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浮萍結合光電感測 低成本突破水質檢驗極限
新知
第1795期
浮萍結合光電感測 低成本突破水質檢驗極限
2024-10-04
【記者何依庭報導】在現代農工業的發展下,環境水體中普遍存在除草劑與毒化物污染問題。目前就讀國立台灣大學生物機電工程學系碩士班的陸品丞,大學時期在國立嘉義大學生物機電工程學系助理教授龔毅指導下,以浮萍結合光電系統,研發基於浮萍的光學生物感測器,能檢測到更低的除草劑劑量。這項研究登上國際生物感測領域排名第一的期刊《Biosensors and Bioelectronics》(Impact factor 10.7)。 「農田水池常會受到除草劑的汙染,但專業檢測儀器較昂貴,所以想開發簡單且有效的生物感測器。」陸品丞提及,過往使用自動監測分析系統(Scanalyzer)檢驗水中毒物時,需要投入數十萬美金(約新台幣318萬以上),但此研究成本降低至10美元(約新台幣318元以下),且在第2天就能檢測出最低極限值,分別為10 ppm 和1 ppm,相較需高度仰賴手動檢驗,在第7天測出36.4 ppm與34.0 ppm的國際標準方法,不僅顯著提升效率,也突破過去對除草劑劑量的檢驗極限。 這項系統利用LED燈模擬自然光照條件,將太陽能板置於水體底部,使用萬能電表監測太陽能板的電壓、電流與功率。當浮萍未受到除草劑抑制時,將正常生長在水體上並遮蔽上方光源,導致太陽能板無法接收充足光線,萬用電表監測到的數值進而降低。陸品丞表示,除了浮萍遮蓋的面積大小外,葉片因為失綠、變白與黃化造成透明,也會導致太陽能板吸收更多光線,提高萬用電表測量到的數值。 台北市翡翠水庫管理局操作科操作股長徐硯庭表示,實務上評估水質優養化,以即時監測數值為初步判斷依據,但因數值易受藻類品種與數量影響,需搭配其他採檢方式。嘉義養殖漁業生產區發展協會執行長陳泓碩說明,目前養殖漁業需要更精確且低成本的水質檢測手段,有些漁民負擔不起昂貴的水質監測設備。此外,室外水池容易因有機物和生物膜附著影響檢測準確率。因此新技術的價格與準確率是優先考慮的重點。 雖然此次研究提高檢測效率,不過陸品丞在論文中提到,兩種除草劑的作用機制不同,對抑制浮萍生長有速度上的差異,考慮化學物質對植物生長的影響是應用時需注意的問題。談到未來發展方向,陸品丞説:「一點點的氨氮毒物就會讓水中生物死亡,而藻類過度生長則會使水質優養化。」他認為養殖漁業與水壩有即時監測水體污染的需求,日後也想繼續研究檢驗水中氨氮毒物與水質優養化的領域。
EPA脂肪酸緩失智 中國醫供患者新解方
新知
第1757期
EPA脂肪酸緩失智 中國醫供患者新解方
2021-11-17
【記者許如鎧綜合報導】隨著時間的流逝,記憶、思考與行為能力的喪失,是阿茲海默症患者不可避免的難題,也對患者親友的生活帶來莫大衝擊。中國醫藥大學跨醫院研究團隊發現,補充Omega-3脂肪酸(註一)有助於減緩阿茲海默症患者視覺空間和口說能力的退化,研究成果獲刊於國際學術期刊《大腦,行為與免疫》(Brain, Behavior, and Immunity)。註一:Omega-3脂肪酸是一類不飽和脂肪酸,較常見的3種為存在於植物油中的ALA、存在於海洋動植物油中的EPA和DHA。 中國醫藥大學跨醫院研究團隊之研究發現獲登國際權威學術期刊「大腦,行為與免疫《大腦,行為與免疫》 (Brain, Behavior, and Immunity)」。 圖/研究團隊提供「出去玩一兩天後回家,卻認不出是自己的家,不願意進家門。」失智症患者家屬陳妍寧感嘆地說。阿茲海默症是一種病程緩慢、隨著時間不斷惡化的神經退化性疾病,但目前未有阻止或逆轉病程的治療,只有少數方法或許可以暫緩症狀。