- 科技報導
文章專區
2020-07-15生物技術在輔導傳統農作物轉型的應用－ 以越南木鱉果為例
463 期
Author 作者
陳宏秀／木鱉果研究專家，現從事木鱉果應用工作。江晃榮／生化博士，曾任職生技中心、工研院及《科學月刊》總編輯。
前言：生物技術與農業
1970年代興起的現代生物技術，是以遺傳工程為核心的新科技，有七成是應用在醫療保健方面（尤其是醫藥品及疫苗）的研發，在農業應用上所占比例並不多，知名度最高的應是基因改造植物（genetically modified organisms, GMO），即為人熟知的基改黃豆、玉米等。然而，重組DNA可能會有無法預計產物出現，如1980年後期日本昭和電工以基因改造微生物生產色胺酸（tryptophan）飲料，就曾在美國造成37人死亡及1500人的終身健康傷害。由於經過基因改造的食物，長年食用後對人體有何影響仍有討論空間，所以有人對此仍持保留態度。
事實上，許多傳統農作物若能以生物技術改良、研發出新的下游產品，將可使這些作物能轉型，擺脫傳統種植及經營方式，本文即以越南傳統農作物木鱉果為例說明。
天堂來的水果－木鱉果成分有益人體健康
木鱉果（Momordica Cochinchinensis，圖一）的學名原意為「來自天堂的水果」，日本名叫南蠻黃烏瓜或南蠻木烏瓜，原產地為中國雲南、廣東、廣西、江西、湖南和四川，以及臺灣、越南、泰國等東南亞地區，以越南較多；而越南語叫quả gấc，因此也簡稱gac。目前，木鱉果已成為亞洲，尤其是東南亞的榮譽，號稱是「天堂來的水果」。
圖一：來自天堂的水果──木鱉果。（By Ron Diggity, CC BY 2.0, Wikimedia）傳統越南社會早懂木鱉果的好
木鱉果原產於越南和廣西的交界處，氣候因素使得北越產的木鱉果品質較南越佳。在越南，木鱉果原本只是一種野生的藤蔓野果，後來經人工大量進行栽培，現已成為家喻戶曉、人見人愛的美味水果。此外，由於木鱉果的生長有季節性，每年只有3~4個月的適宜生長期（從10月開始收穫，一直持續到2月），因此當地居民會將過剩的木鱉果去皮去肉後裝在容器中，並在外面覆蓋一層油，如此一來便可將保存期延長至一年。
傳統上來說，木鱉果被越南人做成各種食物，這種在越南作為家用種植的水果，具有非常溫和的風味，因此非常適合與多種食品混合使用。千年以來，越南傳統文化烹調木鱉果的方式相當多元，如將木鱉果假種皮的紅色部分和糯米混合蒸煮成木鱉果糯米飯（Xoi gac， 圖二），或運用天然紅橘色的著色性質，將果肉加入白色大米中製成紅米，可作為婚禮、農曆新年和其它喜慶節日中的一道傳統菜肴。此外，其種子外的假種皮用作兒童、哺乳和懷孕婦女的最佳營養品。
圖二：由木鱉果假種皮與糯米混蒸而成的越南傳統佳餚Xoi gac，常見於婚禮或其它重大喜慶中。（By 07:27, 3 December 2007 (UTC) - Self-photographed, Public Domain, Wikimedia）
當地人認為，木鱉果可促進成長及發揮保健作用，並視其為「健康守護神」。更特別的是，假種皮可製成補藥作為孕婦、哺乳母親及兒童的營養補充，年輕婦女亦把它當作保持皮膚紅潤有光澤的至寶，甚至還有當地醫生用它來治療乾眼（眼乾燥症）及夜盲症。過去，木鱉果藤常見長在越南農家門口的柵架上，唯越南當時正處於長期戰亂和封閉的狀態，直到近幾年經現代科學研究和西方媒體宣傳，人們才漸漸瞭解木鱉果的潛在健康價值。
