林產加工利用及研發─臺灣主要造林樹種創新應用與生產技術開發

計畫名稱	林產加工利用及研發─臺灣主要造林樹種創新應用與生產技術開發
研究類別	科技計畫
計畫年度	99
主持機關	台灣大學
主辦單位	林務局造林生產組林產科
計畫主持人	張上鎮
計畫總經費	7,056,000

「林產加工利用及研發─臺灣主要造林樹種創新應用與生產技術開發」之中文摘要：一、「土肉桂葉子精油之安定性及其改善方法之開發」近年來研究結果證實土肉桂（Cinnamomum osmophloeum Kaneh.）精油具有許多良好的生物活性，但國內業者反應土肉桂葉子精油安定性不佳，影響土肉桂相關產品的品質，因此，本研究之目的為探討土肉桂葉粉、葉子精油及其主成分肉桂醛（Cinnamaldehyde）之熱安定性，並尋求適當改善其安定性之方法。試驗結果證實，土肉桂葉粉易受環境因子影響，導致肉桂醛含量減少，溫度越高會使肉桂醛含量減少越快，空氣流通也會使肉桂醛含量下降，然而光線對葉粉的影響較不顯著。另外，試驗結果也證實，溫度高於80℃會使土肉桂葉子精油的肉桂醛含量下降，然而，不同地理品系土肉桂葉子精油之熱安定性有所差異，含有丁香酚（Eugenol）之精油具有良好的熱安定性，但不含丁香酚之精油的熱安定性較差。為改善精油的熱安定性，評估7種抗氧化劑對肉桂醛安定性之影響，其中，以丁香酚效果最佳，於肉桂醛添加2.60％（v/v）的丁香酚可維持良好之熱安定性；另外，添加0.62％的丁香酚亦可改善精油的熱安定性。綜合以上試驗結果，土肉桂葉粉應貯存於低溫且密閉的環境中，而添加少量的丁香酚即能有效的改善土肉桂葉子精油及肉桂醛之熱安定性。二、「臺灣相思樹黃酮類成分生合成之調控及應用」相思樹（Acacia confusa Merr.）為臺灣常見特有樹種，主要分佈於低海拔山地與丘陵地，為傳統用藥之一。相思樹枝條、葉片和花皆富含黃酮類化合物，經實驗證實具良好的抗氧化能力，極具開發為抗氧化保健用品之潛能。其中，主要分離出的黃酮類化合物為黃酮醇類（flavonol）。爲瞭解黃酮醇類化合物於相思樹內的生合成機制，本研究依據基因資料庫中木本植物之黃酮醇合成酶序列設計退化性引子對，藉由聚合酶鏈鎖反應（polymerase chain reaction, PCR）及cDNA末端快速擴增法（rapid amplification of cDNA end, RACE）獲得996 bp的相思樹黃酮醇合成酶之轉譯區序列，以及60 bp之5’端非轉譯區和312 bp之3’ 端非轉譯區，並將此基因命名為AcFLS。經分析預測此蛋白質大小約為37.5 kDa。本研究將所得基因構築於histidine tag (his-tag) 融合蛋白質系統的載體pET-21a(+)，在大腸桿菌（Escherichia coli BL21）表現AcFLS蛋白質。經蛋白質活性分析，發現其具有將基質二氫楊梅素（dihydromyricetin）和二氫檞皮素（dihydroquercetin）分別轉變成楊梅素（myricetin）和檞皮素（quercetin）的能力。本研究為臺灣相思樹首次進行黃酮類相關基因層級的研究，對相思樹的黃酮醇類生合成機制有進一步的瞭解和參考價值。三、「臺灣主要造林樹種成分對代謝症候群之調節活性開發」 Lucidone為紅果釣樟(Lindera erythrocarpa)果實的主要成分，本實驗利用脂肪前驅細胞 (Preadipocyte) 3T3-L1，活化其傳遞途徑進而誘導脂肪前驅細胞分化成為堆積大量三酸甘油酯之成熟脂肪細胞 (Adipocyte)，並在分化過程中同時處理Lucidone以分析其對於抑制脂肪堆積的功效。研究顯示，lucidone在10 μg/ml濃度之下能夠有效抑制脂質生成作用 (Adipogenesis)，其細胞內所累積的脂質含量為對照組的45％，且其效果與其劑量呈現正相關。另一方面，對成熟脂肪細胞處理lucidone並無顯著效果，由此可推知Lucidone對於抑制脂質生成作用的效果來自於減少脂質的生合成，而非加速脂質代謝。另外，利用蛋白質表現分析進一步探討Lucidone抑制脂質生成作用的機制，藉偵測脂肪細胞分化過程中不同時間點的蛋白質表現量發現，Lucidone能夠明顯抑制過量表現的過氧化體增殖劑活化受體 (Peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPARγ)以及脂肪酸合成酶 (Fatty acid synthase)，進而減少細胞內的脂質生成堆積。四、「臺灣肖楠特殊成分抑制酪胺酸酶活性之評估」臺灣肖楠為臺灣的特有植物與造林樹種，本研究目的為評估臺灣肖楠心材抽出物抑制酪胺酸酶的活性，並篩選抽出物中對酪胺酸酶抑制活性最佳的次分離部。臺灣肖楠心材乙酸乙酯可溶部以正相管柱層析進行分離，可得到9個次分離部，評估各次分離部對酪胺酸酶的抑制活性，在受質為多巴或酪胺酸的評估試驗中，以E8與E9次分離部的抑制活性最好。評估心材抽出物與各可溶部對B16細胞黑色素生成的影響，以心材抽出物與乙酸乙酯可溶部的效果較佳，可以有效降低B16細胞黑色素的生成量。乙酸乙酯可溶部的活性次分離部中，以E9次分離部對細胞黑色素的抑制活性最佳。五、「提煉精油後之柳杉及相思樹幹材於生質能源利用之特性評估 (2)」柳杉（Cryptomeria japonica D. Don.）及相思樹（Acacia confusa Merr.）為台灣本土常見的造林樹種，生長快速，木材加工性質良好，其於生物活性應用開發上，已獲致卓越的成果。在全株利用的前提下，本計畫以提煉精油後之柳杉及相思樹幹材，分析其生質能利用障礙特性，以做為未來發展生質能利用的依據。本試驗利用稀酸在150^oC及170^oC的溫度條件下進行前處理10–20 min。結果顯示，隨著溫度及時間的提升，木材細胞壁中半纖維素的釋出量亦隨之增加，在木質素方面則也具有相同的趨勢。進一步分析固體殘料發現，雖然稀酸前處理無法將木質素全部移除，但可將大部份半纖維素水解，將可提高纖維素於酵素水解時之酵素可及性。然經前處理後柳杉之殘餘木質素含量仍高，需考量開發新式前處理以提高纖維素的酵素可及性。六、「森林生質物與造林木創新利用研發(2)」本研究計畫主要解決目前林業經營上的兩大問題：第一是以能源化的角度處理未來精油提煉過程中所產生的生質廢棄物，量測其在抽出程序前後與造粒，焙燒後的熱化學性質的變化，以提供作為燃料使用時依據。第二是研究現行造林木疏伐收穫流程，藉引進移動式製材機來改善後段的運材與製材效率，降低生產成本。並評估國外新式的林木收穫機引進國內的可行性，或規劃開發適合國內林地使用的新型設備；最後並提出可能的標準作業流程。七、「開發新型態木質複合材料(2/2)」

