Transcript 簡報檔 - MEEP

微藻在生技領域之應用
遠東藍藻工業股份有限公司
遠東生物科技股份有限公司
CEO 闕壯群
學歷: 成功大學化工系
闕壯群個人檔案
經歷:
遠東藍藻工業股份有限公司CEO
遠東生物科技股份有限公司CEO
台北生技協會理事
中華藻類學會理事
前保健食品學會理事
殊榮:
連續六年榮獲德國有機認證螺旋藻(No.1000241)
細胞壁膨爆法專利(No.183428)
藻膽色素抑制腸病毒及流行性感冒病毒複製造成細胞病變之方法專利(No.6346408)
以B-藻紅蛋白及其衍生物作為螢光標識試劑及其套組專利I247116
轉化二氧化碳為生物質量之生物反應器專利I243205
病毒感染預防劑之口服劑型專利I 240631
有機藍藻培養法專利I273137
FEMICO&
FEBICO
亞太微藻研發中心
– 遠東生技
 相較於世界各國，在台灣發
展微藻產業有它的優勢
 台灣有優越的自然條件
 台灣有相當歷史的藻類
養殖經驗
利用遠東藍藻的微藻資源
及競爭優勢，全力發展
微藻生物醫學， 希望將
微藻的利用價值 提昇至
極致
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海洋帝國亞太微藻標準品
供應中心培育環境
Total area is 140,000 m2 including 100,000
tons of microalgae production ponds.
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單
元
主
題
•微藻簡介
•綠藻
•藍綠藻
•Flogen
•血球藻-蝦紅素
•隱甲藻-DHA
•油藻-生質柴油
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何謂藻?
• 在植物學上，藻類被認為是可以行光合作用且構造
簡單的物種，其大小、形態、色彩變化多端
• 在細胞構造上，藻類則跨越原核生物和真核生物兩
大類。藍綠藻(或稱氰細菌)為原核生物，其他藻類則多
屬真核生物。
• 與高等植物區分的特徵:
1.不開花，無果實和種子之構造
2.無維管束組識
3.沒有根、莖、葉之分化
4.無胚胎之形成
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藻的演進
35億年前
30億年前
15億年前
生物最一開始為原核細胞，這些細胞無細胞核
及其他複雜的胞器，以異營(heterotroph)或
自營(autotroph)方式獲得能量。自營方式有
化學合成或行光合作用等。
最早的藻類-藍綠藻出現，它們行光合作用釋
放出氧氣，進而導致臭氧層的形成
由於臭氧層的形成，
有氧呼吸的發展，而
有真核生物演化出來
藻類是其代表，這些
藻類一直到今天都是
氧氣及有機物的重要
生產者
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藻的分類
• 簡單分類:
1.大型藻類 :
a.藻體都較大型，構造也較複雜
b.多為海藻
c.內部組織大多由形狀相仿之細胞所構成，具簡單的分功能力
2.微藻:
a.體型微小,需借助顯微鏡才能觀察
b.含原核以及真核藻類
b.分布範圍廣且生長快速適應力強
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認識微藻
最古老的生物
存在於地球已有35億年的歷史
也是世界上最早進行光合作用的原核生物
求生存的專家
它可產生、並立即調整及改變分子結構，輕
鬆適應各種劇烈環境轉變。
藻類孕育生命
「地球之肺」，供給地球百分之九十的氧氣
也是許多生物的食物來源
天然、簡單、完整，
這就是微藻的生命
力的來源。
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微藻的分類
依據:色素組成、細胞壁有無及組成、細胞核種類、儲存
物種類、鞭毛可將微藻分為
藍綠藻門
綠藻門
輪藻門
裸藻門
(Cyanophyta)
(Chlorophyta)
(Charophyta)
(Euglenophyta)
金黃藻門
甲藻門
隱藻門
褐藻門
紅藻門
(Chrysophyta)
(Pyrrhophyta)
(Cryptophyta)
(Phaeophyta)
(Rhodophyta)
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常用微藻及其有效成份
主要藻種
分類
Chlorella
綠藻
蛋白質、脂質、
維他命、礦物質
螺旋藻
藍綠藻
(菌)
蛋白質、藻藍素、
GLA、礦物質
Hematococcus
綠藻
血球藻
蝦紅素
Astaxanthin
Crypthecodinium 甲藻
特殊油質DHA
小球藻
Spirulina
外觀
有效成份
隱甲藻
Porphyridium
羽球藻 (紫球藻)
紅藻
藻紅素、多醣體 、
特殊油質AA
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微藻應用起源
法國博士發現，在無法放牧與
耕作的撒哈拉沙漠當中，有一
支居住在查德湖旁健壯且長壽
的民族，千年以來，他們以湖
中所撈出的螺旋藻為主食，經
研究發現，在這種藻類中幾乎
