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趨勢快訊
研究發現食用西洋接骨木之漿果可緩解流感症狀
2019/05/06
流行性感冒(簡稱流感)是由流感病毒造成的傳染性疾病,常見的傳染途徑為飛沫傳染,感染後有發燒、流鼻水、喉嚨痛、肌肉痠痛、頭痛、咳嗽及疲倦感等症狀產生。患者在接觸病毒兩天後發病,症狀可持續長達一至兩週,在其間可能因免疫力下降而產生如病毒性肺炎、細菌性肺炎等其他併發症。為治療流感病毒造成的流行性感冒,在醫療上不外乎給予抗病毒藥物或建議患者多休息、補充水分等作法。除了現行藥物予以治療外,或許能從人們常吃的食物及常服用的草藥中,找出能緩解或治療病症的食材及藥材。澳洲雪梨大學(University of Sydney)的最新研究發現,食用西洋接骨木(elderberry;Sambucus nigra)的漿果對於流感治療具有正面的效果。   長久以來西方將西洋接骨木作為藥用,經多次觀察與經驗發現,西洋接骨木具有緩解流感的功能,甚至部分研究也已證實其治療的效果。然而,鮮少有研究針對其中的抗病機轉與抗病成份進行系統性的分析。經雪梨大學團隊的研究發現並證實西洋接骨木果實的成分中,含有對抗流感病毒的成分。該團隊發現,果實內所含的某種花青素成分──cyanidin 3-glucoside (花青基-3-葡萄糖苷,簡稱:cyn 3-glu)能在病毒感染宿主細胞初期有效地阻止流感病毒與宿主細胞上醣蛋白結合過程;同時也能在病毒感染末期發揮作用。在另一方面,透過觀察IL-6、IL-8與TNF等抗發炎指標發現,西洋接骨木漿果萃取物確實能於提升細胞抗發炎反應,增強人體免疫力。【延伸閱讀】食用藻類可以有效減緩腸道症狀   研究團隊的這些發現,顯示西洋接骨木漿果萃取物在治療抗流感病毒方面的潛力。該研究可望優先應用在抗病毒藥物的研發方面,並預計於未來朝向活體試驗、功能性療效等方面進行更進一步的研究。   該研究已發表在<Journal of Functional Foods>。
全球首創茶香氣捕捉技術 製茶過程順便製成茶香露
2019/05/03
憑空收集香氣,是真的!農委會茶葉改良場做出全球首創技術,以冷凝方式萃取茶香,而且不損及茶葉使用,在製茶過程中就能取得茶香,製成茶香露,一點也不會影響茶葉的製成;相同的技術,還能應用在萃取花香上,等於是乾燥花朵的同時,取得花香純露,而乾燥後的花,還能拿來泡花茶,花朵雙重利用,完全不浪費。   走進製茶廠,滿滿茶香,喝茶不僅講究口感喉韻,香氣更是一大賣點,茶改場經過數年研發,終於研發出新型專利「茶香萃取裝置」,可以將茶葉加工過程中揮發的香氣,收集起來,製成「茶香露」,留下製茶師傅在製茶過程中獨享的香氣。茶香露的香氣非常濃郁,但純天然萃取,以高香型的文山包種茶為例,1公斤可以萃取到30至100克的茶香露原料,茶改場認為是很有潛力的原料產品。 萃取裝置只有冰箱大小,外加在茶農現有熱風乾燥機即可操作   農委會茶葉改良場製茶課長楊美珠表示,這台萃取機可以配合茶農現有的熱風乾燥機,萃取茶葉烘焙或乾燥過程中,收集到的茶葉揮發性水蒸氣或香氣,經過冷凝,即可成為茶香露;萃取完的乾燥空氣還能再循環回到烘焙模組,同時可增加烘乾效率與烘乾物的香氣純淨度。   茶農當然擔心,茶香被萃取走了,影響茶葉成品品質。楊美珠解釋,加裝萃取機不僅不會影響茶葉製成後的香氣,甚至讓茶葉聞起來更香,是製作高香型茶葉的秘密武器,萃取完茶香露後的乾燥空氣再循環回到乾燥設備,可以增加烘乾效率與茶葉香氣純度。 萃取機延伸應用 花香也能這樣做   國外萃取香氣製成純露的方式,以花草純露為例,都是水煮蒸餾,如此一來,花草就成了廢棄物,但茶改場的萃取技術可以同時乾燥花草植物,與傳統烘焙法相比,可以保留更多花草更多的風味;萃取香氣的部分,與傳統蒸餾法產製的純露比較,因水分100%來自植物本身的細胞水分,因此香氣更為清新優質,更接近植物原本的香氣。   茶改場以這台萃取花香,做過玫瑰、玫瑰天竺葵、茉莉花、野薑花、玉蘭花、金銀花、小油菊,以及茶花,已有業者技轉,製成植物芳香分子水上市。至於茶香露,茶改規劃將做多元應用,茶香露尚未單品銷售。 茶葉改良場研發出茶香收集捕捉技術並採非專屬授權,因國際間尚無此類茶香天然原料產品,製茶課課長楊美珠(圖左1)認為產業可掌握天然原萃茶香產品的市場契機。(圖/陳儷方攝) 茶香萃取裝置。(圖/茶業改良場提供) 茶香露。(圖/茶業改良場提供)
科學家發現能提高植物油產量的永續作法
2019/05/02
