世界衛生組織估計每年全世界有6億人因食用受污染的食品而患病，並造成42萬人死亡；其中5歲以下兒童囊括了40%的醫療負擔，每年造成12.5萬人死亡。為了更加積極預防食物中毒的可能性，美國俄勒岡州立大學(Oregon State University)與中國山東大學及遼寧石油化工大學合作，利用矽藻土與奈米金粒子增強了光學檢測的靈敏度。 　　矽藻屬於真核生物，為最常見的浮游藻類之一，世界上已知矽藻種類多達250個屬，其主要特色在於矽化物包覆的細胞壁。矽藻土是由矽藻的細胞壁沉積而成，依其構成矽藻種類而顯現出不同的孔隙大小與孔隙率，提供多種吸附用途。此外，由於矽藻表面具有光子晶體(Photonic Crystals)的光學特性，能夠改變光的運動並增強拉曼光譜訊號，因而被作成TLC芯片，通過含有膠體奈米金顆粒(colloidal gold)的 4-mercaptobenzoic acid (MBA)就能偵測到如蘇丹一號(Sudan I)與鮭魚中的組織胺(histamine)等有害化學物質。【延伸閱讀】含有能量飲成分的杯子 　　TLC (thin layer chromatography)薄層層析法早已長期應用於小分子化合物的分離需求，而表面增強拉曼光譜(surface-enhanced Raman scattering，SERS)是一種先進的分析方法，因其具有高靈敏度而廣泛用於食品分析，而利用矽藻土光子晶體就能增強10倍的光譜訊號，有利於提高現有偵測技術的敏感度。此研究結合TLC與SERS兩種技術，製成便宜、堅固的便攜式食品檢測器，就能在汙染現場進行即時且精密的檢測。 　　相關研究發表於< Materials>

新菸鹼類(Neonicotinoid)藥物是一種結構類似於尼古丁(Nicotine)的神經性殺蟲劑，因其具有較長的殘留活性，且對鳥類與哺乳動物的毒性較低，因此在20世紀末期被大量使用於田間噴灑，成為現今世界上最為廣泛利用的殺蟲劑之一。然而目前有越來越多研究顯示，此類藥物可能導致蜂群數量減少或生態破壞等不良結果，因此部分國家也逐漸開始限制使用。 　　過去十年中，澳洲使用除蟲菊精類(pyrethroid)和新菸鹼類(neonicotinoid)等殺蟲劑的情況增加，使得河流中新菸鹼類殺蟲劑的濃度提高。過往研究顯示，殺蟲劑可能影響部分水中生物成長或繁殖狀況；而澳洲大部分養蝦場主要位於河口附近，水中具有適合蝦群生長的足夠鹽分，但也同時含有自上游土地沖刷出的各種農用藥物，故研究蝦群暴露於殺蟲劑的潛在風險十分重要。【延伸閱讀】運用螞蟻費洛蒙來誘捕害蟲減少殺蟲劑於作物的噴灑 　　為了探討殺蟲劑對幼蝦成長的影響，聯邦科學與工業研究組織(Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation，CSIRO)，使用草蝦（Penaeus monodon）與現今常用之殺蟲劑，包含費普尼(imidacloprid)、聯苯菊酯(bifenthin)及芬普尼(fipronil)等三種藥物進行測試。結果顯示，新菸鹼類藥物對魚類及節肢動物的毒性較高，且蝦後期幼蟲(Post-larva)暴露於聯苯菊酯和費普尼中會降低其捕獲食物的能力。此外，研究團隊也嘗試於養蝦場的水源中測試殺蟲劑的濃度，這些水源中大部分的藥物濃度均低於實驗室中所測試的毒性濃度。 　　然而目前所測試的毒性濃度均於實驗室中單獨進行，無法完全反映現場多種藥物間接或交叉影響的狀況，故仍需進行進一步研究才能確定新菸鹼類殺蟲劑對蝦群生態的影響。相關研究發表於〈Ecotoxicology and Environmental Safety〉。

