臺灣博碩士論文加值系統

摘要
本研究主要在探討以不同來源之蝦紅素萃取液為原料，利用二氧化矽製備蝦紅素-二氧化矽奈米粒並探討其特性。在蝦紅素萃取方面，以2%雨生紅球藻及紅酵母為原料來源之還原蝦紅素乙醇萃取液，經萃取後其蝦紅素濃度分別為39.06及41.75ppm。
在製備奈米粒方面，以酵母菌為來源還原蝦紅素粉末為原料之還原蝦紅素乙醇萃取液-二氧化矽奈米粒其最佳製備條件矽酸鈉濃度與還原蝦紅素乙醇萃取液濃度分別為0.1%及0.55%時有較高的包覆率且粒徑也較小，因此最佳製備條件為平均粒徑約193 nm、還原蝦紅素濃度為2.0 ppm。若以雨生紅球藻為原料之還原蝦紅素乙醇萃取液-二氧化矽奈米粒，最佳製備條件則為0.55%矽酸鈉溶液與0.1% 蝦紅素乙醇萃取溶液為最佳製備條件，平均粒徑約188 nm，蝦紅素濃度為2.2 ppm。而以超音波直接處理蝦紅素原料粉末時，藻類來源還原蝦紅素原料粉末經超音波處理90分鐘後，蝦紅素含量為4.7 ppm、粒徑最小為130 nm；酵母菌來源還原蝦紅素粉末同樣的經超音波處理90分鐘後，可得到蝦紅素含量為5.3 ppm、粒徑最小為541.2 nm。
在抗氧化的部份，將還原蝦紅素乙醇萃取液與奈米粒分別與維生素E比較，皆可看到其效果皆較維生素E佳，且其中以酵母菌及雨生紅球藻為來源之還原蝦紅素粉末乙醇萃取液之奈米粒其抑制TBARS形成之抗氧化能力最好分別為71.4%及74.5%；在POV之測定中，同樣的取維生素E為對照組，其結果與TBARS結果相同，抑制率皆明顯高於維生素E，酵母菌及雨生紅球藻為原料之還原蝦紅素粉末乙醇萃取液奈米粒對POV增高幅度之抑制率分別為28.3%及56.7%。雖然在安定性試驗中無法看出奈米粒可有效抵抗加熱溫度的破壞，但在抗氧化的效果上，可明顯看到經過二氧化矽包覆所製成之二氧化矽-蝦紅素乙醇萃取液奈米粒較蝦紅素乙醇萃取液抗氧化能力為高、效果也較顯著。

目錄
目錄 Ⅰ
圖目錄 Ⅳ
表目錄 Ⅴ
附件目錄 Ⅵ
中文摘要 Ⅸ
英文摘要 ⅩⅠ
壹、研究背景與目的 1
貳、文獻整理 3
一、抗氧化物質 3
1.自由基與活性氧 3
2.抗氧化物質種類 4
2.1天然抗氧化物 5
2.2人體自行製造的抗氧化酶 5
二、蝦紅素 6
1.蝦紅素之簡介 7
2. 蝦紅素之抗氧化性 7
三、氧化矽 8
1. 氧化矽的來源及應用 8
2. 氧化矽奈米粒的製備 8
四、奈米技術在藥物輸遞上的利用 10
1. 奈米科技 10
2. 奈米級藥物載體 10
3. 奈米級粉體的製造方法 12
3.1超音波還原法 12
3.2 溶劑揮發法 13
3.3 自發性乳化 / 溶劑擴散法 13
3.4 乳化沉澱法 14
3.5 聚合法 14
3.6 應用親水性聚合物製備奈米級顆粒 15
參、實驗材料與方法 16
一、實驗藥品 16
二、實驗儀器 16
三、實驗流程圖 18
四、實驗步驟 19
1. 藻類及酵母菌還原蝦紅素之萃取 19
2. 利用超音波製備還原蝦紅素奈米粒 19
3. 二氧化矽-還原蝦紅素奈米粒製備 19
4. 奈米粒之特性分析 20
4.1粒徑分析 20
a. 光散射分析 20
b. 掃描式電子顯微鏡（SEM） 20
4.2二氧化矽-還原蝦紅素奈米粒蝦紅素含量測定 20
5. 抗氧化能力試驗 21
5.1 亞麻油酸過氧化抑制率(POV) 21
5.2 硫巴比妥值(TBARS) 22
6. 不同酸鹼條件下之熱安定性 23
肆、結果與討論 24
一、藻類及酵母菌還原蝦紅素之萃取 24
二、不同製備方法及樣品濃度對奈米顆粒粒徑及含量之影響 25
1. 超音波法製備蝦紅素奈米粒之粒徑與蝦紅素含量之探討 25
2. 製備二氧化矽-蝦紅素奈米粒其粒徑與蝦紅素含量之探討 25
三、二氧化矽-還原蝦紅素乙醇萃取液奈米顆粒之特性探討 26
1. 粒徑分析 26
四、不同製備方法之奈米粒抗氧化特性測定 27
1. 超音波法制被還原蝦紅素奈米粒之抗氧化特性測定 26
2. 製備二氧化矽-還原蝦紅素奈米粒抗氧化特性測定 26
五、安定性實驗 29