植物油(vegetable oil)多提取自油菜、大豆及向日葵等富含油脂成分的種子。經加工提取的植物油除了作為料理用油外,也可製成對環境衝擊較小的生質柴油(biodiesel),以替代當今長期倚賴的石化燃料。新加坡南洋理工大學(Nanyang Technological University)的研究團隊藉由生物科技,找出可提升作物種子油脂含量的關鍵方法。   南洋理工大學的研究團隊首先在研究材料上選擇與十字花科作物親緣關係較近、遺傳資訊已被徹底研究的模式生物阿拉伯芥(Arabidopsis)進行研究,希望能藉此找出提升油脂的關鍵調控機制。研究團隊在先前的研究中發現,造成植物種子表皮產生皺摺(wrinkled)性狀的轉錄因子WRINKLED1 (WRI1)與參與脂質生合成的14-3-3蛋白(14–3-3 proteins)是主要關鍵。藉由在菸草暫時性轉殖表現系統(Nicotiana benthamiana transient expression system)的研究結果,研究團隊認為阿拉伯芥的14-3-3蛋白與轉錄因子WRI1之間發生交互作用,而兩者在共同表現的同時亦提高油脂的含量。   研究團隊在這樣的研究基礎上,進一步以遺傳改良的方式改造其中的關鍵蛋白WRI1。研究團隊宣稱,經改良的種子除了令種子表面具有明顯的皺褶性狀外,改良的種子的油脂含量也較一般種子多出15%。   相較於一次性開採的石油而言,以植物油為原料製作的生質柴油可在適當的經營下永續進行生產,因此植物油的開法及應用在未來極具潛力。為此,以生物技術手段提升作物油脂含量等方面的研究及成果,將有助於未來推動替代性能源的使用,進而逐步取代全球長期仰賴的石化能源。在另一方面,由於該研究主要用途為能源應用方面,因此可降低社會大眾對於遺傳改造作物在生活應用方面的疑慮。【延伸閱讀】改善可再生能源的製造的新方法   該研究有關之重大發現已發表在< Plant Signaling & Behavior>,關鍵核心技術已申請專利並進行專利審查階段。
巴布紐幾內亞的豬農已成功運用區塊鏈技術進行溯源管理
2019/05/01
區塊鏈(blockchain)是種分散式帳本(distributed ledger technology),其利用分散式(或稱去中心化,decentralized)系統進行資訊處理、驗證、授權等相關交易機制,並將交易結果加密記錄成無法竄改的區塊,最後將驗證區塊串接形成紀錄著龐大訊息的區塊鏈。由於區塊鏈技術可藉由一定的驗證與加密機制,確保資料在處理過程中無法被竄改且過程公開,因此該技術近年來已拓展至金融領域以外的領域。   農業生產方面,結合區塊鏈技術所開發的溯源管理系統逐漸受到全球重視。巴布紐幾內亞(Papua New Guinea)的豬農就在聯合國糧食及農業組織(Food and Agriculture Organization of the United Nations,簡稱糧農組織FAO)與在地農業當局的輔導下,向當地養豬戶推廣新一代家畜溯源區塊鏈系統。目前該家畜溯源區塊鏈系統首先由聯合國糧農組織在巴布紐幾內亞吉瓦卡省(Jiwaka)的25戶養豬農進行先導實驗。   為了能充分拓展這項技術,在當地政府與聯合國糧農組織共同合作下,首先升級當地的硬體通訊設備,改善當地無線頻寬的問題,接著在養殖場域建置無線射頻辨識(radio-frequency identification,簡稱RFID)設施及開發能透過遠端操作的應用程式。藉由這些設備,養豬戶便可利用數位化的方式記錄如豬隻重量、豬隻餵食紀錄及疫苗施打紀錄等有關豬隻飼養的健康資訊,並以行動應用程式掌握即時資訊,買家也能透過這套溯源系統挑選符合自己的農特產品。由於該溯源系統結合區塊鏈技術,因此可避免原始數據被恣意竄改的可能性,進而提升產品的可信度及安全性。除了家畜溯源區塊鏈系統的推廣外,聯合國糧農組織也透過農民輔導的方式培訓養豬農,盼以此改善豬隻健康與提升產值。聯合國糧農組織也與國際電信聯盟(International Telecommunication Union,簡稱ITU)共同制定巴布紐幾內亞的國家電子農業(e-Agriculture)發展戰略目標,盼能藉此因應未來所面臨的挑戰。【延伸閱讀】新型快速檢測蝦中抗生素殘留的方法   聯合國糧農組織接下來要著手改進應用程式,使介面更符合當地農民的需求外,聯合國糧農組織也希望結合通訊業者及銀行業者,發展行動支付服務,使交易過程更為便利。未來也希望在區塊鏈技術的推廣下提升產品的安全可靠性,使在地產業能邁向國際市場。   除了國際組織積極地推動外,我國目前也由行政院農業委員會逐步導入區塊鏈前瞻技術,希望能在溯源管理、農業金融創新等方面加以應用,以提升我國在智慧農業領域的發展。
世界衛生組織已逐步為人體基因編輯規劃治理架構
2019/04/30
聯合國世界衛生組織(World Health Organization,簡稱WHO)為因應新興基因編輯(genome editing)技術在人類應用上造成的倫理道德、醫療行為及社會法律等諸多議題,遂於去年底成立全球跨領域專家工作小組(global multi-disciplinary expert panel)。透過專家學者們重新審視其中的問題,並擬定全球遵循之規範標準,將相關建議定期提供給WHO參考。最近,跨領域專家工作小組已針對人體基因編輯的研究行為進行探討,於3月18-19日召開首屆諮詢會議,在為時兩天的跨領域專家討論中,專家委員們審視了近期人體基因編輯研究行為,其中也回顧發生在中國的基因編輯嬰兒事件。   針對涉及醫療行為及倫理道德的部分,專家委員們認為以基因編輯進行的人體醫療行為在現階段是不負責任的作法。