Transcript 生物科技與食品產業

食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
生物科技與食品產業
廖 啟 成
[email protected]
財團法人食品工業發展研究所
中華民國九十四年元月
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
內
容
一、前言
二、食品產業之特質與生技之導入
三、生技在食品產業之應用實例
四、基因改造食品
五、生技保健食品
六、結語與展望
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
生物技術運用領域
醫療保健服務
健保資訊
臨床試驗
遠距醫療
農業
基因轉殖
天然藥材
生技種苗花卉
食品
生技保健食品
基因改良食品
生技飼料添加物
製藥
生技
藥物製造
新藥開發
疫苗製劑
藥物劑型
臨床醫學
中草藥劑
基因工程
蛋白抗體
基因治療
器官再生
檢驗試劑
工業酵素
電機資訊
醫療器材
醫療電子
醫學影像
分子診所
醫療儀器
生醫光電
生物晶片
生醫資訊
結構運算
生物微機電
資源環保
生技環保
土壤復育
能源生技
資料來源：行政院第二十二次科技顧問會議會議資料，2001年11月
材料化工
生醫材料
藥品原料
生技製程
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
生技產業領域市場趨勢
單位：億美元
領域別
2000
2003
2008
2013
生物醫藥
324
444
688
1,155
生物化學
38
52
100
168
生物環保
32
44
87
147
生物食品
27
37
75
126
生物能源
11
15
37
63
生物農業
27
36
75
126
生物製程與
量測系統
81
111
188
315
總 計
540
740
1,250
2,100
資料來源：OECD and Consulting Resources Corporation, 2003/06
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
我國生物技術工業範疇
生物技術工業
(廣義)
(
狹生
義物
技
術
工
業
)
生
技
醫
藥
工
業
生
技
特
用
化
學
品
工
業
農
業
生
物
技
術
工
業
環
境
生
物
技
術
工
業
醫
療
器
材
工
業
製
藥
工
業
食
品
生
物
技
術
工
業
相
關
技
術
服
務
業
新
興
開
發
工
業
西
藥
工
業
中
草
藥
工
業
原
料
中
間
體
工
業
相
關
技
術
服
務
業
資料來源：生物技術工業發展策略與措施，2003年
一
般
醫
療
用
輔
助
器
材
工
業
預
防
疾
病
與
健
康
促
進
工
業
診
斷
器
材
工
業
治
療
器
材
工
業
復
健
器
材
工
業
相
關
技
術
服
務
業
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
我國生技產業市場分析
單位：億新台幣
項 目
生物技術工業 製藥工業 醫療器材工業
合計
營業額
250
541
318
1,109
廠商家數(家)
165
425
380
970
從業人員(人)
6,609
13,000
10,350
29,959
出口值
80
20
220
320
進口值
120
68：32
301
96：4
410
31：69
831
65：35
290
822
508
1,620
內銷：外銷
國內市場需求
資料來源：2003 生技產業白皮書，經濟部工業局
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
我國新興生技公司類別
特化生技
2.1%
環保生技
5.4%
生技醫藥
27.0%
醫療檢測
21.6%
農業生技
10.8%
生技服務
15.5%
食品生技
17.6%
註: 本統計係依我國於1997至2003年6月新成立之生技公司
資料來源: 生技中心 ITIS 計畫
Total Economic Value (TEV) of
Microbial Biodiversity
Food Industry Research & Development Institute
食品工業發展研究所
USE VALUE
NON USE VALUE
DIRECT USE VALUE
INDIRECT USE VALUE
Benefits/Production
derived directly from
flow of goods and
services from
Biodiversity/Ecosystems
Functional/
Environmental
Ecological
Benefits
MARKETED
Pharmaceuticals
Marketed food
Timber products
Ocean products
Recreation
NON
MARKETED
MARKETED
Indigenous
medicines
Food harvested
for subsistence
living
Research
OPTION VALUE
Retention of
resources for
future
direct/indirect/
existence value
FUTURE OPTION
VALUE
Value of learning
about future
benefits that
would be
precluded by
loss of resource
EXISTENCE
VALUE
Value of mere
existence of
a species or
habitat
NON
MARKETED
Pollination Watershed
protection
services
Flood control
Organic
fertilizers Carbon
Pest control cycling
Microbial resources
Habitat conservation
Species
conservation
in situ & ex situ
Irreversible
change in
habitats
and species
extinction
Habitat
Endangered
species
微 生 物 多 樣 化 之 總 體 經 濟 價 值
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
台灣之食品產業 ---- 從農場到餐桌
食品產業
農業
13.味精葉
14.食用鹽業
15.醬油業
16.其他調味品業
17.酒類釀造業
18.啤酒業
19.不含酒精飲料業
20.麵條粉條類食品業
21.飼料業
22.製茶業
23.未分類其他食品業
24.菸草業

