研究背景與目的
螺旋藻（Spirulina）與雨生紅球藻（Haematococcus pluvialis）是高價值微藻，分別對應兩項代表性機能成分——藻藍蛋白（C-PC）與蝦紅素（Astaxanthin）。
在實際量產中，培養水體若出現溶氧（DO）不足、DO 波動、pH 偏離等狀況，常會影響藻體生長、微生物菌相與萃取效率。
由高雄科技大學海洋生物技術系蘇教授團隊參與／建立系統之相關實驗與觀察，說明HKE氫動能純物理共振水體調控，在微藻培養與萃取流程上的應用價值。 研究方法概述
本整合內容涵蓋三個面向：
A. 培養端結果：DO 與 pH 穩定性帶來的水質優勢
A1｜淡水雨生紅球藻：皿培顯示菌相差異
結果顯示，使用氫動能物理共振鈦片處理的培養槽，因水中溶氧穩定且充足，抑制了厭氧細菌的生存環境。
而傳統培養方式因溶氧不足，反而促進了厭氧細菌的生長，導致表面大量白點的產生。
常見的礦物共振材料或遠紅外線輻射，對海水結構的改變效果有限，主要因為海水中礦物質與氯化鈉含量較高，會干擾共振或輻射能量的傳導與作用。 而我們所採用的氫動能物理共振技術屬於純物理方式，不論是淡水或海水培養皆能發揮穩定的溶氧效益，進而改善微生物生態。
A2｜海水雨生紅球藻 RAS：DO 提升、pH 回到健康海水範圍
本試驗以雨生紅球藻（海水株）於三組 RAS（Recirculating Aquaculture System）海水培養槽進行培養，培養期為三週。
其中一組培養槽內放置 HKE 氫動能物理共振鈦片，以比較其對溶氧（DO）與酸鹼值（pH）的影響。
雨生紅球藻（海水）RAS 培養槽水質檢測結果
1. 溶氧（DO）數據
2. pH 酸鹼值
試驗結果顯示，於 RAS 循環水養殖系統中導入 HKE 氫動能純物理共振技術（鈦片）後，水體之溶氧（DO）與 pH 值皆呈現更穩定且更接近健康範圍的表現。 較高且穩定的溶氧水準，有助於提升藻類光合作用效率，同時降低厭氧菌滋生風險；而 pH 能維持於海水適宜區間，則可增強系統整體韌性，並改善藻類的生長環境。
HKE 氫動能物理共振屬於純物理性的水結構優化技術，並不改變水的化學成分。其作用機制可同時提升溶氧穩定性、優化 pH 平衡、抑制厭氧菌繁殖，進而全面強化 RAS 循環水養殖系統的水質條件。
A3｜雨生紅球藻細胞密度比較（NKUST-1 vs. NKUST-1 + Ti）
為進一步從「藻體生長量」角度驗證水體調控對雨生紅球藻之影響，研究團隊以細胞密度作為量化指標， 比較未處理組（NKUST-1）與導入 HKE 氫動能物理共振鈦系統（NKUST-1 + Ti）之生長差異。 結果顯示，在相同培養條件下，導入 HKE氫動能共振處理之雨生紅球藻細胞濃度顯著提升（p < 0.01）， 顯示水體狀態優化不僅改善 DO 與 pH，亦能直接反映於藻體生長效率的實質增長。
B. 螺旋藻補碳能力（CO₂ Uptake Capacity）實驗結果說明
本試驗以螺旋藻（Spirulina platensis）為研究對象，評估其在培養過程中的二氧化碳吸收能力（CO₂ Uptake Capacity），作為光合作用效率與代謝活性的重要指標。
補碳效率不僅反映藻體的即時光合作用狀態，也關係到後續生物量累積與功能性成分生成的潛力。
根據實驗結果顯示，在相同培養條件下：
C. 藻藍蛋白（C-PC）萃取效率與抗氧化能力分析
前述 CO₂ Uptake Capacity Test 已顯示，於培養階段導入物理性水體處理條件後，螺旋藻的二氧化碳吸收速率顯著提升，反映其光合作用效率與整體代謝活性明顯改善。 此一代謝基礎的提升，預期將進一步影響後端功能性成分的生成與萃取表現。
基於上述結果，本研究進一步針對螺旋藻中最具代表性的功能性蛋白──藻藍蛋白（C-phycocyanin, C-PC），進行定量萃取與抗氧化能力分析。
C1｜C-PC 萃取純度與濃度結果
本研究在淡水環境中培養螺旋藻。實驗過程中，統一應用了國立高雄科技大學海洋生物技術系蘇豐傑博士所建立的微藻培養系統，以維持微生物平衡和藻類穩定生長。
分析結果顯示，不同水體處理條件對藻藍蛋白的萃取效率具有顯著影響。