本計畫延續98年度研發之成果，以台灣主要造林樹種—柳杉作為主要材料，開發柳杉單板導電分子薄膜塗佈技術，並製作成柳杉單板導電複合材料，以開發防電磁波衍生產品，讓木材利用更具經濟價值。柳杉單板表面具有許多孔隙，有利於導電材料之塗佈附著，開發製成導電複合材質。而導電材料種類有很多，包含金屬材質、化學導電高分子、天然導電碳材等。各種導電材質之性質與分子特性不同，會影響與木質單板之結合性，以及複合材料之導電性與防電磁波等性質。本計畫將利用不同導電材質，分別與柳杉單板進行複合塗佈，並評估其特性，以選擇最佳條件開發柳杉單板導電複合材料，讓產品具有柳杉木紋，並同時具有導電特性，以應用於具電磁波屏蔽功能之產品上。本計畫預計開發之柳杉單板導電複合材料，其電磁波屏蔽效果可達20dB以上，單板寬度達5cm以上。本計畫之主要工作項目為: 一、導電材料塗佈最適化製程條件之探討：包含導電材料之選擇、塗佈條件測試等。二、柳杉單板導電複合材料性質檢測：包括導電性測試、電磁波屏蔽測試、以及表面顯微結構觀察等。在預期效益方面：一、藉由柳杉單板導電複合材料之開發，提升林產永續經營與產業價值。二、本計畫預定開發之柳杉單板導電複合材料，其電磁波屏蔽效果可達20dB以上，未來可應用於3c電子產品或民生用途。

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最後修改時間：2016-05-11