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： 一、「土肉桂枝條精油及其成分抗發炎活性之評估」： 本研究目的分析土肉桂（Cinnamomum osmophloeum Kaneh.）枝條精油成分和探討其抗發炎活性。首先，以水蒸餾法萃取土肉桂枝條精油，再以氣相層析-質譜儀分析鑑定，得知其主成分為L-Bornyl acetate（15.89%）、Caryophyllene oxide（12.98%）、γ-Eudesmol（8.03%）、β-Caryophyllene （6.60%）、T-Cadinol（5.49%）、δ-Cadinene（4.79%）、 trans -β-Elemenone（4.25%）、Cadalene（4.19%）及 trans-Cinnamaldehyde（4.07%）。利用枝條精油及其主成分對LPS誘導巨噬細胞產生一氧化氮及前列腺素E2之試驗評估其抗發炎活性。試驗結果得知，精油、trans-Cinnamaldehyde、Caryophyllene oxide、L-Borneol、L-Bornyl acetate、Eugenol、β-Caryophyllene、E-Nerolidol及Cinnamyl acetate對NO之抑制率具極佳之表現。 二、「土肉桂抽出成分生合成之基因表現圖譜分析及微體繁殖之建立(3/3)」： 土肉桂(Cinnamomum osmophloeum Kaneh.) 是臺灣固有的闊葉樹種。至目前為止，已有許多的研究指出土肉桂之二次代謝產物(抽出成分)對於細菌、黴菌、白蟻及螨等微生物或昆蟲具有不錯的抑制效果。但就分子生物學的角度來看，這些參與土肉桂生長、發育及二次代謝物的生合成相關酵素研究，則尚未有研究論文發表。目前本實驗室已順利抽取土肉桂葉子與枝條之RNA, 並完成其葉子與枝條差異表現之cDNA資料庫，經由單向的序列解序，分別獲得544 和407筆基因表現標籤（Expressed Sequence Tags，EST）。此外，本計畫已選殖到肉桂醛生合成途徑中的Phenylalanine ammonia-lyase (PAL)、C4H(trans-cinnamate 4-hydroxylase)、4CL (4-coumarate-CoA ligase)及CCR(cinnamoyl-CoA reductase)等相關基因，未來將可做為不同品系之生化分子標記。另外，微體繁殖部份，亦已成功誘導出體胚建立其再生系統。 三、「台灣土肉桂不同部位之生理活性成分分析與鑑定」： 本年度進行土肉桂心材部之 HPLC定性分析，比對得到五個化合物，分別為：(－)-catechin、(－)-epicatechin、lyoniside、(＋)-syringaresinol、4'-hydroxy-5, 7, 3'-trimethoxyflavan-3-ol。 根部方面則比對得到十個成分，包含桂皮醛、桂皮酸、及其他八個化合物等。 四、「土肉桂種原蒐集、繁殖及主要精油成份分子指標之建立 (3/3)」： 經由ISSR分子標記及主要精油成份之逐步複線性迴歸分析得到與桂皮醛型、枷羅木醇型、乙酸桂皮酯型這3種精油分型相關的條帶。與桂皮醛型相關性較高的分子標記為855-12、855-22、834-32、834-37及888-24，與枷羅木醇型相關性高的分子標記為842-29、855-27、864-20、891-13及888-12，與乙酸桂皮酯型相關性高的分子標記為834-8、841-21、855-28、841-15及868-38。目前已成功自七個與精油主要成份判定有關的ISSR分子標記，經由一系列選殖、篩選及定序與基因序列功能分析。DNA定序的結果顯示各ISSR分子標記應有之重覆序列，其中有3個明顯對應到可能之基因功能。另外這些相關ISSR分子標記的DNA序列未來可用於開發DNA型生物感測器於精油主要成份之檢定。自野外採集的各營養系，以每一品系最多5株為原則，栽植於烏來地區保存營養系。採集自各地早期建立的土肉桂營養系園及各栽植區優良化學品系扦插繁殖，從所得苗木選取品質優良者，分別栽植於蓮華池營養系園附近及台東金鋒鄉所建立的模擬枝葉生產區。蓮華池共栽植350株，目前苗高約100-150公分，栽植成活率約62%；另以陰香為砧木嫁接的土肉桂計400株，目前優良品系扦插苗成活率約81.2%，平均苗高26公分；另嫁接苗成活率約99.8%，平均苗高125公分。優良品系扦插繁殖以便大量育苗作為未來單一營養系枝葉生產區之用，扦插3,431枝插穗，兩次合計共扦插16個營養系、5,568枝插穗。