食品級的卡德蘭膠 用來改良食品(如豆腐、果凍及魚漿)的質地。硫化卡德蘭膠具有抗血栓的能力,故具有生醫應用的潛力。

硬葡聚醣(Sclerogluca)之化學結構

圖四、硬葡聚醣(Sclerogluca)之化學結構
http://www.degussa-health-nutrition.com/skw_texturant/html/e/products/scleroglucan/mole.htm

硬葡聚醣(Scleroglucan,圖四)亦屬於一種b-D-葡萄聚醣,與卡德蘭膠不同的是,除1,3-b-D-葡萄糖主鏈外,其多了1→6鍵結之支鏈。由數種真菌所生產,包括Sclerotium rolfsii及木腐擔子菌Schizophyllum commune。有些聚合物分枝程度變異甚大,而此影響它們的溶解度。 S. commune生產的小核菌葡聚糖的分枝可能規律地連結至主鏈每隔三個的葡萄糖上。分子量的範圍約為1.3×105至6×105,有些如Sclerotium glucanicum生產的葡萄聚醣之分子量較低(約18000 Da)。聚多醣的水溶液黏度高,其中聚合物為三股螺旋的構形。硬葡聚醣溶液為假塑性,且超過20-90℃其黏度不太為影響。聚合物為中性的,硬葡聚醣的假塑性不為不同的離子所影響,因此勝過如農用玉米糖膠之聚陰離子特性。於許多日本專利中,其可用於改善冷凍食品、日本蛋糕、米製點心及糕點產品之品質。

細菌性纖維素(Bacterial cellulose)

令人驚訝的是細菌性纖維素的一致性及其相對於植物纖維的低廉。與其餘植物細胞壁的角色比較之下,細菌性的纖維素為Acetobacter xylinum及其他(大部分為格蘭氏陰性菌)所生產的胞外多醣。它們分泌至培養基中且迅速地聚集為微纖維,形成表層的保護膜。細菌性纖維素基本上為一種高價位、具特 定應用性及用途特用化學物質。有些市售生產的高純度聚合物即稱為第I型纖維素(Ia:Ib=6:4),不含木質素及其他非纖維素物質。該纖維形成獨特的、3-8 nm厚及約100 nm寬的帶狀物,型態與其他天然的纖維素不同(圖五)。

細菌性纖維與植物性纖維之比較
細菌性纖維與植物性纖維之比較
細菌性纖維素之產品"BioFill"有數個具有潛力之用途且可製造用於燒燙傷、慢性皮膚潰瘍之患者的創傷被覆材。纖維素於濕的狀態下具有高機械強度,可作為暫時皮膚代用品。高保水性(約150公克/公克) 的透氧膜似乎可促進皮膚組織的再生長,相同的時間下減少感染時。細菌性纖維素亦可形成高品質的聲音隔板膜的基礎,其中纖維分佈若葡萄聚醣鏈為平行可產生高張力。細菌性纖維素亦可用作陶瓷粉及礦物質之黏結劑和膠黏劑的增稠劑。雖然較 為不純的物質於礦業上有類似的用途,但是與其他聚合物比較下其價格仍相對地高。另一具有發展潛力之範疇為纖維素-合成共聚物的應用。除了技術方面的應用外,細菌性纖維素亦可做為傳統發酵食品-椰果(Nata de Coco)的生產。
 
普路蘭 (pullulan)-a-D-葡萄聚醣(a-D-glucan)
普路蘭 (pullulan)-a-D-葡萄聚醣(a-D-glucan)之化學結構

黑酵母Aureobasidium pullulans合成a-D-葡萄聚醣,其中麥芽三醣及少數麥芽四醣單位(1,4-a-連結)經由1,6-a-鏈連結在一起(圖六),形成直鏈的聚合物。分子量介於103至3×106之間,因生理條件及生產菌株而定。普路蘭不會為大部分的澱粉(酉每)所降解,除特定普路蘭(酉每) (由產氣腸桿菌Enterobacter aerogenesg生產)可將其水解成組成麥芽三醣(麥芽四醣)外。其他數種真菌亦產生類似的產物,包括黃金銀耳Tremell mesenterica。普路蘭非常容易溶於水中,而形成粘稠狀的液體(當大部分陽離子存在時,甚為安定)卻不會形成膠狀。酯化可增加其物理性質的範圍並減少對酵素攻擊的敏感性。普路蘭的應用為形成抗油、溶於水、低透氧率的薄膜。此新的包裝材質可助於香味的保存和維持食品新鮮的外觀,並可直接烹煮。聚合物的溶液亦可直接無色無味包覆於食品上。這些已廣泛地應用於日本,但在其他的國家卻非常有限。另一新的應用是普路蘭可選擇性地促進雙歧桿菌屬於人體腸道中的生長,具潛力發展為健康食品。

近年來,引起廣泛注意的是由乳酸菌所生產之胞外多醣,其不僅可改善乳製品之質地,而許多乳酸菌已為食品級,加上乳酸菌之益生菌( Probiotic)或益生質(Prebiotic)之特色,或可作為開發為健康食品的新選擇。

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