全國中小學科展

臺灣

生菜變色的秘密

蔬果收成後褐變主要由多酚氧化酶(PPO)催化酚類化合物,氧化產生醌,伴隨非酶促反應,聚合成深色色素。本研究主要探討台灣福山萵苣變色的原因及其緩解。首先,本研究觀察到莖和葉柄中的維管束最容易變色。接著,證實了鹼性環境會抑制PPO的活性,而抗氧化劑維生素C和還原型谷胱甘肽可以抑制褐變。研究進一步改良粗萃取的步驟,並以兒茶酚作為反應物,測量產物鄰苯醌的吸光質,量化PPO的活性。此外,也發現變色的細胞並不一定為死亡的細胞,死亡的細胞也不一定會變色。最後,配合組織切片,確認變色細胞較多的是木質部,而死亡細胞較多的是韌皮部。綜上所述,本研究證實萵苣變色的部位PPO活性較高,且可以利用抗氧化劑抑制變色。

橡實代謝物與飛鼠小腸內生菌共發酵產物之應用

This study primarily investigates the components of food residues in the stomach of flying squirrels and the metabolism of the intestinal bacteria Floricoccus tropicus. Using nuclear magnetic resonance (NMR) hydrogen spectrum analysis, the signals of long-chain fatty acids were detected in both n-hexane and 75% ethanol extracts of flying squirrel gastric residues and acorns, suggesting that acorns may be a primary food source for the flying squirrels. The study also identified Floricoccus tropicus, one of the lactic acid bacteria, from the intestines of flying squirrels and discovered its role in the metabolism of fatty acids in acorns. Results showed that polyunsaturated fatty acids significantly decreased during fermentation, indicating that they were converted into short-chain fatty acids with anti-inflammatory properties. In the antibacterial activity experiments, the acorn grease showed no inhibitory effects before fermentation, but after fermentation, the acorn grease exhibited inhibitory effects against E. coli. Furthermore, in anti-inflammatory tests, fermented acorn grease samples significantly suppressed the production of NO and TNF-α in LPSinduced RAW 264.7 cells, with greater inhibition at higher concentrations. In conclusion, the lactic acid bacteria Floricoccus tropicus was found to metabolize fatty acids of acorns into compounds with antibacterial and anti-inflammatory effects.

圓桌中對應編號的錯排問題

本研究主要探討,有n位教授要在一個圓桌上舉行會議,其中每位教授都有自己的編號 (1~ n號),同時圓桌的 n個位置上也有各自的名牌編號 (1 ~n 號) 以順時針擺放置圓桌上與教授們的編號對應。其中第一個進來的 1號教授坐到了圓桌上 k號位,此後的教授們亂序一個一個進入,若發現與自己編號相同的位置是空的,就直接入座;若與自己編號相同的位置被占走了,就以逆時針方向尋找空位,直到有空入座。在這樣的遊戲規則下,本研究探討了,有 n位教授,且 1號教授坐到 k號位,如何給定一組教授入場的順序,就能即刻的找出對應的坐法,以及計算坐錯人數的期望值和坐錯人數次數分佈表等等,後續再將遊戲規則改為,1號教授不限定為第一個入場的人,同樣的探討上述問題。

廢棄蘭花結合高分子材料製備口內膠研究

本研究針對嘉義地區廢棄蝴蝶蘭(Phalaenopsis)資源,嘗試以天然深共熔溶劑(Natural Deep Eutectic Solvent, NADES)在萃取蝴蝶蘭不同部位: 根、莖、葉、花之多醣及相關活性成分,並與傳統水萃取比較萃取率。透過評估萃取液中多醣含量、多酚含量、抗氧化能力,與抗菌能力以衡量萃取物在口腔保健之功效。之後將萃取物進一步結合不同配方之高分子基材料HPMC(Hydroxypropyl Methylcellulose)與 PVP(Polyvinylpyrrolidone),嘗試製成能有效成膜的口內膠。實驗結果顯示,以betaine+lactic acid組成的 NADES配方對蝴蝶蘭花部位之多醣與多酚萃取效率特別顯著,亦展現較高之抗氧化能力與抑菌效力,且能與特定配方之高分子材料結合形成有效凝膠。藉由萃取方式與高分子材料之配方優化,最終可望開發出兼具環保、功能性與口腔護理應用潛力的天然凝膠產品。

笛管新聲-探討簧片對笛子聲音之影響

直笛是每位學生必學樂器,加上簧片巧思,創作出簧片直笛。實驗變因控制為形狀(三角形、梯形、長方形),厚度以及材質。運用問題解決,開發出雷射切割簧片及板擦機吹氣,將人為誤差去除。實驗發現,三角形簧片會將頻率往上移動,上升最大59.2%。梯形簧片,當簧片寬度越寬,振動頻率越低。長方形簧片,簧片長度越長,振動頻率越高。當厚度越厚,頻率會變低。不同材質簧片,發現投影片簧片頻率變化最佳。從共振分析得知,當簧片振動頻率接近笛子自然頻率,音量增加。當簧片振動頻率沒有接近笛子自然頻率時,無法發出聲音。原本學生常用的高音笛,配合簧片替換創新,可吹出超高音笛的聲音。「笛管新聲可創造出不同音域的巧妙變化」。