1. 屠宰業
2. 乳品製造業
3. 罐頭食品業
4. 冷凍食品業
5. 脫水食品業
6. 醃漬食品業
7. 糖果業
8. 烘焙食品業
9. 食用油脂業
10.製粉業
11.碾榖業
12.砂糖業
茶 餐 團
館 館 膳
業 業 業
關聯性服務業



資料來源：依經濟部統計處民生工業細
分類及工業局相關資料整理(2003/12) 。
餐飲業

•
•
•
食食食
品品品
添包機
加裝械
物材工
工料業
業工
業
食品運銷業

關聯性工業
食品工業
驗健連
證檢鎖
服服服
務務務
業業業
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
食 品 產 業 的 特 質
• 食品消費的本質:
本土性 文化性 永續性
• 全球食品業 Top 20 跨國企業
僅佔全球3兆美元食品市場之8.3%
• 在全球化趨勢下，食品市場本土化仍具相當
的份量
• 傳統文化意涵已溶入食品產業的發展過程
• 食品產業為永續性民生產業
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
台灣食品產業現況
2003年之統計資料
1.食品總消費額: 約1兆5,000億元
2.餐飲業營業額: 2,663億元
3.食品工業:
(1)產值: 新台幣 4,522億元 (內銷:外銷= 87:13)
(2)佔製造業總產值 5.2%(排名第6位); 佔 GNP 4.6%
(3)廠家數: 6,054家; 佔製造業總廠家數 6.2%
(4)從業人員: 112,128人;佔製造業總從業人員 4.8%
(5)出口值: NT 567億元; 進口值: NT 1,057億元
資料來源:食品所整理(2004)
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
我國食品進出口值比較(1994-2003)
Billion NT dollars
150
100
Export
94.4
87.1
83.9
Import
101.3
96.5
95.7
93.4 92.7
93.2
93.9
91.2
94.1
76.3
55.5
49.4
50
47.2
50.4
53.4
53.7
57.5
0
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
source：Statistics of Import and Export In Taiwan； Data Book of Food Industry in Taiwan (2004)。
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
食品之三級機能
1. 營養機能－補給營養，維持生命
2. 感官機能－賦予色、香、味、觸覺等
食感機能
3. 生理機能－調節身體之生理機能
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
What does food industry offer?
 3,800 calories produced
everyday by the food industry
for each person in the US；
2,500 calories needed everyday
by the average adult male
 35% of adult Americans are
overweight
(Food Technol. 2003)
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
食品產業之創新驅動力
-- 健康、便利與愉悅
Health, Convenience and Pleasure
The health factor
w
w
w
Efficient Nutrition
(Fast but nutritious and healthy)
w
More information
More evidence for
claims
More control
through food plus,
food minus and
natural alternatives
w
Health
(Low & light without compromising
on taste & texture)
Convenience Plus
(Convenience with from scratch
quality and entertainment value)
The sensory experience
w
w
w
More individual
(portion) control
More control over
time and quality of
preparation
Convenience
Pleasure
Guilt-free
indulgence
-
Source：N. Downing (2000)
The time factor
More fun & entertaining
More ethnic & exotic tastes
More premium & indulgent
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
食品產業創新之方向與機會
• 創新的方向
– 技術創新/產品創新/製程創新/
管理創新/服務創新
• 食品產業創新的機會
– 基因體科技的深入研發與應用
–奈米科技的精緻應用與評估
–生物科技的深層次導入與應用
–細胞科技的應用
–跨領域的整合
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
二十一世紀食品領域之研發重點
Food R & D in the 21st Century
 Food Safety
 Health Benefits
 Biotechnology
( Source : Food Technol. 1999 )
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
2005年美國食品業五大趨勢
1.
食品安全及食品衛生是當前的熱點問題。2002年提出的「生
物恐怖主義防備與應對法案」已指出當今恐怖主義對食品供給
的威脅。食品安全將繼續成為美國政府及業界高度重視的問題。
2.
肥胖症的流行將影響食品工業的未來。
3.
糖尿病的流行會影響食品工業發展。
4.
兒童不良的飲食習慣日趨嚴重，超過1/3的兒童完全不參加
體育鍛鍊、超過85％的兒童每天攝入的果蔬不足。
5.
「純淨食品」的需求有所增加。消費者需要無抗生素、無轉
基因、無反式脂肪酸及膽固醇的食品。
其他，包括老年人群問題、環境耐受性、制定食品安全的國際
標準及生物技術和轉基因食品等，也將成為美國食品業的焦點
問題。
資料來源：中國食品報，No.3840；2003年8月27日，食品所ITIS計畫整理。
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
生物技術在食品產業之應用範圍