氨氮(NH4+-N)屬於普遍性人為之污染物質，在水中含量過高則具有生物毒性，而透過微生物分解時則會消耗掉水中溶氧，使得水體優養化。近年來受到工業與人類排放活動的影響，自然界的氮平衡正在逐漸破壞。處理銨氮廢水具有下列幾種方式，包含生物處理法、化學處理法與物理處理法，其中生物處理法的成本最低但用地需求卻較高，且需要利用幫浦大量曝氣以幫助微生物將氨氮廢物進行硝化反應與後續的脫氮反應。 　　美國普林斯頓大學（Princeton University）土木與環境工程學院在紐澤西洲的沼澤中發現了一種細菌，叫做Acidimicrobiaceae sp. A6，這種細菌能在厭氧情況下以銨(NH4+)與鐵離子(Fe3+)進行氧化還原反應，稱為Feammox，具有使用在高度銨汙染汙泥或廢棄物的清除潛力。Feammox是一種關於銨分解的化學過程，發生在富含鐵的酸性濕地土壤中，包含紐澤西州的河岸濕地、南卡羅來納州濕地、熱帶雨林土壤以及中國南部的幾個濕地和森林地區均有發現Feammox的紀錄。【延伸閱讀】科學家利用綠藻去除污水中有害的環境賀爾蒙 　　雖然目前尚未得知Feammox反應如何發生，但目前A6已被證實為可進行Feammox反應的第一個已知物種，研究人員正在與中國環境部合作，開發適合A6的生物反應器，通過微生物電解池可幫助模擬鐵離子在Feammox發生的變化；研究人員也發現，當銨被氧化時，A6也能夠同時消除四氯乙烯和三氯乙烯，而且A6還可以將電子轉移到鐵之外的其他金屬(例如銅和鈾)。未來或許可利用A6作為廢水處理的一環，幫助轉化廢水中過量的銨，再透過其他硝化與脫氮細菌將汙染物移除。 　　相關研究發表於<Plos One>

念珠菌Candida glabrata 及C. albicans為伺機性人體病原菌，容易感染抵抗力較弱的老人、新生兒或免疫力低下之病患，依據感染部位差異而有不同症狀。其中C. albicans為一般人熟知的白色念珠菌，依其在培養基中所生成之白色菌落聞名，在悶熱潮濕的環境下易感染口腔、泌尿道、陰道、皮膚等部位；而C. glabrata為非白色念珠菌，對Azole類藥物具有抗性，近年來感染人數也逐漸增加。除了提升病患抵抗力、保持感染部位通風等方式減緩病原滋長，使用抗生素也是常見的處理方法之一。然而，抗生藥物的大量使用已造成部分病原對藥物產生抗藥性，增加治療難度與時間，因此當務之急便是尋找新的替代藥物以幫助感染病患。 　　抗菌劑種類多樣，例如多烯(polyenes)、巨環內酯(macrolides)、echinocandins、青黴素(penicillins)及精油都是屬於天然產物及其衍生物；其中精油屬於植物的次級代謝產物，蒸氣壓較高而水溶性較差，可能影響許多生物性反應，因此比利時魯汶大學(Katholieke Universiteit Leuven)與VIB(Vlaams Instituut voor Biotechnologie) Center合作，想要從植物精油中尋找新的抗菌劑。透過Headspace solid‐phase micro-extraction gas chromatography mass spectrometry (HS-SPME-GC-MS)分析175種植物精油中所含有的氣相揮發物質與37種精油中抗菌成份，加上念珠菌液培養測試，發現香茅醛具有明顯的抗菌活性，且比起C. albicans，C. glabrata對精油揮發物質更加敏感。【延伸閱讀】白芒花油籽廢棄物再利用，保護皮膚免受日曬 　　此研究提供了簡易的氣相揮發物質抗菌活性檢測方法，能用於測試複雜樣本於特定微生物的作用效果；此外，從植物精油中找尋抗菌物質或許也能為其帶來更多樣化的發展用途，提供新的醫療材料來源。 　　相關研究發表於<Scientific Reports>