涵蓋了所有人體所需要的養份，
以及許多飲食中難以攝取到的
微量元素。從此，微藻被認為
是拯救未來糧食危機的最偉大
發現。
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微藻應用的發展沿革
五世紀前 墨西哥民眾已大量食用藍綠藻
1917
1948
1951
1962
1964
1974
1976
1977
1985
1990
德國林納教授從事綠藻之大量培養及研究
美國進行大規模綠藻培養試驗
日本研究綠藻之大量培養方法
藍綠藻之營養價值被證明及重視
日本開始設置綠藻工廠並且大量生產
在台灣引發綠藻工廠設廠熱潮
台灣綠藻外銷量達500噸
台灣引入藍綠藻之研究及養殖
微藻健康及機能性食品風行全球
微藻生醫用途研究開始
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微藻的應用領域
太陽能
海水、淡水培養
（碳源、營養鹽）
改良藻種／生物技術
大量培養
太空上利用
海洋、陸水
（CO2 、營養鹽）
微藻類
增殖
餌料生產
環境淨化
有用物質生產
收穫、分離、精製
加工
食料
蛋白質源
油質來源
健康食品
燃料
生物活性物質
碳氫化合物
氫、甲烷
機能性食品
醫藥品
保養品
合成品、添加物
色素抽取物
香料、試劑
吸取二氧化碳
廢水處理淨化
有用物質濃縮
有害物質回收
化學工業原料
碳氫化合物
醣類
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綠藻(Chlorella)及其應用
單細胞、 體積約如紅血球
低熱量及高蛋白含量(65% 蛋白質、l3%醣類、9 %脂質 )
含充足必需氨基酸及各種維生素
高濃度類胡蘿蔔素
含Coenzyme Q9 可強化肌耐力
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製程介紹
製程介紹
戶外光合培養
菌種純化培養
遠心分離機脫水濃縮
瞬間噴霧乾燥成粉
原粉
錠劑
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綠藻在生醫學理的研究
應用
對象
改善
血脂質及體重
人
降血糖及減肥
細胞
減少自由基
藥理學
減少高血壓
的發生
改善高血脂症
狀 (CH4)
對重金屬及有
毒化學物質具
解毒作用
結果
參考資料
綠藻水萃物生長激素(C.G.F.)可有效控制體 Saburo Hidaka et al,
重及改善血脂質。
2004
含多元不飽合脂肪酸(PUFA)，為人體中啟動
PPAR的鑰匙，可幫助血脂代謝、及減肥等功 蘇益仁, 2005
能
綠藻可降低自由基對人體的傷害。
Guzman S et al,
2001
人
綠藻富含維生素、無機成分、膳食纖維，有
助於減少高血壓的發生。
Merchant RE et al,
2002
兔子
實驗證明，連續10週給予高血脂症兔子服用
綠藻，服用後其血清膽固醇、β-脂蛋白逐漸
降低。
Sano T et al, 1987
人
綠藻細胞壁纖維可結合重金屬，可將對人體
的有害物質、農藥、抗生素…等，一起排出
體外。
Health Benefits of
Chlorella
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綠藻的成分分析
一般成分
維生素
成分
含有量
水分
(每10公克)
礦物質
成分
含有量
成分
0.5g
A效力
830μg
鈣
20.5mg
蛋白質
6.0g
-carotene
8.61mg
磷
80mg
脂肪
0.8g
Carotenoids
20mg
鐵
16.4mg
碳水化合物
1.5g
B1
0.23mg
鈉
1.5mg
纖維
0.5g
B2
0.58mg
鉀
103mg
灰分
0.7g
B6
0.22mg
鎂
30mg
葉綠素
380mg
B12
10μg
錳
0.5mg
葉黃素
44.9mg
菸鹼酸
3.0mg
銅
8mg
鈷
微量
硒
9μg
鋅
7mg
鉻
微量
葉酸
C
E
240μg
4.9mg
2.3mg
含有量
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食用綠藻的好處
功效
短期
中期
長期
均衡營養
全食
各成分
濃的蔬菜
改善體質
排除宿便
酸性體質的校正
健康體質
有益菌增加,腸道蠕動,消除宿便
排除毒素
重金屬(As Pb Hg Cd)及有機毒物
(戴奧辛)的排出
面色變亮
促眼明目
Lutein, β-Carotene, chlorophyll
改善視網膜白內障
減少潰瘍
綠胃優，腸黏膜
淨血
調節血糖
辨識受傷DNA
綠藻的蛋白質可辨識受傷DNA，進而修護
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螺旋藻 (Spirulina) 簡介
• 最原始的古生物之一，至今存在地球已有35億年的歷史，
也是世界上最早進行光合作用的原核生物。
• 原核細胞，因形態呈螺旋狀而命名長度0.3~0.5 mm，
• 寬度 5~8 μm，比綠藻大約100倍，以分裂方式進行增殖
• 含豐富的藻藍素及葉綠素，外表呈藍綠色，因此又稱為藍
綠藻，簡稱藍藻
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螺旋藻的營養價值