保健食品

香料

食品添加物
酒類

菌元改良 — 乳酸菌、醋酸菌、
酵母菌、真菌
食品用酵素
胺基酸

基因轉殖作物

穀類加工
食用油脂

食品品質及安全檢測
廢水及廢棄物處理





食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
生物技術在食品領域應用的優點
(一) 食品原料之品質改進
(三) 新產品之開發
1. 機能性保健食品之開發
1. 增加食品之機能性
2. 特殊食品成份之開發
2. 改良食品之營養價值、增進風味、
去除不良性狀、延長貯存期限
(四) 食品品質及安全檢驗
3. 增強食品/作物的環境抗性、降低
之改進
農業化學品的需求、提高生產量
1. 加工過程之監控
2. 致病菌及原料真偽之檢驗
(二) 食品加工製程之改進
3. 研發快速檢測試劑
1. 加工製程合理化、效率化
2. 改良或開發新菌種及製程、衍
生新興產品、提高產能
(五) 食品廢棄物之處理與利用
1. 食品廢棄物之處理
2. 食品廢棄物之再利用
食品工業發展研究所
生物技術在食
品領域之應用
Food Industry Research & Development Institute
原料
(由農場、工廠到餐桌)
品種改良
新品種開發
原料增產
應用例：抗病轉殖基因動、植物
採收
加工
廢棄物
成品
儲存
應用例：
1.纖維素轉換為
生質(biomass)
或酒精
2. 乳清轉換成高
果糖漿
應用例：
1. 利用發酵技術使加工製程效率化
2. 發酵生產菌種之改良
3. 特殊食品成分之合成
4. 機能性保健食品之開發
運輸
銷售
應用例：
抗氧化劑、防腐劑之合成
品質管理與檢驗分析應用例
1. 加工過程之監控
2. 致病菌之檢驗
3. 原料真偽之鑑定
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
紅麴菌之研發 -- 由傳統到前瞻
紅麴產品
產品類型
第一代 紅麴、紅糟、紅麴釀酒、紅糟
肉、紅糟魚、紅麴色素等
第二代 紅麴膠囊、特定功能紅麴產品
降膽固醇、降血壓、抗氧化、
第三代 新功效保健食品
(運用紅麴基因庫資訊)
第四代 基因體技術衍生新產品
(如:新前導藥物)
使用紅麴菌種
傳統延續
固態發酵
傳統菌種改良
發酵製程改進
特定新功效菌種
篩選機制改進
基因組改造、突破、
轉殖新菌種
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
大豆產品之深層次全面性開發
ACEi 活性胜太
植物固醇、 Vit E
1000-10000元/kg
可食膜素腸衣
1100元/kg
素肉
100元/kg
豆製品
20~80元/kg
胚軸
1000元/kg
營養補充劑
20~200元/kg
發酵乳
90元/kg
黃豆
300 萬噸
8元/kg
豆粉 8元/kg
沙拉油
20元/kg
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
生物技術在國際食品產業之應用—實例
產
品
•Bovin somatotropin
(BST)
•Chymosin
功
能
•增加牛奶產量
製 造 廠 商
•Monsato, Eli Liily
•取代取自小牛胃之凝乳酵素, 用於
cheese製造
•Gist-Brocades,
Genencor Intl., Chr.
Hansens(Phizer)
•加速二氧化碳產生, 改善麵糰特性
•Baker’s yeast
•Gist-Brocades
•分解澱粉, 用於低熱量啤酒之製造
•Brewer’s yeast
•BRF International
•Rapeseed oil (canola) •增加月桂酸含量, 提高固態脂質含量, •Calgene/Monsanto
取代化學氫化植物油
•提高組織硬度, 使果實可在藤蔓上成 •Calgene/Monsanto
•Fresh tomato
熟, 增進風味
•提高固形量, 降低生產成本
•Processing tomato
•Zeneca
資料來源 : Genetic Modification in the Food Industry, S. Roller and S. Harlander eds., 1997
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
生物技術在食品產業之應用
• 專利實例：由自然界分離得之靈芝
(USP 5,721,134)
– 自山上採得之靈芝，該靈芝可產生具有抗腫
瘤及刺激免疫反應效果之蛋白聚醣G009。
– 申請專利範圍
一種單離之Ganoderma lucidum KCCM 10045菌株。
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
生物技術在食品產業之應用
• 專利實例：經改良之靈芝
(USP 5,455,171)
– 經改良之靈芝，該靈芝具有極佳之抗菌效果。
– 申請專利範圍
一種黑褐色之真菌，係由Grifola umbellata及
Ganoderma lucidum 融合而得，該菌株具有與G.
sup. 2-sY (FERM BP-3131)相同之特徵。
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
生物技術在食品產業之應用
• 專利實例：冬蟲夏草活性成份之分離方法
(中華民國專利公告278037)
– 分離得之冬蟲夏草活性成份可改善腎功能。
– 申請專利範圍
一種可改善腎功能之冬蟲夏草活性成份之分離方法，
其特徵在於：採冬蟲夏草（子座部份）…烘乾…粉
碎…20倍甲醇(w/v)浸泡…層析法…活性成份(H1-A)
即可被完全純化。
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
生物技術在食品產業之應用
• 專利實例：低溫敏感酵母
(EP 0556905; Gist-Brocades N.V.)
– 基因工程之酵母菌，於低溫時無法進行醣化，避免
因產生CO2而衍生包裝問題，可用於冷藏麵團之製
造，消費者將麵團回溫後即可使酵母進行醣化作用。
– claims
• 低溫敏感微生物
• 製造低溫敏感微生物之方法
• 包含低溫敏感微生物之組成或麵團
• 低溫敏感微生物之用途
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
生物技術在食品產業之應用
• 專利實例：轉殖番茄
(USP 5453566; Calgene Inc.)
– 以polygalacturonase (PG) anti-sense RNA 減
低PG之表現，使延緩果實成熟
– claims
• 減低番茄細胞株或果實中PG表現之方法
• 具有減低PG表現之細胞株
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
生物技術在食品產業之應用
• 專利實例：植物油
– (WO 9410189; Calgene Inc.)
– 植入β-ketoacyl-ACP synthase基因以改變產油植物種子之油脂
組成份及/或提高油脂產量
– claims
• 重組β-ketoacyl-ACP synthase DNA構築體(construct)
• 含β-ketoacyl-ACP synthase 基因之植物細胞株
• 含β-ketoacyl-ACP synthase 基因轉殖植物
• 改變植物細胞中脂肪酸組成之方法
• 植物油
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
生物技術在食品產業之應用
• 實例：含異種蛋白質之牛乳
(WO 9222644; Inst Nat Rech Agronomique)
– 將異種蛋白質基因轉殖至哺乳類，使該轉殖動物之
乳汁含有該異種蛋白質
– claims
• 異種蛋白質
• 包含異種蛋白質之牛奶
• 包含異種蛋白質基因之細胞株
• 包含異種蛋白質基因之轉殖動物
• 包含異種蛋白質基因之DNA序列
32
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
基因改造食品的發展與實例
一、基因改造微生物衍生食品
二、基因改造植物衍生食品
三、基因改造動物衍生食品
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
基因改造微生物衍生之食品/食品添加物
(一) 食品用酵素
(四) 啤酒酵母
(二) 胺基酸
(五) 麵包酵母
(三) 維生素
(六) 發酵菌元
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
Examples of food processing aids and ingredients made from bioengineered
microorganisms, based on food and Drug Administration notifications
1998-2002
Aspartic proteinase derived from Aspergillus oryzae carrying a gene encoding aspartic proteinase from
Rhizomucor meihei
alpha-Amylase derived from Bacillus licheniformis carrying a gene encoding a modified alpha-amylase
from B. licheniformis
alpha-Amylase derived from Bacillus licheniformis carrying a gene encoding a modified alpha-amylase
from B. licheniformis and Bacillus amyloliquefaciens
alpha-Amylase derived from Bacillus licheniformis carrying a gene encoding alpha-amylase from Bacillus
stearothermophilus
Exopeotidase derived from A. oryzae carrying a gene encoding a leucine aminopeptidase from Aspergillus
niger
Glucose oxidase enzyme preparation from A. oryzae carrying a gene encoding a glucose oxidase from
Aspergillus niger
Lipase enzyme preparation from A. oryzae carrying a gene constructed from a modified Thermomyces
lanuginosus lipase gene and a portion of the Fusarium oxysporum lipase gene
Lipase derived from A. oryzae carrying a gene encoding lipase from Fusarium oxysporum
Lipase derived from A. oryzae carrying a gene encoding lipase from Thermomyces lanuginosus
Pectin lyase derived from Trichoderma reesei carrying a gene encoding pectin lyase from A. niger
Pectin esterase derived from A. oryzae carrying a gene encoding pectin esterase from Aspergillus aculeatus
Pullulanase derived from B. licheniformis carrying a gene encoding pullulanase from Bacillus deramificans
Pullulanase derived from B. subtilis carrying a gene encoding pullulanase from Bacillus naganoensis
Xylanase derived form Fusarium venenatum carrying a gene encoding xylanase from T. lanuginosus