歸功於現代繁養殖技術的進步，母豬一胎可以生出數量較多的小豬，泌乳量也較多；但為了維持小豬的存活，母豬需要進食更多飼料以產生母乳，這也容易導致母豬的體溫增加，現今母豬的產熱量比1980年代的母豬高出55%-70%。由於豬屬於恆溫動物，皮下脂肪較厚且汗腺不發達，不容易通過皮膚散熱；一但豬隻體溫過高就需要減少進食量或是以喘氣散熱，遇到炎熱潮濕的夏季有可能導致豬隻中暑、性慾降低、泌乳量減少、難產或流產等情形。根據估計，美國豬肉產業每年須付出超過3.6億美元的成本以解決豬隻熱緊迫( Heat Stress )的問題。 　　使用空調冷卻整個房間或畜舍花費的電費較高，且降溫速度緩慢，不但不符合經濟效益，也不符合聯合國所提出之環境永續目標。美國普渡大學(Purdue University)農業及生物工程系開發出一種豬隻專用的冷卻墊，將2英尺×4英尺的鋁板架設於高密度聚乙烯底座與銅管上，並加裝監測溫度的感測器，需要散熱的母豬能躺在散熱墊上，藉由感測器決定何時更換銅管中的冷水，以保持母豬體表涼爽。【延伸閱讀】便攜式設備幫助偵測假酒 　　在高達35℃的環境溫度測試中，母豬呼吸次數可從每分鐘120次呼吸降至45次，且冷卻墊可明顯降低母豬的陰道與直腸溫度，冷卻水流速越快，效果越佳。此外，由於散熱墊面積只能容納一隻母豬，因此需要保溫的小豬在餵奶時不會直接接觸到冰冷的散熱墊。面對全球暖化，使用此散熱墊可以減少豬隻降溫所需的能源與相關成本，目前開發者正積極找尋相關的技術授權管道，相關論文則發表於〈The Professional Animal Scientist〉、〈Applied Engineering in Agriculture〉及〈Livestock Science〉。

工業革命後的人類活動需要燃燒大量的石化燃料，雖然短期內可產生大量的能量以供社會進步與工商業活動發展；但這些石化燃料同時也是早期固定並儲存在地球上的碳，短時間內大量的碳排放已使得全球暖化逐漸嚴重，全球溫度提高會導致現有之生態系統改變，對人類造成不良後果。因此近年來各界極力推行生物能源碳捕集與封存(Bioenergy Carbon Capture and Storage，BECCS)的概念，以期有效減少大氣中的二氧化碳。 　　美國康乃爾大學(Cornell University)與英國Cinglas合作，提出了一個BECCS系統，此系統中包含一個121公頃的藻類培養設施與一個2,680公頃的桉樹森林。其中桉樹可作為生物質燃料，進行熱電聯產（combined heat and power，CHP）；而藻類與大豆相比，每公頃可產生27倍的蛋白質，除了具固碳作用外也可收集脫水後利用。研究中評估了生產總成本、用水量、生物量、營養素與碳吸收量、產生電力與環境影響等，與種植大豆相比，此系統除了可產生與大豆相同的蛋白質以外，還能額外產生61.5TJ的能量且每年封存29,600噸二氧化碳，因此可視為是一種具潛力的二氧化碳的負排放系統。【延伸閱讀】紅樹林藍碳估算新方法 　　然而，BECCS系統所座落的環境會影響系統運作時的效率和營運成本，且藻類後續的應用領域也會影響其銷售價格，因此此研究中所探討的成本計算只能作為一時參考，但也提供我們設置固碳系統的嶄新想法。