專家委員們認為應在人體基因編輯研究期間,將研究內容透明公開。另外專家委員們進一步提出,應由WHO設立全球統一監管的單位,釐清基因編輯目前在科學方面的進展,並確保現階段的科學技術符合現階段的科學及道德標準。該想法是從事人體基因編輯研究前,應先進行登記作業(registry),確保研究過程在公開透明的情況下進行監督。【延伸閱讀】英國國家農民聯盟認為未來新育種技術之作物將具有極大的潛在效益   在未來,跨領域專家工作小組將廣邀從事人體基因編輯研究的個人或研究團隊進行討論,相互交流時下科研現況及各政府規範,以確保研究過程中符合相關科學及道德規範。未來也會發展技術規範準則及適合的工具,降低基因編輯對人們可能造成的危害。在未來的兩年內,跨領域專家工作小組會透過一系列的會議匯集各界意見,最終提出可擴充、永續應用在各級層面的全面性治理架構(governance framework)。最後,跨領域專家工作小組也會匯集包含技術專利、社會科學、倫理學、社會科學等領域在內的意見。   WHO試圖透過建立公開透明的登記作業制度,分享各國現階段人體基因編輯的研究成果,並進行有效的管理作業。目前這項制度仍由WHO進行意見蒐集與規劃中。
發展混農林業以兼顧農業需求與維持鳥類物種多樣性
2019/04/29
在人們對糧食或經濟作物的需求日漸提高的同時,在兼顧區域生態保護與經濟發展的選擇中,混農林業(agroforestry,又稱農林間作或複合農林業)是可供選擇的項目之一。混農林業是結合林業與農業的經營管理模式,將多年生的木本植物與季節性收穫的作物混合種植的方式。由於混農林業是在不破壞當地生態系功能的情況下導入的農業經營模式,而非以生產為主要導向的經營方式,因此雖然產值較傳統農業經營來得低,但與一般傳統農業相較下,顯得更環保與生態友善。然而,混農林業的經營對物種多樣性的維持與保育方面的貢獻究竟為何?美國德拉瓦大學(University of Delaware)的研究顯示,在混農林業從事的作物生產中,樹種組成對於候鳥保育揭示一定程度的重要性。   在一般民眾的認知中,林下經營的作物生產均對環境與生態的衝擊較低。根據這個想法,德拉瓦大學的研究團隊到位於新熱帶(American Neotropics)地區兩處通過鳥類友善認證(Bird Friendly Certificate)的咖啡農場進行調查。研究主要調查咖啡園裡北美候鳥的物種及族群組成、觀察鳥類在不同的樹間的覓食行為、統計鳥類在不同樹種間覓食所花費的時間、觀察不同樹種與鳥類組成之間的變化關係、觀察特定昆蟲在不同樹種間的數量差異、以及推論鳥類是否具偏好利用特定樹種的行為。研究發現,鳥類物種組成受特定樹種的影響,這些特定樹種多為原產於當地區域的原生種(native species,又稱本地種、固有種)。研究團隊發現,原生樹種擁有許多可作為候鳥食物的昆蟲,因此許多鳥類會花時間在原生樹種間找食物,呈現偏好利用特定樹種資源的現象。研究主要發現樹種是候鳥物種豐度(species richness)的關鍵因子,是影響鳥類棲息環境與行為偏好的因素。   研究也指出,並非林下經營的咖啡生產都是環境友善的,假如混農林業的類型是屬於非原生樹種的林相組成,而是以育林、果樹生產等目標導向為主的林相結構,這將可能影響鳥類的主要覓食來源,恐非環境友善的作物生產模式。研究呼籲,選擇以原生樹種組成的混農林業,才是真正有益於環境的永續經營方式。【延伸閱讀】評估植物外來種是否成為入侵種之新興工具   該研究由迪士尼世界保育基金(Disney Worldwide Conservation Fund)與德拉瓦大學資助,相關研究成果刊登在<Biotropica>。
專家們表示:新興植物育種技術將能解決未來糧食安全問題
2019/04/26
著名的英國經濟學家馬爾薩斯(Malthus)在其著作<人口論>中推測:人口將成指數增長,而糧食將成線性增長;在這樣的模型下,馬爾薩斯預期未來多數人將會因糧食短缺問題,爆發糧食安全危機,此現象稱為馬爾薩斯災難(Malthusian catastrophe)。然而,隨著工業革命帶來的科學發展及技術革新下,藉由科技的進展,逐漸改變了糧食生產方式與生產量,最終避免了大規模的馬爾薩斯災難。由此可見,科技進步的同時也一並提升農糧產值,使多數人們免於飢餓之苦,這偉大成就的背後不乏遺傳育種及基因改良(genetically modified)技術的結合。   科學家們利用轉基因技術,將抗性基因由其他物種轉殖(transfer)到目標作物的基因組中,使標作物具備抗旱、抗寒或抗病蟲害等性狀。然而,這項技術有可能污染物種基因庫或外來基因可能由農業環境逸散至野外環境方面的風險,因此各國在上市前都會謹慎評估,並以法律規範之。為消除轉基因技術在食品及環境方面的疑慮,科學家轉而針對以CRISPR/Cas9進行的基因編輯(genome editing)技術進行探討。   