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利用不同澱粉與環狀糊精葡萄糖苷轉移酶生產生產環狀糊精之研究

環狀糊精（ cyclodextrins , CDs）是由6~8個葡萄糖單元，以α-1,4-糖苷鍵結形成的環狀化寡糖。廣泛應用於許多領域，例如醫藥、化妝品、食品工業等。環狀糊精是由是由利用葡萄糖苷轉移酵素催化澱粉而生成。本研究以Bacillus sp. BCRC10094為CGTase 的生產菌株進行搖瓶振盪培養，探討碳源對發酵活性的影響，比較玉米澱粉、木薯澱粉、可溶性澱粉(關東化學株式會社)、麥芽糖、以及 DE10, DE20 的可溶性澱粉(環泰果糖股份有限公司)作為震盪培養的碳源，結果發現使用2 ﹪(w/v)玉米澱粉、木薯澱粉、可溶性澱粉為基質，在 33 ℃、160 rpm下得到 1400 unit/ml 的活性，但使用麥芽糖與DE10, DE20的可溶性澱粉作為碳源, 得到較低的活性。將本研究的酵素與NOVO的商業酵素進行環狀糊精的合成實驗，配製 15% (w/v) 的各種澱粉，以活性250 unit/g-starch 的 Novo 酵素與玉米澱粉在 75 ℃進行澱粉轉化實驗反應 24 小時，結果發現玉米澱粉可得到 33 % 的β - CD。若使用自己發酵的CGTase則需要 1000~2000 unit/g-starch的酵素，反應24小時，可以得到 18 ~23 % 的轉化率，顯示NOVO酵素有很好的熱穩定性。

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電漿顯示器廢水成分的光觸媒降解

電漿顯示器（PDP）的廢水包括：重金屬廢水、COD廢水和一般廢水。COD廢水的有機物濃度很高（>10000 ppm），其中含有一些苯環結構或樹脂類的化合物，這些化合物的生物降解率很差，因此用活性污泥處理電漿顯示器廢水時，只能分解其中大約50-60%的有機物，而且分解速率很低。本研究主要是利用光觸媒預先處理電漿顯示器的COD廢水，預先分解一些生物很難降解的有機物。光觸媒主要以TiO2和UVA為主，Anatase形態的TiO2光觸媒粉末以懸浮的方式，添加於廢水中，於攪拌過程，利用紫外燈照射。分別對於乙基纖維、香油腦、丙烯類樹脂、丁基醚醋酸乙酯等PDP廢水成分照射不同時間，觀察酸鹼度及廢水的化學需氧量的改變。

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固定化酵素生產果寡糖與半乳寡糖

中文摘要 本研究以Tris(hydroxymethyl)phosphine (THP) 為交聯劑與幾丁聚醣共交聯分別與β–夫喃果糖苷酶和β–半乳糖苷酶固定生產果寡糖(FOS)與半乳寡糖(GOS)。結果顯示使用THP為交聯劑與幾丁聚醣共交聯固定酵素後，酵素之熱穩定性、重複使用性與產率良好。 從黴菌Aspergillus japonicus (BCRC 930007)純化得到β–夫喃果糖苷酶，分別以Tris(hydroxymethyl)phosphine (THP)與戊二醛為交聯劑與幾丁聚醣共交聯反應以固定β–夫喃果糖苷酶生產果寡糖。以2.5 mg/ml THP或5 % (w/v)戊二醛分別與0.1 g幾丁聚醣及4.2 μg/ml的酵素進行固定化反應，結果顯示自由酵素與固定化酵素的最適pH皆為5.5，最適溫度為60 oC。自由酵素保存於37 oC下，第二天只剩下60 %活性，但是若將THP-固定化酵素保存於37 oC下，11天後仍然有80 %活性，顯然使用THP為交聯劑固定後酵素的熱穩定性良好。THP-固定化酵素在重複使用實驗中，於37 oC下經過11天後仍然有75 %的活性。自由酵素，THP-固定化酵素與戊二醛-固定化酵素的酵素動力參數Km，分別為0.03 g/l (s.d.=0.03), 0.06 g/l (s.d.=0.05) 與0.05 g/l (s.d.=0.03) ，顯示固定化酵素在反應過程中有立體障礙與擴散阻力效應。以50 %蔗糖的基質溶液分別加入固定化酵素與自由酵素(1 unit/g)，於pH 5.5，50 oC下反應，果寡糖產率分別為48 %與58 %。 利用Tris(hydroxymethyl) phosphine(THP)與幾丁聚醣共交聯反應以固定β–半乳糖苷酶生產半乳寡糖(GOS)。以2.5 mg /ml THP活化0.5 g幾丁顆粒及1 mg/ml的酵素進行固定化反應。固定化酵素與自由酵素最適反應溫度為55 oC，最適反應pH為5.0。固定化酵素在重複使用實驗中，於55 oC下經過13天後仍然有75 %的活性，顯示使用THP為交聯劑固定化酵素的熱穩定性良好。自由酵素在pH 5.0，55 oC，36 %乳糖溶液下反應，GOS的產率為43 %，而固定化酵素在相同條件下GOS的產率則為41 %兩者約略相同。