中國醫藥大學老化醫學博士學位學程學生林邦彥以最常使用的膽鹼酯酶抑制劑為例,他解釋,藥物效果不僅不如理想、且副作用較大,而普遍認為對大腦保健較有效的DHA,也在多數臨床試驗被證實僅對極輕度認知障礙患者有所助益。 中國醫藥大學附設醫院身心介面研究中心團隊主辨第十一屆身心介面國際研究會議,分享失智症研究的突破。 圖/研究團隊提供林邦彥表示,這次研究團隊首創將實驗主軸從以往注重的DHA轉向EPA,並透過雙盲測試,進一步了解兩種Omega-3脂肪酸的差別,及對阿茲海默症患者的幫助。在中國醫藥大學附設醫院身心介面研究中心教授蘇冠賓、衛生福利部草屯療養院院長藍祚鴻的指導下,研究團隊發現,EPA對於減緩患者視覺空間和口說能力的缺損有相對顯著的效用。蘇冠賓表示,此次研究進一步支持Omega-3脂肪酸的抗發炎效果,更證明在減緩認知功能退化上,除了傳統強調的DHA,EPA的角色或許更為重要。 中國醫藥大學老化醫學博士學位學程學生林邦彥(左)和中國醫藥大學附設醫院身心介面研究中心教授蘇冠賓(右)一同參與國際學術研討會,發表失智症相關新發現。 圖/研究團隊提供此次研究不僅發現Omega-3脂肪酸的相關效用,團隊也證實血液中的趨化因子4(註二)可成為治療阿茲海默症患者認知障礙的生物標誌,透過觀測其濃度高低了解患者狀況。林邦彥表示,在研究中以EPA治療後,可以發現血液中的趨化因子4濃度明顯降低,反映發炎症狀的緩解,藉此進一步判斷患者認知障礙的情況。註二:趨化因子4是一種血液中的小分子蛋白質,其數值可以反映出發炎的嚴重程度。失智症對患者與親屬的身心都可能帶來不小的衝擊,認知與能力的缺損對生活造成的影響更是常人無法想像的。陳妍寧分享自己的經歷,罹患失智症的外婆隨著病情惡化,語言的能力也逐漸衰退,如說話漸漸失去邏輯、只能以簡單字詞溝通等,都是患者與親屬可能面對的問題。林邦彥說明:「若能在能力還較正常時,提早來使用(EPA),就可以來預防症狀惡化的機率。」他也強調,老化是必經的道路,如何過有尊嚴的老年生活是大家共同努力的目標。
廢棄稻草包水果 中興創減塑環保新材料
新知
第1753期
廢棄稻草包水果 中興創減塑環保新材料
2021-10-06
【記者單師樵綜合報導】水果從種植、運送到販售的過程中,需消耗大量塑膠包裝。為此,國立中興大學生命科學系學生周麗慧與生物產業機電工程學系學生林虹余合作,研發「WastePack升值廢物包裝」,以稻草為基底,加入聚乳酸、甲殼素等材質製作長途運輸水果的包材。WastePack不僅能替代包裝水果的塑膠,更有助於減少因燃燒稻草及提煉塑膠所產生的碳排放,並且原料為廢棄物、成本低。作品獲得教育部「109年度氣候變遷創意實作競賽」金獎肯定。 WastePack為國立中興大學生命科學系周麗慧與林虹余所研發,為長途運輸新鮮水果所使用的包材。 圖/林虹余提供當初WastePack的發想,起因於團隊希望解決水果浪費。林虹余說:「其實食物上游端有浪費問題,例如水果在運送時使用的冷藏車,其中的風扇因為不常清洗,容易藏汙納垢,水果放在裡面也會容易壞。」因此,他們決定從較少人涉及的上游端來改善現況。WastePack的主要原料為稻草,同時加入聚乳酸,使得包裝同時擁有紙與塑膠的特性,水氣因此不易進入與水果接觸。林虹余說明:「我們發現聚乳酸是最好分解,也是大家在提到環保塑膠的時候,第一個會想到的材料。」另外,因材質包含海鮮萃取的甲殼素,WastePack亦有抗菌效果,使水果在運輸空間下較不容易腐敗。「甲殼素在生醫領域很常被拿來抗菌,而且它可以跟聚乳酸結合。」林虹余解釋,甲殼素同時能解決抗菌成分無法與紙材融合的問題。 WastePack包裝材質以廢棄稻草為基底,並加入聚乳酸與甲殼素而製成。 圖/林虹余提供不過,團隊在製成WastePack的過程中遇上兩個技術困難。