國立臺灣大學食品科技研究所學位論文/Institute of Food Science and Technology
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臺灣金線連冷水萃取第二型阿拉伯半乳聚醣在本研究中被證實其鍵結主幹為β-(1→3; 1→6)連結的半乳糖，其單醣組成有阿拉伯醣、半乳醣、葡萄醣與甘露醣。經高效能分子排阻層析分析確認其分子量為29 kDa。 本研究中，阿拉伯半乳聚醣經體內與體外試驗，被確認其具有益菌生效應。就體內試驗方面，阿拉伯半乳聚醣能增進小鼠糞便中雙歧桿菌的數目以及降低盲腸內容物的酸鹼值。體外試驗則分別採用糞便混合菌株與純菌株發酵二種方式，來進行益菌生效應的評估。糞便混合菌株發酵試驗，證實該阿拉伯半乳聚醣主要能增進雙歧桿菌的增長，純菌株發酵試驗中，透過逆轉錄聚合酶鏈式反應測試阿拉伯半乳聚醣對雙岐桿菌的作用，結果發現該多醣不僅刺激碳水化合物水解酶的表現，同時也會增進與養份攝取有關的ABC轉運蛋白表現。影響該蛋白的表現被認為有可能是阿拉伯半乳聚醣其益菌生效應的機轉。 因為該阿拉伯半乳聚醣能夠增進腸道中短鏈脂肪酸的產生，所以推測其可能具有抗骨質疏鬆的效果。因此本論文著手評估阿拉伯半乳聚醣其益菌生效益與抗骨質疏鬆兩種生理活性間的關係。本論文使用去卵巢ICR小鼠模擬骨質疏鬆的動物模式，並投與阿拉伯半乳聚醣 (15 mg/kg, 口服)或合併使用鏈黴素歷時三周，評估其改善骨質疏鬆的效果與益菌生效應間的關係。該試驗結果顯示，阿拉伯半乳聚醣能夠增進小鼠糞便中雙歧桿菌的數目。飲水中加入鏈黴素不僅會破壞阿拉伯半乳聚醣的益菌生效果，同時與去卵巢組和偽手術組比較，鏈黴素更使小鼠盲腸酸鹼值顯著的增高。研究中證實，投與阿拉伯半乳聚醣可以改善去卵巢小鼠血中骨鈣素濃度、降低血清骨膠蛋白碳末端肽鏈、預防骨質流失。但合併鏈黴素處理後，卻會抑制阿拉伯半乳聚醣的抗骨質疏鬆效果。骨骼組織型態分析顯示阿拉伯半乳聚醣可以改善骨體積百分比。本研究證實阿拉伯半乳聚醣確實具有抗骨質疏鬆的效果，而且此活性與其益菌生效應有關。 另一部分，阿拉伯半乳聚醣以體內與體外試驗來評估其免疫調控的活性。該阿拉伯半乳聚醣對巨噬細胞具有刺激的效果。結果顯示該多醣能刺激巨噬細胞增生與增進其吞噬活性。同時也能增進小鼠巨噬細胞株RAW264.7 對一氧化氮和細胞激素如腫瘤壞死因子α、白細胞介素1素、白細胞介素10、顆粒球群落刺激生長因子與顆粒單核球群落刺激生長因子等的分泌。體內評估方面，以腹腔注射投與阿拉伯半乳聚醣，會使小鼠脾臟重量增加，促進脾細胞的增生以及提高血清中顆粒球群落刺激生長因子的濃度。 該阿拉伯半乳聚醣更進一步被研究其對分泌顆粒球群落刺激生長因子的機轉探討。結果顯示該機轉可能與MAPK與NFκB的調控路徑有關，另一方面欲了解阿拉伯半乳聚醣對嗜中性白血球缺乏症的影響，以接種結腸癌CT26小鼠合併使用5-氟尿嘧啶為動物試驗模式，投與阿拉伯半乳聚醣(15, 45 mg/kg口服)，發現阿拉伯半乳聚醣能改善其嗜中性白血球缺乏症的副作用。 結論，臺灣金線連阿拉伯半乳聚醣在本研究中被證實具有益菌生效應、抗骨質疏鬆與調節免疫等生理活性。
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近年來，存在於柑橘類水果中一種特殊的類黃酮成分－「多甲氧基黃酮 (polymethoxyflavone, PMF)」，因其具有特殊的生物活性而開始受到矚目。多甲氧基黃酮屬於黃酮類 (flavones) 的一種，其結構的特性為在基本骨架 (C6－C3－C6) 上具有兩個以上的甲氧基 (methoxy groups)，並且在C環的4號碳位置上接有一羰基。多甲氧基黃酮主要存在於柑橘屬 (citrus genus) 的植物中，尤其以果皮的部分含量最為豐富；其中，橘皮素 (tangeretin) 為一種在柑橘類果皮中頗具代表性的多甲氧基黃酮類，其化學名稱為 5,6,7,8,4’ － 五甲氧基黃酮 (5,6,7,8,4’ － pentamethoxyflavone) 。