Source：Food Tech.2002
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
基因改造微生物 衍生之食品/食品添加物
(一) 食品用酵素
 大部分用於乳製品與澱粉轉化, 其他如啤酒、烘焙、
果汁、食用油、葡萄酒等
 工業用酵素中(包括食品與洗潔劑), 以基因改造微生
物生產者超過 50%
 工業用酵素市場值 — 14 億美元(1996年)
17~20 億美元(2005年)
 主要廠商 — Novo-Nordisks(丹麥) 及 Gist-
Brocades(荷蘭)
 歐洲(60%) 、北美(15%) 、日本(12%~15%)
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
基因改造微生物衍生之食品/食品添加物
(一) 食品用酵素
(續)
(續)

 小牛胃之凝乳酵素基因被選殖於微生物體內大量
表現
 美國 FDA 核准上市之第一個應用於食品製造之基
因工程產品(1988年)
 70%之 cheese製造使用基因改造微生物所產生之
 基因表現的宿主為 : Escherichia coli,
Kluveromyces lactis, Aspergillus niger
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
基因改造微生物衍生之食品/食品添加物
(二) 胺基酸
 基因改造微生物商業化生產之胺基酸
有
:
 L-tryptophan
(美國 ADM, 1993)
 L-threonine (美國 ADM, 1993)
 L-asparagine (日本三菱化學, 1997)
(續)
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
基因改造微生物衍生之食品/食品添加物
(三) 維生素

Vit. B2
 美國 Hoffman-La Roche 公司(1996年); (英國
核准於食品用)
 日本 Roche 公司 (1995年); (日本核准於飼料
用)

Vit. C
日本藤澤藥品 (1996年)
(續)
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
基因改造微生物衍生之食品/食品添加物
(四) 啤酒酵母
 含基因轉殖之 glucoamylase 基因
→ 分解麥芽汁之澱粉及糊精
 生產 low carbohydrate beer
 英國政府已核准商業化使用(1994 年 2 月),
但尚未正式銷售 (英 Brewing Research Intl.
公司)
(續)
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
基因改造微生物衍生之食品/食品添加物
(五) 麵包酵母
 含基因轉殖之 maltose permease 及 maltase 基
因
→ CO2 產量多 11~33% (Gist-Brocades)
 1990 年已商業化使用
(續)
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
基因改造微生物衍生之食品/食品添加物
(五) 麵包酵母 (續)
低溫敏感酵母(EP 0556905; Gist-Brocades
N.V.)
 基因工程之酵母菌，於低溫時無法進行醣化，
避免因產生CO2 而衍生包裝問題，可用於冷
藏麵團之製造，消費者將麵團回溫後即可使
酵母進行醣化作用。
 claims
• 低溫敏感微生物
• 製造低溫敏感微生物之方法
• 包含低溫敏感微生物之組成或麵糰
• 低溫敏感微生物之用途

