趨勢快訊 - 農業科技決策資訊平台

2018/09/11

生物感測器(biosensor，又名生物傳感器)是一種分析特定組成分的裝置，一般生物感測器具生物感測區(bioreceptor)及生物訊號傳輸轉換區(biotransducer)兩部分。生物感測器的偵測原理是將生物感測區偵測到的生化反應(例如：酵素催化、抗體抗原免疫結合)訊號產生之電化學、光學或質量訊號變化進行初步的接收，再將接收的訊號透過生物訊號傳輸轉換區進行轉換，轉換後的訊號通常利用儀器自訂或內建的資料庫進行比對分析其組成分，分析的結果最後透過顯示器呈現供人判讀。法商Aryballe的人造鼻(artificial nose)就是一款透過生化感測器(biochemical sensor)偵測不同氣體分子類型，並結合光學技術(optic technology)獲取氣體分子訊息的一台生物感測裝置。　　某些具有氣味的揮發性有機物(Volatile Organic Compounds, VOCs)充斥在環境中，不同比例成分混合的揮發性有機物構成我們所聞到的氣味，若能釐清揮發性有機物的種類與多寡便能了解物質的氣味的化學構成並量化之。人造鼻上的生化感測器可與不同的揮發性有機物結合產生特定的形式，透過用光學方式接收特定形式的光學訊號並放大處理，最後再比對Aryballe已建置的氣味資料庫，就可得知特定氣味的組成。人造鼻可應用於各種領域，包括食品科學方面。　　Aryballe的總裁Tristan Rousselle解釋自家的人造鼻並非取代人鼻，而是做為輔助辨識的工具，並宣稱人造鼻能透過檢測氣體分子在不同時間中的變化，推斷食物的氧化程度並研判食物的新鮮度。在食品工業上，人造鼻能聞出每批產品的風味，使其達到一致的品管標準，也能協助新商品的開發。【延伸閱讀】快速檢測假蜜的電子舌　　法商Aryballe目前已建構包含800多種氣味的資料庫，人造鼻已於上個月芝加哥食品科學學會(Institute of Food Technologists, IFT)展示發表。

#感測元件 #農產品安全 #生物感測器 #人造鼻

利用模型預測牛奶保存時的酸敗過程

2018/09/10

多數消費者在選擇鮮乳或乳製品前都會先觀看外包裝之製造日期與保存期限作為飲用及存放的依據，一般而言，鮮乳於加工過程中會經巴斯德滅菌法(Pasteurization)，將內部的生菌數降到可食用之安全值；而我國依殺菌方式將市面上販售之牛乳區分為長時間低溫殺菌或高溫短時間殺菌之鮮乳及超高溫滅菌之保久乳。　　雖然牛乳殺菌消毒的過程可殺死大部分的細菌，但卻無法完全消滅如芽孢桿菌屬(Bacillus)、類芽孢桿菌屬(Paenibacillus)及Viridibacillus屬等孢子生成菌(spore-forming bacteria)，這些細菌面對逆境時會產生內孢子(endospore)進行休眠，等待逆境結束再持續繁殖。而滅菌後的冷藏保存可抑制大部分微生物生長，然而部分耐冷孢子生成菌(Psychrotolerant spore-former)能於低溫環境大量繁殖，可能因此造成牛乳酸敗，飲用後引發腸胃不適。　　美國康乃爾大學食品科學系(Department of Food Science, Cornell University)的Buehler博士指出，這些芽孢桿菌或類芽孢桿菌可普遍存在於牧草、土壤、牛隻排泄物甚至擠乳器械等乳品加工的環節中，加工過程除了透過微孔過濾(microfiltration)的減低生菌數之外，控制加工及儲存環境溫度也是減緩細菌複製生長的關鍵。　　在康乃爾大學牛乳品質改善計畫(Milk Quality Improvement Program)中，Buehler博士所屬的團隊透過觀察芽孢桿菌目(Bacillales)細菌在6°C的30天生長曲線，並以此建立蒙地卡羅模擬模型(Monte Carlo simulation model)，用以推估細菌在不同殺菌處理與保存溫度下的生長狀態，並以此推算牛乳的酸敗速率，而經過實際實驗可驗證該模型的準確性。【延伸閱讀】新型雙功能塗料可防止細菌交叉污染新鮮農產品　　另外，該團隊利用模型預測經過高溫短時間殺菌的1.9公升的牛乳分別於6°C與4°C保存三週後的結果，保存在6°C環境中有的牛乳有66%產生酸敗(生菌數大於20,000 cfu/mL)，冷藏4°C的鮮乳則僅有9%產生酸敗，顯示低溫儲藏更能延長保存期限。　　Wiedmann教授認為，在未來5到8年內，消費者將可能不會在牛奶盒上找到有效期限，而是透過商品上的條碼以了解生產履歷內的真正食用期限。未來也能將溫度指示計放在包裝上，監控物流或保存過程中的溫度，精確地預測貨架期(Shelf life)，這項模型的建構將有助於消費者及物流業者個別或批次監控鮮乳確切的保存期限。