首先,他們找不到將紙與塑膠特性合併的方式,林虹余說:「森林系教授聽到我們要把紙和塑膠結合起來的時候,都覺得不可能。」而在尋覓抗菌成分時也歷經波折,團隊曾經嘗試兒茶素、柑橘精油以及柿子葉等材料,但都無法良好地與紙張結合。經過大量閱讀論文、與專業領域教授多次討論後,團隊總算找到聚乳酸與甲殼素,使WastePack能夠克服上述困難。團隊亦分享,他們與校內有機農業攤販接觸後,意外發現農民對於WastePack作為環保替代品十分支持,指導教授程華強說:「現在農民環保意識其實滿高的,他們可以感覺到氣候變遷對於台灣農作物帶來的負面影響。」國立臺灣大學農業化學系學生黃詩雅也認為,若價格合理,他願意分享包裝理念給身邊朋友,然他亦指出:「團隊僅運用稻桿中的纖維素,剩下部分該如何解決是另一問題。」他補充,甲殼素過敏患者與素食主義者可能無法接受此包裝。 WastePack包裝有防潮、抗菌功效,同時又由生物材料製成,並可生物分解。 圖/林虹余提供此外,要將WastePack商品化還遇上資金困難,「光是專利就要我們先出100萬出來。」程華強解釋,雖然目前仍無法商品化,但此研發是個有前景、有潛力、一舉兩得的方案,「它解決一個非常大的環保問題,接著它可以對台灣未來農業科技上面帶來很大的助益。」而團隊目前則計畫參加新創競賽,希望能藉此獲得更好的資源,如輔導生產。周麗慧表示,希望WastePack有朝一日成為台灣主要的水果包裝方式。
減化肥使用 培養包助土壤養好菌
新知
第1737期
減化肥使用 培養包助土壤養好菌
焦點
2020-11-25
【記者陳卓希綜合報導】土地孕育糧食,而土地中的微生物是根源的養分。國立屏東科技大學生物科技系教授陳又嘉帶領學生組成「FUN轉農業」團隊,針對農民施肥成效不彰的現況,研發「光合益生菌(註1)培養包」,並獲選為教育部「U-start創新創業計畫」績優團隊。此培養包不僅能簡易養菌、助作物生長,還可修復變質的土壤。註1:又稱「光合菌」、「光營養細菌」,是能夠自主合成光能的微生物,廣泛分布自然界,能淨化水質、作為禽畜養分,以及修復受損土壤等。 屏科大生技系學生組成的「 FUN轉農業」團隊,現已創業成立公司,旨在開發有益微生物,並提供簡易的培養方式,希望增加農民對生物科技的接納程度。 圖/張軒綸提供屏科大生物資源所博士班學生張軒綸說到,過去農民習慣用化學肥料施肥,導致土壤酸化與鹽化,讓土地吸收力降低、作物產量不佳。而光合菌不僅可改善土地酸鹼化的問題,還可提供植物養分、降低化肥使用,他形容,作物與光合菌的關係如同人體食用益生菌,農民可利用好菌建立適合作物生長的土壤。而團隊研發的光合菌培養包操作簡單,只需將已調配好的菌種及發酵膠囊倒入水中,鎖蓋後在太陽下曬約一個禮拜即可使用,可望增加農民對生物科技的接納度。 只要將菌種及「發酵培養膠囊」加入20公升水中,放置一週即可培養出光合益生菌。圖為光合菌培養套組。 圖/張軒綸提供「希望讓菌種成為主要肥料提供者。」陳又嘉說,光合菌還能激發植物根部的生長素,團隊將產品於萬丹紅豆田實測八週,證實可增加10%收成,並減少30%的肥料使用,能有效加乘作物產值。他補充,農民常自行用便宜、易取得的糖蜜和豆粉等加工廢棄物來養菌,但此方法培育出的光合菌活性及純度不足,沒有顯著效果,且加工廢棄物無法被土地完全吸收,其殘渣會造成環境污染。 使用光合菌的作物(左)相較對照組(右),生長成效顯著。因光合菌能促進植物根部的生長素,對作物的生長及生產皆具加乘效果。 圖/張軒綸提供此外,光合菌分為「好氧」與「厭氧(註2)」兩菌種。市面上以好氧菌居多,農民使用時需進行繁複的前置作業,才能活化光合菌,且通常僅能活化六、七成。「很多農民忘記要活化,直接把休眠的菌灑在土地。」張軒綸解釋,未經活化的好氧菌無法發揮活性,對作物沒有輔助效果。而團隊產品利用厭氧光合菌,使菌一直維持在「活」的狀態,得以保留功效,並免除活化不完全的問題。