已有許多研究指出，橘皮素具有良好的生理活性，例如抗發炎、抗菌、抗癌以及降血脂等功效，但是目前對於橘皮素在生物體內生物可利用率之相關研究仍相當缺乏，故本研究之目的係以大鼠模式評估橘皮素之生物可利用性。本研究藥物動力學試驗的結果顯示，以胃管餵食大鼠50 mg/kg BW tangeretin 後，其在血液測得之 Cmax 為0.87 ± 0.33 μg/mL ， T1/2 為 342.43 ± 71.27 min；以股靜脈注射給予大鼠5 mg/kg BW tangeretin 後，其在血液測得之Cmax 為 1.11 ± 0.41 μg/mL，T1/2 為69.87 ± 15.72 min；經計算後得橘皮素之口服生物可利用率為 27.11 %，遠高於一般多元酚類化合物。推測橘皮素吸收較佳的原因可能與其分子結構帶有甲氧基而使其極性較低，因而具有較高的細胞膜穿透性有關。在大鼠體內組織分佈試驗中可發現，於胃管餵食4小時後在腸胃道即含有大量的橘皮素，尤其以胃中含量最高，佔給予劑量的20%。此外，在排除試驗部分，以胃管餵食後 0-8 hr的時間區段中有相對較高的橘皮素由尿液排出；另一方面，在胃管餵食後 8-24 hr 為橘皮素於糞便中之主要排除期。管餵48小時後約有7.5 % 橘皮素以原型態型式經由糞便排出體外；同時在 LC/MSn 的分析結果中也可觀察到有許多代謝產物產生，這些代謝物的含量與種類有待未來進一步的分析與鑑定。
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癌症從民國71年以來一直位居十大死因之首，目前治療方式中化學治療是其中一種。然而，在化學治療期間會產生大小不等的副作用及多重藥物阻抗性(Multi-drug resistance, MDR)，造成化療效果不佳。MDR 目前產生機制尚未完全明瞭，但有許多研究顯示，在腫瘤細胞內會有大量抗藥性蛋白P-醣蛋白(P-glycoprotein, P-gp)表現，因而產生抗藥性，而且P-gp 表現的癌細胞會對凋亡作用產生阻抗，也會造成藥物阻抗性。另外，化療效果不佳和腫瘤細胞轉移(tumor metastasis)也有密切關係。過去研究指出薏苡籽實萃取物具有抑癌作用，因此，本研究擬探討薏苡種皮乙醇萃取物結合抗癌藥物doxorubicin 對子宮惡性肉瘤細胞生長抑制之影響。結果顯示，(1)在薏苡種皮乙醇萃取物中以hexane 區分層(ATE-Hex)的抑制效果最佳，並且結合doxorubicin 後計算combination index (CI) ，顯示具有相乘作用；(2)給予ATE-Hex 有減少P-gp 之表現及減少轉移(migration) 之作用；(3)兩者結合在細胞週期結果可看到在48、72小時sub G1上升及western blot 結果顯示PARP 被截切；(4)抑癌活性分析部分：植物固醇抑制效果較脂肪酸好，其中又以campesterol 與β-sitosterol 的抑制效果最好。根據以上結果推測，薏苡種皮乙醇萃取物可抑制人類子宮惡性肉瘤細胞生長，若結合抗癌藥物doxorubicin 可減少藥物阻抗性，且具相乘作用。
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根據流行病學研究指出地中海地區的國家民眾罹患動脈粥狀硬化、心血管疾病與部分癌症的罹患率低於歐美各國。攝取大量的橄欖油為地中海國家的飲食特色，研究普遍認為橄欖油具有抗氧化活性、抗菌 (antimicrobial) 、降低血脂、降低血小板凝集、抗發炎 (anti-inflammation) 與調控細胞正常生長等益處。有別於油橄欖 (Olea europaea L.) ，本實驗採用生長於台灣的中國橄欖 (Canarium album L.)。根據本草綱目記載，中國橄欖具有抗菌、抗病毒、抗發炎與解毒之功效。在先前的研究顯示其含有豐富的多酚類物質 (phenolic compounds) 與體外抗氧化的功效成分。然而，尚未有研究探討中國橄欖抗發炎與抗癌的功效。因此，我們的研究目的為探討中國橄欖抗發炎與抗癌功能之有效成分。