(續)
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
基因改造微生物衍生之食品/食品添加物
(六) 發酵菌元
 乳酸菌
抑菌素 (bacteriocin) → 抑制病原菌
增加 protease 活性 → 縮短發酵時間
-galactosidase → 分解乳糖, 降低其含量
lysozyme → 分解病原性細胞壁
 真菌
提高麴菌 protease 活性 → 加速發酵
真菌毒素基因不活性化
(續)
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
各國基因改造作物種植面積
單位 : 萬公頃
國 家
美 國
加拿大
阿根廷
澳 洲
墨西哥
西班牙
法 國
南 非
中國大陸
總 計
1996 年 1997 年
150
10
10
2.9
NA
1,240
150
290
<5
NA
NA
NA
172.9
1,680
1998 年
1999 年
2000 年
2001 年
2,050 (74%) 2,870(72%) 3,030(68%) 3,570(68%)
280 (10%) 400(10%)
300(7%)
320(6%)
430 (15%) 670(17%) 1,000(23%) 1,180(22%)
10 (1%)
10(<1%)
20(1%)
20(<1%)
< 10 (1%) <10(<1%)
<10(1%)
<10(1%)
< 10 (1%) <10(<1%)
<10(1%)
<10(1%)
< 10 (1%) <10(<1%)
<10(1%)
<10(1%)
< 10 (1%)
10(<1%)
<10(1%)
20(<1%)
< 10 (1%)
30(1%)
50(1%)
150(3%)
2,780 +
3,999
4,420
5,260
註: 2002年全球種植面積為5,890萬公頃; 2003年則為6,770萬公頃.
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
全球主要基因改造作物之種植面積
40
35
百
萬
公
頃
30
25
大豆
20
玉米
15
棉花
10
油菜
5
0
1999
2000
2001
2002
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
基因改造作物之性狀及其種植面積
45
40
百
萬
公
頃
35
30
除草劑耐性
25
抗殺草劑
20
Bt/除草劑耐性
15
10
抗病毒/其他
5
0
1999
2000
2001
2002
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
基因改造作物之研究趨勢
 單一基因性狀修飾 (如除草劑耐性、抗蟲害、抗病蟲害)
多基因性狀之修飾 (如光合作用效率、天候耐性等)
 針對作物產品品質之基因修飾, 如 :
 改變油脂組成
 酵素活性
 提高馬鈴薯及番茄之固形量
 增加營養價值(如提高必需胺基酸含量、改變微量
元素含量、維生素含量)
延緩熟成時間
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
基因改造作物之研究趨勢
(續)
 作物產品品質之基因修飾 (續) —實 例
 含豐富之「鐵」及「維生素A 」之水稻 : (瑞士,
1999)
• 鐵蛋白基因(法國菜豆)
• 胡蘿蔔生成基因(黃水仙植物、細菌)
• 植酸分解基因(真菌Aspergillus niger)
 利用基因轉殖作物為生產高價值產品之反應器 :
 如酵素、生技藥品、疫苗
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
以基因重組方法開發低過敏原之食品
 低過敏原稻米
酵素處理法－成本太高 (日本, 1991)
基因重組法－anti-sense RNA
• 抑制稻米抗原蛋白之基因轉譯, 防止過敏蛋白之
產生
• anti-sense RNA 和正常 mRNA 結合, 形成雙股
RNA, 直接妨礙蛋白質之轉譯
• 正進行田間試驗(日本, 名古屋大學、三井東壓)
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
以基因重組方法改變作物的巨量營養成分
 油脂類
改變種子油含量 :
• 油菜籽(rapeseed, Brassica napus) (美, 1995)
調高單元不飽和脂肪酸含量 :
• 高含量油酸(oleic acid, 18 : 1)之黃豆
25%
85%
(1999)
增加長鏈不飽和脂肪酸 :
• 如 DHA 、EPA (魚油)
• △5 desaturase (Mortierella aplina)
亞麻脂肪酸(18 : 3)
花生四烯酸(20 : 4)
為 prostaglandins 、leukotriene 、
thromboxane之前驅物
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
以基因重組方法改變作物的巨量營養成分 (續)
 碳水化合物
(一) 澱粉
澱粉需經過化學及物理處理, 以符合不同的
使用目的; 以基因工程方法所產生之澱粉,
可免除這些處理
馬鈴薯(一般含amylose及amylopectin)
• 無 amylose 之馬鈴薯, 已上市
• 低溫儲存後仍具有透明特性之澱粉麵糰, 可
運用在食品加工的增稠劑, 不會混濁
• 未來, 將開發出不同長度之 amylopectin或磷
酸含量之馬鈴薯
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
基因改造作物研發上市流程
Canada
CIHR and
Instructional Biosafety
Guidelines
U. S.
Innovation/
NIH and Instructional
Biosafety Guidelines
Discovery
CFIA
Regulation of
confined trials
USDA-APHIS
Confined
field trials
Regulation of confined trials
USDA-APHIS
CFIA
Environmental
Livestock feed
Food, feed and