伍、結論 31
陸、參考文獻 32
圖 37
表 54
附圖 57
附表 58
圖目錄
圖一、還原蝦紅素含量測定之檢量線 38
圖二、不同原料來源還原蝦紅素乙醇萃取液抑制脂質過氧化形成 TBARS之效果 39
圖三、在相同濃度下(1ppm)不同原料來源還原蝦紅素乙醇萃取液亞麻油酸過氧化抑制力之測定 40
圖四、經不同時間超音波處理，不同原料來源還原蝦紅素粉末其含量的測定 41
圖五、經不同時間超音波處理不同來源還原蝦紅素粉末其粒徑之測定 42
圖六、以掃描式電子顯微鏡觀察二氧化矽-藻類還原蝦紅素粉末乙醇萃取物之奈米粒 43
圖七、以掃描式電子顯微鏡觀察二氧化矽-酵母菌原料還原蝦紅素粉末乙醇萃取物之奈米粒 44
圖八、超音波處理90分鐘後不同原料還原蝦紅素粉末抑制脂質過氧化形成TBARS之效果 447
圖九、超音波處理90分鐘後不同原料還原蝦紅素粉末亞麻油酸過氧化抑制力之測定 45
圖十、不同原料還原蝦紅素乙醇萃取液及奈米粒(1ppm)抑制脂質過氧化形成TBARS之效果 47
圖十一、不同原料還原蝦紅素乙醇萃取液及奈米粒(1ppm)之亞麻油酸過氧化抑制力之測定 48
圖十二、 二氧化矽-還原蝦紅素乙醇萃取物之奈米粒於80℃、pH=3抑制脂質過氧化形成TBARS效果之熱安定性 49
圖十三、 二氧化矽-還原蝦紅素乙醇萃取物之奈米粒於80℃、pH=7抑制脂質過氧化形成TBARS效果之熱安定性 50
圖十四、 二氧化矽-還原蝦紅素乙醇萃取物之奈米粒於80℃、pH=9抑制脂質過氧化形成TBARS效果之熱安定性 51
圖十五、 二氧化矽-還原蝦紅素乙醇萃取物之奈米粒於80℃、pH=3之亞麻油酸過氧化物抑制率之熱安定性 52
圖十六、 二氧化矽-還原蝦紅素乙醇萃取物之奈米粒於80℃、pH=7之亞麻油酸過氧化物抑制率之熱安定性 53
圖十七、 二氧化矽-還原蝦紅素乙醇萃取物之奈米粒於80℃、pH=9之亞麻油酸過氧化物抑制率之熱安定性 54



表目錄
表一、以不同濃度矽酸鈉及還原蝦紅素乙醇萃取液製備奈米粒之中心組合實驗設計條件 55
表二、不同濃度藻類來源所製成之還原蝦紅素原料粉末乙醇萃取液與矽酸鈉所製備奈米粒之粒徑與蝦紅素含量 56
表三、不同濃度酵母菌來源所製成之還原蝦紅素乙醇萃取液與矽酸鈉所製備奈米粒之粒徑與蝦紅素含量 56




附件目錄
附圖一、還原蝦紅素之化學結構 58
附表一、現代藥物輸遞技術的主要用途 59
附表二、自然抗氧化物質成份來源及效用 60

參考文獻：
古遠丰，2004，由紅麴萃取液製備幾丁聚醣奈米粒之方法及其特性之探討。國立臺灣海洋大學食品科學系碩士論文。
李昂，2001，奈米級顆粒在藥物輸遞的應用。化工資訊。15（10）：44-55。
李士瑛、黃進發和廖啟成，2000。天然抗氧化素材GSH、SOD及 Astaxanthin之開發與應用。生物產業。11(3)：155-163。
郭靜娟，2001。薏苡籽實之抗氧化成分及其抑制自由基傷害之研究。
國立臺灣大學食品科技研究所博士論文。
張正昇，2002。幾丁聚醣液晶性質之探討及其於輸藥系統上之應用。國立臺灣海洋大學食品科學系碩士論文。
陳勁初，1993。蝦紅素之產量與利用價值。食品工業。25（11）：29-34。
陳惠英和顏國欽，1994。類胡蘿蔔素之生理功能。食品工業。26（11）： 19-31。
陳其潮，1999。抗氧化的維生素三寶。食品資訊。157：28-33。
陳旭麗，2004。蝦紅素之開發與應用。食品工業。36(12)：25-32。
許元勳，1999。微生物來源天然抗氧化劑之篩選研究(上)。生物產業。10(1)：12-18。
趙強，1997。對抗疾病與老化的新發現－自由基與抗氧化物質。美食天下。64：116-117。
蔡坤志，2002。自由基簡介與其臨床應用。臨床醫學。49(2)：123-129。
潘志弘，2002。影響草蝦類胡蘿蔔素分佈因素及蝦紅素在草蝦生物功能之研究。海洋大學水產養殖學系博士論文。
賴建宇，2005。高強度超音波與氣泡空蝕場應用於奈米粉體製備與養
