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趨勢快訊
趨勢快訊
2017/12/22
高粱收成後會先送到位於佩里的工廠處理,其中莖部汁液富含糖分,可由酵母菌和大腸桿菌直接發酵成乙醇;而殘渣則可另外加工做成糖類發酵的原料,經過酵素預處理及糖化後由大腸桿菌發酵得到乙醇。合併兩者計算,每英畝甜高粱能生產1,000加侖乙醇。
2017/12/20
葡萄容易受到真菌感染造成嚴重病害,目前每年花費數百萬美元成本於化學藥劑或其他方式以控制病害。然而使用化學藥劑會造成土地及環境汙染,且長期使用化學藥劑造成許多真菌性病原已產生抗藥性。故目前轉而尋找較為環保的替代方式,以增進食品安全與減低環境負擔。   相較於一般栽種之葡萄,野生葡萄表面富含更多天然酵母菌,酵母是真菌的一種,可用於葡萄酒或其他酒類之發酵,也可與有害微生物產生競爭效應,或抑制有害微生物生長。然而到目前為止,研究人員還是無法找到與使用化學藥劑一樣有效的酵母。   義大利米蘭大學調查了一些野生酵母菌株限制病原真菌於果實生長的能力,在這項研究中,研究人員從喬治亞州、意大利、羅馬尼亞和西班牙的野生葡萄,以及意大利的葡萄園種植的葡萄中分離和鑑定酵母菌,並測試從野生或養殖葡萄皮中分離出來的酵母是否能夠抑制Botrytis cinerea、Aspergillus carbonarius與Penicillium expansum等三種常見的病原性真菌。研究人員發現許多酵母菌分泌的酵素可以分解病原真菌細胞壁,或是分泌如乙酸或硫化氫等可殺死病原真菌的揮發性物質。此外,抑制效果最好的20個菌株中有18個來自野生葡萄,表示野生環境中具有相當高的微生物利用之潛力。【延伸閱讀】開發具抑制斑衣蠟蟬潛力的兩種真菌防治方法   相關研究發表於Frontiers in Microbiology雜誌,未來將會使用這些酵母菌株進行田間試驗,若效果良好將期望可作為葡萄園抗真菌病害的選擇之一。
2017/12/18
進行農場管理時,動物體重是日常健康監測的重要指標,但受到人力與時間限制,無法於短時間內重複進行個別動物的測量。故法國正努力研發更便宜、更方便的新型設備取代老式的秤重籠,以便進行這些例行性的動物體重測量。   在法國Romillé的IFIP實驗站與Advansee公司合作開發了一個原型裝置,該裝置由位於畜舍建築走廊的支架組成,其約長3公尺,寬1.80公尺,高1.80公尺,並於同一平面安裝5個Kinect相機,其安裝在中心處1個以及門廊角落4個,中心處的相機將會在最佳時刻控制所有相機同時進行拍攝,以完整地呈現動物影像,同時Kinect相機每秒可拍攝30張照片,並利用RX成像儀測量50頭豬(10-110公斤)的體積大小,且所有數據會傳送到電腦中進行計算,並將動物的體積轉化為體重。其目標是增加三維秤重之精確度,持續藉由改善演算法以減少體積估計值與實際測量結果之間的差距,以確切得知動物體重,因此目前正在嘗試將重量誤差縮小到5%內。【延伸閱讀】自動化3D攝影幫助及早發現豬咬尾   該計畫預計於2018年初結束,希望在優化3D測量準確性的同時也能降低成本,期望未來可幫助屠宰前的體重等級分類,或是結合動物身上的RFID(Radio Frequency Identification)晶片識別,並存檔於電腦之中進行其他應用,協助業者定期追蹤個別動物的重量變化與生長曲線。
2017/12/15