#農產品安全 #儲運管理 #農產品加工 #微生物應用 #內孢子 #牛乳

酵母生產防腐添加劑的應用潛力

2018/09/07

食品保存具有多種方式，包含低溫、脫水、真空包裝、高溫、使用食品添加劑……等，用以減緩食品本身劣變與微生物與毒素滋生，防止食源性疾病產生。目前市面上常用的防腐添加劑包含己二烯酸類、苯甲酸類、亞硝酸鹽等，可於法規規範下適量加入食品中以延長保存期限，但近年來越來越多的研究指出食用過量的人工添加劑易對健康造成危害，故開發天然、低毒性的新型加工技術或食品添加劑有利於減少消費者的選購疑慮。　　柚皮素(Naringenin)是柑橘皮中主要的黃酮類化合物(flavonoid)，也是酚類代謝(phenolic metabolites)產物，具有抗氧化與抑制微生物之特性，因此新加坡南洋理工大學(Nanyang Technological University，NTU)的研究人員利用較為安全的GRAS(Generally Recognized as Safe)酵母菌生產柚皮素，並測試產物抑制大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的狀況；發現與純柚皮素相比，酵母產物表現出更好的抗菌活性和抗氧化效果，顯示這些酚類物質間彼此作用的協同效益比起單一物質更佳。【延伸閱讀】用穀物殘渣降低食品中的糖含量　　由於許多植物面臨病蟲害或逆境時會分泌大量酚類物質以進行防禦反應，因此這些物質比起人工添加劑更加安全且天然；雖然目前許多研究皆表明此類物質抗微生物的潛力，但尚未有作為食品防腐添加的相關研究，NTU的發現為使用酵母生產黃酮類食品添加劑提升應用潛力。　　相關研究發表於<Food Chemistry>

#微生物應用 #農產品安全 #酵母 #黃酮類化合物 #GRAS

使用智慧型手機對牛隻進行秤重

2018/09/06

監測牛隻重量與其健康管理息息相關，傳統上須將動物個別驅趕至固定式或移動式的磅秤，然而大規模畜牧業因其管理動物數量眾多，不易於短時間內反覆量測體重，且其中所耗費的人力與時間成本較高，動物於秤重過程受到人為干擾，容易使其出現緊迫或高壓反應，進而影響心理與生理健康狀態，人員於作業過程也可能面臨受傷風險。　　匈牙利公司Agroninja則考量到智慧型手機的便利性，推出新的智慧型手機應用程式-Beefie，利用機器學習與智慧影像判讀技術對牛隻體重進行計算。只要在距離牛隻2-6公尺處利用安卓(Android) 5.1以上作業系統的智慧型手機拍攝動物側面照片，並依其指示輸入品種、性別、年齡和體型等參數，就能得到程式估算的牛隻體重；搭配輸入個別牛隻編號，程式就會記錄測量結果，並透過電子郵件傳送至管理者信箱，因此離線狀態也可讀取已儲存之牛隻體重資訊。【延伸閱讀】強化水體品質、提升檢測技術、發展綠能設施將健全漁業現代化發展　　了解動物身體狀況有助於改善飼料配方、治療追蹤和確認授精之關鍵，結合手持式技術有利於縮短時間成本，也能將動物留在原本的畜舍，排除例行性健康檢查時的緊迫感。因此應用程式會進行一段時間的拍攝，就算動物正處於非靜止狀態，使用者也能挑選出較為清楚的照片作為計算使用，並保有95%準確度。