有別於傳統基改生物(genetically modified organisms,簡稱GMOs)以基因轉殖的方式在生物的基因組中加入外來基因,基因編輯是利用CRISPR/Cas9的定位技術,利用改良的Cas9蛋白找到基因組上的目標DNA序列並與之結合,利用鹼基的插入-刪除(insertion-deletion)造成的突變,藉此靜默目標基因的功能。由於多數的基因編輯不涉及轉基因的過程,因此基因編輯作物(genome-edited crops)在某種程度上有別於基改作物。【延伸閱讀】植物如何區分有益微生物和有害微生物   雖然美國及日本的有關單位均認為基因編輯作物不應被視為基改作物,僅需依一般食品安全的審核標準規範即可;然而歐洲法院卻以較嚴格的標準認定基因編輯作物應比照基改作物的審核標準。比利時列日大學(University of Liège)及德國哥廷根大學(University of Goettingen)的研究團隊均認為,這樣的判決恐影響基因編輯作物在未來的應用與發展,無助於解決糧食安全問題。專家們呼籲,基因編輯作物的研究不應重蹈基改作物發展的覆轍,被嚴格的規範所限制,而是應該以謹慎的管理方式,開啟基因編輯的研究以解決未來可能發生的糧食安全問題。   相關評論已發表在<Science>。
科學家利用綠藻去除污水中有害的環境賀爾蒙
2019/04/25
環境賀爾蒙又稱為內分泌干擾物(environmental hormones或endocrine disrupting chemicals,簡稱EDCs),由於其有機分子結構與生物賀爾蒙的結構類似,因此具有與賀爾蒙相似的功能,同樣能干擾及影響生物的生理系統,對生物的生長、發育及繁殖產生影響,散布在環境中的賀爾蒙污染更是公認的慢性殺手,恐造成物種滅絕。為此,去除有害的環境賀爾蒙將是刻不容緩的環保議題。   在每日排放的事業廢水及家庭污水中,均含有高濃度的環境賀爾蒙,若未經污水處理就放流至鄰近水體,恐造成水體環境與生物暴露在高污染的風險中,除現有的污水處理技術外,科學家們也設法開發高效的生物處理方法。日前美國沙漠研究所(Desert Research Institute)的研究團隊便嘗試開發以藻類去除水中環境賀爾蒙的方法。   研究團隊利用淡水中常見的綠藻(Nannochloris sp.)進行污水處理方面的研究。研究團隊先將內華達州收集的廢污水經初級與部分次級處理,去除大部分的有機物,接著分別以超濾法(ultrafiltration)及臭氧氧化法(ozonation)進行前處理並滅菌,以確保廢水中無其他生物因子干擾後續淨化過程。經過上述前處理後,接著進行長達七日的綠藻淨化過程。研究發現,綠藻在超濾法前處理的廢水中具有較佳的生長表現,而且顯著地降低三種環境賀爾蒙的濃度,換算其除率皆近六成;然而,綠藻在臭氧氧化法前處理的廢水中的表現較不理想,並未達到去除水體中環境賀爾蒙的效果,生長狀況也較差。研究發現去除環境賀爾蒙的機制中,主要是透過光解(photolysis)、生物吸收(biosorption)與生物降解(biodegradation)等機制。研究發現,雖然綠藻有助於去除水中有害的環境賀爾蒙,但並非所有的環境賀爾蒙都能有效去除,去除率隨著污水前處理法的不同而有所差異。【延伸閱讀】海綿作為海洋微污染的生物監測   沙漠研究所的專家們表示,該研究嘗試改變綠藻的用途,將以往用於吸收重金屬與無機物污染物的綠藻進行另類研究,轉而探討綠藻對有機污染物的處理效果,也揭示了綠藻在這方面的潛力與未來需要克服的限制。   該研究由沙漠研究所提供資金上的協助,相關研究成果已發表在<Environmental Pollution>。
高粱類黃酮萃取物可望成為對抗玉米蚜的天然生物製劑
2019/04/24
玉米蚜(corn leaf aphid,Rhopalosiphum maidis)是禾本科作物中常見的害蟲,主要宿主包含玉米、稻米、小麥與高粱等常見的經濟作物。玉米蚜會以特殊構造的口器破壞植物表皮並吸吮體內葉部汁液,過程中除了對葉部發育造成影響外,玉米蚜攜帶的病原及排泄物會嚴重地影響植物的生理功能。除了施用化學性藥劑加以防治之外,生物性製劑將是減少環境衝擊與降低食安疑慮的替代方式。美國賓州州立大學(Pennsylvania State University)的研究顯示,由高粱(Sorghum,Sorghum bicolor)生合成的類黃酮(flavonoids,又稱黃酮類化合物)成分將有效地防治玉米蚜造成的病蟲害。【延伸閱讀】線蟲費洛蒙可望成為誘發作物抗性的新興生物製劑   類黃酮是植物生合成中常見的次級代謝物,除了一般廣為人知的抗氧化特性外,部分研究指出類黃酮也有病蟲害防治的功能。賓州州立大學的研究團隊在先前以高粱進行的研究中便得知,MYB轉錄因子之一的yellow seed1 (y1)是影響下游功能性基因表現的重要基因,研究發現高粱y1基因座的不同基因型與類黃酮3-deoxyflavonoids (3-DFs)與3-deoxyanthocyanidins (3-DAs)的生合成相關,因此確定y1在高粱類黃酮生合成中扮演的角色。研究團隊在這個基礎上進行研究,先排除兩基因型的殖株在y1基因座以外的遺傳差異,僅探討y1在功能上的差異帶來的影響,發現Y1表現型(或稱functional y1)與y1不表現型(或稱null y1)兩者在玉米蚜的防禦上有所差異。