「奈」能可貴:腦中風治療之新希望

據衛福部統計,腦血管疾病穩居國人十大死因,但腦中風在西醫治療的選擇有限。中藥腦得生養腦散(BNG-1 Powder)具抗炎、血管重塑功效。而本研究將探討奈米化 BNG-1 作為腦中風治療藥物的潛力。 利用微乳化技術,將BNG-1水(W)、酒精(E)萃取物包覆於聚氰基丙烯酸丁酯(PBCA)奈米載體,製備PBCA-BNG-1奈米粒子,探討其作為BNG-1藥物遞送系統的安全性和有效性,並評估其於缺糖、缺氧/再充氧(OGD/R)環境對神經細胞的保護作用及血腦屏障(BBB)之通透性。 結果顯示,PBCA-BNG-1奈米粒子能藉由抑制發炎、自噬和細胞凋亡,保護神經細胞免受OGD/R誘導的損傷,亦刺激神經生長因子NT-3表現及神經突觸生長,並有效穿透BBB,提高藥物遞送效率,且以PBCA-BNG-1-E奈米粒子效果最佳。 研究證實,以奈米技術改變BNG-1劑型,有助於未來腦中風治療。

自監督學習在臺灣手語辨識上之應用研究

在臺灣手語辨識,先前研究所使用的監督式學習需要大量標記樣本而限制可辨識詞彙量。為此,本研究借鑒自然語言處理領域中BERT 的遮罩想法,將未標記手語影片隨機遮蓋部分幀數,並讓模型學習預測被遮蓋的幀數以學習臺灣手語的特徵,並透過遷移學習來訓練辨識模型,此作法可克服現有臺灣手語資料缺少的問題。經過實驗,本研究訓練之詞彙辨識模型達成了242 個詞彙量,94.8%的準確率。 此外,先前研究皆未在手語句子翻譯上有成果。因此本研究基於預訓練模型,整合設計手語翻譯的系統,實驗中,系統在100 個句子的翻譯表現達到88%的準,且BLEU-4 分數取得20.98,證明自監督學習的方式在手語辨識、翻譯上是有效的。並展現出樣本需求少與辨識詞彙量可輕易擴大的潛力。

代謝物 2'O Methyluridine 對乳癌細胞株的影響及作用機制探討

在近期的臨床觀察中,我們發現腫瘤微環境有許多共存微生物,本研究透過生物資訊學發現微生物代謝物 2'O Methyluridine 可能有促進乳癌細胞生長的功效, 便設計實驗進一步解析兩者之間的作用機制。 本研究探討 2'O Methyluridine 對 MCF-7、T47-D 兩種常見乳癌細胞株的作用機制,發現 2'O Methyluridine 對 T47-D 的生長與細胞群落形成具有促進效果,而 MCF-7 的生長則是受到抑制,且 2'O Methyluridine 可能造成乳癌細胞中編碼粒線體 ATP 合酶亞基的基因之表現量降低。 本實驗的研究結果可提供乳癌治療的新方向,若微生物代謝物對於不同種類的癌症細胞株有不同的反應,我們可以針對患者的腫瘤細胞預先進行分析,並同時針對微生物與癌細胞進行治療,或許可達到更佳的療效果,減輕化療的副作用。

幫椅子穿襪子-使用天然原料輔助椅腳降噪

生活中的噪音問題日趨嚴重,在校園中,噪音容易影響學習成效,其中教室中的椅腳與地板摩擦時產生的固體噪音,更讓人心情煩躁無法好好學習,音量大時甚至也會影響聽力。本研究除了以現成緩衝材料使椅腳降噪外,我們的重點是自製天然材料椅腳墊,利用環境中使用過及掉落之植物材料,與糯米粉及太白粉等天然黏著劑組合後,加裝於椅腳處發揮降噪效果,並將結果及耐磨損度與現成材料進行呈現量化比較外,研究內容還包括植物材料與粉狀材料間之重量比不同時,製作出的椅腳墊降噪效果之比較。自製天然椅腳墊不僅降噪效果佳,也比現成材料耐磨損,使用期限也較長,來自於大自然的材料本身也可充分運用成有機堆肥,最終回歸大自然, 讓萬物生生不息。

頻率窺秘:轉速遇見CD孔數的樂章

當我們日常使用光碟時,很少有人會注意到:如果對正在旋轉的光碟上吹氣,是否會產生有趣的聲音現象?這項研究正是從這個問題出發,探討已鑽孔的光碟,在不同轉速下對聲音頻率的影響。我們設計了一系列實驗,改變光碟上的孔洞數量、分佈,並調整CD旋轉的速度,記錄吹氣後產生的聲音頻率變化。結果表明,風速只會影響聲音強度,不影響聲音頻率、頻率對轉速呈線性關係、轉速與頻率關係式係數呈線性關係、轉速與頻率關係式係數相似、CD孔數對稱性被破壞數據將會與1孔吻合、將12孔變成12-1和12-2孔之傅立葉轉換後的圖 的變化,會發現主頻跟旁邊的小山峰相對強度差距變小、12和6孔平均分布的CD片少鑽幾個孔得出的主頻會較低。