#牛 #體重 #智慧型手機 #飼養與栽培管理

基因工程提升光合菌的固氮活性

2018/09/05

早期農民進行耕作時，每隔一段時間便會進行休耕，於土地地力恢復後再進行下一波種植。隨著人們對於糧食的需求量提高，重複使用同一塊土地種植作物會快速消耗地力，需要依照土壤性質、作物需求與環境變化適時提供肥料，才能確保植物生長良好；但肥料施用後並不完全被植物吸收，反而易受到雨水逕流、微生物利用或其他因素而損失，反而造成藻華等環境汙染。　　氮肥是作物主要養分之一，但是植物卻無法自行固定空氣中的氮，只能依靠微生物協助固氮或經由土壤吸收所需的含氮物質。此外，生產肥料需要消耗大量能源，不符合現今各地所提倡之永續性，因此美國華盛頓大學(Washington University)研究藍綠菌Cyanothece的固氮機制，希望將其應用於作物上，穩定未來全球的糧食安全。　　微生物可經由固氮酵素(nitrogenase)催化固氮作用，但此酵素卻會因為氧氣存在而失去效用，而藍綠菌Cyanothece可在白天行光合作用，並在夜間固定氮氣，故研究小組將Cyanothece 中的固氮基因群nif (nitrogen fixation)轉移至另一種藍細菌中，並加入氫化酶(hydrogenase)基因，成功提升固氮酵素對氧氣的耐受性，目前工程化的Synechocystis 6803菌株具有超過30%的固氮活性。【延伸閱讀】促進藍綠菌生產琥珀酸之方法　　研究小組未來將會繼續探討固氮基因群的影響細節，或應用於植物細胞的其他可能性，希望未來可減少施肥所帶來的能量與勞動力消耗。　　相關研究發表於美國微生物學會(American Society for Microbiology)推出的<mBio>

#固氮基因 #藍綠菌 #基因體學 #環境友善 #Cyanothece #Synechocystis

加拿大大湖保護計畫—農場磷過濾技術

2018/09/04

五大湖位於美國與加拿大的交界處，其中伊利湖因藻華大量增生而阻礙船隻前進，且藻華所釋放的毒素將對水中野生動物造成影響，因此人們竭盡方法減少土地中的磷流失並順著水流排放到湖中。然而儘管使用最佳管理措施(Best Management Practice，BMP)，依舊無法完全阻止磷流失，現今安大略省(Ontario)農田磷損失平均值約為200克/英畝，為了解決藻華產生的源頭問題，加拿大聯邦政府的大湖保護計劃(Great Lakes Protection Initiative)投資了60萬加幣於開發和測試從排水系統中去除磷的技術。　　目前在安大略省西南部有一個測試計畫，透過Thames River Phosphorous Reduction Collaborative營運，研究人員在農場安裝地表水過濾箱系統，該系統由2個過濾性儲罐組成，可吸附水中含磷，用於監測大雨後的地表溢流在進入過濾器前後水中的磷含量，就能計算磷流失狀況，此過濾系統使用成本估計為1萬英鎊處理25英畝土地。【延伸閱讀】碳粉可吸收多餘二氧化碳減少溫室氣體排放　　此項測試通過當地的農民聯合團體進行，未來將陸續於其他農民自願提供之試驗區域分別測試其他過濾技術，以便依不同的土壤性質、地形採取最適合的磷過濾和監測系統，或許也能配合開發磷回收系統，協助農場管理者更加妥適利用資源，降低生產與過濾器成本。相關資訊也可匯集至政策制定單位，提供政府作為施政方針與法規訂定之參考。

#磷流失 #藻華 #環境監控 #汙染處理

利用海洋微藻開發魚飼料，使養殖漁業生產更具永續性

2018/09/03

目前全球人口仍然持續增加，對於蛋白質等營養素之需求將會越來越多，但海洋資源枯竭問題也越加明顯，為有效維持人們所需要的蛋白質來源，近年來利用天然水面或人造池塭進行計畫生產之水產養殖產業成長非常迅速。人工飼料是集約式養殖所不可或缺的生產要素，隨著水產養殖業的發達，水產養殖動物成長所需之食物量也逐漸增加，而魚粉和魚油為魚飼料中主要成分，這些原料來自於海洋捕撈之小型魚類而得，例如鳳鱭、沙丁魚、鯡魚和鯖魚等，預計到2040年，對魚粉和魚油的需求將超過供應量，影響到人類的糧食安全。　　吳郭魚(Oreochromis niloticus)由於有極強的環境適應能力，可存活於高鹽度與溶氧度低的水域中，因此是目前亞洲熱帶地區重點培養的水產種類之一。為了維持吳郭魚養殖所使用飼料的永續性，美國達特茅斯學院(Dartmouth College)研究了使用不同比例的海洋微藻(marine microalga)替代魚粉和魚油的有效性，其中Nannochloropsis oculata能夠提供魚類許多必需胺基酸、礦物質、維生素和Omega-3不飽和脂肪酸等養分，生產時也不需要與農業競爭淡水和耕地，具有良好的發展潛力。　　經過消化率計算後結果發現，可利用N. oculata取代33%魚粉，可使得吳郭魚的體重增加百分比、飼料轉換比(feed conversion ratio，FCR)、比生長速率(specific growth rate，SGR)和蛋白質利用效率(protein efficiency ratio，PER)皆與對照組(魚粉取代率0%)無差異性，並可供給吳郭魚豐富的離胺酸(Lysine)。然而目前生產海洋微藻的成本仍然較高，但微藻生產之副產物也含有豐富的蛋白質，若是可藉由酵素協助副產物分解再用於魚飼料中，則有利於永續性養殖吳郭魚生產。【延伸閱讀】全球水產飼料產業面臨的五個主要挑戰　　此研究團隊早期曾評估另一種海洋微藻Schizochytrium sp.作為吳郭魚飼料的應用潛力，利用其完全取代魚油時，吳郭魚體重增加更多且飼料轉化率更高。未來或許可藉由結合多種海洋微藻作為魚飼料，增進養殖魚業發展的永續性。　　相關研究發表於<Plos One>