核酸增幅可應用之範圍廣泛,早期從生物體中分離核酸需使用專門設備,經由專業人員與多種液體處理後才可用於分子診斷或是基因型分類等需求,這種複雜性限制了實驗室以外的核酸萃取技術。澳洲的昆士蘭大學已開發出一種快速萃取生物體中核酸的試紙技術,可用於偏遠地區或實驗室以外的環境,加速解決開發中國家與已開發國家的農業、健康與環境問題。        團隊使用特殊的纖維素濾紙(cellulose-based filter paper)作為結合核酸的基底,經過短暫洗滌後能去除汙染物並保有足量的核酸作為擴增之用,且過程只需要30秒,優於傳統的試劑萃取法。目前可成功應用於植物葉片、血液和唾液中的核酸萃取,期待未來還可以結合恆溫擴增技術(isothermal amplification)與核酸可視化技術組成便攜型設備,於樣本取得時即時偵測受感染的動植物與病原性細菌與病毒,減少環境風險,並降低成本、設備限制和技術門檻,使分子診斷技術普及化。
2017/12/11
每年家禽業約產生600噸羽毛副產物,若能將其再利用可增加收益並減少環境汙染。其中一種再利用方式是作為飼料添加劑使用,由於羽毛主成分為蛋白質,添加於動物飼料中可補充所需蛋白質並降低飼料成本。但羽毛所含蛋白質中80-90%為角蛋白,角蛋白含有大量雙硫鍵與疏水性,不易被一般的蛋白質水解酵素分解;為了能讓羽毛中的蛋白可被添加到飼料中使用,需要先用化學或物理方式促進角蛋白水解。目前的處理方式是利用高溫蒸氣與化學處理,使得羽毛較容易被分解,但成本昂貴且會耗損部分必需胺基酸,因此巴西研究了利用微生物改善雞羽毛水解產物的技術,並對其所做的副產品作為飼料進行評估。   本研究的目的是使用枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis AMR)幫助雞羽毛分解,並評估該分解產物與擠壓生產之玉米粉混合物作為飼料的有效性。其中一組試驗為添加B. subtilis AMR到含有0.1g 酵母萃取物的100mL羽毛培養基,並且測試了數種緩衝液,包含檸檬酸緩衝液、磷酸緩衝液與甘胺酸緩衝液,將混和物培養8天;另外一組試驗為混和羽毛與磷酸緩衝液6天,另額外添加葡萄糖、蔗糖、玉米漿、酪蛋白與酵母萃取物,此兩組試驗每天進行發酵混和物樣本分析,檢查微生物生長、羽毛狀況、角蛋白分解活性與可溶性蛋白質含量。之後再添加B. subtilis AMR到1L的羽毛培養基中培養6天,使羽毛水解,再混和1公斤玉米粉與260毫升的水解羽毛擠出成形。【延伸閱讀】提升白鮭廢棄物利用價值的新加工系統   實驗發現在pH 8.0的環境下酵素活性和可溶性蛋白質的產量最高,而在羽毛培養基中加入蔗糖(0.5g / L)可使B. subtilis AMR的角蛋白溶解活性增加了1.3倍,是最佳的添加物。此外分析擠出物的物理與化學性質,顯示加入分解後的羽毛提高了灰分和總氮含量,並且可檢測到所有必需氨基酸,表示發酵過的羽毛蛋白質被分解成較小的分子,能促進生物利用度,而這些結果皆顯示此類羽毛水解產物具有作為動物飼料補充劑的潛在用途。
2017/12/08
為了改善豆渣的缺點,新加坡國立大學理學院的食品科學與技術研究組開發了使用微生物轉化豆渣的方法,以循環農業概念提升其對於人體的營養價值。
2017/12/06
養豬等畜牧業於生產過程中會產生大量含有氨與磷酸鹽的有機質廢水,造成周圍環境汙染與惡臭;常見的清潔方式為將廢物集中於特定區域內,利用微生物分解有機物與曝氣處理,製程有機堆肥。然而日本土地資源有限,養豬場集中的地區產生之有機廢棄物已超過當地可利用土地之負荷,因此需要更好的處理方法以減少人力與土地消耗。   沖繩科學技術大學院大學(Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University, OIST)使用了一種微生物燃料電池(Microbial fuel cells, MFCs),能幫助類似地點處理廢水問題,減少當地的廢棄物負擔。目前研究人員已開發出可長時間運行且不會故障的MFC,他們在Scientifica上發表的論文中表示,在使用MFC以前需要先培養或接種可進行分解功能的細菌,因此可以將含有細菌之汙泥鏟到MFC的陽極,此部分的細菌大量繁殖後可用於廢水處理。