註2:厭氧又稱「無氧活動」,厭氧微生物能在缺乏氧氣的環境中,進行生物分解等活動。好氧微生物則需在氧氣充足的情況才可活動。據行政院農業委員會統計,民國108年台灣農耕土地佔全台面積約22%,「希望微生物能取代化學的缺點。」陳又嘉表示,台灣因地狹人稠農業屬密集型態,維持地力至關重要,土地健康是循環耕作的關鍵。高雄市大寮區青年農民聯誼會副會長洪明偉補充,肥料經微生物輔助,效用可由原本的20%到50%,大幅提升至90%,而光合菌培養包可望有效減少化肥對土地的傷害,成為農民接受綠色農業的第一步。近年來青年返鄉務農人數提升,張軒綸談到,青農對微生物農業接受度最高,資深農民則仍有操作、成本上的擔憂。未來團隊會繼續研發其他菌種,盼減少化肥的使用,達到台灣農業與土地的平衡。另外,也會進一步將技術應用至動物飼養,善用光合菌可生成蛋白質的特性,普及生物科技在各領域的助益。 農地是糧食和經濟的基礎,屬密集型農業型態的台灣,更需重視土地的保護,找到人與土地共存的平衡,以防面臨資源耗盡。 圖/陳卓希攝
「游走」VR海底世界 民衆探宜蘭近海生態
生活
第1734期
「游走」VR海底世界 民衆探宜蘭近海生態
2020-10-29
【記者黑立安宜蘭報導】「再往左邊一點!」、「手伸出來,快抓到了!「民眾戴上虛擬實境(virtual reality, VR)眼鏡,由一旁的學生引導,揮舞四肢捕捉畫面上的魚。蘭陽博物館與國立宜蘭大學電子工程學系合作,從10月24日起至11月8日,每個周末皆舉辦「海底探險——互動式VR遊戲體驗」,邀請民眾一同認識宜蘭近海魚類。 國立宜蘭大學學生從24日起連續三個周末,在蘭陽博物館讓民眾體驗VR虛擬實境遊戲。 圖/黑立安攝蘭陽博物館常設展二樓為「海之層」,平時展示宜蘭外海魚類的木雕模型,這次透過虛擬實境將魚類模型動態化。民眾須戴上虛擬實境專用眼鏡,手持遙控器操控方向,在時間限制內捕捉各種魚類。遊戲過程中,民眾興高采烈地追捕,前後移動嘗試抓住四面八方的魚類。捕捉到魚時,螢幕會顯示魚類名稱,詳細介紹其特徵、習性等。由於許多民眾未曾接觸過虛擬實境,現場吸引許多大小朋友排隊玩遊戲。現場參與民眾林世菁認為,將靜態的展覽結合遊戲會讓觀眾更有參與感,印象更深刻。 國立宜蘭大學學生利用蘭陽博物館二樓空間,結合現有的展覽,讓民眾認識宜蘭近海魚類。 圖/黑立安攝此活動主要由宜大電子工程學系副教授張介仁,帶領四名學生利用課餘時間負責設計,其他電子工程學系學生也會給予建議及協助測試遊戲。張介仁提到,希望能結合學生的知識,並善加利用博物館現有的空間,讓民眾認識宜蘭地區的魚類,同時學習保育海洋生態。張介仁的女兒、國立彰化師範大學資訊工程學系學生張芸淇分享,當初選擇參與遊戲設計是希望能多學習相關知識,「這些技能也可以回饋到社會上,展現給大家看我們的成果」。 戴上專用眼鏡伸手捕捉到魚類後,可以聽到有關於宜蘭近海魚類的介紹。 圖/黑立安攝由於團隊大部分為大二大三學生,對於虛擬實境設計軟體較不熟悉,花費許多時間鑽研軟體使用方法。製作虛擬實境動畫前,學生須先掃描魚類模型,再將平面的圖案轉換到遊戲介面上。宜大電子工程學系學生黃奕凱笑說:「之前是利用休館時間掃描魚類模型,那期間博物館都是暗的,所以掃出來都很畸形。」且由於模型是釘在牆上,只能掃到一面,因此需要花更多時間拼湊出魚類完整的樣貌。 民眾體驗VR抓魚,可以操控方向捕捉魚類,並看到自己的分數跟剩餘的時間。 圖/黑立安攝張芸淇表示,得知民眾覺得遊戲很有趣非常開心,但未來若能設計類似活動,希望可以增加遊戲的知識量,聽到更多除了「有趣」之外的回饋。張介仁則補充,這次活動硬體、軟體的規畫仍有進步空間,但學生藉由實作經驗,可以了解民眾對於虛擬實境的想法。他希望未來可以結合更多科技,帶領學生深入宜蘭漁村進行地方創生、回饋社會。 學生掃描博物館原有的魚類模型後,將其3D化再置入到遊戲介面中。  圖/黑立安攝
