科技專案成果

獎項名稱：研發服務卓越獎
執行單位：財團法人食品工業發展研究所
計畫名稱：生物資源的系統營運與產業應用四年計畫(3/4)-前瞻菌種鑑定技術建構與產業研發服務
資料出處：107年度經濟部技術處法人科專成果表揚成果專輯
 

在臺灣，1年超過千億元的保健食品市場中，益生菌產業佔有顯著的市場率；從藥品、食品到動物營養補充劑，用途廣泛。做為益生菌產品主要成分的微生物菌株，因為「同種不同分離來源」之故，基因體特徵有所差異，連帶反映在菌株的安全性與功能性。於是，菌株的鑑定技術成為生技產業發展的重要關鍵。
 

但菌株並非單一規格，天下適用，涉及到各國的技術規範與法規，業者在研究之初，就要放眼全球市場。這也意味著，菌株鑑定研究不宜單槍匹馬；若不打團體戰，產業難以負荷，也無力周全。食品所旗下的生物資源保存及研究中心( 簡稱生資中心)，正是臺灣菌株鑑定技術的重要研究中樞。
 

生資中心在我國生技產業，扮演生物資源銀行的角色，收存微生物資源超過3萬株，建立近160項常規性生物資源鑑定與技術服務。該中心每年提供產業界研發生產生物材料達5,000 批次，完成800 件以上技術服務案，服務超過600 餘家生技、醫藥、食品、特化等相關業者，是支援我國生技產業發展不可或缺的技術後盾。
 

菌種鑑定技術升級，法規與時俱進
 

以微生物分類鑑定為核心技術，生資中心建構了我國最大的《微生物鑑定序列資料庫》。這是因應國際體學(Omics) 知識不斷發展與變革，而投入建置的前瞻鑑定系統。
 

透過應用微生物條碼技術構建的資料庫，該套資料庫迄今收存了2,700多種、共8,600多筆微生物鑑定序列資料，是產學研做菌種序列鑑定比對、確認菌種正確性的重要支援系統。該中心另一項衍生技術則是「蛋白質指紋鑑定技術」。這套自建的菌株標準蛋白質質譜指紋資料庫，用於輔助菌種鑑定的時效性，大幅增加鑑定速率並減少檢測費用。
 

此外，生資中心在建置資料庫過程中，非常重視與時俱進，特別是世界各國的法規更新動態。研發團隊結合了更新後的法規和鑑定體系的支援，提供產業所需的菌株分型及其安全性分析的科學佐證資料，且將該原料菌株安全寄存於生資中心的保存系統。
 

另一方面，有鑑於各國對益生菌菌株的安全性要求日漸提高，生資中心也進一步整合菌株分型及基因體安全性的評估技術，協助業者完成益生菌做為原料使用的相關菌株分型與安全性分析，具體協助廠商通過產品生產的審查，順利出口益生飼料產品。
 

自建資料庫，提升高端儀器比對率
 

由於微生物資源種類繁多，菌種鑑定需要綜合各類專業知識做研判，才能確認正確身分；鑑定完成時間要1 個多月是常態，卻會影響微生物相關品管與菌種的開發時效。因此，生技產業對提升菌種鑑定的正確性與時效性，需求殷切。
 

提高鑑定效率，必須投資更好的儀器設備。生資中心有鑑於蛋白質體學應用在菌種鑑定的趨勢明確，早在執行本次計畫前，就先由食品所設法自籌經費800萬元，於104年引進德國的MALDI-TOF Biotyper質譜儀。這項高端設備的投資，實際上替微生物快速鑑別分析，建立穩健的基礎。
 

原因何在？該儀器只需要一個「純菌菌落」即可檢測，每個樣品盤可同時放置96個樣品點，約1~1.5小時可完成分析，達到高通量且快速的菌種鑑別分析功效，進而大幅提升鑑定服務的效率。( 菌落係指生長在固體培養基上，由單個細胞繁殖形成、肉眼可見的細菌群體。)
 

然而，新購入的高端分析儀器也帶來新挑戰。這台德製分析儀器內建的資料庫，著重在醫學臨床病原菌的鑑別，對一般環境或產業用菌種比對的資料較為欠缺。
 

為了符合產業的鑑定需要，生資中心特別從自有的菌種庫中，選取具代表性食品及生技產業用標準的菌種，積極自建蛋白質指紋圖譜資料庫達上千株，有效提升菌種鑑定比對的成功率達90%以上。如此以滿足產業界對鑑定時效性的需求，實際解決生技產品的微生物風險管理，確保優質品管。
 

