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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預煮處理是利用水熱處理稻穀的加工方法，製程包括浸泡、蒸煮、乾燥。HMT (Heat moisture treatment) 對澱粉物化性質產生物理修飾。本研究探討不同處理條件下，蒸穀米理化性質及消化性。選用台南11號稻穀，併用HMT與預煮處理，加壓蒸煮10 (S10)、20 (S20) 分鐘，S10處理前 (B10) 後 (A10)，併入HMT (13%水分與121oC，30分鐘)。顯示蒸穀米顏色呈深紅黃色，與白米相較亮度下降，a值與b值上升，且A10組顏色最深；完整米率 (HRY) 以A10最高 (71.45 %)，加入HMT能有效改善完整米率；於SEM圖中，可觀察蒸穀米中心有孔洞，導致蒸穀米之完整米率的下降；光學顯微鏡圖可觀察到預煮處理前加入HMT可維持蛋白質之結構；蒸穀米粒體外澱粉消化實驗中，預煮處理可使RS量上升3至5倍 (N: 1.95%; S10: 7.95%; S20: 11.01%; B10: 10.48%; A10: 10.42%)，尤以CA10之預估升糖指數 (eGI) 下降最多 (102.39下降至92.43)，其中CA10之SDS含量有顯著提升 (37.08%上升至45.83%)，蒸穀米具有較低之米粒體外澱粉消化性；由X-ray繞射圖譜及示差熱掃描分析中可觀察到直鏈澱粉-脂質複合物 (ALC) 特徵結晶波峰及解離吸熱峰。米粒煮熟後由A-type轉變為V-type，加入HMT及提高預煮時間皆會使V-type特徵結晶波峰強度增加；預煮處理與結合HMT會導致ALC之熱焓值解離吸熱峰上升，ALC具熱可逆性，從兩次DSC掃描可觀察到預煮處理後之ALC升成量皆較多；質地分析中，CS10與CS20質地與白米組CN相近，CB10為堅硬不軟黏，CA10為堅硬偏黏之質地；感官綜合喜好性品評以CS20組與白米組CN相近，CB10組最差。由以上結果得知，預煮處理與熱處理會使米粒呈較深的顏色、可以改善完整米率、並提高RS、SDS與ALC含量，降低米飯之消化性，可作為開發低消化性米飯之用。
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食品工業上利用乳糖為基質以β-galactosidase進行轉醣反應生產半乳寡醣 (galacto-oligosaccharide, GOS) 來補足嬰兒配方奶粉中相對於母乳中寡醣成份之不足，以維持嬰兒腸道益生菌相的增生，而GOS中的半乳糖與葡萄糖單體主要以β構型鍵結且其組成結構複雜。為針對半乳寡醣結構產物進行解析，本研究建立高效能液相層析串聯質譜法分析並檢測市售GOS產品之異構物組成。先以分子篩層析法初步檢視樣品聚合度組成分布，而後將原態及經對胺基苯甲酸乙酯 (p-aminobenzoic acid ethyl ester, ABEE) 衍生之衍生態分別以GCC-ESI-MSn和Polyamine II-PAD-ESI-MSn兩種方式分析。分析結果顯示，市售六種半乳寡醣產品聚合度均小於六，且以二、三醣結構為主，更有單一樣品三醣組成超過五成；其樣品異構物可被鑑定共含有九種二糖、十八種三醣、二十一種四醣及複數之五、六醣結構，且各產品間組成差異性大。由鍵結型態觀察結果得知樣品結構組成多含有β-1→4、β-1→6鍵結，其次為β-1→3，含有β-1→2者種類最少，部分樣品存在β-1→1，可知半乳寡醣轉醣反應中β-galactosidase確實存在鍵結合成之傾向性。總體來說，本研究所發展之兩種分析方式在半乳寡醣組成輪廓之解析上確實能達到同步解析其聚合度、異構物組成和結構判定之目標，可期應用於其他樣品之研究分析甚至作為相關產業生產應用上之品管用途。