機器人成採茶幫手 自主轉彎省勞力
新知
第1734期
機器人成採茶幫手 自主轉彎省勞力
焦點
2020-10-28
【記者詹和臻綜合報導】現有茶葉採收方式為手工採摘以及機械採摘,皆需人力資源。國立臺灣大學機器人與醫療機電實驗室耗時一年,研發「協作式智慧載具應用於茶葉採收」,為一種茶葉採收機器人,能夠在茶道末端自主轉彎,並且節省勞動力,希望解決茶產業勞力短缺的窘境。而此作品於17日在「台灣國際農業機械暨資材展」展出。 「協作式智慧載具應用於茶葉採收」可由單人操作,減少一半的勞力,解決茶產業勞力短缺的問題。 圖/臺大機器人與醫療機電實驗室提供傳統機械採收方式為兩名茶農共同將一機械刀具扛起至茶樹上方,面對面同步橫向移動,以進行採收。而採茶機器人裝設深度相機,能夠偵測茶道對面農民的姿態與距離,使機器保持與人等速,並且適時等待茶農,「簡單來說是取代一個人,來模擬另外一個茶農。」臺大生物機電工程學系畢業生賴暘倫解釋,採茶機器人還能使用光學雷達掃描道路周圍環境,以避開障礙物,讓茶農不必費神留意機器狀況。 採茶機器人操作方式為一個人面對機器站在對向茶道,另一個人站在後面拉著袋子,讓茶葉順利吹進袋子裡。 圖/臺大機器人與醫療機電實驗室提供上述傳統雙人採茶機,通常是由師傅與學徒搭配,面對面手持機械刀具採收茶葉,師傅施力約需6公斤重,並由此端負責調整機器功能,學徒施力則約需9公斤重。而團隊研發的採茶機器人能取代學徒人力,同時讓師傅端的施力減輕至不到1公斤重。賴暘倫表示,曾有茶農回饋,學徒端只是承受刀具大部分重量的位置,「因此是人類或是機器人根本不重要。」 團隊研發的「協作式智慧載具」在茶道之間行走,搭配不同的刀具,可以採收不同農作物,目前可應用於茶葉以及仙草。 圖/臺大機器人與醫療機電實驗室提供此外,臺大生物機電工程學系畢業生陳柏綸說明,由於在採茶途中需轉彎變換茶道,過去的農業機器人都使用引擎動力轉彎,而團隊改為使用電動馬達,可減少排放廢氣,未來更可望用在採收溫室作物,並且能套用許多機器人演算法,以利應用於其他農作物。不過,因馬達的扭力遠低於引擎,機器人轉彎時若迴轉半徑太小,可能因阻力太大而停在原地不動,團隊特別套用自駕車的路徑規劃演算法,以解決迴轉半徑的問題。該演算法可計算出轉彎半徑及合適軌跡,並不斷修正行走的角度,直到順利轉彎,成功克服馬達扭力小的困境。 國立臺灣大學機器人與醫療機電實驗室的組成成員,是臺大生物機電工程學系師生團隊,目前核心負責人已經畢業。 圖/臺大機器人與醫療機電實驗室提供賴暘倫說,團隊作品也附有人機介面,載具上的螢幕會顯示機器人現在運作的狀況,讓茶農掌控資訊。同時,裝置也連結智慧型手機,茶農可以隨時透過手機對機器人下達轉彎與關機等指令。茶農林炳輝則指出,此採茶機器人是固定高度採收,使用前,須修剪茶樹至同一水平才能順利採收。而團隊回應,此機器人亦可以當作修剪機器,茶農在採收前三週先修整茶樹,之後收割水平上新長的枝枒,就會是茶農要採收的茶葉。
「皮老闆」化身氣象通 橈足動物成環境指標
新知
第1733期
「皮老闆」化身氣象通 橈足動物成環境指標
焦點
2020-10-21
【記者鍾晨沅綜合報導】近年全球暖化議題持續延燒,造成海水溫度逐年節升。國立臺灣海洋大學海洋生物研究所教授黃將修多年來與法國里爾大學(Université de Lille)教授薩米・蘇伊西(Sami Souissi)共同研究橈足類動物在溫帶與亞熱帶氣候的行為,證明其為氣候變化的極佳指標,獲頒西元2020年科技部「臺法科技獎」。 國立臺灣海洋大學海洋生物研究所教授黃將修(左二)與法國學者薩米・蘇伊西(左三)獲頒2020年「臺法科技獎」。 圖/海大海生所提供知名動畫《海綿寶寶》中的角色「皮老闆」,正是以浮游生物為原型。