• 樣品 A（對照組）
C-PC 純度：1.378
C-PC 濃度：0.070 mg/mL
→ 屬於粗萃取等級
• 樣品 B（實驗組）
C-PC 純度：2.619
C-PC 濃度：0.324 mg/mL
→ 純度與濃度皆顯著提升
相較對照組，實驗組之 C-PC 濃度提升約 4.6 倍，純度亦由粗萃取等級提升至可視為食品／功能性應用等級（純度 > 1.5）。
此結果顯示，在導入物理性水體共振處理、提升代謝效率與培養環境穩定性的情況下，藻體中可被有效萃取之活性 C-PC 分子比例明顯增加。
C2｜抗氧化能力評估（DPPH 自由基清除試驗）
本研究進一步透過 DPPH 自由基清除試驗，比較不同樣品之抗氧化活性：
# 本頁內容部分研究與應用設計來自海洋生物技術系蘇教授團隊之微藻培養系統與相關實驗觀察。
螺旋藻（Spirulina）與雨生紅球藻（Haematococcus pluvialis）是高價值微藻，分別對應兩項代表性機能成分——藻藍蛋白（C-PC）與蝦紅素（Astaxanthin）。
在實際量產中，培養水體若出現溶氧（DO）不足、DO 波動、pH 偏離等狀況，常會影響藻體生長、微生物菌相與萃取效率。由高雄科技大學海洋生物技術系蘇教授團隊參與／建立系統之相關實驗與觀察，說明HKE氫動能純物理共振水體調控，在微藻培養與萃取流程上的應用價值。 研究方法概述
本整合內容涵蓋三個面向：
-
雨生紅球藻（淡水）培養：以皿培比較觀察細菌滋生差異（有／無 AquaHex 氫動能共振鈦片處理）
雨生紅球藻（淡水）培養槽實驗結果 -
雨生紅球藻（海水株）RAS 循環水養殖系統培養：三組海水 RAS 培養槽對照，其中一組放置數片HKE 氫動能共振鈦片，比較三週後 DO 與 pH。
雨生紅球藻（海水）RAS 培養槽水質檢測結果 -
螺旋藻藻藍蛋白（C-PC）萃取：在相同藻種與益生菌培養條件下，比較對照組與導入 HKE氫動能共振技術（培養＋萃取階段皆導入）的 C-PC 純度、濃度與 DPPH 抗氧化表現。
藻藍蛋白（C-PC）萃取條件比較與氫動能共振技術之影響
A. 培養端結果：DO 與 pH 穩定性帶來的水質優勢
A1｜淡水雨生紅球藻：皿培顯示菌相差異
結果顯示，使用氫動能物理共振鈦片處理的培養槽，因水中溶氧穩定且充足，抑制了厭氧細菌的生存環境。
而傳統培養方式因溶氧不足，反而促進了厭氧細菌的生長，導致表面大量白點的產生。常見的礦物共振材料或遠紅外線輻射，對海水結構的改變效果有限，主要因為海水中礦物質與氯化鈉含量較高，會干擾共振或輻射能量的傳導與作用。 而我們所採用的氫動能物理共振技術屬於純物理方式，不論是淡水或海水培養皆能發揮穩定的溶氧效益，進而改善微生物生態。
A2｜海水雨生紅球藻 RAS：DO 提升、pH 回到健康海水範圍
本試驗以雨生紅球藻（海水株）於三組 RAS（Recirculating Aquaculture System）海水培養槽進行培養，培養期為三週。
其中一組培養槽內放置 HKE 氫動能物理共振鈦片，以比較其對溶氧（DO）與酸鹼值（pH）的影響。雨生紅球藻（海水）RAS 培養槽水質檢測結果
1. 溶氧（DO）數據
培養槽組別 |
配置內容 |
溶氧（ppm） |
對照組 A1 |
無鈦片 |
5.8 ppm |
對照組 B1 |
無鈦片 |
6.0 ppm |
鈦系統 |
放置 鈦片 |
7.8 ppm |
2. pH 酸鹼值
培養槽組別 |
配置內容 |
酸鹼（pH） |
對照組 A1 |
無鈦片 |
5.7 |
對照組 B1 |
無鈦片 |
6.0 |
鈦系統 |
放置 鈦片 |
8.0 |
試驗結果顯示，於 RAS 循環水養殖系統中導入 HKE 氫動能純物理共振技術（鈦片）後，水體之溶氧（DO）與 pH 值皆呈現更穩定且更接近健康範圍的表現。 較高且穩定的溶氧水準，有助於提升藻類光合作用效率，同時降低厭氧菌滋生風險；而 pH 能維持於海水適宜區間，則可增強系統整體韌性，並改善藻類的生長環境。