含更豐富、更均衡的
•優質蛋白質
•多種維生素
•礦物質
•葉綠素
•β–胡蘿蔔素
•γ–次亞麻油酸等不飽和脂肪酸
•非纖維性的多醣體成份 (易消化吸收；吸收率>90%)。
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螺旋藻的成分分析
一 般 成 分
(每10公克)
維 生 素
成分
含有量
成分
水分
0.5g
A效 力
蛋白質
6.7g
脂肪
0.4g
礦 物 質
含有量
成 分
含有量
43,000IU
鈣
17.1mg
β-carotene
25.8mg
磷
91.4mg
Carotenoids
40mg
鐵
5.3mg
125mg
B1
0.48mg
鉀
177mg
碳水化合物
1.4g
B2
0.42mg
鎂
77mg
纖維
0.2g
B6
0.07mg
錳
0.4mg
灰分
0.8g
B12
6.7μg
銅
70μg
食物纖維
1.04g
葉酸
150μg
硒
3.3μg
葉綠素
150mg
泛酸
150μg
碘
0mg
肌醇
7mg
鋅
0.5mg
亞麻酸
藻藍素
800mg
E
150μg
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螺旋藻在生醫學理的研究
應用
對象
結果
老鼠
螺旋藻可抑制腫瘤細胞之抑制效果與機制
Lisheng, et al.
1991
老鼠
以螺旋藻作為口腔癌化學預防法的評估
Babu, M. et al.
1995.
Nayaka, et al.
1988.
抗癌症
參考資料
膽固醇
人
螺旋藻可以降低膽固醇，由於動脈硬化指
數得到改善，螺旋藻很可能對緩和心臟疾
病具有良好效果。
糖尿病
老鼠
螺旋藻可改善第二型糖尿病患的血糖上升
情形。
Parikh P et al.,
2001
肥胖
人
在連續四星期，每天三次，每次服用2.8
克的螺旋藻，病人明顯降低體重。
Becker et
al.,1986
減緩高血壓。
Iwata et
al.,1990
高血壓
老鼠
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螺旋藻的生醫應用
• 調節免疫力
• 抑制病毒
• 抗氧化
• 輻射影響之防護
• 抑制癌細胞生長
• 降血脂及降血壓
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食用螺旋藻後之效果
•改善疲勞，恢復體力
•調整酸性體質
•調整經前症候群
•改善手腳冰冷情況
•預防感冒，減少感染
•B肝保養(減少病毒傷害)
•修復受傷DNA
•疱疹，皮蛇的保養
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藻膽蛋白在藻類生理上的功能
光合作用輔助色素,捕捉光線更有效率
保護細胞,調節環境劇烈變化
儲存氮源
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藻類螢光蛋白結構
每個單體由二個亞單體組成
APC Structure
發光團
蛋白質
RPE Structure
每個亞單體中，線性發光
團與蛋白上的半胱胺酸基
以共價鍵方式結合在一起
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藻膽蛋白之優點
分子穩定
高水溶性
高螢光量產生率(quantum yield)
激發與放射波長較長，可避免其他生物分子的干擾
具較大的Stokes shift ，不易螢光削減(quenching)
容易與其他生物分子接合
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藻類螢光蛋白應用
螢光標示劑




流式細胞儀
螢光顯微鏡
螢光免疫分析
螢光共振能量轉移
Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET)
光動力診斷治療
Porphyrin 作為光敏物質
•將能量轉移到鄰近的氧分子產生
對細胞具有毒性的singlet oxygen
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血球藻及蝦紅素的生產
學名: 雨生紅球藻（亦稱血球藻）。
型態:
活動生長期
刺激產生蝦紅素
(Green stage)
(Red stage)
應用
蝦紅素的最佳來源，含量可佔細胞乾重的1~3%，甚至高達7~8%
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蝦紅素(Astaxanthin)簡介
• β-胡蘿蔔素的一種
• 存在於水産動物的蝦、蟹、魚和鳥類的羽毛
• 超級維生素E
– 抑制及清除自由基的能力，是β-胡蘿蔔素的10倍、維生素E的550倍 ，
結構與胡蘿蔔素類似的蝦紅素
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蝦紅素來源的比較
來源
蝦紅素含量(ppm)
鮭鱒魚類
~ 5 ppm
浮游生物類
~ 60 ppm
磷蝦
~ 120 ppm
北極蝦
~ 1,200 ppm
酵母菌
~ 8,000 ppm
微藻
~ 40,000 ppm