▲ 生物資源保存庫房，通過ISO 9001驗證
 

▲ 生物資源保存及研究中心同仁操作MALDI-TOF設備進行菌種鑑定
 

產服聚焦技術需求，投以客製解方
 

由於前瞻鑑定技術具有新穎性，生資中心提供業界服務時，往往需由資深技術人員輔助業務人員，才能從產業繁複的問題謎團中抽絲剝繭，聚焦並釐清技術需求，而後適度運用前瞻鑑定技術，提供客製化解決方案。
 

曾經發生某個實例。近年，臺灣業者因日方的法規更迭，面臨益生菌飼料添加物出口至日本受挫時，生資中心的菌種鑑定技術服務團隊及時提供了專案評估，並完成業者委託的菌種安全性佐證資料。而後經日本官方審查後，業者的飼料添加物才順利進口，在當地進行生產。這類技術服務的個案持續累積中，也進一步發揮生資中心的鑑定技術效益。
 

然而，此例反映有經驗的生技人才彌足珍貴。事實上，前瞻鑑定體系除了建置各技術發展的資料庫外，尚需整合不同技術的多樣性資料，還要專業的生物資訊技能，以及不斷累積的微生物知識，系統整合所需的人才不易招募，是一道難題。
 

生資中心也明白國內人才養成不易或鮮少投入，在執行此計畫期間，有賴鑑定團隊的共同合作與溝通協調，才能發展出洞悉國際法規、解決產業問題的軟實力。該中心亦直言：「現行相關的軟硬體設施僅能維持運作，未來是否能持續更新，將是永續營運的更大挑戰。」
 

檢測成本降65%，加速商用菌種鑑定
 

綜觀本期計畫的目標達成實況，在快速、高通量與低成本鑑定服務指標，確實看到成果。生資中心的資料指稱，業者的檢測費用降低了65%。
 

另外，商用型菌種產品的分子分型鑑定技術應用，建立重要產業菌株的多重基因座序列分型(MLST)資料庫，包括益生菌、牛樟芝與蟲草等。目前已協助多家生技公司完成菌株專一性的品系鑑別，以利申請健康食品查驗登記、專利菌株及生產菌株的專屬身分鑑別，以符合國外行銷與健康食品查驗登記的法規要求。
 

展望下階段，生資中心將持續在既有菌種鑑定技術與產業研發服務平台的基礎上，攜手產業資源，加速產品研發時程、強化製程品保、開發優質產品，合力在國內外市場再闢新局。
 

▲ 研發團隊合照
 

【專家推薦】
 

本服務項目植基於自行研發的微生物條碼技術、前瞻蛋白質指紋鑑定技術、多重基因序列分析技術及基因體科技佐證技術，整合建構系統化整合資源工具，組建微生物技術服務團隊，並導入國際品質系統及技術服務認證，發展電子流程管理標準化作業，以提供快速反應有效之客製專案管理化前瞻菌種鑑定之研發服務。
 

在服務成果方面，本服務項目已構建我國最大微生物鑑定序列資料庫，該資料庫已收存2,700多種，共8,600餘筆微生物鑑定序列資料，可提供後續菌種序列鑑定比對，提高菌種正確性。本服務項目更導入前瞻蛋白質指紋鑑定技術，建構符合臺灣食品與生技產業使用的菌種蛋白質指紋圖譜資料庫837株，可快速鑑定微生物種類，協助生技藥廠改善製程環境的微生物控制，並符合國際PIC/S GMP查驗要求，大幅減少檢測費用達65%，且滿足產業快速鑑定微生物需求。本服務項目並比較相似菌株之多段鑑別基因序列差異，已開發商用菌種產品分子分型鑑別技術，協助多家生技公司完成乳酸菌株專一性的品系鑑別。本服務項目之技術研發服務效益相當突出。
 

在產業貢獻方面，本服務項目建構符合國際標準之「生物資源銀行」資源管理系統與服務平台，整合資源提供與技術服務，為生技與食品產業之重要基盤建設，協助我國生技產業取得相關生物資源，得以連結國際市場。106年度服務企業之研發需求，共完成817件衍生技術工業服務及5,043批次生物材料供應，並完成153家次寄存服務，成功支援我國生技產業發展，績效相當顯著。