食品中常添加蔗糖或甜菊糖等甜味劑以增添風味，這些甜味劑由於甜度極高，需要使用澱粉或麥芽糊精等澱粉衍生物以稀釋其在食品中的濃度。但食用麥芽糊精等添加物於人體內分解後容易使得血糖快速上升，長期下來則可能導致肥胖，並增加罹患心血管疾病與代謝症候群的機會；因此開發有益於身體的替代物，有助於消費者在選購食品的同時也滿足其對於健康的考量。 　　據聯合國糧農組織公佈的統計數據顯示，每年全世界約釀造近2億噸啤酒，其中歐盟佔了約20%，光是瑞士每年就產生近8萬噸釀酒殘渣，目前世界上已經有許多再利用殘渣的方式，包含酒粕入菜調味、醃漬、皮膚保養、製成動物飼料等多種用途。而現在瑞士洛桑聯邦理工學院(École polytechnique fédérale de Lausanne，EPFL) 的Embien Technologies則利用了釀酒剩下的穀物殘渣作為原料，將其中的可溶性纖維分解成只有三或四個糖分子組成的低分子量β-葡聚醣，除了可循環利用近50%的穀物殘渣外，這些小分子聚醣亦有助於降低小鼠血糖和膽固醇，並調節免疫反應。【延伸閱讀】新發酵技術，保留可可豆的天然果香味 　　廢棄穀物殘渣經過Embien Technologies的專利加工後就可搖身一變成為對身體有益的食品添加物，此加工流程可重複多次卻不降低效率，且比起現有的加工程序縮短近30倍，剩下的木質素、蛋白質與油脂也可以再度利用，這樣的循環加工的方式不但更符合永續利用的原則，也有可能改變食品製造商選擇原料的決策。

大氣、海洋和陸地是地球上的三大碳儲存庫，工業革命發生前，人類活動所製造的二氧化碳穩定地在此三大儲存庫中循環；但工業革命後，人類對能源的需求逐漸提升，短時間內大量燃燒石化燃料後產生的二氧化碳除了造成溫室效應外，也會透過碳循環進入海洋，造成海洋酸化(Ocean Acidification)，使得動物碳酸鈣外殼、骨骼與珊瑚礁的融解速度大於製造速度，除了不利其生長，更會影響現今海中食物網的穩定性。 　　先前瑞典的研究顯示，在人工模擬環境Mesocosm中，隨著海水酸性增加，大西洋鯡魚（Clupea harengus）的幼苗生存率會隨之提升。而德國基爾亥姆霍茲海洋研究中心（GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel）則針對酸化環境中浮游生物(食物量)的變化，間接觀察二氧化碳對鯡魚的存活性影響。該系統將鯡魚幼苗暴露於高二氧化碳環境（研究者預測本世紀末將達到760 μatm pCO2）長達113天，結果發現魚苗存活率顯著提高了19±2％，經過浮游生物的族群分析，認為可能因酸性環境導致浮游生物增加，使得鯡魚等高級消費者間接受惠；且鯡魚的產卵環境主要靠近海底，比起在海水表面產卵的鱈魚更具有存活優勢。【延伸閱讀】海洋酸化將會影響魚類嗅覺 　　除了酸鹼值變動，海洋溫度也是影響物種遷徙的因素，由於冷水溶解的二氧化碳較多，因此海中的二氧化碳能透過溫鹽環流帶到底層海水儲存。若海洋環境未來持續改變，則區域性海域的生物結構可能因其環境適應性不同而發生變化。 　　相關研究發表於<Nature Ecology & Evolution>