本實驗中使用WST-1 assay 與抗發炎平台 (anti-inflammation platform) 來探討中國橄欖生物活性功效並使用 HPLC-MS/MS 分析其成分。結果顯示甲醇-乙酸乙酯區分層之萃取物具有抗發炎與抗癌細胞增生之作用，將此萃取物以固相萃取的方式獲得11 個次區分層，發現編號2 與 編號 7 的次區分層具有更進一步的抗發炎及抗增生的效果，編號 2次區分層中主要成分為 Methyl gallate ，編號 7 次區分層中主要成分為分子量為 538 的未知成分。因此，我們認為Methyl gallate 與分子量為 538 的未知成分可能為橄欖萃取物中具有抗發炎與抗癌功能的有效成分，未來還需更多實驗來進一步確認。
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近年台灣人參相關的健康食品銷售量明顯增加，並產生大量的萃取殘渣，而殘渣中仍含有大量的活性物質，如人參多醣。本研究欲利用靈芝菌絲降解西洋參渣細胞壁中的木質素與纖維素，釋放活性物質，同時靈芝菌絲生長亦伴隨活性多醣的產生。論文前段先針對西洋參多醣進行化學組成與免疫活性分析，結果顯示西洋參粗多醣中有近90%的澱粉，而不可消化多醣 (NDPS) 含量約為10%，其單醣組成以阿拉伯糖和半乳糖為主，莫耳比例為1：1.2。NDPS 區分出的F3多醣，具有刺激RAW264.7巨噬細胞株釋放ㄧ氧化氮 (NO) 與腫瘤壞死因子α (TNF-α)之免疫刺激活性，根據其醣組成與大鼠單株抗體LM2單株抗體陽性反應，推斷為第二型阿拉伯半乳聚醣 (arabinogalactan type II, AG II)。後續實驗中以F3多醣為標準品，利用免疫親和反應建立一定量人參AG II方法。第二部分研究以西洋參殘渣作為靈芝菌絲體固態培養之基質，靈芝菌絲於西洋參殘渣上生長良好，於接種後試驗第0、4、8、14與30天取樣分析，第8天時菌絲覆蓋率即可達85%以上，第14天時可達100%。發酵樣品之熱水萃取層產率、水溶性碳水化合物含量、AG II含量皆隨發酵時間增加而降低，其熱水萃取層在以 RAW264.7 巨噬細胞株為模式下，能顯著抑制endotoxin (lipopolysaccharide) 所引起之NO與TNF-α釋放，且此抑制活性隨發酵時間增加而增強。將發酵物熱水萃取層劃分為粗多醣區分 (CPSF) 與酒精上清層 (ESF)，兩者皆有抑制NO與TNF-α釋放之活性。CPSF中除含有大量澱粉外，其不可消化多醣的醣組成中，甘露聚醣、海藻醣、葡萄醣隨發酵時間增加，應來自靈芝所產生之多醣體，其中靈芝所產生之多醣 (1, 3)-β-D-葡聚醣，佔30天發酵物CPSF總碳水化合物的2.75 %。而ESF含有較小分子的醣類應為西洋參多醣降解物與靈芝生成物質。藉由靈芝菌絲固態發酵西洋參殘渣，能使活性多醣以及免疫相關活性物質增加，因而提高其抑制RAW264.7巨噬細胞株釋放發炎介質 (NO) 與促發炎細胞激素 (TNF-α) 分泌的免疫活性。
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皮膚是人體最大的器官，包覆在人體的表面，因此當皮膚因老化而產生變化，最容易被觀察到。隨著預防老化觀念的提升，對於皮膚保健相關的化妝保養品市場也愈來愈興旺。本實驗室先前研究發現，在清酒的發酵過程中加入仙鶴草一起發酵，可以減低仙鶴草對於皮膚纖維母細胞的毒性，對於酪胺酸酶、基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMP)活性的抑制率雖較乙醇萃取物低，但仍有效果，且有促進type I procollagen生成之功效。唯發酵過程繁複不易生產。故本實驗乃利用清酒製造過程中所使用的兩株微生物Aspergillus oryzae及Saccharomyces cerevisiae發酵仙鶴草乙醇及熱水萃取物，期望能簡化發酵過程，同時，發酵產物對皮膚保健有相當或更好的效果。