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非酒精性脂肪肝病 (Nonalcoholic fatty liver disease, NAFLD) 為國人常見的一種代謝性疾病，主要因肝臟脂質過量堆積，與代謝症候群有密切相關。薑 (Zingiber officinale Roscoe) 屬根莖類植物，主要產於東南亞一帶，常作為蔬菜、調味料或中藥材等用途。本研究中以薑粉與95%乙醇混合進行萃取，並利用小鼠正常肝細胞株FL83B細胞，利用油酸 (oleic acid, OA) 誘導脂質堆積24小時之細胞模式探討薑乙醇萃取物 (ginger ethanolic extract, GEE) 及其三種辣味成分6-gingerol、6-shogaol與zingerone對改善正常肝細胞脂質堆積之功效。本研究之GEE萃取率約3.78%，HPLC分析結果顯示，每克GEE中辣味成分6-gingerol、6-shogaol與zingerone之含量分別為102.4、23.8 及0.37 mg，並利用Nile red染色法評估GEE與此三種辣味成分在MTT assay所得之不影響細胞存活率的劑量下，改善油酸誘導FL83B細胞脂質堆積效果，結果顯示，GEE、6-gingerol及6-shogaol在低濃度下即可顯著降低Nile red螢光強度及細胞內三酸甘油酯含量，而zingerone則在非常高濃度下才具有顯著差異，由此可推測GEE中抗脂質堆積效果可能主要來自於6-gingerol以及6-shoagol之活性影響，進一步以西方墨點法評估脂質代謝相關蛋白表現量，實驗結果顯示，GEE、6-gingerol及6-shogaol可顯著降低脂質合成相關蛋白SREBP-1與FAS以及膽固醇合成相關之SREBP-2與HMGCR的表現量，且這三種樣品亦可促進活化AMPK，使ACC磷酸化比例提高，而在脂質氧化相關蛋白PPARα及CPT-1的表現量上，僅有GEE及6-gingerol有顯著提高，6-shogaol則無顯著差異。根據上述之實驗結果可推論，GEE、6-gingerol及6-shogaol可能是透過增加脂質氧化、降低脂質與膽固醇合成相關蛋白質表現量來達到改善油酸誘導FL83B細胞脂質堆積之功效。
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本研究擬以微生物發酵紅茶茶湯，首先由27種GRAS等級菌株中篩選出Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus做為發酵紅茶茶湯之菌株，後續深入探討以L. delbrueckii ssp. bulgaricus發酵紅茶茶湯與未發酵紅茶茶湯理化性質、化學成分、揮發性成分及感官品評差異。結果顯示經L. delbrueckii ssp. bulgaricus發酵之茶湯pH值及色澤會顯著改變，且其茶湯中除游離胺基酸含量有顯著性增加，多酚類、單寧、類黃酮及茶皂苷皆無顯著性改變。推測L. delbrueckii ssp. bulgaricus無法於紅茶茶湯中進行生物轉換。後續利用頂空固相微萃取-氣相層析質譜法分析發酵紅茶茶湯與未發酵茶湯間揮發性成分差異，並藉由感官品評之描述分析法進行感官特性差異比較，最後以紅茶茶湯中揮發性化合物及描述特性強度進行主成分分析 (principle component analysis, PCA)評估，其統計結果顯示利用12種揮發性化合物區分紅茶茶湯結果與15種描述特性強度區分紅茶茶湯結果不一致，故頂空固相微萃取-氣相層析質譜法及感官品評之描述分析法兩者方法無法相互取代。綜合以上結果可知，結合茶湯化學組成及感官特性差異較能全面了解以乳酸菌發酵紅茶茶湯之特性。