研究觀察到,Y1表現型相對於y1不表現型的植株而言,具有較佳的抗蚜蟲能力。另一方面,加入Y1中胚軸萃取液(mesocotyl extracts)進行處理的植株,會使蚜蟲死亡率提升。這也證實由轉錄因子y1調控的類黃酮生合成途徑是抗玉米蚜的重要關鍵,能有效地消滅玉米蚜個體及抑制族群成長,也顯示特定黃酮類化合物具開發成為生物製劑的潛力。   該研究由美國農業部糧食及農業研究所(US Department of Agriculture's National Institute of Food and Agriculture)給予經費資助,相關研究已發表在<Journal of Chemical Ecology>。
發光二極體可望取代高壓鈉燈具成為新一代溫室補光設備
2019/04/23
溫室是為植物生長所設計的設備,其目的是保持環境的一致性,使植物在適當的環境下得以生存。透過控制溫室的溫度、濕度或日照長度等生長因子,可藉此調控植物的生理週期,進而影響收穫的品質與收成時間。溫室的設計因地區而異,例如:在低緯度熱帶地區中,溫室經常保持一定的濕度或遮蔽多餘的光照,避免植物體內的水分在炎熱、乾旱的環境下過度蒸發;而在溫帶或緯度較高的地區,農民們常在溫室中加入額外的人工光源,以此避免因晝夜因季節性的變化,影響植物的光週期(photoperiod)。由此可知,位在高緯地區的國家,農民時常面臨到光照過長或不足的情況,這時溫室中的人工補光(supplemental lighting)設備就極為重要。   傳統的溫室補光設備多以高強度氣體放電(high-intensity discharge,簡稱HID)的高壓鈉(high-pressure sodium,簡稱HPS)燈具為主。近年來,由於發光二極體(light-emitting diode,簡稱LED)具有較高的能源轉換效率、以及可提供穩定的特定波長等優勢,已逐漸成為日常燈具的主流,加上LED的製程已日臻完善,因此越來越多以LED做為光源,對植物進行生理方面的實驗。加拿大貴湖大學(University of Guelph)的研究團隊針對LED做為用溫室補光設備的可行性進行研究評估。   研究團隊以傳統HPS與LED兩種不同光源做為溫室的補光設備,對三種非洲菊切花(Gerbera jamesonii,cut gerbera)的栽培種進行相同光源範圍的補光處理,並觀察三個栽培種在不同光源處理下生長的情況。研究發現,不論是以HPS或是LED進行補光,三個栽培種的植株皆無存在顯著性狀上的差異,收成的植株均符合採收及販售的標準。【延伸閱讀】為高價作物量身打造之高隧道式設施在農園藝經營中面臨地挑戰及優勢   雖然部分數據顯示,LED補光的非洲菊切花較傳統HPS補光的非洲菊切花的品質稍佳,然而以LED補光是否在經濟方面具有優勢仍是未來需要探討的議題。貴湖大學的研究團隊未來將會計算設備建置的成本及所生產所需消耗電力,在考量不同生產環境所需的成本後,算出LED對於園藝產業的經濟效益,並為光週期敏感的長日照園藝作物提供最佳的經營生產模式。   該研究由國際非洲菊切花協會(International Cut Flower Growers Association)資助,相關研究成果已發表在<HortScience>。
研究發現咖啡含有抑制攝護腺癌細胞的成分
2019/04/22
攝護腺癌(prostate cancer,又稱前列腺癌)是臺灣男性常見的癌症之一,其發生率與年齡及性別有關。根據行政院衛生福利部國民健康署統計可發現,105年攝護腺癌發生率在全國十大死因中高居第四,其好發族群與年齡多為40-70歲的男性。近年來在衛教推廣下,機能性產品也越來越受國人重視,其中咖啡作為當代重要的經濟作物、現代人不可或缺的飲品外,先前的研究也自咖啡豆中鑑定找出許多具有抗癌的效果的次級代謝物成分。   近期一項由日本金澤大學(Kanazawa University)的研究團隊發表與咖啡相關的醫療研究顯示,咖啡中含有多種抑制攝護腺癌細胞的成分,這些化合物多半具抗發炎或抗癌的機能。研究團隊首先測試其中6種由咖啡合成的化合物,觀察其對攝護腺癌細胞的抑制效果。實驗發現乙酸咖啡豆醇(kahweol acetate)與咖啡醇(cafestol)這兩種雙萜類(diterpene)化合物具有延緩攝護腺癌細胞生長與抑制癌細胞轉移的效果,接著研究團隊便進行動物試驗,將具有攝護腺癌細胞的大鼠分別分成未處理的控制組、以乙酸咖啡豆醇進行處理的實驗組、以咖啡豆醇(kahweol)進行處理的實驗組與加入兩種雙萜類進行處理的實驗組。實驗結果顯示,雖然各別加入乙酸咖啡豆醇或咖啡醇的實驗都觀察到大鼠體內的攝護腺癌細胞受不同程度的抑制,然而同時加入兩種化合物的效果與控制組相比,在統計上顯著地抑制癌細胞的生長。【延伸閱讀】研究證實咖啡加工的副產物萃取物富含許多機能性成分   研究發現,攝護腺癌細胞在乙酸咖啡豆醇與咖啡醇兩者協同作用(synergistic effects)下,可有效地抑制攝護腺癌細胞的生長。雖然咖啡中含有這兩種抑制癌細胞生長的化合物,然而化合物在生物體中的確切機轉與可能產生的副作用仍屬未知,加上人體試驗並未進行,該研究仍有待未來更進一步的研究證實其生化機能及療效。   該研究由日本學術振興會資助,相關研究成果已發表在<The Prostate>。