#吳郭魚 #海洋微藻 #Nannochloropsis oculata #微生物應用 #飼料革新

氣味感測器搭配NFC守護民眾食品安全

2018/08/31

根據美國疾病管制和預防中心(Centers for Disease Control and Prevention)的數據顯示，美國每年就有4,800萬人每年因食物中毒而生病，其中約有125,000人住院，3,000人死亡。傳統上，民眾常以自身感官觀察肉品外觀與氣味，藉此評斷是否腐敗，但此種方式可靠性較低，無法完全避免食物中毒發生的可能性；而供應端所使用的檢測方式多半方便性不足，無法即時覺察產品狀況；因此開發簡單且方便的檢測工具有助於供應鏈或消費者進行食品衛生的日常監測，協助守護民眾的食品安全。【延伸閱讀】藉由分析高濕潤性非侵入型生物感測器監測與蒐集皮膚表面汗水以獲得人體保健資訊　　近年來許多智慧型手機已逐漸支援近場通訊(Near-field communication，NFC)功能，NFC是一種短距離的無線連接技術，由RFID(Radio Frequency Identification)以及互連技術演變而來，使電子設備間可以在短距離內傳輸資訊。而中國南京大學與美國德州大學(University of Texas at Austin)合作，開發出一種奈米導電聚合物列印而成的氣體感測器，並將其鑲嵌到NFC標籤中；當肉類腐爛達一定程度時，感測器將接收到腐爛肉類散發出的腐胺(putrescine)和屍胺(cadaverine)，並藉由NFC將資訊傳輸到附近的智慧型手機。　　此種結合氣體感測器、無線傳輸與列印技術的新型NFC應用方式擴展了智慧型手機的功能性，相關研究發表於<Nano Letters>。

#氣味感測器 #NFC #感測元件 #資通訊應用 #農產品安全 #近場通訊

富含維生素E的棕櫚油可改善小鼠的認知功能

2018/08/30

阿茲海默症(Alzheimer's disease，AD)是一種不可逆的神經退化性疾病，好發於65歲以上老人，相關症狀包含記憶力、語言能力、空間感、抽象思考能力的退化，甚至可能改變個性或出現干擾行為，嚴重時足以影響人際關係和日常生活能力。目前全球約有4700萬人罹患AD或相關疾病，隨著高齡化社會來臨，預計到2050年將達到1.315億人。　　受到早期英國殖民影響，馬來西亞種植許多油棕，是世界上第二大棕櫚油生產國。而棕櫚油(Palm Oil)來自於油棕(Elaeis guineensis)的果實，於食品中應用歷史悠久，富含許多生理活性成分，如維生素E、植物固醇及胡蘿蔔素等。其中維生素E是一種脂溶性抗氧化劑，包含生育酚(Tocopherol)和生育三烯酚(Tocotrienol)，具有抗氧化和調節細胞訊號等特性。　　由於棕櫚油中的維生素E含有近70％的生育三烯酚，其結構獨特，容易滲透至大腦和肝臟周圍的飽和脂肪層，並於體內和體外實驗展現神經保護作用。因此日本滋賀醫科大學(Shiga University of Medical Science)和馬來西亞國立大學(National University of Malaysia)醫學院合作，以觀察生育三烯酚和生育酚減緩AβPP/PS1小鼠阿茲海默症進程之效果，並研究大腦各區塊的代謝體變化，發現經十個月的處理過後，可有效改善小鼠的記憶和空間學習能力，且可能藉由穩定大腦三羧酸循環(tricarboxylic acid cycle)，幫助維持神經系統的正常功能。【延伸閱讀】魚肉中的蛋白質能幫助預防帕金森氏症　　此研究推測棕櫚油具有減緩阿茲海默症進程的潛力，未來研究人員將會持續探討棕櫚油是否對已發病的小鼠具有改善成效，相關報告刊登於<Journal of Alzheimer's Disease>。

