林產物加工利用及研發

「林產物加工利用及研發」之中文摘要： 1. 「奈米化竹活性碳之重金屬離子吸附性能探討」： 近年來由於工業急速發展，都市人口激增，排除大量未經處理之工業廢水及家庭污水，危害自然環境與人體健康。飲用含重金屬化合物之水源易導致嚴重中毒症狀，使得飲用水水質問題日益嚴重，在因此環境公害污染物嚴密監控外，亦須進行水污染防治以控制污染源之擴散與危害。本研究目的即在探討經由N₂與CO₂之混合進行無氧(通入氮氣)炭化與活化(通入CO₂)處理孟宗竹、麻竹及桂竹，製成竹活性碳，以探究竹活性碳表面特性及其對水質中各種重金屬離子之吸附性能。並提供竹活性炭開發之參考依據，進而提高竹農經濟效益，達到環保改進目標。 2. 「桂竹單一程序水溶性保綠處理方法之開發」： 以往所使用的水溶性竹材保綠藥劑，需要二階段的處理程序才能達到保綠效果，徒增保綠處理的繁雜性及生產成本。為了使用單一程序直接處理竹材，本研究嘗試開發桂竹新型水溶性保綠藥劑及適宜的處理方法，經由保綠藥劑種類與濃度、處理溫度及處理時間對桂竹保綠效果影響之評估結果得知，桂竹試材含浸於2% 烷基銅銨化合物（ACQ）溶液中，以60℃水浴加熱處理1 hr，即可獲得優良的保綠效果（a*值為 -11.0）。此外，使用超音波振盪加熱方式取代水浴加熱，可更有效地縮短保綠處理所需的時間，若使用2% ACQ處理桂竹，在60℃下以超音波振盪加熱15 min，即可獲得良好的綠色效果（a*值為 -10.0）。 3. 「竹材液化製造發泡體 (2)」： 本研究以聚乙二醇為液化藥劑，硫酸為催化劑對孟宗竹、麻竹及桂竹進行液化處理，以殘渣率、不揮發分、酸價、羥價做為液化效果評估指標；液化竹材進一步與PMDI、Desmodur L、Desmodur N、HDI等四種異氰酸酯混合製備PU發泡體。結果顯示在液比3/1，硫酸添加量3%，經150℃液化反應90 min後三種竹材均具備良好的液化效果，液化竹材之粘度則隨竹種而有較大差異。液化竹材與異氰酸酯混合製造PU發泡體，以PMDI之發泡效果最佳。發泡體高度方向之機械性能大於水平方向，各條件發泡體浸水時均有良好之重量保留率，而隨NCO/(COOH+OH)比提高，浸水重量保留率增加，單位體積吸水量減少，載重時之壓縮應力增大，形變量減少。 4. 「不同製造條件竹醋液之性質分析與應用 (2)」： 本試驗係分析以土窯製造之孟宗竹醋液之基本性質，並將此竹醋液稀釋倍數為1、10、100、500、1000、5000、1萬、10萬、100萬及1000萬，探討其對青梗白菜之發芽率與生長之促進效果。試驗結果，竹醋液之pH為3.1，有機酸含量則為5.14﹪，主要有機成分依序為Acetic acid、Phenol、2,6-dimethoxy-phenol、2-methoxy-phenol及Ethanol等共18種成分。以稀釋10萬至1000萬倍之竹醋液，對播種1天後之青梗白菜種子的發芽率有顯著的促進效果，達178.7~188.7%（以對照組為100﹪）；土耕栽培1週後之苗高以稀釋1000萬倍者為最高，達48±7 mm（對照組為25±5 mm），顯示稀釋竹醋液可做為青梗白菜之生長促進劑。 5. 「錫蘭橄欖葉萃取物之抗氧化性探討 (二)」： 本計畫的目的為分離錫蘭橄欖葉乙醇抽出物中具有抗氧化活性的乙酸乙酯可溶部，並由活性較佳之次分離部中純化與鑑定出具抗氧化功能的化合物。將乙酸乙酯可溶部分為18個次分離部(E1~E18)，以E6、E8和E9等次分離部具有良好的抗氧化活性，又以E8次分離部對DPPH自由基的清除能力最佳。進一步用液相層析分離純化E8次分離部，經由光譜鑑定確定化合物為Gallic acid、Myricetin與4，-O-Methylmyricetin，三種化合物均有良好的DPPH自由基清除能力與還原力，其中，Gallic acid與Myricetin對於DPPH自由基清除能力較兒茶素(Catechin)為佳，顯示錫蘭橄欖葉中的抗氧化成分，值得進一步開發與利用。 6. 「柳杉造林木精油及其成分之抗真菌活性」： 柳杉各部位精油收率大小順序為：葉子（1.42%）>材部（0.38%）>枝條（0.05%）>樹皮（0.03%）。由抗真菌試驗結果得知，柳杉材部精油對L. s.、G. t.、L. b.、T. v.、P. f.及R. s.均有較佳的抗菌活性，其半數抑制濃度（IC₅₀）分別為43.2、90.7、79.1、96.6、53.2及45.7 μg/mL。經由GC-MS分析結果得知，柳杉材部精油主成分為γ-Cadinene（22.07%）、δ-Cadinene（12.12%）及Elemol（6.27%），故推測柳杉材部精油的抗真菌活性可能與這些化合物有關。 7. 「柳杉造林木之液化及其應用於合成樹脂之開發 (1)」： 本研究以柳杉為試材，酚為液化藥劑，硫酸及鹽酸為催化劑，探討酚/木材重量比、催化劑種類、液化處理時間等對液化效果之影響。