利用地理資訊系統整合日本全國土壤肥力資訊
2019/04/19
土壤肥力(soil fertility)係指土壤支持作物生長的能力。由於不同的作物對於營養成分與土質需求不同,因此應先了解農地本身的地力情況、評估當地氣候環境,以適地適種的方式進行經營管理。為此,基本的土壤肥力調查與土地資源盤點將有助於農民初步了解農地的現況,經測量土壤基本參數,除作為施肥參考的重要依據外,也能一併實現合理化施肥的目標。近年來,土壤肥力或土壤組成分的基本調查也越來越被世界各國所重視,聯合國糧食及農業組織這些年也持續推廣土壤方面的普查與資料庫的建立,盼能藉此輔導當地農民進行土壤健康管理與推廣農作物栽植。   除此之外,各國的農試單位也發展自身的土壤資料庫,作為管理國土或輔導農民的工具,日本國立研究開發法人農業、食品產業技術綜合研究機構(National Agriculture and Food Research Organization,簡稱農研機構NARO)也開發以地理資訊系統整合日本農地的基本參數,並對日本國內的農地地力進行全面性的盤點。該系統最早於2017年4月上線,提供1:200,000比例尺的地圖,並包含農業與非農業用地的基本參數,包括各形式土壤的特性與農地土壤肥力。在今年改版升級的系統中加入日本若干行政區提供的農地土壤肥力的基本參數,並提供各種作物所需的生長及肥料建議用量,作為合理化施肥的參考依據。該線上資料庫也可利用移動裝置連線閱覽,供現場即時查詢的服務,讓農民現場查詢自家土壤的肥力狀況。   臺灣在土壤管理方面也由行政院農業委員會農業試驗所將調查後的資訊整合至資料庫,提供土壤肥力、微生物分布、性質分布與地面作物判釋等視覺化研究結果。國內的調查係由林業試驗所、水土保持局與農業試驗所等單位共同完成,供基礎科學研究,並結合土壤肥力測量及作物營養診斷服務,加強合理化施肥、提高肥料利用率、減少肥料浪費,目的是增加農業產量。【延伸閱讀】自動擠奶機器人的使用有助於乳牛繁殖時的育種選擇   雖然國內已開發一套線上土壤資料供應查詢平台,但隨著現代農地用途的改變,必要時應適時地更新土壤肥力資訊,以提供人們最新的肥力資訊。或許日本農研機構的研究成果可為此提供平台維護的參考依據。
多國農業部長支持OIE動物數據系統的數位化
2019/04/18
現今世界上有數億人口依靠動物生產食物或以此獲得經濟收入,這些人們的生活與動物生產的永續性具有直接關聯。根據專家估計,動物疾病約造成全球20%的生產損失,若是能提升各項系統的數位化程度,可強化國際間的資訊交流,將有助於幫助全球畜牧業進行更高效率的生產,並提升產業的可信任度與永續性。   第11屆全球糧食和農業論壇(Global Forum for Food and Agriculture, GFFA)於今(2019)年1月在德國柏林舉行,主題為農業數位化—未來農業的智慧解決方案(Agriculture Goes Digital – Smart Solutions for Future Farming),吸引許多國家的農業部會相關首長參加。這些首長於會議當中皆支持世界動物衛生信息系統(Office international des epizooties - World Animal Health Information System, OIE-WAHIS)的數位化轉型。   目前非洲豬瘟(African swine fever)傳播是全球共同面臨的重要問題之一,此種疾病對豬農收益造成嚴重威脅,有效管理各國所分享的動物健康狀況與相關可靠資訊,有利於促進動物和衍生產品的貿易安全性。此系統提供了約200個國家的120多種動物疾病資訊,這些資訊將主動傳播給目前的12,000名訂戶,且可公開給大眾查詢。此外,還利用地理資訊系統和商業智慧工具促進資料視覺化(Data Visualization),方便人們使用和進行全面性的分析。【延伸閱讀】以非接觸性近紅外光譜儀快速且精確地判斷芒果成熟度   OIE正在持續升級WAHIS,核心功能預計將於2019年底完成,並將繼續發展,促進用戶利用這種現代化和動態式的平台報告動物健康狀況。
研究發現糞金龜能改變土壤菌相組成有助於強化糧食安全
2019/04/17