#棕櫚油 #功效性測試 #阿茲海默症

印度內閣批准2018國家生物燃料政策

2018/08/29

石化燃料是現今主要使用量最高的能源來源之一，包含煤炭、石油、天然氣等，為動植物殘骸經由生物轉化與數百萬年的地質作用形成；因其生成速度極為緩慢，遠不及人類消耗速度，故認定為不可再生能源。由於目前地層中含量有限，人們需要另覓其他永續性的能源產生方式；而生物燃料(Biofuel)則取自於有機活體或者有機活體新陳代謝的產物，屬於可再生能源，因此逐漸受到全球重視。　　為了促進生物燃料的發展並減少進口石化燃料的依賴，印度新能源和可再生能源部(Ministry of New and Renewable Energy)於2009年製定了國家生物燃料政策(National Policy on Biofuels)，鼓勵國內使用可再生能源以取代傳統石化燃料，並提出2017年達成生物燃料占比20%的目標，而現在內閣已核准2018年的國家生物燃料政策，包含以下特點：【延伸閱讀】倫敦食物戰略將生物燃料分為第一代—生質乙醇(bioethanol)和生質柴油(biodiesel)、第二代—城市固體廢棄物(Municipal Solid Waste)製成的燃料、第三代—生物壓縮天然氣(bio-Compressed Natural Gas)，依據生物燃料的不同形式提出合適措施。該政策同意使用含糖、澱粉或纖維素等廢棄物材料進行乙醇生產，並鼓勵荒地種植非食用油籽(non-edible oilseeds)作物以提升生物燃料生產，但不可壓縮到一般農業用地。過度生產將使得農民無法得到良好的價格報酬，因此政府同意將過度生產的糧食用於生產生質乙醇。該政策鼓勵從非食用油籽、使用過的烹飪油、短期作物等建立生產生質柴油的供應鏈。　　預期效益包含：減少進口能源依賴藉由使用轉化農業廢棄物所生產的生物燃料，可減少溫室氣體排放量。重複使用食用油易對健康造成危害，將其作為生質柴油原料可提供食品業另一種重複利用的方式。建置生物煉油廠將創造農村就業機會與基礎設施投資藉由廢棄物轉換以提升農民額外收入　　印度是世界上增長最快的經濟體之一，為了促進社會經濟發展，對能源的需求持續上漲，而進口原油價格常因國際情勢浮動，容易衝擊發展中國家的能源安全。生物燃料可在環境友善的目標下滿足能源需求，且可減少對石化燃料的進口依賴，未來所有相關部門將持續努力以穩定國內能源需求。

#環境友善 #生物燃料 #環境友善 #可再生能源 #廢棄物利用 #國家生物燃料政策

穿戴式酵母貼片偵測輻射傷害

2018/08/28

在日常生活中，所有人都有機會吸收輻射，劑量則因居住地位置、周遭環境、生活方式以及與外太空距離而有所不同。過高的輻射能量可穿透人體，並誘發細胞DNA產生突變，可能使得細胞死亡，產生噁心、皮膚刺激、掉髮等症狀，或是干擾細胞正常生理運作過程，導致癌症發生。　　相較於一般民眾，操作輻射設備或進入相關工作區域之人員更容易暴露在輻射風險中，須配戴輻射劑量佩章以監測工作人員所接受之體外輻射劑量，經過一段時間後再送回監測公司的計量器讀取暴露量，一來一往之間耗費許多時間。美國普渡大學(Purdue University)電子與計算機工程學院使用冷凍紙(Freezer Paper)、鋁、膠帶和酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)做成低成本的一次性酵母徽章，使用前添加一滴水就能活化酵母，因酵母在分解葡萄糖時所產生的離子會影響導電率，只要利用簡單電子設備偵測導電率就可推算酵母存活的百分比與人體接受的輻射量，輻射量越高就會使得細胞壁與粒線體受損而造成酵母死亡。【延伸閱讀】使用小鼠多功能幹細胞培養更逼真的皮膚模型　　此酵母徽章能夠檢測到的最低劑量是1毫拉德(millirad)，與目前的商業用徽章相同，此種生物結合穿戴式感測器的產品未來或許可推廣於醫療輻射、核電廠工作人員與核災的受害者。相關研究發表於<Advanced Biosystems>