分萃取。成功大學機械工程學系碩士論文。
顏銘宏，2001。天然抗氧化劑之作用機轉。生藥資訊。9：172-180。
簡玉芳，2005。白蝦體內蝦紅素及維生素A抗氧化能力之探討。海洋大學水產養殖學系碩士論文。
Cacciuttolo, M. A., Trinh, L., Lumpkin. J, A. and Rao, G. 1993. Hyperoxia induces DNA damage in mammalian cells. Free Rad. Biol. Med. 14: 267-276.
Calvo, P., Vila-Jato, J. L. and Alonso, M. J. 1996. Comparative in vitro evaluation of several colloidal systems, nanoparticles, nanocapsules and nanoemulsions as ocular drug carriers. J. Pharm. Sci. 85: 530-536.
Chang, J. S., Kong, Z. L., Hwang, D. F. and Chang, K. L. 2006. Chitosan-Catalyzed aggregation during the biomimetic synthesis of silica nanoparticles. Chem. Mater. 18: 702-707.
Charnay, C., Be´gu, S., Tourne´-Pe´teilh, C., Nicole, L., Lerner, D. A. and Devoisselle, J. M. 2004. Inclusion of ibuprofen in mesoporous templated silica: drug loading and release property. Eur. J. Pharm. Biopharm. 57: 533-540.
Coradin, T. and Lopez, P. J. 2003. Biogenic silica patterning: simple chemistry or subtle biology. ChemBioChem. 4: 251-259.
Couvreur, P., Kante, B., Roland, M., Goit, P., Bauduin, P. and Speiser, P. 1979. Polycyanoacrylate nanocapsules as potential lysosomotropic carrier: preparation, morphology and sorptive properties. J. Pharm. Pharmacol. 31: 331-332.
Curtin, J. F., Donovan, M. and Cotter, T. G. 2002. Regulation and measurement of oxidative stress in apoptosis. J. Immunol. methods. 265: 49-72.
Duh, P. D. 1998. Antioxidant activity of burbock (Arctium lappa Linne)：its scavenging effect on free radical and active oxygen. J. Am. Oil Chem. Soc. 75: 455-461.
Gref, R., Minamitake, Y., Peracchia, M. T., Trubetskoy, V., Torchilin, V. and Langer, R. 1994. Biodegradable long-circulating polymeric nanospheres. Science 263: 1600-1603.