而浮游生物又以橈足類動物為大宗,黃將修表示,浮游生物為海洋數量最多的多細胞生物,是食物鏈的初級消費者,也是養殖業與漁業的重要餌料。因應全球暖化會造成海水溫度上升,橈足類數量多、生命週期短的特性,使其成為判斷氣候變遷的良好指標。 圖為「錐形寬水蚤」,狀似知名動畫《海綿寶寶》中的角色「皮老闆」,動畫作者便是以橈足類動物為創作原型。 圖/海大海生所提供黃將修領導多個團隊以不同尺度與面向,對橈足類動物做深入探究。他發現浮游生物「中華哲水蚤」會於冬季大量出現在台灣東北角沿岸與越南外海,推測該寒帶種會受沿岸寒流影響。研究團隊於是進行四季採樣與衛星資料比對,確定該生物僅會出現於冬季寒流流經的低溫環境,他說:「24度就是牠(中華哲水蚤)的溫度上限。」藉由分析橈足類動物族群與數量,可推算該區域的氣候變化。 經由研究「中華哲水蚤」於冬天在東北角出沒的現象,得出橈足類動物作為氣候指標易受溫度影響的特性。 圖/海大海生所提供而橈足類動物生活史需經多階段的幼蟲樣態,才能發育為成蟲。黃將修提到,橈足類動物擁有特殊的「休眠卵」,此生物機制能判別周遭生態環境,在環境適當時才孵化,生存能力極強。若能以人為方式維持休眠卵狀態,則可大量儲存以供培育,增加養殖漁業餌料的來源,海大海生所博士後研究生曾立鈞解釋說:「休眠卵就像天然的食物罐頭,想要的時候再打開(孵化)。」若能掌握機制,也有助於物種保存,「未來如果要移居別的星球,就能帶著休眠卵去再造生物。」此外,在海中觀測橈足類動物十分困難,需出動高速攝影機,黃將修說:「牠一秒可以移動自己體長的數十到數百倍之多,不用高速攝影,根本捕捉不到牠的身影。」且因浮游生物體型較小且透明,使用雷射光照明,才能提供高解析度的清晰畫面。海大水產養殖學系助理教授潘彥儒也補充,橈足類動物的數量眾多,針對不同種類,都需要「量身打造」適當的養殖環境,「研究橈足類的前置作業很繁複,打造好的養殖環境一直都是橈足類研究的困難點。」不僅全球暖化,海洋汙染於橈足類動物也有直接影響,黃將修提到,長期研究發現,塑膠微粒子被橈足類動物吸收後,會經由食物鏈累積在較大型的海洋生物中,人類食用海鮮的同時,可能因此危害到身體健康。他也呼籲大眾必須正視海水溫度上升與汙染問題,若浮游生物因環境影響大幅減少,將衝擊整個海洋生態,「海洋佔地球的71%,若海洋生態失序,會有難以想像的後果。」 若海洋汙染加劇,恐造成塑膠微粒經由食物鏈累積對人體造成危害。圖為橈足類動物(圖下)攝食的影像。 圖/海大海生所提供
模擬人造肉未來製程 〈生肽鏈〉挑戰肉食既定印象
藝文
第1732期
模擬人造肉未來製程 〈生肽鏈〉挑戰肉食既定印象
2020-10-15
【記者林昕璿綜合報導】不同顏色的點滴緩緩注入水箱,而裝著各式營養物質的針頭,則分別注射在培養皿上,彷彿一場實驗正在進行。來自國立交通大學不同學系學生所創作的作品〈生肽鏈〉,於5日在國立陽明大學舉辦的《基因革命:科技生物藝術展》展出。透過模擬生產人造肉的過程,挑戰既有的食肉標準與道德規範。 「生肽鏈」作品創作是來自國立交通大學課程「生物科技藝術課程」,課程設計希望結合藝術的形式反映生物科技所帶來的問題。圖為當時的成果發表。 圖/顧桐提供交大生物科技學系學生劉佩汶希望,未來生產的肉品,能為經濟動物屠宰與畜牧排放的溫室氣體爭議提供新的解方。因此,相較現有的人造肉多由植物蛋白製成,他們透過〈生肽鏈〉建構未來可普遍使用動物細胞,製作人造肉的想像。團隊學生將作品分成三個部分,依序呈現人造肉的生產至銷售過程,希望呈現未來肉品的可行性。 「生肽鏈」將未來肉品的製造分成三個階段,希望讓觀眾感受作品構想並非天方夜譚,而是可能被實現的。 圖/林昕璿攝〈生成〉模擬細胞培養的過程,水箱除了供給細胞生長所需的營養物質與二氧化碳外,並藉由馬達拉動細胞所依附的彈力繩。