#酵母菌 #輻射 #感測元件

快速檢測假蜜的電子舌

2018/08/27

蜂蜜是由蜜蜂採得的花蜜釀製而成，味道香甜，自古便被當成食物或藥物使用。純蜂蜜深受民眾喜愛，市場價格極高，但蜂蜜產量經常不敷市場所需，因此常有不肖商人以人工香料、色素、糖水等混充至蜂蜜中販賣，使得市售蜂蜜的真偽問題一再困擾著消費者。　　隨著微型感測技術發展以其人類對味覺辨識機制的認識提升，科學家開發出許多電子舌，內部包含敏感的信號收集端、電路系統與資訊分析端，用以模擬人的舌頭品嘗味道後的感官指標，並將其應用於各式食品與藥品的檢測系統。　　為了更加快速且方便地辨別假蜜，西班牙瓦倫西亞理工大學(Universidad Politécnica de Valencia，UPV)的研究人員開發多階段脈衝伏安法(multistep pulse voltammetry)電子舌，搭配多變量統計(multivariate statistics)分析純蜂蜜(石楠、橙花和向日葵蜜)與純糖漿之間的差異，並在不到一個小時的時間內成功辨別摻入不同比例糖漿的假蜜。【延伸閱讀】生物性電子鼻幫助「聞」出腐敗味　　只要做好參數調整，電子舌將能提供比起現有裝置更加快速、簡單且低成本的辨識功能。未來或許可利用電子舌進行大量的第一線產品或原料檢驗，少數辨識困難的樣本再利用其他技術進行更精細的分析，幫助檢驗人員或廠商把關消費者權益。　　相關研究發表於<Food Control>

#蜂蜜 #感測元件 #農產品安全

紅樹林藍碳估算新方法

2018/08/24

氣候變遷衝擊原有的生態環境，是人類未來面臨最大的關鍵挑戰之一。為了調節大氣中溫室氣體的含量，減緩氣候變遷進程，人們逐漸重視森林及海洋生態提供之碳捕捉與碳封存服務。其中位於熱帶與亞熱帶河口潮間帶附近，由水生木本植物組成的紅樹林(Mangrove)屬於「藍碳」的一種，因其豐富的生物多樣性，比起一般陸生森林的儲碳能力更高。　　過去研究人員提供了各種推估紅樹林儲存藍碳的方法，但卻忽略了潮汐和河流對沿海的影響，因此降低了全球預測的準確性。而現在路易斯安那州立大學(Louisiana State University)海洋學和海岸科學系使用了地貌框架(ecogeomorphology framework)和CES (coastal environmental settings)，針對世界各地紅樹林儲存的藍碳含量進行了更準確的估算，發現在加勒比和佛羅里達地區的石灰岩海岸的藍碳被低估了50%，且沿岸三角洲的藍碳被高估了86%，並為57個缺乏藍碳數據的國家提供了新的計算數據，有利於政府與土地開發者於事先規劃紅樹林附近的土地利用，並提升紅樹林提供的環境價值。【延伸閱讀】康乃爾大學科學家發現能對抗氣候變遷的新菌種　　此項工作由美國國家科學基金會的Coastal SEES計畫、Earth Surface Dynamics、Louisiana Sea Grant College Program和National Council for Scientific and Technological Development(CAPES / CNPq)資助，該研究報告發表在美國生態學會的<Frontiers in Ecology and the Environment>。

#紅樹林 #藍碳 #氣候變遷

在植物上找到的新型抗生素macrobrevin

2018/08/23

抗生素(antibiotic)是由微生物生合成的次級代謝物，能抑制其他微生物的生長，有利於其拓殖新棲地與競爭生長資源；人類則利用此特性作為醫療、農業、或食品等方面殺菌或制菌的藥劑。然而，抗生素大量使用卻造成細菌演化出多重抗藥性，使得人類逐漸無法抵抗病原性細菌的感染，因此各界均極力尋找新型抗生素以幫助解決抗藥性問題。　　瑞士蘇黎世聯邦理工學院微生物學研究所(Institute of Microbiology, ETH Zurich) Julia Vorholt博士及其團隊利用植物界模式物種阿拉伯芥(Arabidopsis thaliana)作為研究材料，研究其葉圈(phyllosphere)上的微生物相(microbiota)組成。研究團隊發現，由於葉圈上的微生物為了有限的營養資源而彼此競爭，透過分泌抗生素或相關的次級代謝物抑制其他物種生長及繁殖，一旦競爭成功便佔據整個葉表，成為強勢菌群。另外，將葉表上的微生物相基因組進行定序，並利用生物資訊學分析其中細菌間的交互關係。透過生物資訊的研究發現約五萬個交互作用中有725個是與抑制性交互作用(inhibitory interactions)有關，其中Brevibacillus屬中的細菌Brevibacillus sp. Leaf 182抑制其他細菌的效果較佳。經純化次級代謝物並進行資料庫比對後發現了新的化合物，研究團隊將此化合物命名為macrobrevin，未來也將持續探討macrobrevin於醫療上的應用性。【延伸閱讀】叢枝菌根菌對大豆胞囊線蟲的抑制潛力　　此研究是由瑞士國家科學基金會(Swiss National Science Foundation)贊助，相關資訊發表在<Nature Microbiology>。