作物生長除受長期氣候因素影響外,土壤品質的好壞亦影響著農作物生長及產量多寡。土壤環境按其組成,可將之概略分為非生物因子與生物因子,其中土壤微生物、節肢動物、環節動物、蘚苔類等可視為影響土壤環境的生物因子。許多情況下生物—生物、生物—環境、環境—環境間彼此的交互作用可能會影響到微環境的組成,進而造成微棲地的變化。美國華盛頓州立大學(Washington State University)的研究團隊經長時間的觀察與研究,發現糞金龜(dung beetles)這類糞食性生物(coprophage)可在短時間內快速的改造土壤環境,進而改變土壤微生物的組成。   華盛頓州立大學比較不同農場經營模式下所造成的生物多樣性差異,研究團隊分別調查位於美國西岸傳統經營與有機經營的農場共計70處,比較兩者在生物多樣性的差異及探討經營模式對糧食安全方面的影響。研究首先針對可能影響糧食安全的因素著手,分別調查糞金龜去除豬隻排泄物的能力及計算地下土壤微生物的種類與其多樣性。研究發現,農場以有機方式經營下,糞金龜能有效率地清除地表上的排泄物,一方面減少如O157:H7型大腸桿菌等食源性病原的滋生,降低人們生病的機率;另一方面則是藉糞金龜快速復原地表原先被排泄物污染的土壤環境,維持土壤的生物多樣性。【延伸閱讀】有機農業促進法5月30日施行 公有土地租期至少10年、租金打6折   研究透過檢測檢驗的方式計算排泄物所帶來的病源菌種類,並以分子生物學方式檢測土壤微生物的DNA並推估土壤微生物的多樣性。兩者研究皆證實有機農場的糞金龜在其中扮演重要角色。根據這樣的研究結果,研究團隊呼籲農場經營者應對農場環境所能提供的生態系服務(ecosystem service)有一定程度的了解,以便做出正確的決策。此外,應設法保持相當程度的生物多樣性,方能減少食源性疾病的發生,進而提升糧食安全。
美國有關當局已公告規範以細胞培養之人造肉
2019/04/16
為滿足人類對肉品日益漸增的需求,畜牧業成為支撐這龐大市場的產業之一。然而研究普遍認為,傳統的畜牧業恐造成溫室效應加劇、未經處理之廢水排放也恐造成鄰近河川的污染。人造肉(cultured meat,又稱試管肉或人工肉)的研究在這個背景下孕育而生。   人造肉研究的目標之一是希望將動物細胞或組織以體外(in vitro)培養技術,培養出可食用的肌肉組織,並希望能在未來成為人們主要蛋白質攝取來源之一。人造肉產品率先由荷蘭馬斯垂克大學(Maastricht University)波斯特教授(Mark Post)的研究團隊於2013年展示其開發成果。之後便展開一連串的研究,相關團隊預計在2021年正式將人造肉商品化。雖然經細胞培養的人造肉在外觀上似乎與普通的肉品無異,但由於人造肉的培養的製造過程及其對環境影響與人體危害的評估仍尚待釐清,加上人造肉有別於早已上市流通並規範許久的基因改良(genetically modified)食品,因此有必要為此新興商品另立法律加以規範。   美國農業部食品安全檢疫局(U.S. Department of Agriculture's Food Safety and Inspection Service)與衛生及公共服務部食品藥物管理局(U.S. Department of Health and Human Services' Food and Drug Administration)於近期發表對人造肉相關規範的共同協議,協議中表示食品安全檢疫局與食品藥物管理局將共同監督由細胞/組織培養之人造肉商品。其中,食品藥物管理局將針對細胞收集、細胞儲存、細胞生長及分化等部分進行監督,而食品安全檢疫局則對以牲畜、畜禽等作為細胞/組織培養上市販售之商品進行產品品質檢驗及產品標示的監督作業。該協議確保美國人民可安心食用人造肉。【延伸閱讀】新興基因編輯CRISPR/Cas9之最新應用   隨著食品科技的進步,唯有嚴謹的檢測檢驗流程及一套完善的監督管理標準,才能有效地為消費者的健康把關。
正確食品標示的基改鮭魚產品可望正式在美國販售
2019/04/15
美國食品藥物管理局(Food and Drug Administration)已解除於2015年批准上市的基改鮭魚(genetically modified salmon,或稱genetically engineered salmon)的進口禁令,可望最快於今年正式上市販售。這種被稱為科學怪魚(Frankenfish)的鮭魚是由美國AquaBounty Technologies, Inc.利用遺傳工程,將大西洋鮭(Salmo salar)體內加入由opAFP-GHc2兩基因組成的共構基因(gene construct),使個體同時增強表現生長激素與抗凍蛋白的功能,與普通的大西洋鮭比較之下較能抗低溫逆境與分泌較多生長激素。由於基改鮭魚是三倍體的生物,因此理論上該研究品系不會與野外近緣族群雜交,可避免基因藉由雜交的方式破壞原始族群的基因庫,除了以上的生殖隔離機制,該基改品系也通過美國食品藥物管理局的環境影響評估。【延伸閱讀】世界衛生組織已逐步為人體基因編輯規劃治理架構   雖然基改鮭魚早在2015年就通過美國食品藥物管理局所規範的基改生物評估,成為美國首例基改動物核准作為食品上市的案例。然而,美國當局為統一基因改良產品的標示規範、避免食品或相關產品標示不全並善盡告知消費者之義務,美國國會指示基改相關產品須待相關配套措施上路後,方可正式核准上市。由於美國食品藥物管理局非責任主管機關,靜待相關法律制定期間,食品藥物管理局先於2016年發布進口禁令,暫時禁止在加拿大生產的基改鮭魚及其魚卵登入美國本土,並禁止國內從事販售及飼養之情事。