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用米根黴的菌絲團生產L型乳酸

在米根黴( Rhizopus oryzae BCRC 9363 )的傳統培養液中，菌絲會凝聚成菌塊，我們發現是因為培養液中的氮源耗盡的因素。因此在液態培養的過程定時補充氮源，可防止菌塊的產生，而形成棉絮狀的菌絲。因此，L型乳酸產量大大地提高。當在5公升攪拌式生物反應器中進行醱酵，用碳酸鈣乳液控制pH值在 4.3－4.5 之間，且每隔8小時補充少量的硫銨，以維持氨氮的濃度在每公升0.3－0.5公克之間。在此條件下，以每公升120克的葡萄糖為受質，L型乳酸產量為105公克，產率為0.88，生產速率為每小時每公升2.63公克。若沒有補充氮源，菌塊會纏繞在生物反應器內的裝置上面，而且L型乳酸產量顯著的下降。本研究展示一個簡單的方法使米根黴產生棉絮狀菌絲，而且L型乳酸的生產量達到最適化。

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家用日光燈照射二氧化鈦塗膜的殺菌作用

在淨化水和空氣方面，使用二氧化鈦光觸媒這個材料是個值得注意且可利用的方法。當二氧化鈦表面受波長低於385nm以下的紫外光照射時會產生強大的氧化能力。在有水和氧存在的條件下，二氧化鈦可藉由紫外線(UVA)照射產生高氧化力的氫氧自由基和超氧自由基。這些自由基可攻擊細菌，造成細菌的死亡，因此可防止細菌的污染。本實驗採用商業用二氧化鈦塗膜在家用日光燈照射下，評估光反應殺菌的效果。腸球菌(E. faecium)、金黃葡萄球菌(S. aureus) 、大腸菌(E. coli)、 綠膿菌(. aeruginosa) 、白色念珠菌(C. albicans) 用於本實驗，將這幾種病原菌懸浮於含有4% (w/v)甘油的磷酸緩衝生理食鹽水中，然後塗佈於二氧化鈦塗膜上。在照射90分鐘期間，細菌存活數的衰減符合一級動力學。以小時－1記錄這些菌株的反應速率常數k值(空白試驗/TiO2)分別是0.193/1.760, 1.407/1.973, 0.309/2.613, 0.847/2.573 以及1.220/2.107。二氧化鈦顆粒大小對殺菌效果亦有影響。二氧化鈦顆粒越小，對於腸球菌的殺菌效果越好。最後，並且比較日光燈和紫外燈照射下，二氧化鈦塗膜的殺菌效果。

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嗜鹽菌於批次饋料醱酵下之胞內與胞外多醣之研究

已知Haloferax mediterranei的胞外多醣的化學結構中帶有硫酸基，可以考慮開發成抗凝血藥物(如肝素)之替代物。本研究目的乃是探討改變碳源和導電度於批次饋料醱酵培養中對於H. mediterranei 之胞內外多醣的影響。發現以葡萄糖為碳源時，胞外多醣最大濃度為2.14 g/L，胞內多醣最大濃度為2.96 g/L，而單位菌體之胞內多醣含量最大量有125.9 mg/g cell。如果使用擠壓米糠澱粉為碳源時，胞外多醣最大濃度上升為5.24 g/L，而胞內多醣最大濃度下降為1.33 g/L，胞內多醣含量最大量只有72.4 mg/g cell。所以擠壓米糠澱粉會抑制胞內多醣之形成而促成胞外多醣的生產。於提高醱酵液導電度下，胞外多醣最大濃度可達5.57 g/L，胞內多醣最大濃度為1.50 g/L，胞內多醣含量最大值有74.9 mg/g cell。顯示升高導電度對於多醣形成的影響不顯著。同時發現胞外多醣的含硫量約在4.64 ﹪至 5.98 ﹪的範圍，此代表胞外多醣的三糖重複單元裡可能含有1-2個硫酸基。

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深層培養羊肚菌(Morchella esculenta)之最適化培養液組成