實驗結果發現，仙鶴草乙醇及熱水萃取物經發酵後在500 μg/ml下皆不具細胞毒性，還可促進纖維母細胞的增生及保護UVA對細胞的傷害，但對於type I procollagen的生成仍有抑制的作用。而在酵素的抑制上，以酵母菌發酵仙鶴草乙醇萃取物有較佳的效果，在500 μg/ml濃度下酪胺酸酶及彈力蛋白酶的抑制率分別為18-37%及13-30%；在400 μg/ml濃度下膠原蛋白酶和明膠蛋白酶抑制率分別為53-88%及56-73%。雖然酵母菌發酵仙鶴草乙醇萃取物對於酪胺酸酶及基質金屬蛋白酶都有不錯的抑制效果，但其發酵液同時也會抑制纖維母細胞type I procollagen生成，所以酵母菌發酵仙鶴草乙醇萃取物之發酵液尚不能作為全面性的皮膚保健產品，而簡化的發酵流程仍需進一步修正。
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食用菇蕈多醣被視為具潛力的免疫刺激物質，例如β-(1, 3)-D-葡聚醣、含 (1, 6) 分支的β-(1,3)-D-葡聚醣, α-葡聚醣, α-(1,6)-半乳聚醣、甘露聚醣和似糖原多醣等，其免疫調節活性會因多醣的醣組成、醣苷鍵結形式和分子量的不同而有所不同。本研究擬利用主因子統計分析 (principle component analysis, PCA) 針對21種台灣栽培食用菇類的膳食纖維含量和不可消化水可溶多醣 (ND-WSP) 的醣組成輪廓，包括含量、單醣組成、醣苷鍵結、分子量及β-(1, 3)-D-葡聚醣的含量、分支度等參數與其菇種進行分群以建立相關性。這些菇類的總膳食纖維、不可溶膳食纖維和可溶性膳食纖維的含量分別為24.78-83.76%, 19.62-76.5%和0.56-5.09%。可溶性膳食纖維之成分為ND-WSP，含量佔菇類乾重的1-4.16%，其單醣組成大部分以葡萄糖、半乳糖和甘露糖為主，巴西洋菇、黑木耳和白木耳含有較高量的醛糖酸，並以葡萄糖醛酸為其主要；柳松菇、黑木耳和白木耳的單醣以木糖為主，香菇則含有高量的岩藻糖；而ND-WSP中主要的醣苷鍵結形式包括1, 6-Galp; 1, 3-Glcp; 1, 6-Glcp; 1, 2-Manp; 1, 3-Manp和1, 6-Manp等，並含有多種分支，例如1, 2, 6-Galp; 1, 2, 3-Galp; 1, 3, 6-Glcp; 1, 4, 6-Glcp; 1, 3, 4, 6-Glcp和1, 3, 6-Manp等；大部分的菇類ND-WSP均含有兩種分子量，其範圍分別為790-2370 kDa和8.5-20.3 kDa；當中所含β-(1, 3)-D-葡聚醣為0.69-41.66%，其分支度介於0.20-0.48之間；部份菇類的ND-WSP能刺激Raw 264.7巨噬細胞株分泌TNF-α和NO，其中又以巴西洋菇和黑木耳最為顯著；針對這21種菇類，利用PCA依其ND-WSP的醣組成輪廓、於RAW 264.7免疫刺激活性與菇種間的相關性，將其分為4個分群。
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西洋參是常用的保健食品與中藥材料，隨著人參產品的銷售量增加，食品加工產業產生數量可觀的人參萃取殘渣，此人參渣仍殘留有許多生物活性成分，如植物固醇，為了更有效的利用這些成分，本研究藉由接種靈芝菌絲體於西洋參渣進行生物轉化，來增加植物固醇的釋出，同時轉化植物固醇之形式，並產生真菌固醇類化合物麥角固醇。所使用的西洋參渣試驗材料之植物固醇含量為72.32 mg/ 100 g，相較於西洋參原料高出30%，以β-sitosterol、stigmasterol與campesterol為主要的固醇，植物固醇總量中其游離、酯化與醣苷型態之比率為36%、24%與39%。分別接種1%與10%靈芝菌絲於4、8、14與30天後，取樣分析。結果顯示隨著靈芝菌絲的生長，麥角固醇含量也隨之上升，於培養30天後可達36.52- 77.31 mg/ 100 g。