農業發展歷史悠久，各地農業隨著漸趨專業化的發展，風險管理問題逐漸浮上檯面，因此越來越多跨領域專家爭相投入於農業環境監測與風險預警的領域。其中，農作物的病蟲害預警系統是農業風險管控中不可或缺的一環，為了強化資訊蒐集，提供客戶即時與方便的服務，以色列的Saillog公司推出免費的手機應用程式-Agrio，用戶可拍攝疑似生病的作物照片並上傳到平台，經由人工智慧學習和視覺辨識計算以辨別植物病害，使其在短時間內收到作物診斷和處理建議。   　　Agrio的發展經過以色列、美國和印度的農藝師測試，於2017年時就可供Android和iPhone系統下載使用，此程式具有11種語言，包含英語、法語、阿拉伯語、印地安語、坦米爾語和越南語等。若是遇到較不常見的作物病害，團隊中的農業專家也能另外提供協助，相關結果也能紀錄於程式資料庫中以修正人工智慧的學習；隨著時間的推移，病害預測與判斷將會更趨精確。【延伸閱讀】結合小農經驗與人工智慧將有助於提升玉米產量 　　此外，Saillog最近宣布推出一項新功能-AgrioShield警報系統，能夠通知農田附近地區發現的病蟲害，並且提出農民可採取的早期預防方式以減少後期的產量損失；目前AgrioShield已發送了蚜蟲、香蕉葉斑病和晚疫病等7種已知病蟲害感染的警報。雖然Agrio是免費程式，但使用Agrioshield需負擔每月2美元的成本，公司考慮未來將降低價格以提高使用普及率。

膠原蛋白（collagen）是人體內含量最豐富的蛋白質，約占人體總蛋白質的25-35%，可組成皮膚、骨骼、韌帶、血管、角膜等構造。膠原蛋白由於特殊的三股螺旋體多胜肽鏈結構，能夠在人體組織之間產生骨架般的支撐保護力、彈性與伸展性，透過調節控制分子通過與調控細胞組織的生理能力，也可以修護組織促進傷口癒合。因此，膠原蛋白不僅盛行於美容、保健食品，市面上也販售醫用級膠原蛋白傷口敷料、人工硬骨、人工軟骨、骨骼填補劑等醫療用品，同時人工眼角膜及新藥劑型也處於研發階段。然而，目前市面上主要使用的膠原蛋白多半來自於豬、牛、雞等動物來源，然而畜牧動物的基因遺傳特性與人類較為接近，若萃取膠原蛋白的動物取自於傳染病疫區，則可能增加使用者連帶感染之風險。 　　新加坡南洋理工大學(Nanyang Technological University)研發團隊在Acta Biomaterialia期刊發表了近期的研究結果，實驗團隊與當地魚場合作，使用吳郭魚(Tilapia)、蛇頭魚(Snakehead fish)、鱸魚(Sea bass)之魚鱗作為原料，將從魚鱗萃取的第一型膠原蛋白進行甲基化修飾，並利用1,4-丁二醇縮水甘油醚 (1,4-butanediol diglycidyl ether)交聯聚合，改善了魚鱗膠原蛋白的物理性質以及低熱穩定性，創造出水溶性膠原蛋白，提供了此類膠原蛋白加入藥物的可能性。另外，透過觀察不同魚鱗製造的膠原貼片於小鼠體內的生物相容性實驗，發現植入膠原貼片可改善附近的血管和淋巴管的生長情形，並加速血管癒合。【延伸閱讀】棉花纖維氣凝膠於醫療上之應用 　　初步成本預估，從10克魚鱗就能取得約200毫克的膠原蛋白，100毫克的膠原蛋白成本大約4星幣。而根據聯合國糧農組織發布的2016年世界漁業和水產養殖狀況報告，預估至2025年時水產養殖產量將達到1.02億噸；處理魚貨的過程中，大量魚鱗常直接作為廢棄物丟棄，實為可惜；若能利用低成本魚鱗作為醫用膠原蛋白來源，除了幫助水產加值利用，也能避免來自豬皮、牛皮等來源所產生的人畜共通疾病與宗教議題。 　　相關研究發表於<Acta Biomaterialia>