#基因體學 #微生物應用 #阿拉伯芥 #macrobrevin

小型室內栽種設備與家庭園藝未來發展

2018/08/22

家庭園藝存在歷史悠久，最初僅作為農業生產的附屬，但近年來人們對食品安全與生活品質重視程度提高，家庭園藝又逐漸受到喜愛，並朝向多元化、精緻化的方向發展。此外，隨著經濟成長與都市化發展，城市人口逐漸增加，住宅越顯密集且高樓化，未來的生活空間將會更加擁擠，適當利用室內小型空間顯得更為重要。有鑑於此，美國萊斯大學(Rice University)開發出書架大小的生長箱，提供人們小型的室內種植環境。　　2017年室內園藝在Garden Media Group的報告中被列為流行趨勢之一，顯示企業注意到人們對家庭園藝的興趣不斷擴大。密蘇里州立大學(Missouri State University)植物科學副教授Clydette Alsup-Egbers表示，造成室內植物死亡的最大原因是缺乏了解植物特性而過度澆水，若使用小型自動化系統調控生長環境，則能幫助不擅種植的人們經營室內園藝。而Aerogarden公司更是從2013年開始就販賣適合室內小空間的自動培養裝置—Harvest Elite，自2013年以來銷售額同比增長率超過20％。此種植設備使用LED燈板，具有調控光線、溫度和水量的功能，客戶可依其種植之植物需求選擇適當的種植模式，只需要每三週補充一次水箱即可。【延伸閱讀】有效減緩城市高溫的幾種作法　　為了降低氣候影響及促進規模性生產，商業溫室早已實施自動化多年；然而長時間進行室內種植則可能使得植物特性發生改變，例如生菜脆度降低等情況，未來相關園藝設備仍需進行不斷試驗與改良，才能使室內種植更具發展性。

#飼養與栽培管理 #家庭園藝 #室內栽培

英國於農業活動改善空氣品質的策略—減少氨排放

2018/08/21

大氣中除了供人類呼吸的空氣外，尚有微量的汙染物，包含氮氧化物、硫氧化物、揮發性有機物、懸浮微粒……等。自工業時代後，頻繁的人類活動使得空氣中汙染物含量急劇增加，這些汙染物可能經由呼吸或附著人體表面而危害健康，因此減少污染排放為各國注重的發展項目之一。我國環境保護署也在<空氣污染防制法>中將氨氣定義為毒性污染物，氨與空氣中氮氧化物與硫氧化物反應產生的微粒在法規中則為衍生性污染物。　　為了於促進經濟發展的同時也改善國內空氣品質，英國提出了工業戰略計畫(Industrial Strategy)、25年環境計畫(25 Year Environment Plan)與2018空氣清淨策略草案(draft Clean Air Strategy 2018)，期望逐年改善空污問題。因作物施用之氮肥會因微生物轉化而產生脫氨作用，且經濟動物排遺也造成大量氨(Ammonia)揮發，據英國環境、食品暨鄉村事務部(Department for Environment, Food and Rural Affairs，Defra)統計報告顯示，農業活動導致的氨排放占全國氨汙染的88%。大量的氨排放至大氣及河川中除造成直接污染外，也會在大氣中與氮氧化物或硫氧化物結合形成懸浮微粒，因此改善農畜產業經營方式將是場刻不容緩的行動。【延伸閱讀】聯合國永續發展目標的發展計畫　　英國政府已訂下目標，預期2020年時的氨排放將比2005年時減少8%，至2030年時減少16%；為此，Defra擬定減氨規範(Code of Good Agricultural Practice (COGAP) for Reducing Ammonia)，以輔導農民逐步減少氨排放。包含以下措施：確保農場中有機肥存放狀態良好，避免其直接暴露於空氣中造成氨逸散施用有機肥或氮肥時需遵照作物營養管理計畫，並避免下雨時施用餵食牲畜的過程中應計算飼料的營養組成及比例定期清潔飼養農舍，減少牲畜糞尿中的氨擴散　　Defra預計在未來三年內投入300萬英鎊，延聘相關專家學者開發低氨氮排放之設備及處理方法，縮小農業活動環境的衝擊並改善農業形象。

