工研院材化所研發團隊針對芭樂葉種植過程中產生的大量廢棄枝葉,研發出芭樂葉低溫萃取製程,能萃取出高濃度多酚原料,並開發出具有高抗氧化、抑菌能力的洗衣精。
撰文/劉馨香
營養豐富、好吃又便宜的芭樂,是臺灣一年四季都買得到的國民水果。但你可知道,在種植過程中,農夫必須不斷修剪多餘的枝葉,來維持果樹的通風與透光性,才能長出又大又甜美的芭樂?
這些廢棄枝葉累積速度快、量體龐大,就地掩埋或是做成堆肥的處理方式難以消化,大多只能以焚燒解決,不僅製造大量碳排,還會產生煙霧及粒狀空氣污染物,傷害環境與人體健康。
為應對廢棄芭樂葉問題,工業技術研究院材料與化工研究所(簡稱工研院材化所)團隊,研發高效率的低溫萃取等技術,將芭樂葉開發成含有高濃度多酚的活性原料「GuavaLift」,並與業者合作開發出可適用於機能性紡織品的抗菌除臭洗衣精。
工研院材化所健康照護材料研究室經理施亭宇分享,工研院也正與不同業者合作開發運用芭樂葉萃取原料的保健食品與化妝品,「以循環經濟概念處理芭樂葉,不僅減少碳排與污染,利用剩餘資材創造的新收益也能回饋在地農民。」
工研院深耕襪子故鄉暨芭樂王國彰化社頭
施亭宇表示,這項芭樂葉洗衣精研發成果,是工研院與彰化社頭在地芭樂農民與織襪業者共同合作的成果。
社頭是臺灣織襪工業發展的起點,小小的鄉村就有織襪相關廠商超過200家,織襪產量佔臺灣超過8成;同時,社頭擁有濁水溪沖積的肥沃黑土,在八堡圳灌溉下,出產的水晶芭樂與珍珠芭樂以高品質享譽全臺;讓社頭素有「襪子故鄉」及「芭樂王國」的美譽。
工研院為了協助織襪業因應全球貿易自由化、國外低價襪等衝擊,早已在彰化社頭深耕超過十年,透過創新纖維材料與加工技術研發,協助業者轉型升級,發展防蚊、吸濕排汗、抗菌防臭等多元的高價值機能性織襪產品。
施亭宇說:「我們與彰化社頭在地的連結非常緊密,也會參與一年一度的社頭織襪芭樂觀光節,與當地芭樂農民有許多互動,因此,得知農民對於龐大廢棄芭樂葉的困擾。」
工研院研究團隊在2022年初開始對芭樂葉深入研究,發現芭樂葉含有許多具有抗氧化、抑菌功效的酚類、類黃酮成分,於是進一步以機能性織物專用洗衣精原料,作為芭樂葉再利用的開發項目。
高效低溫萃取關鍵:酵素解聚
施亭宇分享,工研院為芭樂葉建立出一套分選、洗淨、磨碎、乾燥等前處理流程。
施亭宇並表示,開發過程最困難的挑戰不是核心萃取技術的研發,反而是芭樂葉的前處理。
「外貌、形態落差大,不能久放,還有農藥殘留等問題……我們花了許多功夫才建立出一套高效率的前處理與品管標準流程。」
接著,再透過綠色無菌製程、低溫勻相生質輔助萃取、氧化抑制活性保存等關鍵技術,在低溫又極短時間內,從芭樂葉萃取出高濃度的多酚原料。
「GuavaLift的多酚含量超過蔓越莓20倍以上,以此開發的洗衣精能有效去除衣物上皮脂氧化造成的臭味,第三方驗證單位也證實了對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、白色念珠菌的抗菌力達到99.99%。」施亭宇說。
GuavaLift的強大抗氧化力,是源於工研院可在不破壞抗氧化活性的溫度下,提高萃取物中活性成分含量的能力。
但這究竟如何達成?
工研院材化所除了透過離心使芭樂葉粉末達到微米等級,使其與液體接觸面積增大,更關鍵的是,研發團隊找出特別的酵素配方,能打破細胞壁的障壁,並且打斷天然聚合物的鍵結,如將二聚體(Dimer)、三聚體(Trimer)等拆成小單元,使其更容易從細胞中釋放出來。
「相較於一般的蒸餾、溶劑萃取等方法,工研院研發的酵素解聚法能有效提高萃取效率,而無需提高溫度。」施亭宇說。
實驗顯示,GuavaLift中,沒食子酸、鞣花酸和槲皮素這三個關鍵活性成分,與國外進口的芭樂葉萃取原料相比,濃度可達5倍不等,顯示酵素解聚法確實發揮作用。
這些關鍵成分在食品、電子材料用藥劑等廣泛領域中皆有需求,且是民生工業上重要的化學原料。施亭宇表示,工研院已正在為這組獨家酵素配方申請專利中。
值得一提的是,此洗衣精特別設計成不含陽離子成分,因此不會堵塞纖維的孔隙,能避免機能性纖維的彈性與排汗等功能受損,特別適用於洗滌質地細緻的機能性布料。對於穿著機能衣物,且會大量流汗的運動愛好者相當實用。

實驗室成員將芭樂葉粉末倒入儀器中進行萃取。(攝影/劉馨香)
洗劑、健康食品、化妝品 芭樂葉妙用多
施亭宇表示,工研院具有試量產工廠,能生產數百公斤到公噸等級的原料。
在與洗劑品牌商的合作下,運用芭樂葉萃取原料GuavaLift的洗衣精已經上市,此外,也將開發蔬果洗潔液等清潔產品。
施亭宇指出,芭樂葉蘊含的多酚成分,除了抗氧化以外,其實還具有抗發炎、調節生理機能等功效,因此,工研院也正與化妝品廠商、保健食品廠商合作中,期望透過不同的酵素配方,開發出成分特色不同的芭樂葉萃取物,運用於保健食品與化妝品中。
「芭樂葉是本土農業副產物升級再造的契機,我們也將依循與在地產業共好共榮的理念,持續與不同產業合作促進永續發展。」施亭宇說。
>>本文刊登於《環球生技月刊》Vol. 113