HKE 氫動能物理共振屬於純物理性的水結構優化技術，並不改變水的化學成分。其作用機制可同時提升溶氧穩定性、優化 pH 平衡、抑制厭氧菌繁殖，進而全面強化 RAS 循環水養殖系統的水質條件。
A3｜雨生紅球藻細胞密度比較（NKUST-1 vs. NKUST-1 + Ti）
為進一步從「藻體生長量」角度驗證水體調控對雨生紅球藻之影響，研究團隊以細胞密度作為量化指標， 比較未處理組（NKUST-1）與導入 HKE 氫動能物理共振鈦系統（NKUST-1 + Ti）之生長差異。 結果顯示，在相同培養條件下，導入 HKE氫動能共振處理之雨生紅球藻細胞濃度顯著提升（p < 0.01）， 顯示水體狀態優化不僅改善 DO 與 pH，亦能直接反映於藻體生長效率的實質增長。
- NKUST-1（對照組）細胞濃度：約 70 ×104 cells/mL
- NKUST-1 + Ti（HKE 共振組）細胞濃度：約 120 ×104 cells/mL
- 相較對照組，細胞密度提升約 70%
B. 螺旋藻補碳能力（CO₂ Uptake Capacity）實驗結果說明
本試驗以螺旋藻（Spirulina platensis）為研究對象，評估其在培養過程中的二氧化碳吸收能力（CO₂ Uptake Capacity），作為光合作用效率與代謝活性的重要指標。
補碳效率不僅反映藻體的即時光合作用狀態，也關係到後續生物量累積與功能性成分生成的潛力。根據實驗結果顯示，在相同培養條件下：
- 導入物理共振棒（HKE resonance stick）處理之螺旋藻培養組，其 CO₂ 吸收速率明顯高於一般培養之螺旋藻組
- 相較於對照組，處理組 每小時額外吸收約 740 mg 的 CO₂
- 顯示藻體在該培養條件下具備更高的光合作用活性與碳固定效率
C. 藻藍蛋白（C-PC）萃取效率與抗氧化能力分析
前述 CO₂ Uptake Capacity Test 已顯示，於培養階段導入物理性水體處理條件後，螺旋藻的二氧化碳吸收速率顯著提升，反映其光合作用效率與整體代謝活性明顯改善。 此一代謝基礎的提升，預期將進一步影響後端功能性成分的生成與萃取表現。
基於上述結果，本研究進一步針對螺旋藻中最具代表性的功能性蛋白──藻藍蛋白（C-phycocyanin, C-PC），進行定量萃取與抗氧化能力分析。
C1｜C-PC 萃取純度與濃度結果
本研究在淡水環境中培養螺旋藻。實驗過程中，統一應用了國立高雄科技大學海洋生物技術系蘇豐傑博士所建立的微藻培養系統，以維持微生物平衡和藻類穩定生長。
-
樣品 A（對照組）
螺旋藻於淡水中添加益生菌進行培養，培養完成後即進行後續藻藍蛋白萃取。 -
樣品 B（實驗組）
螺旋藻於相同淡水與益生菌培養條件下，同時導入 HKE 氫動能共振技術，對培養水體進行連續處理。 該物理性共振處理可使水體溶氧狀態更加穩定，並改變水分子團結構，使其呈現較小且均勻的分子團特性。 此外，在藻藍蛋白的萃取過程中，同樣持續導入 HKE 氫動能共振條件，以確保整體處理條件之一致性。
分析結果顯示，不同水體處理條件對藻藍蛋白的萃取效率具有顯著影響。
• 樣品 A（對照組）
C-PC 純度：1.378
C-PC 濃度：0.070 mg/mL
→ 屬於粗萃取等級
• 樣品 B（實驗組）
C-PC 純度：2.619
C-PC 濃度：0.324 mg/mL
→ 純度與濃度皆顯著提升
相較對照組，實驗組之 C-PC 濃度提升約 4.6 倍，純度亦由粗萃取等級提升至可視為食品／功能性應用等級（純度 > 1.5）。
此結果顯示，在導入物理性水體共振處理、提升代謝效率與培養環境穩定性的情況下，藻體中可被有效萃取之活性 C-PC 分子比例明顯增加。
C2｜抗氧化能力評估（DPPH 自由基清除試驗）
本研究進一步透過 DPPH 自由基清除試驗，比較不同樣品之抗氧化活性：- 樣品 A (method A)之自由基清除率約為 55–60%
- 樣品 B (menthod B)則提升至約 65%
- 兩者皆顯著高於對照組40-50%（control，約 15%）
# 本頁內容部分研究與應用設計來自海洋生物技術系蘇教授團隊之微藻培養系統與相關實驗觀察。