若陽極事先與汙泥中特定廢棄物接觸則MFC處理廢水的效果更好,且使用養豬場汙泥處理廢水的效果優於啤酒廠汙泥。【延伸閱讀】快速且可靠的微生物污染檢測技術   此電池開發的理想目標為:能夠長期使用且不需額外花心力維持運轉。故除了養豬場外,該單位還在其他地區的設置MFC做為測試,其中加利福尼亞的酒廠能用處理過的廢水進行灌溉,而沖繩的Awamori (泡盛)蒸餾廠已運行五年了,廢水處理後可達安全排放到下水道的程度。目前此MFC處理有機物的效率高達90%,但其中產生的磷酸鹽及氨含量豐富,這些營養物質釋放到水中容易造成優養化現象;故沖繩的畜牧研究中心(Okinawa Prefectural Livestock and Grassland Research Center)及環境科學中心(Okinawa Environment Science Center)在當地政府的資助下開發相關營養物質的解決方案,也許可作為有潛力的農業副產物肥料。Goryanin教授表示,廢水處理的最終目標是達到幫助無乾淨水源的國家獲得乾淨的飲用水,緩解全球的廢水負擔。
2017/12/05
農業也可以很科技。科技部長陳良基穿起汗衫、扛起鋤頭與農委會今天共同召開記者會表示將從明年起推動「智慧科技於農業生產之應用」專案計畫,著重在環境、耕種及保鮮3大方向,並強調要實際應用在農漁畜業的現場,以解決當前或即將面臨的問題。  科技部擬編列4年20億預算推動「智慧科技於農業生產之應用」專案計畫,並搭配農委會16個農業改良場來實作,未來如有成果也會藉著農委會的力量推廣給更多農民使用。       「農村不是黃昏產業」,出生農村的陳良基表示,以以色列為例,雖然整個國家大部份區域都是沙漠,但每年卻可以輸出約40億的農產品,「靠的就是科技」,但目前台灣的農村還時常看到農民扛著鋤頭來耕作、爬龍眼樹摘龍眼等景像,但科技是可以協助這些事情的。  陳良基表示,因此與農委會共同提出「智慧科技於農業生產之應用」的專案計畫,並著重在「環境」如因應極端氣候的育種技術、「耕種」如機械手臂運用採收水果、「保鮮」則是如貯存技術等,希望讓台灣的農業邁向智慧化、高競爭力,進而發展成具國際競爭力的輸出產業。  科技部生科司司長莊偉哲補充,該專案計畫為一次核給4年,預計每年編列5億預算,該計畫不是生產論文、而是強調實作解決實際問題,而各團隊可以依本身需求提出適當的經費需求,並將陸續在台北、台中、台南及宜蘭等地辦理分區說明會。
2017/12/04
類金屬砷(As)屬於環境中穩定的有毒物,雖然無法完全被移除,但可以轉換為毒性較少/無毒的形式。其中砷在植物中的毒性取絕於濃度以及植物吸收的形式,因此由微生物進行砷的生物轉化對於植物吸收極為重要。本研究中主要探討木黴菌Trichoderma調節鷹嘴豆植物中砷毒性的作用,於溫室實驗中將鷹嘴豆植株種在砷酸鹽超標的土壤中,並使用對砷敏感度不同的兩種木黴菌株(M-35對As耐受性高, PPLF-28對As敏感)進行處理。實驗結果顯示,在兩種處理中砷濃度是相同的,但是有機砷與無機砷的含量卻有差異性。在耐受性高的木黴菌處理組中,無機砷iAs與有機砷As比率的轉變與植物生長和營養含量相關。通過分析根際微生物群落和莖解剖研究,耐受性高木黴菌處理組可明顯改善砷的環境壓力。【延伸閱讀】研究顯示殺菌劑可有效對抗西瓜蔓割病   與對照組和砷敏感性高木黴菌處理組相比,耐受高性木黴菌處理組中的非生物性壓力感應基因(MIPS、PGIP、CGG)的表現量下降,也表示耐受高性菌株具有增強植物對抗高砷環境的能力。故耐受性高的木黴菌具有幫助植物改善汙染環境的使用潛力。
2017/11/29
