大同大學生物工程學系所學位論文
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本篇研究利用微機電製程技術，設計並製作微流道分離晶片，應用於肌酸激酶分子模板表面聲波晶片實驗樣本前處理，微量生物樣品進樣後，微流體晶片驅動將帶磁性的物質分離，減少樣品分析的誤差。在晶片製作部分，本研究以疏水性矽膠類的聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane, PDMS)為製作微流道分離晶片之材料，結合氧電漿的方法將PDMS 做親水性的表面改質並延長時效。表面聲波晶片以鉭酸鋰作為基材，將線寬為5 μm、厚度為75 nm的指叉狀電極製作在其上方，再將肌酸激酶分子模板聚合在表面聲波元件上，產生具有辨識肌酸激酶的孔洞之模版，利用此一特性重新鍵結肌酸激酶分子，並用網路分析儀來偵測表面聲波元件中心頻率的變化，再使用ELISA檢測分子模板中所吸附蛋白之含量，找出頻率改變相對應之肌酸激酶濃度。
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在台灣及印度，含羞草(Mimosa pudica)可應用於治療頭痛、偏頭痛、失眠、腹瀉和痢疾症狀。本研究探討含羞草根部之一些生物活性，包括抑制黑色素生成能力、促進纖維母細胞增生能力及抗氧化活性。結果顯示甲醇及熱水萃取物對B16F0細胞無毒性，存活率皆有90%以上；甲醇萃取物抑制B16F0細胞之黑色素生成和酪胺酸酶活性與表現之能力顯著優於熱水萃取物。此外兩種萃取物可顯著的促進CCD966SK人類皮膚纖維母細胞細胞增生及膠原蛋白的產生。含羞草萃取物亦具有抗氧化活性，包括自由基(DPPH、ABTS．+及绊O2-)清除能力、還原力、亞鐵離子螯合能力及氧自由基吸收能力，其中亞鐵離子螯合能力與槲皮素相當，氧自由基吸收能力則顯著高於槲皮素及維他命C。含羞草甲醇萃取物抗氧化活性較熱水萃取物高，而總酚及原花青素含量亦以甲醇萃取物較高，顯示含羞草根部抗氧化活性可能來自總酚及原花青素。以上結果顯示含羞草根部具有皮膚美白及抗氧化開發之潛力。
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生質柴油為油脂與醇類經催化劑作用而產生之脂肪酸烷基酯，其為石化柴油的替代性潔淨燃料，具有無毒性及生物可分解性之優點，以固定化脂解酶催化生產生質柴油之反應溫和，產物易分離，且可利用廢棄食用油脂作為原料而降低油料成本。本研究以固定於磁性奈米粒子之Pseudomonas cepacia脂解酶作為催化劑，以廢棄食用油為原料，並探討製備生質柴油之最適化條件，結果顯示，最適固定化脂解酶添加量為40% (油重量百分比)，每12小時或每24小時三批次添加甲醇對脂肪酸甲基酯轉化率無顯著影響。反應曲面實驗設計結果顯示反應溫度及含水量顯著影響脂肪酸甲基酯之轉化率，於最適化條件，即醇油莫耳比5.23，12.5%含水量下，反應溫度44.16℃，反應72小時後可獲得預期最高之脂肪酸甲基酯轉化率約80.12%，實際脂肪酸甲基酯轉化率79.15%。
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隨著時代不斷的進步，國人飲食西化加上飲食習慣、生活作息不正常，造成許多現代文明病，如：高血脂症、糖尿病、代謝症候群等。鑒於國人認同所謂食補總比藥補好，因此消費者在選購食品時，除了選擇個人口感的喜好外，也會特別注重其是否有營養價值。民國88年衛生署訂定的「健康食品管理法」即是為了國人能夠在政府的把關下，選購相關的健康食品，除了吃了安心，又有其相關的功效保證。目前各國對於保健食品都有相關的規範，在台灣目前截止通過健康食品的案件已超過200多件，其中區分為13項保健功效類別(調節血脂、調整胃腸、調節血糖、調節血壓、抗疲勞、延緩衰老、牙齒保健、護肝、改善骨質疏鬆、免疫調節、調節過敏體質、不易形成體脂肪、促鐵吸收等)，帶給民眾多元的選擇。 健康食品的開發，帶來了市場更多的競爭，也替台灣生技業、食品業、藥界創造出另一個新研究領域。不少業界透過產學合作積極研發保健食品，但若對於申請健康食品的流程不夠熟悉，試驗報告撰寫的方式不合乎所要求、試驗設計不夠嚴謹、相關證明文件準備欠周全等，均會導致花了大筆的資金及時間而得不到預期的結果，實為可惜。 本研究針對國內業者在申請健康食品時常發生缺失作分析，藉此經統計分析及相關資訊的整理結果，來了解相關送件的缺失，期望未來業者在申請查驗登記時，能夠作有效率的規劃，不僅能夠省下不必要的資金及時間的浪費，且對於台灣保健食品的開發及傳承上也會有更多的幫助。
