Relevance of Nonenzymatic Glycosylation to Rice Seed Deterioration during Storage

乾燥種子在貯藏過程的劣變包含很複雜的 變化,劣變過程可能牽涉種子內許多成分的改 變,其中有種子內貯存物的消耗,貯存物的物理 、化學特性改變、種子細胞或內含胞器膜系喪 失完整性、酵素蛋白質喪失或降低活性及遺傳 物質的損壞等,這些過程可能牽涉酵素性或非 酵素性之生物化學作用.在食品科學研究中已 知乾燥的食品貯存時會產生Maillard反應,此反應 是指還原糖之醛基透過非酵素性作用和蛋白質之胺基作用而形成果糖□衍生物,進一步行不 可逆反應交錯連結蛋白質分子而形成聚合物, 該種聚合物呈黃色,故簡稱為黃褐化反應,該反 應使食品品質變劣.目前此反應已廣受生物學 家注意,因為這種反應可能普遍在老化組織中 進行,而導致老化組織死亡.種子貯藏時劣變亦 為老化的一種現象,而貯藏時間太久所產生的 特徵和Maillard反應後之特徵相似,種子貯藏其成 分、含水量、外在環境等皆符合Maillard反應發 生的各種條件,因此吾人推測種子貯藏時隨時 間而進行的劣變和Maillard反應具有密切的關連 性.本計畫擬探討兩者之間的關連性,同時希望 由此研究中尋找可以作為種子劣變程度的有效 指標

Measurement of Plasmalemma Redox Activity in Rice Seed during Storage

種子收穫儲藏,隨著時間的延長,種子的品質 逐漸變劣,劣變的原因可能是內含物的物理□ 化學特性氧化改變,種子細胞膜系逐漸喪失再 修補能力,參與代謝之酵素能量系統不能發揮 正常功能或遺傳訊息的物質不能恢復功能等. 種子細胞膜系於成熟收穫後,因為脫水乾燥,可 能呈不完整狀態,在儲存期間,內容物質逐漸氧 化,這種氧化狀態導致種子劣變程度增加.當種 子在浸潤時,有活力□健康之種子其膜系可修 補,恢復其特有的滲透調節,吸收或傳導能量等 功能.目前之研究顯示植物的細胞膜亦具有氧 化/還原活性(Redox activity)傳導電子□氫離子以 維持細胞正常代謝,當種子劣變時,劣變的程度可能可以由其細胞膜的氧化/還原活性高低反 映出細胞的代謝情形.因此本計劃擬利用測度 種子細胞膜系的氧化/還原活性,探討氧化/還原 活性的改變是否可以反映出種子的劣變程度, 並以傳統之滲漏指標為對照.由於種子儲存時, 在一般有氧條件下,種子逐漸氧化,這些氧化產 物累積在種子細胞中,將會改變細胞本身的氧 化/還原狀態,所以測度種子浸潤前的氧化/還原 狀態將可以突顯種子內部的劣變程度.測度種 子浸潤之後氧化/還原狀態則可以衡量種子的 活力,藉由這些特性資料的收集,希望有助於判 斷種子在各種儲存條件,儲存時間下的微小改 變,以做為種子品質判斷之參考

種子老化過程蛋白質氧化與活性的變化

需氧的生物除利用氧氣產生能量外，氧氣在生物體中亦參與其它反應形成更具氧化能力的活化氧族，活化氧族可導致生物體內主要物質—核酸、脂質、蛋白質等氧化而改變其特性與功能。以動物或微生物的試驗研究顯示，生物衰化過程中，其蛋白質漸漸氧化甚至累積，而且所含的酵素蛋白質活性漸漸降低，酵素活性的降低部份歸因於酵素蛋白的氧化導致其功能改變。本計劃擬以種子為材料，調查種子在衰化過程中，種子內所含的酵素蛋白是否漸漸氧化，以確立衰化過程中，植物所含的蛋白質亦和動物微生物一樣，有明顯的氧化蛋白產生。另外配合調查種子衰化過程中酵素活性的變化，以印証植物衰化組織或器官中酵素蛋白活性的下降係由於酵素蛋白氧化修飾所致

