Kuan-Chen Cheng Lab's Website

Our lab does not discriminate against students on the basis of political affilication, gender, ethnicity, age and religion or any other basis protected by law.

研究與計畫補助

 研究主題

研究與教學相輔相成。教學為研究的基礎,而研究為教學的延伸。唯有透過扎實的學術涵養,才能激發出新的研究火花。鄭老師的研究,以食品營養、微生物生理、生物化學、材料科學與化學工程學為基礎,利用相關技術將研究主題觸及食品應用科學、工業微生物、醫學材料與生質能源等主題。並透過研究團隊,專長互補之博士後研究員、博士班與碩士班學生及大學部專攻生的分工合作,串聯起食品生技領域上游至下游的完整連結。期待研究成果能對全世界及國家人民做出實際貢獻,並給予研究室學生完整扎實的邏輯思考與實驗技術訓練,讓同學能在畢業後立即投入職場,良好接軌。

相較於許多研究學者全心投入保健食品功能性評估,鄭老師仍堅持帶領研究團隊走入藍海世界。將研究心力集中在食品工業與生技產業最迫切需要的"生產策略"與"產品製程"等研發。在基礎研究外,也開創了與產、官、學、研的緊密合作。再好的原料,也需要良善的製程才能開發成產品;再好的保健食品活性功效,也需要足夠的產能才能有經濟效益。因此,如何將合適的原料透過發酵與加工,生產出足夠的、具機能性的產品,將是鄭老師研究室的關注重點。以下為鄭老師研究室的研究主題 :

1. 機能性食品. 發酵生產是利用微生物將便宜、簡單的原料轉化為具有高生理活性與高經濟價值產品的過程。微生物醱酵所生產之機能性原料或食品,為近年來食品產業所著重之研發重點。本人欲利用十餘年微生物醱酵經驗,結合食品化學、微生物生理及動物研究等,進行機能性食品及原料之生產與開發。期望能成功開發出具有生理功能之產品,協助維持國人身體健康。如台灣特有種靈芝之發酵培養,並從菌絲發酵液中成功分離出具有美白與抑制腫瘤細胞等功能性之產物。

2. 生質能源.由於近年來政治、地理或環境等因素,造成世界石化燃料生產與供應的短缺。此外,也由於石化燃料的使用會造成地球暖化問題。生質能源的研發與利用,成為今日世界各國注目的焦點。食品與農產廢棄物,含有豐富的碳源及其他營養成分,可供微生物利用生產生質能源如生質酒精、生質柴油與甲烷等。本實驗室欲利用國內之食品或農產廢棄物當作基質,應用微生物醱酵技術,生產生質能源。除可供應國內部分能源使用外,並可減少廢棄物對環境所造成的汙染。

3.生醫材料生產與應用.生物材料可被應用在醫療、食品、化工與其他工業應用。以微生物為基礎,利用微生物本身之代謝產物,或將原料經由醱酵過程轉化成目標產物,是一有效提高微生物生產價值之方法。微生物所生產之生物材料,經由一系列的性質鑑定、評估與最適化,將可成功的被利用在前述各產業。本研究室目前之研究對象以微生物多醣為主,包括細菌纖維素以及普魯藍等。本研究室目前已成功開發出面膜、傷口敷料及抗菌包材等產品。

4.釀酒技術.酒是人類最好的朋友之一,不喝傷心、喝了傷肝。釀酒技術可回溯之八千年前,歷史久遠。酒品工業也是食品生技中產值極大的領域。本研究室透過菌種篩選、發酵技術與感官品評等流程,開發出一系列產品。並與相關酒廠進行產學合作,期望能給予對酒類研發有興趣的同學良好的訓練與求職條件。
 

5. 醱酵產品下游回收系統. Downstream processing (harvesting and purification) is believed to be bottleneck for the production of bioproducts. I would employ my engineering background for recovery and purification of fermentation products during downstream processing, such as biofuels, antibiotics, hormones, enzymes, and organic compounds. Environmental-friendly (i.e. reduced use of chemicals and energy) harvesting and purification approaches will be sought to reduce the adverse impact toward environment.