environmental safety
assessment
Environmental
EPA
Plant pesticides
Health Canada
7-10 years
Food
Authorization
FDA
Food
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
基因改造作物之營養品質改進實例
Rice:
•
+ ß-carotene (Ye et. al., 2000)
• Iron (Lucca et. al., 2002)
• Allergenic protein (Tada et. al., 1996)
• + puroindolinone compounds:
softer rice kernels,
flour yields more finer particles,
less damage to starch
(Krishnamurty & Giroux, 2001)
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
基因改造作物之營養品質改進實例
Soybean:
• improved amino acid composition (Raap, 2002)
• increased sulfur amino acids (Dinkins et. al., 2001)
• oleic acid (Kinney & Knowton, 1998; Buhr et. al., 2002)
• immunodominant allergen (Herman, 2002)
• isoflavones (Jung et. al., 2000)
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
基因改造作物之營養品質改進實例
Potato:
• starch (Stark et. al., 1992)
• very-high-amylose starch (Schwall et. al., 2000)
• inulin molecules
(Hellwege et. al., 2000)
• + sulphur-rich protein (Chakraborty et. al., 2000)
• solanine (McCue et. al., 2003)
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
基因改造作物之營養品質改進實例
Canola:
• vitamin E (Shintani & DellaPenna, 1998)
• lauric acid (Del Vecchio, 1996)
• γ-linolenic acid (Liu et. al., 2002)
• + ω-3 fatty acid (Ursin, 2000; James et. al., 2003)
• + ß-carotene (Ye et. al., 2000)
• medium chain fatty acids (Dehesh et. al., 1996)
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
基因改造作物之營養品質改進實例
Maize:
• methionine (Lai & Messing, 2002)
• fumonisin
(Duvick, 2001)
• insect resistance (Kramer et. al., 2000)
• protein with favorable amino acid profile (Yang et.
al., 2002)
• sulfur amino acids (Dinkins et. al., 2001)
• vitamin C (Chen et. al., 2003)
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
基因改造作物之營養品質改進實例
Tomato:
• provitamin A and lycopene (Rosati, 2000)
• provitamin A (Fraser et. al., 2001)
• flavonoids
(Muir et. al., 2001)
• lycopene (Mehta et. al., 2002)
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
全球健康訴求食品市場1,500億美元
自然/有機
食品
20%
草藥
8%
膳食補
充劑
34%
資料來源：健康產業新聞，食品所ITIS計畫整理，2003
機能性
食品
38%
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
全球健康訴求食品市場1,500億美元(區域)
其他亞洲
加拿大 7%
拉丁美洲 其他
2%
3%
3%
35%
日本
18%
營養補充劑36%
機能性食品36%
天然/有機食品20%
營養補充劑
機能性食品
天然/有機食
品
美國
營養補充劑35%
機能性食品36%
天然/有機食品21%
歐洲
32%
資料來源:健康產業新聞，食品所ITIS計畫整理，2003
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
日本健康食品市場概況
人均消費7,600日圓(NT1,900)
10,300
9,870
10,000
8,100
8,000
6,200
6,500
6,600
6,900
7,500
5,800
億
日
圓
6,000
5,000
3,900
4,100
4,000
2,000
0
1991
1992
1993
1994
1995
1996
資料來源: 健康產業新聞,2003 ；食品所ITIS計畫整理
1997
1998
1999
2000
2001
2002
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
美國膳食補充劑市場
16,000
6,910
補充劑
6,220
礦物質
14,000
5,610
維生素
12,000
5,050
4,253
3,855
10,000
百
萬 8,000
美
元 6,000