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酵母菌Xanthophyllomyces dendrorhous催化蔗糖產生之新果寡糖具有預防心血管疾病、降低血清中之膽固醇含量、刺激腸道菌叢等功效。在發酵過程，鋅離子、氮源以及不同之pH值，對其X. dendrorhous的菌體生長及新果寡糖的生產有很大的影響，以20%(w/v)蔗糖培養於pH 7時經48小時後能夠獲得最大的新果寡糖的產量為145 g/L，以及最少量的葡萄糖。以30%(w/v)蔗糖培養於不同濃度的鋅離子與氮源進行批次發酵後比較之，在含有malt extract (3 g/L)之培養基中的菌體產生較多，在不含malt extract之培養基中的菌體量生長較緩慢。含有zinc sulfate heptahydrate (0.05 g/L)之培養基所產生之葡萄糖較多，因而降低了新果寡糖之純度。以peptone (5 g/L)以及yeast extract (10 g/L)為氮源比較之，後者之菌體生長較快因而容易將產物分解而使純度降低。最後利用氣舉式發酵槽和攪拌式發酵槽比較，結果發現氣舉式發酵槽培養之新果寡糖於36小時達最高值165 g/L，而葡萄糖產量較少，比攪拌式發酵槽更能提升新果寡糖的產量及純度。
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β-葡萄糖是一種纖維分解酵素。纖維素的組成由葡萄糖單位藉由 β-1.4 glucosidation 結合而成的線狀聚合物。酵素分解纖維素的過程，首先由內切型纖維素分解酵素 (endo-β-1,4-glucanase) 將纖維素鍊切成較短的單位，纖維二糖水解酶 (cellobiohydrolase) 則從還原端切下纖維二糖，最後β-葡萄糖苷酶將纖維二糖分解為葡萄糖分子。一般微生物無法直接利用纖維二糖提供能量的來源。 本篇主要是利用饋料批次醱酵來進行基因重組大腸桿菌生產β-葡萄糖苷酶的研究，β-葡萄糖苷酶的基因來自耐高溫厭氧菌，轉殖在pET21-a質體上，利用乳糖和異丙基-β-D-硫代半乳糖苷 (IPTG) 去做基因表現。 細菌的前培養使用醱酵槽操作總體積為3公升、溫度25°C、轉速500 rpm、通氣1 vvm，pH值控制在7.1-7.4。而誘導階段則是自五公升醱酵槽中取出100 mL醱酵液置於250 mL的搖瓶中，添加誘導劑，以 25°C、150 rpm 培養至64小時。 探討不同培養基、誘導劑濃度、醱酵時間及誘導時間對生產β-葡萄糖苷酶的影響。以Luria-Bertain（LB）培養基進行簡單的半批式醱酵培養實驗結果在醱酵第6小時添加8 mM乳糖進行誘導後，繼續醱酵64小時的活性為17.89 U/mL。以添加磷酸鹽的Terrific Broth (TB) 培養基進行簡單的半批式 (semi-batch) 醱酵培養可獲得最佳活性。在醱酵 8 小時添加 8 mM 乳糖進行誘導後，繼續醱酵 64 小時可得最佳的酵素活性，達到 82.04 U / mL。比較LB與TB的實驗結果，後者酵素活性比前者提高4.59倍。
