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1. 深層海水於生技發酵保健食品之研究主題與成果
本團隊專注於研究深層海水研究重點分為兩大主題：深層海水對微生物蛋白質體學的研究，以及利用微生物發酵技術提升深層海水有機鎂的生物利用率，以改善腦部疾病相關問題。
(1) 主題一：深層海水對微生物蛋白質體學的研究：深層海水中的礦物成分（如鎂、鈣）可通過調節蛋白質表現，影響微生物的代謝路徑並提升功能性代謝物的生產效率。酵母發酵過程中，深層海水的礦物成分顯著影響蛋白質體表現，提升礦物質富集的生物質產量（Heliyon, 2024）蟲草 (Cordyceps militaris) 在深層海水礦物促進下，其子實體的蟲草素產量大幅提升，蛋白質體分析顯示代謝路徑受礦物調控（Fermentation, 2022）。深層海水中的礦物質可影響與代謝相關的關鍵蛋白表現，顯著提升微生物目標代謝物的產量與品質，為功能性食品的生產提供技術支持。
(2) 主題二：利用微生物發酵技術提升深層海水有機鎂的生物利用率以改善腦部疾病：鎂是維持腦部健康的重要微量元素，鎂離子缺乏與神經退化性疾病（如阿茲海默症）密切相關。深層海水富含鎂離子，通過微生物發酵技術可提升鎂的生物利用率，改善腦部健康問題。深層海水用於樟芝發酵，顯著提升鎂離子吸收率，並在阿茲海默症大鼠模型中改善腦部鎂缺乏與抗炎反應（Fermentation, 2023）。蟬花蟲草 (Cordyceps cicadae) 菌絲體在深層海水鎂離子輔助下，有效抑制 Aβ40 和鏈脲佐菌素誘導的記憶損傷，同時提高腦部鎂離子濃度（Fermentation, 2021）。利用深層海水的礦物成分優化發酵過程，抑制老化及氧化壓力相關的風險因子，有助於預防記憶損傷（Nutrients, 2023）。
深層海水結合微生物發酵技術，推動高附加值產品的開發，本團隊將進一步此計畫結合蛋白質體學與代謝體學，深化深層海水與微生物發酵的交互作用研究，開發針對代謝與神經健康的創新功能性食品，推動深層海水應用技術的國際化與多元化發展
2. 紅麴新菌株與新成分的功能研究
本團隊致力於開發不含 Monacolin K 與 citrinin 的紅麴產品，近五年來發展紅麴新成分與新菌株Monascus pilosus SWM-008，共開發五個主要功能成分，Monascinol、Monascin、Ankaflavin、Dimerumic Acid、Deferricoprogen。強調其安全性和多功能性。於紅麴菌發酵產物的新功能成分開發與多方面健康效益的探索，特別是在調節代謝失衡、抗炎、抗氧化及神經保護方面展現出卓越的研究成效。我們致力於發掘新功能成分，開發安全且多功能的紅麴產品，為相關疾病的預防和治療提供科學支持。以下是本團隊的主要研究成果與探索的功能成分整合說明：
(1) 抗炎與組織保護功能：Monascin、Monascinol，在糖尿病大鼠模型中，Monascinol 被證實在抑制促炎標誌物（如 IL-1β、TNF-α、COX-2）和保護肝腎組織方面的效果優於 Monascin，揭示了其作為抗炎治療劑的潛力（Journal of Fungi, 2024）。
(2) 調節血脂與代謝失衡：Monascin、Monascinol、Ankaflavin在高果糖和高脂飲食誘導的代謝失衡模型中，顯示出降血糖、降血脂及抗炎作用，特別是 Monascin 和 Ankaflavin 在血脂調控和炎症緩解方面的多重功能（J Func Food, 2023）。此外，Monascinol 在膽固醇和脂質代謝調控中具有顯著效果（J Func Food., 2024）。
(3) 神經保護與抗阿茲海默症：紅麴代謝物 Monascin、Ankaflavin、Dimerumic Acid、Deferricoprogen。紅麴代謝物被證實可抑制Aβ誘導的神經毒性及炎症反應，並有效保護神經細胞，在體內外實驗中展現其抗阿茲海默症的應用潛力（J Func Food, 2023）。
酒精性肝病的預防與治療： Monascin 和 Ankaflavin 通過調節 AMPK 介導的脂質代謝及增強抗炎與抗氧化系統，成功預防酒精性肝病（Molecules, 2021）。此外，Dimerumic Acid 和 Deferricoprogen 顯著抑制 NF-κB 炎症信號，改善肝臟損傷（J Func Food, 2019）
From Fermentation to Functional Microbiome