本研究乃在探討液態培養M. esculenta BCRC 36348以獲得其多醣之最適培養液組成。當以glucose為碳源時，其菌絲體乾重、胞內多醣及總多醣產量最高，添加濃度為2 %時，可獲得最高之總多醣產量及產率。yeast extract為培養M. esculenta BCRC 36348 生產多醣之最適氮源，添加0.5 %yeast extract時，可獲得最高之總多醣產量及產率。培養液中添加植物油雖會抑制M. esculenta BCRC 36348之生長，但會顯著提高其總多醣產量、含量及產率，以添加1 % 玉米油之效果最佳。當以2 % glucose、0.5 % yeast extract、1 % corn oil、0.0068 % KH2PO4 及10 % mineral solution之培養液於25℃下進行M. esculenta BCRC 36348之液態培養6天後，可獲得最高總多醣之產量及含量，分別為2.18 g/L及335.64 mg/g DW。經由反應曲面試驗設計得知，當培養液組成為3.31 % glucose、0.39 % yeast extract、 1 % corn oil、0.0068 % KH2PO4 及10 % mineral solution時，培養M. esculenta BCRC 36348 6天後，可獲得最大之胞內多醣產量，約為1.97 g/L。若培養液組成為3.34 % glucose、0.41 % yeast extract、1 % corn oil、0.0068 % KH2PO4 及10 % mineral solution時，則可獲得最大之總多醣產量，約為2.22 g/L。

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嗜鹽菌Haloferax mediterranei PHA生合成之探討

本實驗探討嗜鹽菌Haloferax mediterranei在醱酵各時期之PHA synthase以及PHA depolymerase之酵素活性情形及與PHA生合成之關係。以葡萄糖、擠壓米糠澱粉以及丁酸為碳源來培養Haloferax mediterranei，結果含0.1%以上之丁酸培養基會抑制菌生長，而以米糠澱粉生長最好，且其PHA synthase活性較高，PHA depolymerase活性較低。利用pH-stat方式進行重覆式批次饋料醱酵時，結果發現無論是PHA synthase或是PHA depolymerase，其活性分布與菌的生長曲線傾向相似，但是時間上會比菌生長較慢一點。利用液態培養為種菌進行連續式批次饋料培養，僅需50hr即可達菌體最大量，僅為以菌落懸浮液為種菌所需之時間之一半，且PHA synthase比PHA depolymerase之活性高，但是菌體與PHA之最大量及PHA的含量較低，顯示PHA之生合成與菌體生理狀態有關，約於對數生長期的末期，PHA synthase開始表現。 利用Q-TOF定序PHB顆粒上的蛋白質之序列，結果並無法得到一段較完整的序列，因此進一步將其純化。結果蛋白質雖被部分純化，但經超高速離心後酵素的回收率偏低，純化過程當酵素極易失活，因此應再試其他操作條件與調整保存方式。

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以米為基質固態培養紅麴菌生產色素、Monacolin K及Citrinin產量變化之研究

本研究選擇兩株紅麴菌株（BCRC 31615、BCRC 31499），分別以在來米（精白米），蓬萊米（糙米、精白米及發芽米）為基質於30℃培養，探討其色素及二次代謝產物Monacolin K之變化。 　　由市售購得之在來米及糙米（蓬萊米）作為原料，另將糙米分為三份，其中一份送至米廠脫去外層麩皮精白，另一份則浸水兩日使其發芽成為發芽米。米首先泡水蒸熟，接菌後以第六日至第十四日為採樣點，乾燥後保存，取1克麴米加入5毫升乙酸乙酯萃取後分析之。 　　在培養過程中觀察其外觀，發現BCRC31615的顏色比BCRC31499的顏色要深。色素分析上分別以OD500nm及OD400nm偵測紅色色素及黃色色素之吸光值，BCRC31615的色素產量較高，尤其是發芽米。蓬萊糙米及發芽米不利BCRC31499之色素的生成。 　　在Monacolin K的生成上與色素的生成有相似的趨勢。利用BCRC31615接種於在來米及三種不同形式蓬萊米（發芽米、糙米、精白米），以蓬萊發芽米培養第12日有最高產量381 mg/kg，在來米在第12日有下降的現象，隨後在第14日達最大值287 mg/kg。BCRC31499則以在來米培養第十日有最高產量34 mg/kg，蓬萊糙米及發芽米則未超過10 mg/kg。BCRC31615之Monacolin K生產量，無論是以何種基質培養，皆高於BCRC 31499。 然而citrinin常伴隨著紅色色素生成，遂決定分析BCRC31615菌株citrinin之生成變化。在來米、去皮白米、糙米三種基質所產生的citrinin大約在80-120ppm之間，然而以發芽米培養所產生的citrinin最大值接近300ppm。以發芽米培養雖可得較高的monacolin K，但同時也有最高的citrinin產生，且其增加的幅度遠超過其他基質，所以發芽米確實存有特殊成分可以提高BCRC31615的二次代謝產物生成。