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經由葡萄糖苷轉移酶（TG）的作用，麥芽糖轉變成潘糖、異麥芽糖、和其它含有異麥芽糖基的寡糖，以及大量的葡萄糖和麥芽糖。葡萄糖不但是葡萄糖苷轉移酶反應的副產物，而且葡萄糖會抑制葡萄糖苷轉移酶的活性，因此這種異麥芽寡糖含有60%（乾重）的異麥芽寡糖，其它則為葡萄糖和麥芽糖。 本研究利用海藻酸鈣同時固定TG和酵母菌Pichia heimii當作生物觸媒，催化麥芽糖生產高純度異麥芽寡糖。TG催化麥芽糖產生異麥芽寡糖和葡萄糖，而葡萄糖同時被P. heimii消耗，最後可生產純度76%的異麥芽寡糖。然後再利用固定化”Fermipan”酵母做後繼反應，移除大部分的葡萄糖和麥芽糖，可使純度提升到94%。此方法比傳統製程可提高異麥芽寡糖的產率。與單純酵素的反應比較，酵素和酵母的聯合作用產生更多的四糖和五糖，而且可以提高異麥芽寡糖的產率和純度。
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近年來科技與醫療技術之發展迅速。手術燈之需求也由照明術區之基本功能，隨著科技發展由傳統鹵素燈到應用發光二極體科技；因應手術之不同而有高顯色性、無影率、或微創手術須同時有雙手術燈照明術區等功能，且慢慢增加之中。手術燈多功能及高效能固然為病患帶來福音，但多功能及高效能之手術燈同時也讓各國衛生主管機關擔心是否能為病患帶來宣稱之安全及功效性。對此，各國衛生主管機關因應國際法規及各國國內法規訂定了手術燈進入該國市場之藩籬；並擔任醫療器材監督者之角色，以確保人民之生命安全。 本論文藉由對手術燈醫療法規之探討，提出幾項具體建議，希望能提供想要進入醫療產品之製造廠參考。本研究是依據2012 年7 月世界各國最高衛生主管機關公布之醫療器材法規，以資料文獻分析、比較，歸納研究結果：(1)醫療法規是手術燈產品上市是最重要的工具。(2)產品市場決策是最審慎及重要的第一步。(3)法規隨時更新、及時導入品質系統及廠內產品上市流程。(4)製造廠一定要導入醫療器材上市後的監控與警戒之法規程序。(5)慎選法定代理人及合作經銷商。
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本研究首先利用麥麩為基質，進行固態發酵Trichoderma reesei RUT C30生產纖維水解酵素 (cellulase)，使用圓形蒸籠(9公分直徑)為培養容器，在一反應槽中探討加壓洩壓、以及通純氧對纖維水解酵素生產之影響，實驗結果得知加壓洩壓對提高纖維水解酵素活性並無太大幫助，另外，使用純氧在固態發酵的系統，發現比在空氣中培養能提高5~10%的纖維素酶的活性。 本研究再利用混合麥麩與蔗渣進行固態發酵Trichoderma reesei RUT C30生產纖維水解酵素。混合不同的麥麩與蔗渣的比例，能得到不同的纖維素水解酵素的活性，以重量比1:2之麥麩與蔗渣之比例，所得到的纖維水解酵素活性可達純麥麩的80%以上，當重量比 1:8之麥麩與蔗渣，得到之纖維水解酵素的活性則已經非常接近純蔗渣的結果。 結論是混合麥麩與蔗渣來固態發酵Trichoderma reesei RUT C30生產纖維水解酵素能降低原料麥麩的成本，由於蔗渣屬於農業廢棄物，麥麩與蔗渣共培養希望所生成的纖維水解酵素能直接用來進行水解成酵母可發酵的葡萄糖來生產酒精。
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本論文係利用矽酸(由tetramethoxysilane水解產生)及polyallylamine進行仿生氧化矽包覆脂解酶(from Pseudomonas cepacia )，並以包覆後脂解酶催化大豆油或廢食用油與甲醇進行轉酯化反應。以反應曲面法和Box-Behnken實驗設計探討反應溫度、受質莫耳比(methanol/oil)、含水量(w/w of oil)對生質柴油含量之影響。大豆油轉酯化之最適化反應條件為反應溫度42.3℃、醇油莫耳比4.14、含水量18.72%；預期生質柴油含量為72.7%，實際值為69.5 ± 0.01%。廢食用油轉酯化反應之最適化條件為溫度44.5℃、醇油莫耳比4.69、含水量10%；預期生質柴油含量為72.25%，實際值為72.3 ± 0.01%。以大豆油為基質，儲存於4℃或室溫18天後，生質柴油含量均無下降