微生物與生化學研究室，致力於結合機能性微生物與東部在地特色植物，運用共發酵技術和深層海水之應用，探索天然物與微生物之間的交互作用，進一步提升生物轉換效率及功能性成分的含量。研究室發展出多層次的研究方法，包括多體學分析、16S DNA次世代定序技術、細胞及動物模式評估，並近期拓展至外泌體分析，為保健食品的開發奠定堅實的科學基礎。並進行試量產製程研究，以推動產品應用的實現。
主要研究領域
機能微生物與在地植物的共發酵研究
多體學研究技術的應用
外泌體研究的前瞻性應用
16S DNA次世代定序技術於菌群分析之應用
細胞與動物模式之功能性評估
GC-IMS揮發成分分流分析
試量產製程研究
主要研究領域
機能微生物與在地植物的共發酵研究
機能微生物的篩選與應用：研究室選擇乳酸菌、紅麴、牛樟芝等具功能性之微生物進行篩選，這些微生物在共發酵中能產生抗氧化、抗炎與免疫調節等多種生物活性成分。
台東特色植物之應用：以台東特有植物如紅藜、洛神花等為發酵基質，這些植物富含多酚、花青素等天然抗氧化物，為發酵過程提供有效的營養支持，並增強最終產品的保健功效。
深層海水之促進效果：利用深層海水中的微量元素（如鎂、鋅等）促進微生物的生長與活性，提升生物轉換效率，使發酵產物的功能性成分更為豐富，並具市場競爭力。
多體學研究技術的應用
代謝體學分析：透過代謝體學技術分析發酵過程中生成的次級代謝物，特別針對小分子功能性成分（如短鏈脂肪酸、多酚類、短肽等），進行精確的成分分析。
蛋白質體學與轉錄體學：進行蛋白質體學和轉錄體學的整合研究，以掌握發酵過程中蛋白質和基因表現的變化。這些技術有助於探討微生物與天然物在發酵過程中的相互作用，並優化發酵條件以提升產品的功能性。
外泌體研究的前瞻性應用
外泌體之生物學功能：外泌體作為細胞間訊息傳遞的載體，包含代謝物、蛋白質及RNA，對於免疫調節、抗炎等保健功能具有潛力。研究室以微生物與天然物發酵過程中產生的外泌體為研究對象，分析其成分與功能性。
多體學技術在外泌體研究之應用：結合多體學技術對外泌體進行代謝體、蛋白質體及轉錄體層面的全面分析，深入解析外泌體的生物活性及其潛在應用價值。
16S DNA次世代定序技術於菌群分析之應用
實驗動物腸道菌群分析：透過16S DNA次世代定序技術，研究發酵產品對實驗動物腸道菌群的影響，精確鑑定腸道菌群的組成與變化，為探討腸道健康之潛在效益提供科學依據。
天然發酵與牛樟芝共生研究：在天然發酵研究中，16S DNA次世代定序技術幫助解析發酵過程中菌群的動態變化；同時應用於野生牛樟芝共生研究，分析共生微生物的多樣性與穩定性，進一步探討共生菌群對牛樟芝功能性成分的增強作用。
細胞與動物模式之功能性評估
細胞模式評估：研究室採用3T3-L1、Caco-2、PC-12等細胞模式，觀察發酵產物對脂肪細胞分化、腸道健康、神經保護等方面的影響，並運用ELISA等技術進行多重生物標誌物的分析。
動物模式驗證：利用高血脂、脂肪肝、阿茲海默症等動物疾病模型進行功能性驗證，系統性評估發酵產品於體內的保健效果，並提供臨床應用之數據支持。
GC-IMS揮發成分分流分析
產品風味與質量控制：透過GC-IMS技術分析發酵產品中的揮發性成分，精確量化風味成分並進行品質控制，確保產品在市場上的一致性與品質穩定性。
試量產製程研究
製程設計與優化：進行發酵、萃取、凍乾、微膠囊包覆等多種製程測試，確保每階段製程的穩定性和品質。
規模放大與產品開發：在試量產階段，將實驗室的成果放大至小規模量產，並設計配方，進行穩定性測試及感官評估，為最終產品的市場化奠定基礎。
製程品質控制：透過關鍵控制點確保各製程的穩定性，並結合GC-IMS等技術進行質量控制，以確保產品的一致性和高品質。
研究願景與未來發展
李俊霖老師的微生物與生化學研究室以「發展具台東在地特色之高附加值保健食品」為願景，透過機能性微生物與天然物之共發酵技術，結合深層海水的應用，提升發酵產品的保健功能與生物活性。研究室積極運用多體學分析、16S DNA次世代定序技術、外泌體研究以及細胞與動物模式之功能性評估，從基礎研究到應用開發，結合食品生技工廠，致力於建構出一套創新且具有科學依據的保健食品開發與生產流程。跨領域的研究方法，不僅提升學術研究之深度與廣度，亦具有產業應用潛力。研究團隊將持續探索微生物與天然物共發酵的應用，力求開發出具地方特色、科學認證及市場競爭力的保健產品，滿足消費者對於高品質保健食品的需求，並為台灣保健食品產業注入更多創新動力。
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