鮭魚
磷蝦
紅藻
(Haematococcus pluvialis)
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血球藻的培養
活動生長期
刺激產生蝦紅素
(Green stage)
(Red stage)
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蝦紅素(Astaxanthin)產品特性
•
最強的抗氧化劑
•
可通過血腦屏障保護頭腦和眼睛
•
解皺：清除人體內單一活性氧，避免膠原蛋白斷裂，產生皺紋。
•
體內防曬 ：預防紫外線引起黑斑等，內在防曬。
•
可以食用方式攝取
氧清除速率比較圖
蝦
紅
素
維它命E
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隱甲藻及DHA的生產應用
藻種 Crypthecodinium
異營培養
可達高DHA含量 (15%乾重or 42%脂質)
隱甲藻
隱甲藻電顯圖
分裂中的隱甲藻
DHA分子
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何謂DHA
•屬於必需脂肪酸，必須從外界攝取來補充
•為大腦與神經組織中細胞膜的主要成分
•DHA為二十二碳六烯酸(Docosahexaenoic acid)
•屬於ω-3系列多不飽和脂肪酸PUFA的一種
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隱甲藻能將ALA轉換成EPA及DHA
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植物性微藻DHA的好處
種類
植物性微藻
DHA
來源
製程
味道
葷素
沒有魚腥味, 不含動物性
純淨無污染的人 沒有累積海洋
小孩接受度 成份，素食
工鹽水湖中培養 污染問題
高
者可食用。
人工養殖魚類
如鲑魚,鮪魚,鱈
的皮下脂肪萃
魚油,海狗油
有魚腥味很
魚,海豹,海狗或
取潛藏毒物重
DHA/EPA/D
鮫鯊等動物皮下
難接受
金屬的累積污
PA
脂肪或眼窩成份
染問題.
素食者不能
食用。
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利用油藻生產生質柴油
•種類
綠藻(Chlorella protothecoides)
•型態
自營(Photoautotrophic)
異營(Heterotrophic)
•應用
生質柴油
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油藻的培養
液體培養基
自營
固態培養
異營
自營
異營
在光學顯微鏡下，10x40倍放大
自營細胞，呈現綠色
異營細胞，呈現黃色
，有油包
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什麼是生質柴油
• 油脂作物或廢食用油與甲醇（或乙醇）進行轉酯化
反應，可產生脂肪酸甲酯（或乙酯）及甘油等產物。
• 經分離甘油後，以蒸餾去除未反應完全的油脂，產
生與一般柴油品質相當的液態燃料，稱為生質柴油。
轉酯化反應
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生質柴油優點
•使用生質柴油的引擎排
氣不含鉛、二氧化硫、鹵
化物，並能大幅降低碳煙、
硫化物、未燃碳氫化合物
及一氧化碳。
100%
Biodiesel
20%
Biodiesel
•反應後甲基酯化油產量約和
原料相似，沒有任何浪費，同
時增加副產物甘油
•原本柴油引擎可直接使
用，不需再修改
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生質柴油的來源
•油脂農作物(大豆油、棕櫚油、菜籽油)
•動物脂肪(綿羊、牛油、魚油)
•回收廢油(食用油、工業用潤滑油)
•微生物油脂(真菌)
•藻類油脂(綠藻、矽藻、海洋微藻)
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微藻中油脂的分布
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微藻生產生質柴油的潛力
•
•
•
•
•
藻類生長時間短
異營性繁殖，培養容易
不需廣大的土地且不受天候限制
人員耗費及物力成本低
油脂相對含量高
微藻55%
花生(30%~39%)
大豆(20%)
培養藻類生產生質柴油˙
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微藻生產生質柴油的潛力
加侖/英畝(年)
玉米
15
花生
紅花Safflower
向日葵
油菜籽.
棕欖油
微藻
48
83
102
127
635
1850
1加侖=3.785升
1英畝=4046.87平方公尺
FEMICO&
FEBICO
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& Far East Bio-Tec Ind. Co., Ltd. (FEBICO)
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