Dr. Cheng's Laboratory

​實驗室研究主題

 

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。只重研究而輕忽教學，將無法傳承；反之，則是補習班的教書匠。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石，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台灣人民做出實際貢獻，而非塵封於角落的文章與點數。同時，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。此點由研究室每年有許多的產學計畫，以及同學不斷在各學會發表獲獎，即可看出實驗室主持人的用心。

 

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10大主題 :

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1. 銀髮食品開發與功效評估

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2. 腸道菌相與人體健康評估

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. 臺灣紫芝育種與生理活性開發

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4. 製酒技術與酵母菌育種

 

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    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。並與金酒、台灣菸酒等酒廠進行產學合作，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。

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5. 永續綠色能源.

    綠色能源是甚麼呢？「綠色能源」包括太陽能、風能、生質能等直接取自大自然的能源，且其轉換能量的過程中對大自然有較少的污染。

    生質能主要利用有機物，將其經過自然或化學反應後，把物質中的化學能釋出轉化為可供使用的能源。本實驗室在永續綠色能源研究項目包含(1)通過使用plastic composite support (PCS) (聚丙烯和營養化合物混合後的產品) 讓微生物附著，且能批次發酵重複利用來達到永續發展的目的；(2)藉由研究電紡絲上載入微生物，並且使用農業廢棄物甘蔗渣來當成原料製造生質能乙醇，藉此增加乙醇產量並減少生產成本；(3)藉由細菌產生的細菌纖維素，來達到開發出可被微生物分解的食品包裝，減少環境污染等各種永續綠色能源研究項目。

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6. 3D生物複合材料. 

    3D列印係指於電腦控制下，以不斷添加材料列印出具任意形狀及幾何特徵的三維結構，常見方法為較易於操作的熱熔融層積(FDM)、適合用於精密零件的光固化技術(SLA/DLP/LCD)、設計結構複雜且可動性高的雷射粉末燒結(SLS)、可彩色列印的彩色噴墨(PolyJet)及製備細緻結構的多射流熔融(MJF)等。3D列印常見應用於工業、醫療及食品等領域，於近年為增加產物物化機械性質，進而開發以天然物作為複合材料進行3D列印，透過例如美國能源部開發出以木質素作為副添加物與尼龍共同列印，可有效增加產物結構穩定性。

    於食品產業中，則為製造高營養成分人造食品、解決糧食問題、減少食物浪費以及近期熱門的人造肉等。實驗室的研究標的係以微生物為中心，結合3D生物複合材料技術，將農業副產物再利用作為微生物固定載體，製造出適合微生物生長、共培養及發酵之環境，並產出生殖能源，達到環境友善及降低生物資源浪費。另也開發將食品透過發酵及3D列印改質，以提高其內營養物質成分，並改善食品外觀及風味，製作出能提高營養吸收及增加食慾的銀髮族食品。

 

7. 微生物種原庫. 

    種源DNA指紋圖譜技術，是從基因分子層面鑑定生物，具有迅速、準確與高通量等優勢，可靈活運用於攙偽檢測、履歷溯源與生物演化分析等應用層面，是目前生物鑑定領域最前端的技術。微生物是世上最豐富多元的生命體，在不斷的研究中，多種微生物已被改良與馴化為『生化工廠』，為人們生產各種食品與藥物。

    實驗室從自然環境中廣泛篩選具有潛力的微生物，經由DNA指紋圖譜建立資料庫，將微生物應用於酵母菌酒類發酵揮發性化合物圖譜建立、乳酸菌降酸與多基因座分析、米麴菌味噌生理活性開發、農業副產物轉化再利用、酵素生產條件模型優化等領域。

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8. 次世代基因編輯

    於微生物工業應用領域，過去常使用原生菌種作為主要生產來源，後由於分子生物學的出現與技術演進使得基因改造微生物得以應用於生產目標蛋白質，然而更加複雜的小分子化合物仍無法使用基因轉殖的方式進行生合成。

    生合成工程(biosynthesis engineering)技術係透過將微生物生合成路徑以程序化形式構築於其體內，除了可生產小分子化合物外，亦可顯著提升目標產物之產量。本實驗室透過合理設計與隨機突變等策略以建立大腸桿菌體外生產紫色桿菌素系統，其為一種微生物色素，因具備多種生理活性，可應用於醫療、食品或紡織工業等。然而其於胞內生產之形式使其無法以細胞固定化技術進行連續式生產，因此若能建立其胞外分泌之連續式醱酵系統，將有助於提升其商業價值。

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9. AI精準健康

    以深度學習為導向建構未來精準應用具有極大的開發價值及潛力，而精準健康乃根據基因表現、環境、生活型態以及疾病之分子基礎差異，而準確地預測及預防治療疾病。結合AI與精準健康，為本實驗室十年來發展之戰略目標之一，目前實驗室所承接之國家型計畫，包含開發奈米藥物載體，來精準導入目標細胞。

    其技術根源為應用AI大數據優化生物合成化合物產率，並以 Deepmind 所開發之深度學習軟體來建構小分子蛋白化合物，最後結合Ingenuity Pathway Analysis ( IPA )生物路徑分析來提供個人化預防與保健評估系統，進而促進健康相關議題並提供完整配套措施。

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10. 元宇宙視力保健

    Metaverse 為未來去中心化的虛擬線上三維環境，此虛擬環境將可以通過虛擬實境眼鏡、擴增實境眼鏡、手機、個人電腦和電子遊戲機進入人造的虛擬世界。其在商業，教育與醫療皆具有極大的潛力。現今各大產業巨頭都開始發展實時虛擬環境的軟硬體應用，終端硬體 AR 擴增實境系統的發展快速，然所帶來的視力問題為產品應用上的先天性限制。

    實驗室專注於天然化合物生合成與萃取技術發展，結合生物合成應用開發出具有緩解光敏感所造成之視網膜感光相關細胞之胞內氧化壓力，其中調節 nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells 途徑為本實驗室緩解光敏感造成之視力問題技術之一，未來實驗室將以完成之天然化合物複方保健產品，深入探究其應用於新型態元宇宙視力保健之潛力。

 

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