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傳統中醫飲食療法依據陰陽理論將人體體質和食物屬性進行陰陽分類，並結合辨證論治的原則，強調體質與食物屬性的相對應，以達到體內陰陽調和及疾病預防之目的。而現代醫學中逐漸被強調的個體化醫學的觀念與傳統中醫飲食療法的觀念不謀而合。本研究目的分為兩部分：一、用現代科學儀器測得經絡能量、心血管系統和自律神經系統相關的生理訊號數值，利用測得資料建立體質預測模型；二、運用相同儀器探討不同屬性之食物在不同體質受試者之的生理訊號上產生之差異。本研究運用皮膚電阻測試儀，又稱經絡能量分析儀（MEAD）、電腦血壓心脈儀（DynaPulse）和腕式生理監測器（ANSWatch）三種儀器分別偵測寒、中、熱性體質健康受試者（24.9±3.6歲）之經絡能量、心血管系統和自律神經系統相關的生理訊號基礎值（pre-test）以及攝入椰子水（寒涼性）和薑母茶（溫熱性）半小時後之生理訊號（post-test）。受試者攝入飲品之主觀感覺用食療後主觀感覺問卷評估，而受試者體質由中醫師結合體質問卷判斷結果決定。研究結果分為：一、運用灰色系統（gray system）轉化模型和判別分析方法（discriminant analysis），初步建立體質預測數學模型，與中醫師之判斷結果相比照，預測模型結果之符合率平均為70.4%；二、椰子水或薑母茶對不同體質受試者之生理訊號產生不同影響。例如，在由MEAD測得之經絡能量結果中，喝完椰子水後，熱性體質受試者經絡能量的標準誤差（SD）、陰/陽比例（yin/yang ratio）等顯著增加。喝完薑母茶後，熱性體質受試者平均經絡能量（MEAN）、24條經絡能量的標準誤差（SD）等顯著降低。椰子水和薑母茶對熱性體質受試者產生之差異剛好呈相反趨勢。然而，寒性體質受試者和中性體質受試者在喝完椰子水或薑母茶之後，經絡能量相關之指標並未產生明顯變化。在由DynaPulse測得之心血管系統結果中，寒性體質喝完椰子水之後，舒張壓、動脈順應性等顯著增加。而椰子水並未造成熱性體質受試者心血管系統的明顯變化。薑母茶未對三種體質受試者產生明顯影響。在主觀感覺問卷結果中，熱性體質喝完薑母茶之腹部不適、皮膚發熱、流汗等情形之程度相對椰子水明顯。但寒性體質受試者並未有以上之差異。故可得出結論，不同屬性之食物對不同體質受試者之經絡能量、心血管系統指標和主觀感覺產生的影響各不相同，而對中性體質受試者影響之差異並不明顯。本研究之結果可以幫助年輕健康人自行預測體質並為其在選擇適合自身體質的食物屬性時提供參考。
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即食餐食（ready-to-eat foods, RTE）廣受外食族群的愛戴，但販售於18℃且不需加熱即可食用，因此相較於其它食品來說可能更具食品中毒之風險。我國政府對於RTE之微生物品質監測著重於工廠端，然而食品安全應顧及農場至餐桌整個食物供應鏈，除了提升工廠端產品之品質，亦應考量賣場端及消費者端之潛在風險。食物浪費是世界普遍存在之問題，便利商店每年約有1.2萬公噸之食品逾期，其中約有90%被以廢棄物方式處理。本研究將重點著重於賣場端及消費者端，利用預測微生物模式，模擬18℃RTE中之微生物自販售再經不同儲存條件，其菌數之變化，以及估算消費者攝入的菌量，並進行定量微生物風險評估（quantitative microbial risk assessment, QMRA），目的為透過QMRA之結果提供消費者正確之食品安全知識及適當儲存方式之建議，期望能在食品安全與食物浪費間取得平衡。微生物品質監測結果顯示，採集自便利商店之78件18℃RTE中，生菌數、大腸桿菌群、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus, STA）、仙人掌桿菌及沙門氏菌之不合格率分別為12.8、14.1、2.6、33.3、15.4及0%，其中以肉鬆飯糰（pork floss onigiri, PFO）的STA不合格率最高，因此以PFO及STA作為QMRA之對象。