Enews213 生物吸附料及其製造方法發明展成果

出自KMU e-News

高雄醫學大學e快報第213期　健康科學院專題

生物吸附料及其製造方法發明展成果

醫學檢驗生物技術學系蔡婉琪助理教授

生物吸附料及其製造方法(A Bioadsorbent and its Producing Method)

2011年紐倫堡國際發明展金牌獎
2012年台北國際發明展金牌獎

1811年，法國一位研究自然科學的H. Braconnot 教授，首次從蘑菇中萃取得到一種新的纖維，並把這種來源於蘑菇的的纖維稱之為Fungine，意即真菌纖維素。1823年，另一位法國科學家A. Odier從甲殼類昆蟲的翅膀中分離出同樣的物質，命名为Chitin。Chitin這個字是由希臘文衍生而來，意即“被膜、鎧甲”。Chitin 是由N-乙醯-2-胺基-2-脫氧-D-葡萄糖以β-1，4糖苷鍵形式連接而成的多糖，也就是N-乙醯-D-葡萄糖胺的聚糖。

目前，絕大多數的幾丁質（chitin）及甲殼素（幾丁胺醣，chitosan）都是提煉自海洋生物體中。幾丁質是一種多醣類（糖分子的聚合鏈），自然地形成在昆蟲、甲殼類生物的外殼；例如蝦蟹等水中生物。幾丁質的化學性質，類似於植物纖維，它能應用於製造各種物質，其中包括了甲殼素。其製造過程就是將幾丁質與化學溶液共煮，就可得到之。甲殼素有著比幾丁質更溶於水的優點。科學界已經對幾丁質與甲殼素及其衍生物的特性與用途進行密集的探討。

在人體中，甲殼素以帶正電的陽離子形態出現，可與膽酸和膽鹽結合，因而抑制小腸對膽固醇的吸收，不但會減少膽固醇在肝臟的堆積量、也可降低惡性膽固醇（LDL）的濃度、提高良性膽固醇（HDL）的含量，因此對於預防動脈硬化及心血管疾病有很好的效果。同時，又因為是著其本身所帶的正負電離子與食物中帶負電的脂肪自動附著結合，阻斷脂肪分解酵素的做用，可以阻止油脂在消化道中被吸收。因為甲殼素幾乎無法被消化，因此與脂肪結合後，在場內不會被吸收而會直接被排出體外。因此，目前甲殼素在人體被用作降低膽固醇及脂肪吸收之機能性食品。

然而，除了上述功能，幾丁聚醣由於結構中帶有大量的胺基、羥基之官能基，易於與金屬離子形成螯合或離子吸附作用，對於重金屬亦具有強的吸附能力。事實上國內外許多淨水機構都曾採用甲殼素來淨化水質。因此，本發明以綠色設計為概念，使用生物可分解之材料（幾丁聚醣），結合自然物質（例如: 石英沙或澎潤土），研發高效能且環境友善之吸附劑，並用以建立透水性反應牆，以解決地下水中重金屬的污染，並避免二次污染物的形成；同時亦可提升貴重金屬的回收效率，達到資源再利用的目的。

綜觀本發明構造特色所產生之效果：

1.創新性：本發明主要是以一定比率之幾丁聚醣固化於基質上，可為一成本低廉，具高吸附能力，且符合綠色設計之生物可分解吸附劑。

2.商品化程度與市場性：生物吸附料具有高的吸附能力，特別是對於各種重金屬之吸附效益佳，實驗顯示皆有良好的去除效果；此外，使用過之吸附劑經脫附實驗可回收已吸附之重金屬，極具經濟價值。

3.機能與實用性：本發明的生物吸附料係可與其他高分子的混雜或交聯，藉以改善幾丁聚醣的物理性質，以強化該吸附劑之結合強度。此外，本發明研發之生物吸附料具經濟成本低及環境友善等特點下，可提供作為大型透水性反應牆之吸附材，去除地下水中之重金屬，達到資源再利用的目的。

4.審美性：本發明以綠色設計為概念，使用之材料均具生物可分解特性，若不慎遺留於自然環境中，並不會造成危害；且吸附劑為粉狀顆粒，質輕，故易於儲存及運送。