國立臺北藝術大學新媒體藝術研究所學生劉禹廷補充,此裝置是對未來人造肉技術的想像,經由來回拉伸彈力繩讓細胞生成經歷破壞,模擬細胞為形成肌肉組織,須歷經破壞與再生的循環,使肉的口感更趨於真實。他們也想像,細胞生成的過程中,若搭配繩子不同的運動模式及調整培養物質,就能透過此裝置製造特定脂肪比例的肉品;在細胞種類選擇上,可任意選取不同動物細胞,製造各式肉品。成功製作的人造肉,被放置於培養皿中。在一旁羅列的試管色彩不一,透明的瓶身標示著各類營養成分。在〈配製〉階段,他們想像架子上方的針頭能依據顧客需求,吸取相應的維他命與礦物質後,再注入人造肉的組織。透過額外添加的營養成分,在吃肉時也能獲取其他營養素,達到飲食均衡。 〈生肽鏈〉結合團隊學生機械、生物知識與設計的專長,使作品表現具有科學合理性,同時也保有藝術美感。 圖/林昕璿攝經歷完美製程後,肉品最終被封膜出售。〈展售〉陳列出人造肉於觀展民眾眼前,看似與超市貨架所賣的肉排並無差異。標籤所標示的細胞來源,除了熟悉的牛肉以外,更包含老鼠、狗及人類。劉禹廷說:「人肉因為物種相同,我們攝取人肉作為動物性蛋白質來源,是非常有效率的。」他希望,未來在新的構想下,保有肉質的多樣性。交大機械工程研究所學生顧桐進一步談到,肉質來源涵蓋人類也挑戰大眾對於食用肉的道德界線,當未來技術進步使食用肉類有更多選項時,人們是否會嘗試並推翻現今對可食用肉類的既定印象。 〈展售〉中肉品的製造來源,是來自各物種捐贈的細胞。標籤上除標示肉品蛋白質、 脂肪等營養比例,更標榜肉質經過競賽認可,具有品質認證。 圖/林昕璿攝團隊指導老師、交大分子醫學與生物科技工程研究所副教授蕭育源認為,若此技術實現,他並不排斥來自任何物種的肉品,而是會依據營養價值作為考量。然而他預測,未來肉品在具有明確成分標示與衛生安全認證的情況下,仍衝擊觀眾對於食用肉的道德標準與選擇。觀展民眾余芊蓉認為,理性上雖能明白作品概念能解決上述問題,但做為消費者仍難以跨越「吃人」的心理障礙,並指出現今的食肉習慣是源自飲食傳統。 〈生肽鏈〉更向觀眾提出深層的心理問題,當肉品的生成沒有剝奪任何生命,原有的飲食習慣與生命倫理是否會受到擾動。 圖/林昕璿攝 
走入棲地生態季 「雉」在推廣生物多樣性
生活
第1730期
走入棲地生態季 「雉」在推廣生物多樣性
2020-10-01
【記者廖澄妤台南報導】「找到了!」「這裡有耶!」一群大人、孩童圍在生態池邊,有的將長柄網伸向水中打撈,有的戴上手套、腳踩雨鞋,撥開水面上的植物,專注尋找福壽螺。台南水雉生態教育園區9月27日舉辦生態季,今年的主題為「水雉合作社——生物多樣性的日常」。生態季透過闖關遊戲與剝菱角仁、抓福壽螺等趣味競賽,推廣生態平衡與生物多樣性。菱角田為水雉棲地,與水雉的復育成效息息相關。每年9月底菱角收成,水雉繁殖季也進入尾聲,園區便於此時舉辦生態季。生態季主辦人黃伊君表示,今年適逢生物多樣性超級年(註),於是以此發想主題,規劃闖關、競賽。園區志工、國立臺灣大學森林研究所學生林柔劭認為關卡規劃用心,「教具很精美,而且真的有達到教育意義,不只是好玩。」例如,關卡「蟲蟲的危機」中,綠色、棕色毛線代表不同顏色的毛毛蟲,藏身於綠樹叢或落葉堆,闖關民眾則扮演掠食者尋找毛線。綠樹叢中,綠毛線易被找到,落葉堆中則反之。民眾藉此理解,同一物種基因越多樣,環境變化時越不易滅絕。註:聯合國於今年檢討生態保育成效,並提出下一階段的全球目標,因此視今年為重要的一年。 生態季設有五大趣味關卡,民眾可透過遊戲,理解生物多樣性的重要性。 圖/廖澄妤攝國立嘉義大學兩棲爬蟲研究社多次參與生態季,今年他們設計動物名稱配對遊戲,並將飼養的蛇類、蛙類帶至攤位,吸引民眾上前觀看。嘉大生物資源學系學生蔡東霖指出,生態季讓環境教育走出教室,民眾能近距離接觸兩棲爬蟲動物。