4,000
2,000
-
4,550
3,220
2,300
1,820
1,250
615
3,140
1994
655
3,340
1995
725
3,500
1996
787
3,815
1997
865
4,160
1998
資料來源:Packaged Fact,2000 ；食品所IT IS計劃整理
962
4,368
1999
1,030
4,630
2000
1,110
5,050
2001
1,200
5,500
2002
1,310
6,000
2003
1,430
6,540
2004
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
保健食品－國內銷售概況
項目
億元
植物類(複方草本、保健/藥草茶、人參、蘆薈、花粉、
綜合天然穀粉等)
45
基本營養(維生素、礦物質、蛋白、免疫奶粉)
40
動物類(雞精、蜂膠、魚油、蜂王漿、燕窩等)
35
微生物類、發酵及酵素產品
35
機能性成分(幾丁聚糖、食物纖維、DHA、卵磷脂、膠
原蛋白、大豆異黃酮等)
15
其他複方(減重、性功能、護肝、豐胸、運動、美容等相
關)
30
資料來源：食品所估算，2003
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
動物來源
其他 (合成 /發酵 )來源
胺基酸
核酸
維生素 C
維生素 E
胡蘿蔔素
酵素
西印度櫻桃
藤黃
山楂
食物纖維
雞精
蜂膠
寡醣
魚油
膠原質
靈芝
雙歧桿菌
多醣體
燕窩
葡萄糖胺
樟芝
嗜酸乳桿菌
鈣
鮫肝油
幾丁聚糖
舞茸
鋅
蜂王漿
微量元素
蔬果萃取物
銀杏
藍莓
棗 /梅
枸杞
石榴
蔓越橘
番茄紅素
微生物來源
花粉
免疫蛋白
胎盤粉
苜蓿
胜太
複方藥草茶
巴西洋菇
綠藻
螺旋藻
南瓜子
乳酸菌
紅麴
酵母菌
冬蟲夏草
大豆異黃酮
山藥
小麥胚芽油
/生育酚
葡萄子
茶多元酚
月 見草油
燕麥
大蒜
人參
亞麻仁油
薏仁
金線蓮
蘆薈
植物固醇
天然榖粉
薑黃
麥苗
大豆卵磷脂
大豆蛋白
刺五加
絞股藍
植物來源
資料來源：食品所ITIS計畫整理，2001
保健食品
原料列舉
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
保健食品-銷售通路
• 多層次傳銷直銷為主(70%)，其次為藥房及藥
妝店、一般食品店(超市、量販店、便利商店、
軍公教、福利中心、合作社) 、 電視/電台購物
/郵購/網路購物等
• 通路變革
 效法日本經驗將超商變藥局，透過小包裝瞄準年輕
族群(18-35歲)
 “我的健康日記”、”玫瑰四物飲”等-便利商店
 “葡萄籽” 、”蕃茄紅素”等-藥妝店
 “蜂膠” 、”茄紅素”-電視購物
資料來源：食品所ITIS計畫整理。
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
保健食品－通路變革(藥妝店/CVS)
效法日本經驗將超商變「藥局」，透過小包裝瞄準年輕族群(1835歲)
統一藥品個人單次使用包「我的健康日記」複方營養補充品，體
內欠環保(乳酸菌、酵素)、今天不上妝(魚油、卵磷脂)、頭腦常當
機、最近太操勞、好像吃太油(甲殼素)進入7-11與康是美， 2003
年推出擔心又請假(提高免疫力)、對焦很吃力(眼力)、就快挺不住
(補鈣)、應酬太頻繁(肝臟解毒)
長庚生物科技醫療通路及康是美等藥妝店通路，2003年將與萊爾
富合作，鎖定20-35歲上班族(粉領、夜貓和外食族，如夜貓族的
養生靈芝+綠茶素)，推出一組150元5天份量的月見草油、綠茶素、
靈芝等隨手小包裝
永信藥品2003年推出「加仕沛美麗佳人」之「生活減壓」、「克
服疲勞」、「抗氧化」及「體內環保」等2日份便利包。
資料來源：食品所ITIS計畫整理。
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
健康食品
日 本
特定保健用食品
1991至2003年11月：305 項產品 (7 類功效)
大 陸
保健食品
1996年至2003年11月：約 3,300 項產品 (31類功效)
台 灣
健康食品
1999年至2004年12月15日：51 項產品 (9類功效)
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
我國健康食品管理法
定義 : (第一章 總則, 第二條; 中華民國88年2月3日公布)
本法所稱健康食品，係指
提供特殊營養素或具有特
定之保健功效，特別加以
標示或廣告，而非以治療、
矯正人類疾病為目的之食
品。
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
我國「健康食品」現況
• 1999年8月至2004年12月15日止：計 51 項產品獲
衛生署健康食品許可證
• 九類保健功能：
調整腸胃
調節血脂
調節免疫機能
護肝
延緩老化
21項
16 項
6項
5項
0項
資料來源：行政院衛生署網站，2004
改善骨質疏鬆
調節血糖
牙齒保健
抗疲勞
1項
1項
1項
0項
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
我國「健康食品」現況
健康食品管理法
第二十一條 (罰則)
未經核准擅自製造或輸入健康食品或違
反第六條第一項規定者，處三年以下有期徒
刑，得併科新台幣一百萬元以下罰金
明知為前項之食品而販賣、供應、運送、
寄藏、牙保、轉讓、標示、廣告或意圖販賣
而陳列者，依前項規定處罰之
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
健康食品安全性評估方法
(我國衛生署)
 健康食品之安全評估類別
第一類：得免進行毒性試驗
(1) 傳統食用&通常加工
食品型式
(2) 完整文獻報告
第二類： (1) 基因毒性試驗
傳統食用& (2) 28天餵食毒性
非通常加工
試驗
食品型式
第三類： (1) 基因毒性試驗
非傳統食用 (2) 90天餵食試驗
(3) 致畸試驗
第四類： (1)
非傳統食 (2)
用&含致 (3)
癌類似物
(4)
(5)
基因毒性試驗
90天餵食試驗
致畸試驗
致癌性試驗
繁殖試驗
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
保健食品未來發展方向