集多種營養於一身的神奇水果
種子顧肝、果肉護眼
由於木鱉果種子（圖三）呈扁平圓板狀、中間稍隆起且外觀似鱉甲，因而得名。每顆水果約有30~40個種子，可作為傳統中藥材，用於治療肝、脾及瘡等疾病，也是不飽和脂肪的良好來源。而附著於種子表面、將種子外側覆蓋起來的紅色漿狀構造為「假種皮（arillus）」，是木鱉果最有價值的成分之一。
圖三：木鱉果的種子形狀相當特別，一字排開看起來與鱉甲有幾分相像。（By Omar hoftun - Own work, CC BY-SA 4.0, Wikimedia）
果實的部分則呈長橢圓形，其中，果皮表面有多數軟刺，成熟時呈紅色，約佔水果重量的17％，所含的葉黃素（carotenoid lutein）對眼睛中的黃斑健康非常重要，並且可能是緩解與白內障和黃斑變性相關的問題的補充劑，唯天然葉黃素在商業上目前主要由萬壽菊（marigolds）中提取。而假種皮及果皮間的果肉佔整顆木鱉果重量的 50％，為番茄紅素和β－胡蘿蔔素的良好來源。其中，β－胡蘿蔔素是木鱉果外觀呈現天然橘紅色的原因，也是天然抗氧化劑，具有治療和預防癌症的作用。番茄紅素被用作攝護腺健康的補充劑，也是食品上的天然橘紅色著色劑。
營養素含量豐富有益人體吸收
木鱉果假種皮和種子中含有多量的飽和及不飽和脂肪酸成分，如飽和脂肪酸硬脂酸（stearic acid）、不飽和脂肪酸的油酸（oleic acid）以及有三個雙鍵的多元不飽和脂肪酸亞麻酸（linolenic acid, ALA）和亞油酸（linoleic acid, LA）。亞油酸又稱亞麻油酸、十八碳二烯酸，是一種含有兩個雙鍵的ω－6脂肪酸，可以替代飲食中的飽和脂肪酸。
假種皮中這些脂肪酸與類胡蘿蔔素共同存在，使人體極易吸收，這也正是木鱉果中類胡蘿蔔素的高價值與獨特之處。此外，木鱉果種子還富含脂肪酸和其它可能有用的化合物，過去僅用於中藥（但通常是丟棄），目前生物技術正研究抗病毒及糖尿病治療用原料。目前，木鱉果果皮及果肉也正研究抽取酵素、研製醋及酒，而果肉及莖葉中含有皂素（saponin）可用以生產無毒清潔用品，也有研究顯示對胃潰瘍有改善效果。
整體來說，木鱉果所含的營養素含量更勝其它蔬果，如茄紅素是番茄的70倍（也是所有蔬果中含量最高的）、β－胡蘿蔔素是胡蘿蔔的15倍、玉米黃質是黃玉米的33倍及枸杞的3倍。此外，除了高含量維生素E和C及前述的葉黃素，木鱉果亦含有必需脂肪酸、輔酶Q10（Coenzyme Q10, CoQ10）、微量元素與酵素等成分。
生物技術如何應用在木鱉果產品的研發？
生物技術在輔導傳統木鱉果的轉型有許多切入點。木鱉果有四大部分可利用，即果皮、果肉、假種皮及種子，除種子外均可製成乾燥粉末，假種皮和種子中可提取油。目前木鱉果粉已用在烹飪、烘焙、飲料、保健品和化妝品的製造上。
直接將假種皮冷凍乾燥〔註一〕是最簡單的加工方法，此法通過美國食品藥品監督管理局（U.S. Food and Drug Administration, FDA）公認為安全（generally recognized as safe, GRAS）的認證，因而在2010年美國已核准用作食品添加劑。一般而言，每公斤飲料膳食補充劑和機能性食品可使用20毫克假種皮粉末，或每公斤營養棒（nutrition bars）使用10毫克時都是安全的。
