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微藻生技與工程中心

1.成立宗旨

    在於收集與應用大自然蘊含最珍貴的寶物-微藻,開發能源產物以及高價位產品,並可兼顧減碳量與生態環境的改善及保護。


2. 成功大學之發展利基

    本中心選擇以微藻為發展的主軸,因為台灣的氣候與地理位置十分適合藻類生長,也孕育出豐富且多樣化的本土藻類物種與基因庫資源,成大具生科,海洋醫學,化工,工程,自動化等專長於一校。希望本校能結合跨領域之研發人才,進行微藻相關技術之開發,並將訂定短中長期之發展目標,以期建構一個完整且領先全國的微藻科技與產品開發團隊。


3.發展重點方向

(1)收集本土微藻藻株,建立微藻基因庫。
(2)發展微藻之量產技術、發展密閉式微藻培養與分析鑑定之平台技  術。
(3)中期朝向微藻之開放式培養
(4)微藻產品開發


4.發展目標

(1)建立本土微藻基因資料庫

    隨著微藻類的蓬勃發展以及許多水源地環境的過度開發,本土微藻藻種的收集與保護在近幾年越來越受到大家的重視。微藻在水源豐富的台灣是非常龐大的生物資源,但絕大部分仍未被研究或篩選出來,我們目前所從事的本土微藻培養可能還佔不到總微藻藻株的0.1%。因此,如何快速的篩選、鑑定與建立本土微藻資料庫,已成為現今重要的議題。最近幾年隨著分子生物技術之突飛猛進,有助於建立更先進課有效率的方法進行微藻種類的分析與鑑定。本中心團隊將先從台灣南部各地所採的微藻樣本,先進行分離與純化,再經過顯微鏡做外觀判定與18S, 23S rDNA之定序比對,最後利用GeneBank來找尋最有可能之同源性藻種(>99%)。到目前本團隊已經篩選純化出南部本土藻株超過30種以上,並正進行基因庫之建立與相關之研究。

目前國內外已經有很多學術研究機構或生技公司,正積極在建立具商業潛力之藻種資料庫,本中心亦將利用各種培養方式與基因萃取等生物技術平台,發展各種有用之藻體或其所含之高經濟價值產物(包含各種色素、脂肪酸、蛋白質及多醣類等),希望能開發為商業化產品,並將申請多項專利以保護智慧財產權。


(2)開發自營性與異營性之微藻培養技術與策略

    藻類培養可區分自營性培養與異營性培養,自營性培養亦即利用無機碳以光合作用增殖之光合自營式生長,而異營性培養為利用有機碳當作碳源之培養方式。應用CO2或無機碳進行光合作用之光合自營式培養,可捕集二氧化碳氣體,而伴隨產生之藻體可再利用為再生能源,或其他高價為產品,故為本中心未來主要之研發方向。然而,目前微藻利用自營作用最大的問題在於藻類僅能利用溶於水中之CO2,而在常壓下CO2 之溶解速率很小,因此藻類生長速率很慢,較不符合商業上之經濟效益,除非額外提供CO2,但是會衍生進料成本過高的問題故微藻自營性培養技術需大幅改良,才能符合商業化需求。此外,由於藻類也可進行異營或混營之生長,因此大部分商業生產藻類時,會提供有機碳如葡萄糖或醋酸做為碳源,以增加藻類之生長速率與產量。但碳源與營養源之成本過高則是微藻異營性培養主要的缺點。因此,未來本研究團隊進行大規模養殖時,將朝向結合異營以及自營培養方式的優點,創造出能達到商業化量產規模與具經濟效益之微藻量產技術。


(3)開發高價值之創新微藻醫學與保健產品

    微藻類含有的高價值的化合物中,最有潛力應是長碳鏈不飽和脂肪 (polyunsaturated fatty acid, PUFA)和多醣體(polysaccharides)。由於高等植物和動物缺乏特定的酵素去合成長碳鏈(超過18個碳)的不飽和脂肪酸,因此人類必須藉由食物的攝取去獲得這些必需營養成份,其中魚油是目前取得長碳鏈不飽和脂肪酸的主要途徑之一。但隨著環境汙染之惡化,導致魚類體內毒物累積,魚油取得已經有不安全的風險。再者,素食者過去也因為無法吃葷食而沒有機會攝取到這些長碳鏈不飽和脂肪酸,近而造成營養缺乏。很幸運的在許多微藻的藻體中發現富含大量的高碳鏈不飽和脂肪酸,使得微藻類現在已經成為繼深海魚油後最具潛力的長碳鏈不飽和脂肪酸的來源。

    此外,微藻多醣體如洋菜膠(agar)、藻酸鹽(alginates)和鹿角菜膠(carrageenan)一直都是藻類工業中重要的產品,不管在食品業還是日常生活中,這些化合物都扮演了很重要的角色。最近的研究發現微藻多醣體與色素在醫藥臨床與健康保健上的重要功能,包含了促進人體免疫系統、抗發炎、抗氧化、甚至抗病毒和抗腫瘤反應等,因此微藻醫學與保健產品之開發,有極大的商業化潛力。


(4)建立微藻之化學與生物分析平台

    近年來微藻產業的觸角越來越廣,如何建立快速、準確又方便的分析平台似乎成為了該領域學者專家競爭之焦點。如何有效且迅速地分析鑑定出一未知藻株之種類與其所含之有用成分,是微藻產業開發必須具備的技術。以現在微藻科技之發展近況來看,藻類的中下游平台技術主要可分成萃取純化與成分分析兩大部分。本中心團隊在這個部份,已投入越來越多的人力與資源,期許能建立出完整又快速的微藻分析方法與成分分離技術。以本團隊目前的規劃,將以近來廣泛應用於中草藥萃取的CO2超臨界流體系統來進行藻體有效成分之萃取,再將萃取出來之蛋白質、脂肪、醣類及色素等做進一步的分析,蛋白質的部份先進行定量後,再利用二微質譜初步了解其中的蛋白質成分;脂質的部份則利用GC-MS來進行定量與成分分析,以評估藻株所含油脂適合作為生質燃料或是健康食品來源;另外,醣類的部分除了可利用HPLC來了解細部糖類種類外,更可利用一些管柱分離方法來篩選特定的多醣體,以期找到可在生物醫藥上應用的高價值產物。最後,具有驚人產值與大眾需求的色素的萃取與測試也將是本團隊開發的重點項目。

最後更新日期   
2017-09-19