直到2018年底,責任主管機關美國農業部(United States Department of Agriculture)建立美國國家生物工程食品揭露標準(National Bioengineered Food Disclosure),強制要求基改或有基改之虞的食品須在上架時揭露其完整產品資訊與告知消費者可能之健康與環境風險,並統一規範標示的定義與發佈產品標章形式。有了確切的規範標準,美國食品藥物管理局便解除2015年對基改鮭魚頒布的進口禁令,未來AquaBounty Technologies, Inc.的基改鮭魚食品便可進口到美國本土進行市面販售。除商品販售外,基改鮭魚的魚卵也可進口到美國本土,飼養在由美國食品藥物管理局核准,由AquaBounty Technologies, Inc.設立在印第安納州的陸上繁養殖中心。雖然基改鮭魚通過環境風險與人體健康安全評估,但仍有部分團體或個人對此表示擔心,並發起與美國食品藥物管理局的訴訟,希望能藉由官司讓基改鮭魚下架。   不論民眾對基改鮭魚的評價如何,在歷時多年的研發與驗證下,美國消費者們可望在不久的將來一嚐基改鮭魚的風味。
研究證實酪梨籽萃取物具有抗發炎活性
2019/04/12
酪梨(avocado;Persea Americana, Lauraceae)是重要的熱帶作物,其果肉擁有豐富的不飽和脂肪酸、膳食纖維、維生素B、維生素E等重要營養成分,是十分健康的熱帶水果。酪梨一般的吃法是取其果肉直接食用或作為食材加以利用,處理過程中往往將果實內的種子直接丟棄。然而美國賓州州立大學(Pennsylvania State University)的研究團隊發現酪梨籽萃取物可能對發炎反應有良好的抑制效果。   賓州州立大學的研究團隊最先於十多年前研發以酪梨籽萃取物為食用色素的技術,在當時仍未發現其亮橘色(vibrant orange)的色素成分中竟然具有抗發炎的特性。為證實酪梨籽萃取物的抗發炎效果,研究團隊建立細胞培養模式,觀察小鼠的巨噬細胞在LPS (Lipopolysaccharide)刺激下的發炎反應,將實驗分成控制組及加入不同濃度的酪梨籽萃取物(colored avocado seed extract,簡稱CASE),經24小時的處理後觀察與發炎反應相關的細胞因子。研究發現,加入酪梨籽萃取物的實驗組可有效地減少其發炎反應;研究也證實某些細胞因子的發炎程度與所加入的酪梨萃取物濃度有關,顯示出兩者間含有劑量依賴性(dose-dependent)的關係。【延伸閱讀】微生物代謝產物可幫助預防腸道發炎   這項研究證實酪梨籽萃取物或許具有抗發炎的活性,然而研究團隊希望能透過活體動物實驗進一步印證其抗發炎功效。一旦確立其功效,將可望將酪梨籽萃取物運用在治療癌症、心血管疾病、關節炎、結腸炎等許多與慢性發炎相關的疾病。   酪梨籽萃取物的研究或許能改變酪梨的生產與加工型態,將原本視為副產物的酪梨籽重新製成附加價值高的醫療保健產品。
經改造的土壤微生物或許能化植物為塑膠
2019/04/11
微生物存在於環境各個角落,微生物群落(community)的組成因不同的環境而異。不同環境下的微生物具有豐富且獨特的生物多樣性,科學家們往往可在不同環境中找出具有特殊生化功能的微生物,在進行適當的培養與遺傳工程後,便可利用微生物特殊的生化特性,完成人們的研究目的。美國威斯康辛大學麥迪遜分校(University of Wisconsin-Madison)的研究團隊在土壤中發現能將植物木質素轉換成聚酯纖維(polyester)前驅物的微生物。   植物細胞壁中主要存在纖維素、半纖維素及木質素等物質,由於木質素在製漿造紙產業中的附加價值不高,因此多做為副產物處理。然而研究團隊在土壤中發現學名為Novosphingobium aromaticivorans (Sphingomonadaceae)的微生物,是一種能將木質素轉化成其他化合物的微生物。該微生物能藉由體內的多種酵素,將一群特定芳香烴結構的化合物經不同酵素與生合成途徑,轉化為2-pyrone-4,6-dicarboxylic acid (簡稱PDC),這種將多種前驅物經不同酵素轉化為同一產物的過程稱為生物漏斗(biological funneling)。而上述的PDC可做為聚酯纖維的前驅物,該過程可望取代傳統以石化為原料進行合成的人造纖維,在減少石油的消耗之餘,同時也解決農、工業副產物的問題。由於PDC在微生物體內也僅是整個生合成途徑的中間產物(intermediates),為達到最佳產值,研究團隊對N. aromaticivorans進行遺傳工程,刪除代謝PDC的上游基因,確保PDC成為最終產物,藉此增加PDC的產量。【延伸閱讀】利用海藻生產生物塑膠的新方法   研究團隊在土壤中發現並改良的微生物可望於未來取代石化製造的聚酯纖維,解決農業副產物的問題,研究團隊也會在未來研究如何將生產規模提升。   相關研究已發表在<Green Chemistry>。

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