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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>。
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。
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>
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>
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>。
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>。
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。
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。
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>
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。
2018/08/16
海洋覆蓋了約70%的地表,具有調節地球氣候功能,也吸收了四分之一因人類活動所排放的二氧化碳,幫助緩衝溫室氣體排放後的衍生效應;而大氣中的二氧化碳可微溶於水形成碳酸,因此當海洋吸收的二氧化碳越多,酸化程度也越發明顯。然而,在過去兩百年間海洋酸度增加了43%,逐漸影響海洋生態系統,包含珊瑚白化、魚類發育異常、甲殼類動物骨骼脆弱等現象;預計到西元2100年時,海洋酸度可能比現在高2.5倍。   為了探討海洋酸化對魚類所造成的影響,英國艾克斯特大學(University of Exeter)與葡萄牙阿爾加維大學(University of Algarve)合作,研究歐洲鱸魚(Dicentrarchus labrax)於酸性環境下所感應到氨基酸時的電生理活動與基因表現量變化。結果發現酸性環境會影響嗅球中的神經細胞突觸傳導,進而降低嗅覺的靈敏度,使其對某些氣味的反應改變,不易辨識出食物或掠食者的確切位置,但只要將魚類放回原有環境兩小時就可使此現象恢復。【延伸閱讀】放下草蝦王國的口號,面對臺灣蝦類養殖產業的未來   由於嗅覺是魚類的重要感官之一,許多海洋魚類依靠嗅覺尋找食物、配偶或感受周圍環境,若溫室氣體排放與海洋酸化依舊持續,預計到本世紀末海洋鱸魚嗅覺的靈敏度可能只剩現在的一半,使其生存與繁殖更加困難。相關文章發表於<Nature Climate Change>
2018/08/15
隨著現今社會工業化程度提高,工商業蓬勃發展衍生出許多重金屬汙染問問題,鉻汙染便是其中之一 。鉻(Cr)可用於製造耐熱及抗磨損的合金,適合汽車零件或電鍍防鏽等用途,應用範圍廣大,加工後的廢液含有三價(Cr3+)及六價鉻離子(Cr6+),其中Cr3+是生物體所需之微量元素,但Cr6+卻具有毒性,若排放至水中則容易對環境造成衝擊;而人體不慎接觸鉻廢液也可能引起氣喘、過敏、皮膚潰瘍,甚至罹患癌症之風險,因此審慎處理鉻汙染與其他重金屬汙染是各地政府均須注重的議題。   另外,快速經濟發展所帶來的大量紙類廢棄物也是都市垃圾問題之一,據統計,原木紙漿製成之包裝紙製品佔所有都市固體廢棄物(municipal solid waste)的40-45%。若能有效使用這些紙類廢棄物,則有助於促進廢棄物再造新價值與促進林木資源永續利用。   中國科學院合肥物質科學研究院吳正岩(Zhengyan Wu)博士所帶領的團隊則利用低成本廢紙板作為原料,利用水熱處理法(hydrothermal treatment)將其中的纖維素製成小顆粒之球型碳(spherical carbon, SC),此球型碳具有易擴散、化學性質安定及高機械強度(mechanical strength)等特性,可用於吸附奈米零價鐵(zerovalent iron, ZVI),形成SC/ZVI複合物。將SC/ZVI投入含有Cr6+之汙水中,Cr6+經過還原反應後會轉換成Cr3+並吸附於SC/ZVI表面,而鐵(Fe0)則氧化成Fe3+;之後再透過磁鐵將兩者一併去除,即可完成鉻汙染之處理。【延伸閱讀】新園藝技術可不汙染水資源   我國長期以來也面臨數次含鉻汙水隨意排放之問題,除了依賴環保單位保持長期監測外,後續的汙染排除也十分重要,此研究提供了紙類廢棄物與鉻汙染處理的新契機,未來或可應用於其他重金屬汙染之處置,值得參考。   相關研究由中國科學院、中國國家自然科學基金委員會及中國安徽省環境保護廳資助,相關研究刊登於<Langmuir>中。

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