Guerin, M., Huntley, M. E. and Olaizola, M. 2003. Haematococcus astaxanthin: applications for human health and nutrition. Trends Biotechnol. 21(5)：210-216.
Higuera-Ciapara, I., Felix-Valenzuela, L.,Goycoolea, F.M., and Argüelles-Monal, W. 2004. Microencapsulation of astaxanthin in a chitosan matrix. Carbohydr. Polym. 56：41-45.
Johnson, E. A., and An, G. H. 1991. Astaxanthin from microbial sources. Crit. Rev. Biotechnol. 11：297-326.
Kirkinezos, I. G. and Moraes, C. T. 2001. Reactive oxygen species and mitochondrial diseases. Semin. Cell Dev. Biol. 12: 449-457.
Kuo, J-M.,Yeh, D-B., and Pan B. S. 1999. Rapid photometric assay
evaluating antioxidative activity in edible plant material. J . Agric. Food. Chem. 47：3206-3209.
Li, Z. Z., Wen, L. X., Shao, L. and Chen, J. F. 2004. Fabrication of porous hollow silica nanoparticles and their applications in drug release control. J. Control. Rel. 98: 245-254.
Mates, J. M. and Sanchez-Jimenez, F. M. 2000. Role of reactive oxygen species in apoptosis: implications for cancer therapy. Int. J. Biochem. Cell Biol. 32: 157-170.
Lin, H. P. and Mou, C. Y. 2002. Structural and morphological control of
cationic surfactant-templated mesoporous cilica. Accounts. Chem. Res. 35: 927-935.
Miki W. 1991. Biological functions and activities of animal carotenoids. Pure Appl. Chem. 63：141-146.
Moraru, C. I., Panchapakesan, C. P., Huang, Q., Takhistov, P., Liu, S. and Kokini, J. L. 2003. Nanotechnology: A New Frontier in Food Science. Food Technol. 57(12): 24-29.
Mortensen, A., Skibsted, L. H., Sampson, J., Rich-Evans, C. and Everett, S. A. 1997. Comparative mechanisms and rates of free radical scavenging by carotenoid antioxidants. FEBS Letters. 418：91-97.
Naguib, Y. M. A. 2000. Antioxidant activities of astaxanthin and related carotenoids. J. Agric. Food Chem. 48：1150-1154.
Niwa, T., Takeuchi, H., Hino, T., Kunou, N. and Kawashima, Y. 1993. Preparations of biodegradable nanospheres of water-soluble and insoluble drugs with D, L- lactide / glycolide copolymer by a novel spontaneous emulsification solvent diffusion method and the drug release behavior. J. Control. Rel. 25: 89-98.
Singh, R. J. 2002. Glutathione: a marker and antioxidant for aging. J. Lab. Clin. Med. 140(6): 380-381.
Soares, D. G., Andreazza, A. C. and Salvador, M. 2003. Sequestering ability of butylated hydroxytoluene, propyl gallate, resveratrol, and vitamin C and vitamin E against ABTS, DPPH, and hydroxyl free radicals in chemical and biological systems. J. Agric. Food Chem. 51：1077-1080.
Tacon, A.G.J. 1981. Speculative review of possible carotenoid function in fish. Prog. Fish Cult. 32：205-208.
Tokumitsu, H., Ichikawa, H. and Fukumori, Y. 1999. Chitosan - gadopentetic acid complex nanoparticles for gadolinium neutron - capture therapy of cancer: Preparation by novel emulsion-droplet coalescence technique and characterization. Pharm. Res. 16: 1830-1835.
Uchegbu, L. F. and Schätzlein, A. G. 2002. Generics manufacturers should exploit drug delivery technologies for improved therapeutics. Business Briefing: Pharmagenerics. 1-12.
Zambaux, M. F., Bonneaux, F., Gref, R., Maincent, P., Dellacherie, E., Alonso, M. J., Labrude, P. and Vigneron, C. 1998. Influence of experimental parameters on the characteristics of poly(lactic acid) nanoparticles prepared by double emulsion method. J. Control. Rel. 50: 31-40.
Zaremba, C. M. and Stucky, G. D. 1996. Biosilicates and biommetic
silicate synthesis. Curr. Opin. Solid St. M. 1: 425-429.