嘉大動物科學系學生吉恆則說:「一開始比較怕蛇的民眾,經過我們的講解後,就比較沒這麼害怕了,我覺得我們做這件事是很有意義的。」 嘉義大學兩棲爬蟲類研究社希望破除民眾對蛇、蛙等生物的恐懼與迷思。 圖/廖澄妤攝趣味競賽更是生態季一大亮點。除了年年舉辦的剝菱角大賽,今年新增「金寶螺王對抗賽」,呼籲民眾關注福壽螺(又稱金寶螺)破壞生態的問題。參賽組別在池邊尋找福壽螺,10分鐘內撈到最多顆或單顆最重即獲勝。許多家庭三代同樂,爺爺奶奶甚至比年輕人投入,越撈越不自覺地往池中前進。參與民眾吳志銘表示,團隊競賽能激起士氣,增加民眾參與感,因此對金寶螺王對抗賽印象最深刻,「就是寓教於樂啦,讓小朋友可以藉由遊戲認識環境生態,要不然有時課本相當乏味。」 參加金寶螺王對抗賽的民眾自備雨鞋,蹲在生態池邊,專注尋找福壽螺。 圖/廖澄妤攝除了生態季,園區長期在學校推行生態教育。部分嘉大、國立成功大學的老師與園區合作,會帶學生前往參觀,或請他們整理棲地。蔡東霖提到,他這學期修習一門環境倫理課,就會實際參訪濕地。大學之外,園區更與國中小密切交流,黃伊君說:「幾乎全台南市的學校,有機會我們都會去講課。」學生不僅能更認識水雉,甚至有機會進入棲地,親身體驗大自然。
中興團隊調控內生菌 促植物生長望取代基改
新知
第1715期
中興團隊調控內生菌 促植物生長望取代基改
2019-11-28
【記者何昀儒台北報導】隨著全球暖化加劇,作物生存環境變得惡劣,加上長期使用過量農藥與肥料,台灣地力嚴重下降。為解決此問題,國立中興大學生命科學院副院長黃介辰帶領該校師生,從植物體中篩選出許多特殊內生細菌,作為幫助植物成長與抵擋氣候變遷衝擊的調節劑,效果可望能取代基因改造(註1)作物。註1:利用現代分子生物技術,將某些生物的基因轉移到其他物種,改造生物的遺傳物質,使其在形狀、營養與消費品質等方面,朝向人們所需要的目標轉變。 團隊調控內生菌的技術,不僅能使作物生長更好,還能協助抗鹽害與降低戴奧辛累積。 圖/洪世勳提供內生菌種869T2,為團隊先前已篩選出的關鍵內生細菌之一,可與植物共存,並提供許多益處,如其生物刺激素(註2)能促進生長、增加抵抗逆境的能力等。黃介辰解釋,目前基因改造尚具爭議,團隊因此研究植物與內生細菌的交互作用,希望在基因改造之外,另尋其他方式改善農業生產。於是今年研發出新技術,藉由調控內生菌中的生物刺激素,使植物成長茁壯,也更能適應惡劣環境。註2:生物刺激素包括腐植酸、複合有機物質、無機鹽類等,可作用於植物體。 國立中興大學園藝學系學生洪世勳,正在解說團隊篩選內生菌種869T2的過程與實驗結果。 圖/何昀儒攝該菌種經新技術調控後能有效抵抗黃葉病——香蕉的癌症,並提升果實品質,大規模田間測試顯示,接種後的香蕉植株,罹病率從24.5%降低至3.4%。團隊學生洪世勳表示,該技術能使辣椒果實重量提高兩倍,而高麗菜不僅在夏季提早一個月開始結球,且品質更佳。黃介辰則說明,此技術能在植物體中直接調控其基因,進而影響性狀表現,因此具有取代基改作物的潛能。 團隊研發新技術,藉由調控內生菌中的生物刺激素,促進植物生長,進而提升蔬果品質。 圖/洪世勳提供團隊期望將該調控方式廣泛應用於農業,以生產更高品質的蔬果,並降低肥料使用成本,甚至協助抗鹽害與降低戴奧辛累積。更因其能促使許多作物提早開花與結果,盼未來能協助農民調節產期,洪世勳說:「避免同一農產集中於某期間收成,造成產量過剩、『菜』賤傷農。」黃介辰補充,此技術專為我國農民栽培模式設計,不僅能節省肥料與農藥成本,且施作簡便,可望提供農民更友善的產業環境。國立交通大學生物科技系學生陸彤說:「利用調控內生菌的方法,可免除基改作物的疑慮。」但他也表示,可能還需觀察內生菌接種後的繁殖狀況,以確保其可幫助農作大量穩定地生產。
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