試驗結果顯示，以硫酸為催化劑者有較佳之液化效果，液化時酚/木材重量比較高者其液化效果較佳。FT-IR分析顯示液化柳杉木與酚產生化學結合。GPC分析顯示液化時以鹽酸為催化劑者其分子量分布較廣。應用於PF樹脂製備時以硫酸為催化劑之液化柳杉木於合成過程中粘度增加快速。F/P莫爾比2/1者粘度增加較莫爾比1.8/1者快速。DSC熱硬化分析顯示，以鹽酸為催化劑之液化木材所製備酚樹脂有較佳之反應性。液化柳杉木所製備酚樹脂有良好的合板常態膠合強度。 8. 「利用柳杉特殊成分研製機能性居家用紙」： 本研究為首次針對天然物運用於抗衣魚活性之研究報告。衣魚（Lepisma saccharina）為原始無翼之昆蟲，其取食來源種類繁多，包括紙張、棉類、澱粉、穀類等等，且牠們對於圖書館以及收藏圖書、文件、資料之處可能造成危害。在此先導的研究中，我們選擇柳杉（Cryptomeria japonica）精油，針對衣魚之忌避及致死之效應進行評估。由忌避試驗結果發現，葉部和材部精油對於衣魚皆具有極佳之忌避活性，由研究結果得知，柳杉精油確具有開發成符合環保需求的居家防蟲產品。 9. 「開發具癌症化學預防活性的柳杉化學成分」： 在第一年度計畫中，我們分析柳杉萃取物抗氧化與抗發炎活性的潛力，並篩選具活性之次分離部。我們已測試柳杉樹皮、木材部、葉部之酒精粗萃取物與其四個次分劃層，包括：己烷層、正丁醇、乙酸乙酯層與水層；與柳杉樹皮、木材部、葉部位之精油萃取物之清除自由基和超氧自由基的活性。結果顯示：樹皮與木材部清除DPPH自由基能力最強。另外，並分析測定柳杉植物萃取物抑制利用LPS刺激巨噬細胞所產生的一氧化氮的效果，結果以木材的己烷層之抑制率最好。綜合結果，我們發現柳杉心材的己烷層為極具潛力繼續研究與開發癌症化學預防活性的目標萃取物。 10. 「柳杉所含抑制雄性素活性成份分析與探討」： 柳杉(Cryptomeria japonica D. Don)為台灣重要造林木樹種之一，木材抽出成分是世界各國重要的研究主題，對林木之保健及醫療功能也受到極大重視。雄性素(androgen)的分泌可刺激前列腺癌(prostate cancer)細胞的連續生長及生存，故抑制雄性素的活性，即可阻止癌細胞生長。本研究將利用前列腺癌報導細胞株篩選柳杉中能活化或抑制雄性素受體的萃取物成分，並建立其他能夠模擬雄性素在數種癌細胞中調控基因表現之報導細胞株模式。在細胞層次上，以多種癌症性質分析法來篩選柳杉中的生物活性物質。利用柳杉天然化合物為化學探針，尋找控制前列腺癌及其他癌症之重要及有效成分，並探討其細胞作用機轉，進而做為藥物研究之標的，以期開發柳杉的醫藥及保健利用潛能，增加其經濟價值。 11. 「柳杉酚之抗發炎活性分析」： 本研究從柳杉乙醇萃取物中分離出柳杉酚(Sugiol)，並利用老鼠巨噬細胞的實驗模式進行其抗發炎活性之探討。試驗結果顯示Sugiol能夠明顯地抑制內毒素(LPS)所導致的TNF-α 、proIL-1β與IL-1β 蛋白質的表現；此外 Sugiol亦能夠抑制絲裂原活化蛋白激酶(MAPKs)，包括ERK1/2、JNK1/2 與 p38 等蛋白質表現。另外，試驗結果亦發現Sugiol 能有效的減少細胞內因LPS刺激所增加之活性氧分子(ROS)的濃度，證實其具有高度清除細胞內自由基的能力。換言之，本研究結果證實 Sugiol的抗發炎活性係由於Sugiol清除細胞內活性氧分子(ROS)，因而減少MAPKs的活化，進而導致TNF-α、proIL-1β與IL-1β 蛋白質的表現減少。 12. 「柳杉各部位精油及抽出物之抗細菌活性探討」： 評估柳杉各部位精油的抗細菌活性，試驗結果以心材精油對革蘭氏陽性菌的抑制效果最好。精油收率最高的葉子精油對革蘭氏陽性菌亦具有抑菌活性，以葉子精油中的主要成分α-Pinene、3-Carene、Limonene、γ-Terpinene、Terpinen-4-ol、β-Elemol、β-Eudesmol與16-Kaurene進行抗細菌試驗，以β-Elemol與16-Kaurene的抗細菌活性較佳。將心材精油以管柱層析分為9個分離部(T1~T9)，以T3和T4分離部具有較佳的抗菌活性，進一步由T3中分離出4-epi-Cubebol與Cubebol，而由T4分離部中得到β-Elemol與δ-Cadinol，四種化合物均具有抗菌活性，其中，又以4-epi-Cubebol的效果最好。 13. 「柳杉造林木碳化材特性之應用研究」： 本計畫將柳杉造林木以450℃與950℃一次炭化製作成炭化材，首先進行真密度、元素分析、比表面積等基本特性探討與木醋液成份分析。在200℃、250℃、350℃溫度範圍，木醋液收率0.03%~32.55%。炭化溫度提高，真密度及比表面積隨之提高。元素分析則顯示未經抽出之柳杉材炭化後有較高之碳含量。