至10月底約歷經3.5個月，共獲得1,327株苗木，總發根率約23.8%。 五、「柳杉樹皮抽出物之抗氧化活性探討(II)」： 本計畫的目的為分析柳杉樹皮抽出物中具抗氧化性質的成分，並評估抽出物與化合物的抗氧化性質。各可溶部的抗氧化活性評估，以乙酸乙酯可溶部的DPPH自由基捕捉活性、還原力與總抗氧化能力最高。乙酸乙酯可溶部的活性成分主要為(+)-Catechin、(-)-Epicatechin、原花青素的二聚體與三聚體。柳杉樹皮抽出物與乙酸乙酯可溶部均可抑制環氧化酵素-2，乙酸乙酯可溶部的活性優於樹皮抽出物。綜合上述結果，顯示柳杉樹皮抽出物的乙酸乙酯可溶部具有抗氧化功能，值得進一步開發與利用。 六、「評估柳杉抽出物對於UV或mitogen誘導皮膚損傷之保護功效」： 由本計畫研究發現一活性柳杉樹皮甲醇次分離層EM-3可有效抑制酪氨酸酶之酵素活性，並可抑制黑色素瘤細胞經??-MSH誘導所大量分泌的酪氨酸酶表達與黑色素產生的活性，這意味著柳杉樹皮甲醇次分離層EM-3可能具有皮膚保護的功效。而目前數據顯示， EM-3對皮膚保護的可能機轉是經由活化黑色素瘤細胞PI3K蛋白質的表達與磷酸化所造成。目前正在測試EM-3抗老鼠皮膚發炎的功能，指標與活性成分正在鑑定中。開發柳杉活性成分為植物性皮膚保護用品之可能性將進一步評估。 七、「柳杉化學成分HDHS抑制前列腺癌功效與安全性的最佳化」： 本年度延展計畫主要探討：一，HDHS單一劑量 (急性) 與重覆劑量毒性試驗；二，評估HDHS新投予途徑對抑制前列腺癌之最大功效。結果顯示經口服或腹腔注射5、25、或100 mg/kg 單一劑量之HDHS，7天後小鼠都沒有死亡；28天重覆每天投予口服HDHS 10 mg/kg，小鼠都沒有死亡，主要臟器解剖 (心臟、肝、脾、肺、腎等) 均無任何病變產生；而新投予途徑改以滲透壓幫浦方式，對抑制前列腺癌之最大功效實驗則正在進行中。本研究成果今後可作為柳杉林產開發、高經濟價值利用及醫藥保健食品之科學根據。 八、「柳杉葉部精油對中樞神經系統之影響及其毒理分析」： 柳杉曾為臺灣重要且主要的造林木之一，於本年度的計畫中，本研究乃將更進一步探討柳杉精油對動物中樞神經的作用，並將對其使用的安全性進行毒理分析，如此方可將對柳杉揮發性成分及其精油的應用提出科學的證據。於不違背環保要求的前提下，本試驗針對柳杉精油對動物中樞神經之作用作一完整的探討，結果顯示出柳杉葉部精油對中樞神經系統具有相當之影響。期望此結果將可提升柳杉造林木之價值，開發其加工利用之潛能，擴展林木特產物的利用領域，不但能符合環保的要求，同時對人體健康亦有相當的助益。 九、「開發可經皮穿透吸收之柳杉藥用化妝品」： 先前的計畫中我們完成了柳杉酚的抗發炎活性分析、柳杉葉部精油的抗發炎活性分析以及開發柳杉天然物為機能性化妝品。而在本研究計劃中，我們完成將柳杉乙醇萃出物以及柳杉精油開發高經皮吸收效率之藥用化妝品。本計劃主要完成之三種劑型，其中柳杉清爽型微脂乳液之經皮滲透速率最低，其次是柳杉滋潤型微脂乳液，效果最好的是杉機能性精華液，其最高滲透速率是在第2小時達到3.2mg/h，在8小時內累積滲透率達到25.4%。整體而言此劑型是屬於高吸收型之劑型。 十、「柳杉造林木之液化及其應用於合成樹脂之開發(4/4)-填縫性PU膠合劑及塗料之應用」： 本研究以聚乙二醇/丙三醇為溶劑進行柳杉材之液化處理，液化產物與異氰酸酯混合調配PU樹脂，探討其樹脂薄膜性質及應用於塗料及膠合劑之可行性。由結果得知以Desmodur L為異氰酸酯原料者其薄膜有較高之拉伸強度、彈性係數，較小之形變量，採用Desmodur N者浸水及浸溶劑之重量保留率較高；隨NCO/(OH+COOH)莫耳比增加，浸水膨潤係數降低，重量保留率增加，拉伸強度及破壞形變量增大。PU樹脂塗膜具良好之耐候性、耐酸性及耐鹼性。各不同條件液化木材所調配PU樹脂對木材均有良好常態及耐溫水膠合強度。 十一、「柳杉抽出成分對雜草種子發芽及生長抑制之研究(3/3)」： 十二、「木炭之製備條件對重金屬污染改善效應之影響」： 主要探討柳杉、杉木及相思樹等三種木材之炭化溫度，活化條件對其比表面積，微孔直徑，微孔容積等之影響，進而探究其上述基本性質，與木炭顆粒尺寸，木炭數量對農漁牧水質中鉛、銅、鉻、鎘、鎳、砷等離子以及氯離子之吸附效能。 (1) 由炭收率、炭化與活化過程之耗能可推估其製造成本。 (2) 由比表面積、碘值可瞭解其微孔容積，孔徑比率、孔徑分布情形。 (3) 可究明炭化、活化條件對重金屬離子吸附效能。 (4) 可究明木炭顆粒尺寸，木炭量對重金屬離子之吸附效能。 (5) 可究明吸附時間對木炭吸附重金屬離子之效能。