范植軒、蔡書憲、高榮駿、李士畦、簡全基 / 工研院中分院
大型藻類是近年最具擴張性的藍色生物質來源，不與耕地及淡水競爭；生物炭則是可工程化、可標準化的碳材平台。從功能性與特用化生物質材料的視角，藻源生物炭被定位為同時服務養殖與環境管理的跨域材料：在飼料端以低添加量提升餌料利用並調節腸道微生態；在系統端提供吸附與生物膜承載以穩定水質；並藉由穩定碳比例支援碳管理與永續目標。本團隊建立飼料用、系統用與碳封存用的產品分級與品質指標，並以工程化可行性與標準化作為框架，提供一條以大型藻類與生物炭推動功能性、特用化生物質材料發展的實務路徑，同時串接在地的培養–轉化–封存價值鏈，以降低導入門檻與成本。
【內文精選】
特用生物質材料在農食體系的實際效用
為了驗證大型藻類生物炭特用生物質材料在農食體系的實際效用，我們以臺灣大型藻類為前驅物製備藻源生物炭，並在尼羅吳郭魚模型中評估其作為飼料機能添加的表現。研究設計以多個低劑量添加水準進行對照（圖三），比較成長、餌料效率與腸道微生物的整體變化，避免落入僅從單一指標解讀的偏誤。結果顯示，在低劑量條件下即可觀察到穩健而一致的增效：終重與特定生長率提升，餌料效率同步改善，存活率維持高檔。以增重幅度估算，最優劑量相對對照約有一成以上的提升，顯示材料在少量即有效的工程化潛力；相反地，當添加量超過最佳比例後，生長效益並未持續增加，表示需要以配方工程鎖定最小有效劑量與安全上限，確保機能與經濟性的兩全。
圖三 紅翎藻(Agardhiella subulata)來源生物炭(RSB)在不同添加比例下的吳郭魚56天餵養試驗設計示意圖
腸道微生物的證據為上述效益提供了機制層面的支撐（圖四）。我們觀察到與營養代謝及屏障功能相關的有益菌群上升，整體菌相多樣性在適度添加時呈正向變化，且與成長及餌轉指標呈良好對應；同時，與腸道失衡相關的特定菌群比例下降。更具關鍵意義的是，材料在腸道內的留置現象得到直接觀察，顯示藻源生物炭不僅是通過式添加，而是能在腸道環境中維持一段時間，形成持續作用的界面。結合成長與菌相兩端的訊號，我們提出生物炭中的多孔結構能夠暫時「抓住」可溶性養分與代謝小分子，延長與消化酵素及上皮表面的接觸；含氮、含硫等官能基賦予選擇性吸附與酸鹼緩衝微環境；穩定的微表面為有益菌提供棲息位置，促進其定殖與代謝活性----以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖四 (a)各試驗組腸道菌相的熱圖(Heatmap)；(b)各試驗組腸道菌相的分類群相對豐度堆疊圖
★本文節錄自《工業材料雜誌》466期，更多資料請見下方附檔。