且隨著靈芝菌絲的生長，西洋參渣植物固醇總含量只有些微變化，但型態上卻有顯著的變化，醣苷態從39%顯著的減少為5- 23%，而游離態顯著從36%增加為46- 81%，酯化態則變化幅度較小，含量在13- 33%範圍之間; 各組別在接種後第四或第八天就可觀察到顯著的變化，此變化時間與靈芝菌絲體在接種後第八天產生最高的β-glucosidase活性之趨勢有一致性，顯示游離態植物固醇的增加，是由靈芝菌絲體產生的β-glucosidase水解醣苷態植物固醇之轉化生成。接種菌絲若先經過含西洋參渣基質的馴化，則轉化程度較高; 接種量1%的組別，雖然菌絲覆蓋西洋參渣的速度較慢，但對於植物固醇的生物轉化效果卻與接種量10%的組別相近。根據以上結果，西洋參-靈芝菌絲發酵培養產物與原先之西洋參渣相比含有較多游離態植物固醇與額外增加之維生素D前驅物─麥角固醇。
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非酵素性褐變經常發生於酒品儲藏期間並使其品質降低。因此許多製酒業者經常使用抗壞血酸在水果釀造酒中作為抗氧化劑，以維持顏色穩定。然而，卻有學者指出於酒類中添加抗壞血酸可能有促進褐變的現象。本研究即以還原市售白葡萄酒作為真實系統代表，探討抗壞血酸在市售水果釀造酒中對褐變的影響，此外也改變儲藏條件以釐清環境因子對於抗壞血酸影響褐變的情形。 結果顯示，當市售水果釀造酒中兒茶素含量低時，添加抗壞血酸不會產生促進褐變的現象。避光缺氧儲藏環境中，抗壞血酸在酒精溶液中主要降解途徑為有氧降解。終產物包括 2-furoic acid (2-FA) 及 3-hydroxy-2-pyrone (3OH2P)，其總量隨著酒精濃度增加而增加，但酒精溶液之褐變情形卻隨酒精濃度提升而降低。根據結果推測，上述抗壞血酸降解終產物在酒精溶液中應該不是造成褐變的主因，可能是抗壞血酸降解途徑的中間產物 L-xylosone 與兒茶素作用並產生褐變之物質所導致。缺氧儲藏期間，抗壞血酸與兒茶素降解及褐變程度皆顯著地大幅降低，且儲藏期間皆未測得抗壞血酸降解產物 2-FA 及 3OH2P，其原因推測為抗壞血酸與兒茶素降解後仍停留在降解途徑過程中的中間產物，並未形成最後造成褐變的物質，因而降低褐變現象。照光儲藏條件下，抗壞血酸、兒茶素與抗壞血酸降解產物皆快速產生降解。為此推測，在光線的作用下會促進抗壞血酸與兒茶素降解，同時加速二者作用形成分子量更大的產物，進而使酒精性飲料褐變顯著提升。 綜合以上結果，建議添加抗壞血酸到酒品中做為抗氧化劑前應先了解酒品中兒茶素的含量，並考慮是否有其添加的必要性。選擇具有遮光效果的容器，避免與光線接觸，同時也應與氧氣隔絕，如此即可避免於儲藏過程中發生褐變之現象。
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Cronobacter spp. 先前歸屬於Enterobacter sakazakii。在本研究中先將C. sakazakii BCRC 13988置於含5%乙醇，60 min進行次致死壓力處理後，探討其於後續壓力環境如過氧化氫(20 ppm)、模擬胃液(pH 2.0、3.0、3.5、4.0)、膽鹽(0.5、2.0%)以及在乳酸發酵過程與市售發酵乳儲存時存活之情形，並進一步比較乙醇處理與控制組菌體蛋白質之表現。結果發現，除在膽鹽溶液外，次致死乙醇處理顯著(p<0.05)提高了C. sakazakii菌體暴露於所試之壓力下之存活。與控制組菌體相比，一維電泳分析(one dimensional electrophoresis)顯示乙醇處理菌體中，有7種蛋白質表現量上升，2種蛋白質表現量下降。二維電泳分析(two dimensional electrophoresis)則顯示，乙醇處理影響了菌體中16種蛋白質之表現。其中有7種蛋白質表現量上升，9種蛋白質表現量下降。將表現量上升之蛋白質進一步以液態層析串聯質譜儀(LC-MS/MS)結合資料庫(Mascot)搜尋鑑定出其中之5種蛋白質，這些蛋白質依照其功能性可區分為以下幾種:伴隨蛋白與蛋白質修飾、核醣體結構與生合成、脂質代謝。這些表現量上升之蛋白質可能與次致死乙醇處理提高菌體在不同環境壓力下之存活有關，同時也調控了菌體細胞內的生理反應。