#污染處理 #廢棄物利用 #環境友善

食用油塗層可防止細菌在食品加工設備上生長

2018/08/20

現今市面上常見的食品加工設備多為不鏽鋼材質，為了維護食品安全衛生，需要經過例行性的清潔後才能反覆使用於工業化食品製造流程。然而這些設備經過反覆使用後表面會產生微小刮痕，雖然肉眼不易察覺，但這些刮痕也容易成為大腸桿菌、李斯特菌、沙門氏菌等細菌孳生的溫床，增加食品微生物汙染的風險。　　為了減少細菌附著所造成的汙染，加拿大多倫多大學(University of Toronto)與種子公司AGRI-NEO合作，以哈佛大學(Harvard University)於2011年發表一種豬籠草捕蟲籠的仿生塗層材料「注液光滑多孔表面(Slippery Liquid-Infused Porous Surfaces，SLIPS)」做為參考概念，使用食用油製成特殊塗料，塗佈於不鏽鋼表面。此塗料會自動滲入為孔隙中填充，並形成穩定的疏水層，降低食物殘渣和細菌附著的機會；經過測試，處理後的不鏽鋼板上的細菌數比起未處理過的對照組少了1,000倍，且經過高硬度玻璃珠研磨表層後剩餘的塗料仍能自動擴散，良好的表面抗菌性。　　此SLIPS技術在高壓、冰凍等極端環境條件下，仍能保有排斥液體或固體的能力，因此也可廣泛做為防冰、抗污、抗腐蝕、抗菌塗層等用途，例如醫療器械、感測器、窗戶、運輸管路等表面。而利用對人體無害的天然油脂作為塗層原料，可避免使用化學清潔劑於設備表面殘留之毒性，並同時減少細菌在食品加工時造成汙染的可能性。【延伸閱讀】椪柑果皮可作為商業化果膠萃取的新來源　　相關研究發表於<ACS Applied Materials＆Interfaces>

#細菌汙染 #農產品加工 #Slippery Liquid-Infused Porous Surfaces #食用油

Ceres Imaging結合無人機及感測器於精準農業之應用

2018/08/17

美國的農業型態多為大規模、粗放式農業，高度機械化作業與單一化種植有利於農民管理與補足勞動力，但這樣的作業方式面臨病蟲害威脅時也容易造成巨大損失。隨著全球氣候變遷現象越加明顯，農民需要更加良好的風險預測與管理能力，才能維持每一季農產產量與品質。　　美國的Ceres Imaging公司在小型無人機上搭載高分辨率的航拍設備與感測器，能夠經由低空拍攝以取得作物葉綠素含量、植株數量計算、樹冠層溫度等資訊，並經由分析計算，協助管理者了解植物蒸散作用狀況與需水量；此外，該系統也結合GPS(Global Positioning System)定位，透過電腦或其他智慧型裝置可提示異常狀況所出現於田間的確切位置。其優勢在於提前發現肉眼無法觀察到的狀況，避免潛在性的作物病蟲害持續擴大，使農民可快速對症下藥或進行其他處理，減少後續品質或產量之損失。　　目前此項技術已使用在許多農場，成效良好。例如澳洲Century Orchards的杏仁園依靠此技術找出缺水與需要修剪的高度生長區域，經過調整灌溉系統後提升了20倍的投資報酬率；而位於加州的Terranova Ranch則利用其搭配的IOS應用程式比較植株健康狀況的差異，並用於評估不同區塊的收穫時間，每英畝增加約25萬噸的產量；另外此技術也幫助Evergreen FS提早發現玉米與大豆田間的Cercospora屬真菌病害，針對其精準施藥比起傳統施藥法高出了6倍的投資報酬率。【延伸閱讀】印度農業科技公司如何幫助應對氣候風險　　 Ceres Imaging使得農民不必購買重型設備，也無須在農地安裝各式硬體裝置，即可定期得到作物生長狀況的精確報告，提升了管理便利性與農民接受度，或許此類技術也將成為未來智慧農業趨勢之一。

#感測元件 #無人載具 #環境監控 #精準農業 #病蟲害監控與管理