生技、奈米、中草藥保健食品開發

善用本土性可食用植物原料

善用本土生物資源

善用海洋資源

失利藥品中挖寶

舊產品新功能

Nutrigenomic的應用
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
Nutrigenomics
Bioinformatics
BIOTECHNOLOGY
GENOMICS:
DNA Sequences &
Single nucleotide polymorphisms (SNPs)
MOLECULAR
MEDICINE
TRANSCRIPTION：
Patterns of gene expressions
PROTEOMICS：
Structure and function of proteins
METABOLIC OUTCOMES：
Metabolite profiles and functions
PHARMACOGENOMICS
GENE FUNCTION &
PHENOTYPE
NUTRITIONAL
SCIENCE
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
高齡者對保健食品功能之期待
預防腫瘤
牙齒保健
改善視力
調節血糖
護肝
調節免疫力
健胃整腸
調節血壓
預防老人癡呆
延緩衰老
改善骨質疏鬆
調節血脂/膽固醇
0.0
20.8
17.6
16.6
17.0
17.2
14.8
17.4
19.6
17.5
18.8
20.8
數列2
55-64歲
19.2
23.6
65-74歲
數列1
20.0
20.8
15.6
19.2
21.9
26.4
24.9
49.2
42.1
45.6
44.7
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
%
60.0
資料來源：自高齡者飲食消費習性看銀髮族食品發展機會，食品工業發展研究所，2003年
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
展
望
• 現代生物科技對食品領域的衝擊與機會
(一) 基因改造生物 (GMO) 的大量出現
(二) 基因體研究計畫的快速進展
• 新興科技: (1)生物科技 (2)奈米科技 (3)營養
基因體學等, 將對食品產業提供無窮的發展
潛力
食品工業發展研究所
Food Industry Research & Development Institute
創新研究－導入新興科技
----Next generation nutrition delivery system