在QMRA中，以4、12、18、25及35℃下PFO中STA之生長曲線，建立預測微生物生長模式，收集便利商店陳列階段與消費者儲存階段之溫度及時間資訊代入至模式中，並結合PFO膳食資料及STA食品中毒之閾值（105 MPN/g），結果顯示臺灣每年每位消費者因攝食PFO而發生STA食品中毒之概率約為4.32×10-3（第95百分位數），而影響此風險最重要的因子為PFO之起始汙染水平。本研究建議消費者盡量減少PFO於室溫儲存，且於夏季之早、午及晚餐時段購買PFO，其於室溫之儲存時間應分別少於12、10及8小時；建議製造業者延長PFO之保存期限，便利商店降價出售過期但仍可食用之食品，以減少食物之浪費。
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酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)可透過生物轉化將羅漢果皂苷主要形式的五醣皂苷(mogroside V，MG V)轉換成兩種帶有四醣的siamenoside I (SI)、mogroside IV (MG IV)及一種帶有三醣的mogroside III E (MG III E)皂苷。過去研究顯示酵母菌Exg1 蛋白(ScExg1)是酵母菌發酵羅漢果皂苷之必要酵素，而當缺乏KRE6 基因(kre6 Δ 突變株)時可觀察到MG V 加速轉化為MGIII E 的現象。但其機制仍然未知，本研究將針對kre6 Δ 突變株快速轉化羅漢果皂苷機制進行探討。結果顯示ScExg1 仍是kre6Δ 細胞中負責轉化皂苷的酵素，且基於ScExg1 基因表現量不變下，kre6Δ 細胞有更多ScExg1 溢散於細胞外，是造成較快轉化皂苷醣基的主因。而分配更多ScExg1 到細胞外之特性，推測可能與kre6Δ 細胞之細胞壁異常有關。進一步透過選擇其他細胞壁突變株進行各別菌株之多種細胞壁結構分析實驗與皂苷發酵分析實驗，我們歸納出只有無法將細胞壁表面之甘露糖蛋白固定在細胞壁上之特定突變株，會造成甘露糖蛋白溢散在培養基中，並伴隨較快羅漢果皂苷轉化特性，促進MG III E 產生。另一方面，甜味及甜度更好的羅漢果皂苷S I，為目前天然甜味劑的生產目標物。然而過去研究受限於複雜的羅漢果皂苷醣基支鏈結構，無法找到有效增加萃取物中S I 比例的方法。透過菌種篩選，我們最終找出酵母菌Dekkera bruxellensis 所分泌的外泌酵素複合體中之glucan-β-glucosidase precursor (DbExg1)酵素，具專一性水解羅漢果皂苷C 3 上之β-1, 6 鍵結的葡萄糖醣基，將主要形式的MG V 完全轉換為S I。雖然ScExg1 與DbExg1 有高達55%胺基酸序列相似度，但卻分別產生MG III E 及SI。透過分析兩酵素演化史可發現兩者位於演化樹上之不同簇。依照演化樹分類對其他種類酵母菌進行羅漢果皂苷發酵測試，發現演化與皂苷產物高度相關。最後將DbExg1 基因崁入生長快速的S. cerevisiae 細胞之染色體中，取代原有ScExg1 基因，穩定且有效提升S I 的產生效率。
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大腸直腸癌(colorectal cancer)逐漸成為全世界普遍盛行的癌症之一，流行病學研究指出發炎反應會加劇腫瘤的形成(tumorigenesis)，其中乳香樹脂在印度傳統醫學中常用於治療多種發炎相關的疾病，本實驗所使用的天然物是乳香超臨界二氧化碳(CO2)萃取物，乳香樹脂中的主要成分為boswellic acids，利用LC-MS/MS分析萃取物中含有四種boswellic acids，包括β-boswellic acid、acetyl-β-boswellic acid、11-keto-β-boswellic acid和acetyl-11-keto-β-boswellic acid，雖然boswellic acids已被認為具有抗腫瘤生成的潛力，然而其機制尚不明確。