Deterioative Changes in Rice Seed during Storage

稻米是國人消耗的最大宗糧食，水稻種子於收穫調製後，雖然含水量降低，但尚為活的有機體，具有生命力的種子在貯藏期間會漸漸喪失生命力，這種現象即為生物體的老化。乾種子在貯藏期間，種子內的細胞可以形成各種類型的氧化自由基，種子內同時也具有許多清除氧化自由基的作用系統，若兩者平衡喪失，則不可避免地氧化自由基濃度升高，造成脂質過氧化作用，脂質過氧化作用將導致細胞內的粒腺體喪失功能，酵素活性喪失，膜系完整性破壞，遺傳物質損壞等現象，最後導致細胞老化死亡。種子貯藏劣變所牽涉的物理、化學變化不但導致種子最終喪失生命力，亦可能影響稻米糊化、顏色、食味、質地等食用品質。本計劃擬以台梗8號、台梗9號、高雄145號及臺農71號等四品種的稻穀、糙米為材料，調查相對新鮮程度不同之稻米的H2O2、脂質氫過氧化物含量、抗氧化物含量及型態、還原能力等變化，尋找和稻米貯藏劣變有關的分子指標，探討貯藏期間理化特性的變化與食味品質的關係，以作為食米品質監控與改善的參考。Rice is one of most important staple in Taiwan. After harvesting, rice grains will be stored for a period of times before consumed. Mature orthodox seeds will retain viability for varying periods depending upon the species and the storage conditions. Some evidence is given that free radicals play a central if not causal role in promoting molecular damage under the widest range of storage conditions and induced ageing in mature seeds. Recent researches showed that deterioration of seeds during aging is frequently thought to involve oxidative damage which could be prevented or counteracted by antioxidant substrates or enzymes. Low seed moisture content during storage would still favor free radical production by autoxidation. These free radicals would cause lipid peroxidation as a primary mechanism that would create mitochondrial dysfunction, enzyme inactivation, membrane perturbations, and genetic damage. During storage, a number of physicochemical and physiological changes occur. These changes include pasting properties, color, flavor, texture, and composition affect rice eating quality. In the present work, we investigate hydrogen peroxide, lipid hydroperoxide, antioxidants content and status, reducing power ability, and physicochemical changes in four rice varieties (Taikeng 8, Taikeng 9, Kaohsiung 145, and Tainung 71) during storage at different temperatures. Our aim is expected to find out a reliable ageing index and searched a possible way to improve eating quality in rice

Elite Selection and Quality Evaluation of Purple Coneflower (Echinacea spp.)

紫錐菊(Echinacea spp.)為菊科(Asteraceae)紫錐菊屬的多年生草本植物，原產北美中西部地區。目前歐美地區的研究報告指出，紫錐菊具有增強及刺激人體免疫系統，有助於消炎、抗菌、抗病毒，對發燒、感冒、過敏症、咳嗽、上呼吸道感染、尿道感染及皮膚炎等具有療效，這些正面的醫療效果使得紫錐菊相關產品需求增加。研究文獻顯示，紫錐菊具有藥物活性的成分包括咖啡酸衍生物（caffeicacid derivatives）、類黃酮（flavonoids）、烷醯胺（alkylamide）、多醣體（polysaccharides）、聚乙炔（polyacetylenes）、精油物質（essential oils）等物質。先前之研究以及本研究室調查成份的資料顯示，紫錐菊所含的主要化學成份受不同種、植株不同部位、植株不同發育時期、材料收穫調製方式等因素影響，以這些活性成份含量不同的原料調製成的紫錐菊產品，較難掌控產品的品質，採用具有合適化學成份與含量的原料，才能保證製造出高品質的產品。根據先期的試驗、觀察與評估，E. purpurea(L.) Moench.及 E. pallida(Nutt.)Nutt.等兩種紫錐菊適合臺灣的生長環境，生質產量高。國外以往取作研究與臨床試驗的材料已面臨原料品質不均一的問題，況且藥用/保健植物最終一定要進行藥理及臨床試驗，以評估其功效、毒性及安全性，這些評估試驗更需要以均一品質的材料進行。台灣地區欲進行紫錐菊的生產、開發與利用，雖可直接引進國外的優良品系栽植，但基本上必需要選育具有合適化學成份與含量的優良品系、品種或集團。本計劃擬分年、期，進行優良品系的選育與品質評估工作，選育品系的目標為具有較高的地上部及根產能、生長開花成熟期均一、適當的莖葉比以及咖啡酸衍生物、烷醯胺等藥物活性含量高的品系，作為未來進一步研發加工產品及評估藥理及臨床試驗的原料