包埋（encapsulation）技術也是食品加工生產中使用的一種方法，目的在於進一步保護和穩定木鱉果假種皮中的生物活性（bioactive）成分。生物活性物質被包裹在碳水化合物、纖維素、膠、脂質或蛋白質的外壁內，以保護核心生物活性成分，並使產品品質能維持更長的時間。目前假種皮商品主要是單獨加工成商品，或摻入其它產品（如果汁、粉末和油）中，剩下的果肉和果皮也會製成粉末並摻入假種皮粉末產品中。
此外，木鱉果假種皮可藉由多種生物技術分離技術抽取果油，包以膠囊後出售，目前已有生物技術研究將冷凍乾燥的假種皮粉和果泥製成茄紅素、β－胡蘿蔔素和天然紅色素進行銷售。另外，萬壽菊花雖是目前用於保健用途的葉黃素主要商業來源，但木鱉果果肉在未來有可能被用作葉黃素的來源。而木鱉果種子中也發現具有環狀蛋白質，其中的抗病毒功能也是藥品原料研發目標之一。
木鱉果產品現有及潛在市場價值
澳洲國家園藝研究網路（National Horticultural Research Network）針對新鮮蔬果的市場調查顯示，與傳統的葉菜類別相比，亞洲葫蘆科（包括苦瓜）的產值增長最快，2004~2009年成長8％，以知名度高苦瓜為例2008~2009的總產值為132萬5千美元，2018年則有150萬美元。而一般人較為陌生的木鱉果由2000年後產值也成長迅速，每年約有6%，2017年已有100萬美元，因此未來木鱉果可望成為苦瓜的市場競爭者。
至於乾燥木鱉果粉當前的價格，來自中國的產品銷售價格為每公斤1~12美元，而越南的產品銷售價格為每公斤12~19美元，價錢高低取決於假種皮的含量；與風乾粉相比，木鱉果的凍乾粉通常在市場上價格較高。而美國樂益活（Royal Tropics）1磅（454克）乾燥木鱉果假種皮的銷售價格為45美元（每公斤99美元），其它水果產品的冷凍乾燥粉價格則較高，如目前草莓乾粉每500克的價格為107美元（每公斤214美元）、巴西莓（棕櫚果）的冷凍乾燥粉價格為每500克117~125 美元（234~250美元／公斤）。
另外，類胡蘿蔔素的市場也是相當值得討論的一環。根據BCC Research調查，2010年全球的市場價值為近12億美元，到2019年增至14億美元。其中，β－胡蘿蔔素的市場價值為2.61億美元，葉黃素為2.33億美元，番茄紅素則為6600萬美元。由此可知，木鱉果相關產業的出現，將可為不斷增加的類胡蘿蔔素市場提供高質量的類胡蘿蔔素，預計到2021年該市場的價值將達到15億美元。
研發木鱉果產品市場行銷分析
科技介入一項新產品研發時需進行可行性評估，包括市場調查及行銷分析等，其中一種是優劣分析法（SWOT analysis）。SWOT分析法是一種企業競爭態勢分析方法，也是市場行銷基礎分析法之一，藉以評價自身優勢（strengths）、劣勢（weaknesses）、機會（opportunities）以及威脅（threats）等四種情況。以木鱉果為例，相關資訊請見表一。
表一：木鱉果產品市場行銷分析。結語
近代科技發達時代許多構想都逐漸成真，傳統發酵技術融合生物技術可將木鱉果等轉變成有用物質，本文所敘述內容是在越南實地工廠所完成的，拋磚引玉更期待其它植物原料也能轉換成有用物質。
〔註一〕冷凍乾燥是一個利用冷凍方式乾燥食材的方法，通常會先冷凍食物，再降低周圍壓力，使得食物中凍結的冰直接昇華並由固態變為氣態。如此一來，易腐壞的食物就變得容易保存，食物也更容易被運送。