預防有害微生物貼附及生物膜生成之策略-咖啡渣的再利用
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- 領域：化學工程及製程
- 研發教師：簡秀紋
- 技術說明： 咖啡渣（Spent coffee grounds，SCGs）是咖啡經過沖提所剩的廢棄物，主要由大分子纖維素和木質纖維素所組成，可用於農業的堆肥、園藝或蘑菇生長。這些纖維素經處理後具有多孔性，使得高表面積的咖啡渣具有強大的吸附能力。除了纖維的成分，咖啡渣還含有許多的有機化合物，如胺基酸、脂質、礦物質、黑色素及多酚。其中的多酚結構，具有排除自由基及調節金屬螯合的反應能力，可維持健康的代謝功能，在抗癌及預防心血管疾病有一定的效用。
近年來，多酚與金屬離子的作用之研究越來越受到注目，多酚中的鄰苯二酚（Catechol）可與高價位的金屬離子，如Cr6+、Fe3+產生配位反應，形成穩定的錯合物；此外，鄰苯二酚也可與金屬離子進行氧化還原反應，將高價位態的金屬離子還原成低價位態，進而製備金屬奈米顆粒（Metal nanoparticles）、或發展無電電鍍（Electroless plating）技術。 - 創新特色： 在我們的研究中，我們將SCGs直接浸泡在AgNO3溶液中，由於SCGs內含有多酚結構，不僅可作為生物分子載體也可作為還原劑，因此，可與金屬離子進行氧化還原反應生成AgNPs，並錨定在SCGs的表面（圖片）。我們比較三種不同pH條件下所製備的AgNPs@SCGs複合材料，從掃描電子顯微鏡和X射線衍射儀證實銀離子確實可還原成AgNPs，並在pH 4.5的條件下，觀察到SCGs表面上的AgNPs是均勻且無雜質的。
藉由傅立葉變換紅外光譜、能量散射X射線譜和熱重分析發現，在AgNPs的還原過程相當溫和，可以保留SCGs的原始性質。最後要的是，與SCGs相比，AgNPs@SCGs複合材料對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌具有極好的抗菌能力。
這些結果顯示，通過簡易且環保的改質技術，可提高SCGs的抗菌能力，進而提升SCGs的再利用性，對於資源的永續發展以及生質材料的高價值化有相當的貢獻。本研究刊登於International Journal of Biological Macromolecules (2020)。
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