6. 分子生物技術. Molecular biology methods have tremendous value not only  in the investigation of basic scientific questions, but also in application to a wide variety of problems affecting the overall human welfare. The genetically modified strain usually exhibits higher production efficiency and even results in higher purity of target product. Accordingly, I would like to employ my knowledge of molecular biology and biochemistry to focus on industrial strain modification which can exhibit higher conversion rate toward raw material and/or higher tolerance to product inhibition.

7. 生物反應器設計. 生物反應器為微生物醱酵生產之重要工具,不同微生物所需之生長環境亦有不同。針對特定微生物進行生物反應器之設計與開法,為生物工程領域之重要子題。本研究室亦針對不同微生物如黴菌、酵母菌與細菌等工業微生物之生產,進行生物反應器開發與設計,以期提高產能與利用效率。並針對不同之微生物生產系統,進行生物模擬與評估,以追求實驗數據之正確性與可預測性。本實驗室已成功設計出細胞固定化與酵素固定化等新穎生物反應器。

 

核心技術

醱酵技術: medium evaluation, flask cultivation, bioreactor operation and design, modeling of cultivation kinetics, submerged/solid state fermentation (bacteria, yeast, fungi), aseptic techniques.

生物材料鑑定: FTIR, X-ray diffraction analysis, viscosity meter, microscopy (FE-SEM, TEM), thermogravimetric analysis (TGA), dynamic mechanical analysis (DMA).

分子生物技術: polymerase chain reaction (PCR), yeast two-hybrid, gene transformation.

生化分析: enzyme purification and analysis, enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), Western blot, Northern blot, Southern blot, two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis (2-D PAGE).

食品分析與處理: heat exchanger, steam oven, freeze dryer, extruder, Good manufacturing practices (GMP), Sanitary standard operating procedures (SSOP), Hazard analysis and critical control points (HACCP), element analysis.

動物細胞與組織培養: MTT assay, flow cytometry, gene transfection, cell fusion, cell stain.

植物細胞與組織培養: genome DNA isolation, gene transformation, plant tissue propagation, embryo rescue.

蛋白質體學: mass spectrometry (GC/MALDI/SELDI; GC/MS), peptide sequencing.

化學分析: pH meter, chromatography (IC, HPLC, FPLC, TLC), GC-FID.

模擬與分析軟體: DNAsist, MATLAB, AutoCad, STELLA, finite element (FEM and BEM) computer program, MiniTab.

補助計畫

 

 經費來源

 計畫名稱

 執行起訖

 國科會 PCS生物反應器生產細菌纖維素與其在生物敷料應用之研究 (新進人員計畫) (100-2313-B-002-057-MY2)

 2011/10/01~2013/10/31

 臺灣大學 PCS生物反應器生產細菌纖維素與其在生物敷料應用之研究 (邁頂計畫) 2012/01/01~2012/12/31
 國科會開發普魯藍抗菌膜及其在台灣鯛單凍魚片活性包裝上之應用 (優秀年輕學者計畫) (102-2221-E-002-035-MY2) 2013/08/01~2015/07/31
 國科會利用旋轉式 PCS 生物反應器最適化生產細菌纖維素與其在傷口敷料應用之研究 (優秀年輕學者計畫) (102-2628-B-002-004-MY3)  2013/08/01~2016/07/31
 臺灣大學利用旋轉式 PCS 生物反應器最適化生產細菌纖維素與其在傷口敷料應用之研究 (桂冠計畫) 2013/08/01~2015/07/31
 衛福部 食媒性疾病流行病學調查能力培訓計畫 2015/01/01~2015/12/31
 工研院 水解醣乙醇發酵研究 2015/03/22~2015/11/30
 工研院活性成分對美白及抑菌效能評估  2015/01~2015/07
 科技部 利用 PCS 生物反應器最適化生產臺灣紫芝胞外多醣與其生理活性之探討 (MOST 104-2221-E-002-125-MY3) 2015/8~2018/7
 產學 非酒精性飲品開發 2015/8~2017/7

 

 

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