故本實驗將更進一步以AOM/DSS致癌模式評估乳香萃取物抑制小鼠腸道腫瘤形成之功效，結果顯示在給予乳香萃取物之後可顯著提升小鼠存活率以及減少腸道腫瘤的形成，且從腸道組織分析的結果可以看出攝食乳香萃取物能藉由抑制NF-κB及調節MAPKs進而降低發炎酵素inducible nitric oxide synthase (iNOS)和cyclooxygenase-2 (COX-2)等之蛋白質表現量，此外乳香萃取物也能藉由減少磷酸化之Akt和GSK3β及其下游的cyclin D1來抑制細胞之增生。另外，我們也觀察到AOM/DSS誘導之小鼠在給予乳香萃取物後，能增加腸道中梭菌目(Clostridiales)的含量以及減少擬桿菌目(Bacteroidales)之比例。綜合以上結果我們認為乳香萃取物具有可發展為預防結腸直腸癌膳食補充劑之潛力。
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啤酒花 (Humulus lupulus) 又稱蛇麻花，屬於大麻科 (Cannabaceae)，為多年生的雌雄異株蔓生性植物，原產於歐洲、北美及西亞。啤酒花廣泛應用於啤酒釀造中，賦予啤酒特有的苦味與香氣，近年來研究顯示啤酒花具有鎮靜、抗菌、抗氧化、抗發炎、抗癌細胞增生、抗血管增生等功效。本研究針對啤酒花的抗氧化與抗發炎的功效加以探討，實驗選用啤酒花水萃取物 (hop water extract, HWE) 與不同乙醇濃度 (55%、75%、95%) 的啤酒花乙醇萃取物 (hop ethanol extract, HEE)，探討其在抗氧化與抗發炎的功效並同時測定啤酒花萃取物中的生理活性成分：蛇麻葫酮 (humulone)、蛇麻蘆酮 (lupulone)、總多酚與總類黃酮。結果顯示55%、75%及95% HEE的抗氧化活性都較HWE好，在不同抗氧化試驗中效果最佳的HEE各有不同。在抗發炎實驗中HWE與HEE均可有效降低LPS誘導RAW 264.7巨噬細胞NO產生量。而在促發炎細胞激素上HWE可以降低促發炎細胞激素TNF-α與IL-6的生成，但對IL-1β無顯著影響；HEE則會增加TNF-α的生成而減少IL-1β與IL-6的生成量。
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許多已開發國家大腸癌已位居癌症死亡率的前三名，而多半造成癌症死亡的原因是癌症轉移(Cancer metastasis)而非腫瘤本身。由於大腸癌在初期階段通常不會表現明顯症狀，所以多數大腸癌患者確診時其病程都已進入轉移階段。本研究Gelatin zymography初篩的結果顯示聚酯型兒茶素A可能具有抑制腸癌細胞轉移的潛力。除此之外，過去文獻指出烏龍茶中的聚酯型兒茶素A (Theasinensin A, TSA) 具有抗發炎的功效，然而其是否具有抑制腸癌細胞轉移的效果尚未明瞭。因此本篇研究旨在探討聚酯型兒茶素A抑制腸癌細胞轉移之機轉。由於過去的文獻指出MMP-9和CCL2 分別在腸癌轉移的內滲(Intravasation)與外滲(Extravasation)階段扮演重要角色，因此本研究將這兩個分子設為探討腸癌細胞轉移之目標蛋白。實驗結果顯示聚酯型兒茶素A可以有效的抑制由12-O-Tetradecanoylphorbol-13-acetate (TPA) 所誘導之上皮-間質細胞轉換(EMT)、間質-上皮細胞轉換(MET)以及細胞的非貼覆性生長。除此之外，聚酯型兒茶素A可能是透過抑制由TPA所誘導的ERK1/2和p38之磷酸化以及AP-1的活性進而抑制MMP-9 和CCL2的蛋白表現量從而有效地抑制由TPA所誘導的腸癌細胞轉移。綜合各項實驗結果，我們推測聚酯型兒茶素A可能具有抑制腸癌細胞轉移之潛力。