擁有潔淨水源是人類生活的最低保障之一，然而隨著人類活動與工業汙染的增加，造成可用水已逐漸匱乏。地球上的淡水資源有限，主要包含在地底蓄水層、地表逕流和大氣層中，以及少量的海水淡化而得。居住於汙染地區的人們可能因為不乾淨的水源而感染疾病，或是為搶奪珍貴的淡水資源而造成國際關係的緊張。此外，由於全球氣候變遷漸趨明顯，使得極端天氣出現的頻率越來越高，在嚴重的天然災害發生後可能會發生無法預測的缺水情況，因此尋找穩定供應乾淨水源的方式便顯得十分重要。 　　地球上約有98%的海水水體，若是能找出適當的海水淡化方式，將對於人類未來生活有莫大助益。目前海水淡化方式主要為薄膜法及蒸發法兩大類，薄膜法是利用各式纖維薄膜隔絕海水中的鹽分，從而過濾出淡水以供人類使用；蒸發法主要是利用太陽能或其他能量來源加熱海水，蒸發出的水氣收集並凝結後就成為人類可使用的淡水。【延伸閱讀】新型微生物菌株A6可幫助處理水污染 　　考量到現今使用技術的轉化成本與能量耗損，海水淡化一直無法完全普及到現在的人類生活。美國德州大學奧斯汀分校(The University of Texas at Austin) 材料科學與機械工程系利用聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，PVA)和聚吡咯(polypyrrole，PPy)開發出一種混和水凝膠，同時具有可吸收太陽能的半導體性質和親水性質，這種水凝膠可幫助人們直接利用環境中的太陽能進行海水蒸發與淡化。經過室外測試，每天的蒸餾水產量高達18-23公升/平方公尺，且此種水凝膠能夠依據現有的海水淡化系統的需求進行改造。 　　研究人員採用死海中的水進行實驗，死海水體通過水凝膠後成功減少鹽度至美國環境保護署和世界衛生組織認定的飲用水標準，此技術目前已進行專利申請，未來也朝向商業化目標而努力，以應付全世界對淡水水體的需求。 　　相關研究發表於<Nature Nanotechnology>

人類現今的便利生活倚靠於大量能源的使用，自工業時代以來主要以燃燒石化燃料產生能量為主；然而石化燃料並非取之不盡，因此各國政府也積極找尋其他的能源轉化方式，包含核能發電、太陽能發電、水力發電、風力發電、潮汐發電、地熱發電與生物燃料等。生物燃料是指由生物質所製成的燃料，能夠取代汽油或柴油的使用，且通常不需特別改變現行使用的引擎構造。而農業是少數能自行生產生物燃料的產業之一，以自然界中廣泛存在的纖維素作為原料，經由化學或生物轉化成醇類以供燃燒利用，除了可循環使用環境中的含碳資源，燃燒後所排出的氣體也較為乾淨，有效減少農業廢棄物與空氣汙染。【延伸閱讀】葡萄牙利用100％的食用油作為大眾運輸燃料 　　轉化纖維素的目標產物多半為生質乙醇與丁醇，丁醇與乙醇相比下具有更多使用優勢，包含低揮發性、低機器腐蝕性、高熱值且與汽油的混和比更高，但目前將纖維素生物質轉化為生質丁醇的技術成本較高，且丁醇對生物毒性較高，不易由微生物直接轉換得到，故複雜的處理步驟與昂貴的化學轉化成本一直是生質丁醇無法普及的原因。新加坡大學(National University of Singapore)土木與環境工程學系(the Department of Civil and Environmental Engineering)於養殖蘑菇的堆肥中分離出細菌Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum strain TG57，能夠幫助纖維素和木聚醣(xylose)直接轉化為丁醇。研究團隊不但在TG57細菌基因組中發現了butanol dehydrogenase (Bdh)、endocellulase、cellobiohydrolase的相關序列，也發現活躍的外泌系統能不斷促使丁醇向外排出，減少丁醇積聚於細胞中而引發生物毒性，本次研究測試可產生丁醇1.93g /L，產率為0.20 g/g。 　　由於TG57是經由在蘑菇堆肥中長達兩年的遺傳轉變中選擇而得，不需再經人為改變菌體基因，是一種具有潛力的丁醇生產微生物，能夠縮短纖維素前期轉化的時間，研究團隊未來將持續研究TG57的轉化表現，並設計相關的分子標記以提高生物丁醇的產率及產量。  　　相關研究發表於<Science Advanced>