脈衝電場(PEF)技術可以延長食品的保存期,同時保持其新鮮味道和營養價值,提供了酸性果汁除了巴氏消毒法外的替代方案。目前已進行過電場強度對腐敗和致病微生物的影響,以及於貨架儲存期腐敗微生物影響的大量研究,但缺乏電場強度對保存期間仍存活微生物群的失活和生長的影響研究。因此在本研究中評估了PEF處理所施加之電場對新鮮水果冰沙中存在的天然酵母和黴菌種群的生長的影響。   首先控制入口與出口條件一致(預熱溫度41℃,最高溫58℃)在連續流動的PEF系統(130L / h)中處理蘋果、草莓、香蕉三種冰沙,以確保不同條件下的能量保持不變。另外採用13.5、17.0、20.0與24.0 kV / cm等四種電場強度處理與不經處理的冰沙進行酵母菌和黴菌的生長比較。通過塗盤與肉眼觀察,分別觀察在4℃和7℃下的酵母菌和黴菌的生長,並使用Zwietering生長模型進行分析。【延伸閱讀】奈米技術應用於新型樹木病害之快速檢測開發   結果發現電場強度會影響酵母菌失活的程度,電場越強酵母菌失活情形越嚴重,但黴菌生長則不受電場強度影響。而未用PEF處理過的樣本在4℃和7℃存放8天後會變質,而以PEF處理過後的樣本則會因酵母部分失活而提供黴菌額外生長的機會,造成4℃存放18天和7℃存放14天後樣本變質。
2017/11/29
澳洲阿德萊德大學(University of Adelaide)與CSIRO 農業和食品部研究合作發現,若土壤環境鹽分含量過高會導致葡萄產量下降,損害植株健康,並使得葡萄含鈉量過高導致釀酒口感不佳,故含鈉量高之葡萄不適合葡萄酒釀造生產,且會降低葡萄園經營者的獲益。而長期以來葡萄酒相關行業因為鹽分造成的損失每年花費超過10億美元,故該研究團隊藉由探討不同植株內鹽分含量差異的原因可有助於選出較適合釀酒的葡萄,以減少經濟損失。   低濃度鹽份葡萄可增進葡萄酒的風味,通過比較不同葡萄植株的基因表現量,其鎖定了根部表現鈉排除之特定基因,此基因可限制了鈉離子(Na+)傳送到葡萄果實及葉子,傳統上美國與歐洲均有其使用之釀酒葡萄之砧木,此一發現將可用來開發新的品種選育之遺傳選拔與基因標記,於苗期時就可以篩選較適用的葡萄基因型,減少田間選擇的時間與成本,並藉由澳洲的釀酒葡萄育種選拔計畫,將不同葡萄株中的有益特性進行結合,以作為澳洲當地發展之葡萄酒行業所用之釀酒葡萄,支持當地的釀酒行業發展與推廣。【延伸閱讀】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
2017/11/27
普魯蘭多糖(pullulan)是玉米澱粉製成的天然高分子多醣,無臭無味且無致敏性,具有良好接著性與潤滑性,可延長水果的保存期。而海藻糖(trehalose)則為自然界的動植物和微生物中廣泛存在的一種雙糖,甜度較低,具有加工穩定性,可防止食品氧化,目前已用於多種食品當中。   加拿大的麥馬士達大學(McMaster University)發展出新型食品包裝方式,以包有嗜菌體病毒的糖作為食品的外塗層,藉此保護食品免於細菌汙染,未來可用於食品包裝或食品加工等產業。該技術將嗜菌體病毒(bacteriophages)放入普魯蘭多糖(pullulan)與海藻糖(trehalose)中風乾,再測試嗜菌體的抗菌效果。實驗結果顯示,嗜菌體存在於普魯蘭多糖或海藻糖內一至兩週就失去了抗菌作用;但嗜菌體包裹於兩種醣類的混合物中三個月後,仍能有效感染李斯特菌(Listeria monocytogenes)。【延伸閱讀】研究發現常見的紙貼紙或許能取代傳統採樣拭子成為監測有害微生物的材料   由於嗜菌體可殺死造成食品腐壞的細菌,卻不影響水果與蔬菜食品中之氣味、外觀、味道及安全性。故麥克馬斯特大學的化學工程系教授卡洛斯·菲利普(Carlos Filipe)認為此種以乾燥形式保存噬菌體活性的方法具有很大的潛在用途,可簡單且有效的延長食品的保存期限。

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