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竹炭微粒

竹炭微粒劑型的研究

竹炭的功能

    1. 超強吸附能力

   竹碳(bamboo charcoal) 是一種多孔性的含碳物質,它具造成了活性碳多微孔體積及高表面積的特性。每公克竹碳的表面積高達300平方公尺,其吸附作用是藉由物理性吸附力與化學性吸附力達成,物理吸附是藉分子間之凡德瓦力(van der Waal’s force)而吸附,係由倫敦分散力(London-dispersion force)以及靜電力(classical electrostatic interaction force)所形成。

   化學吸附是吸附質與固體表面之間因親和力而產生分子軌域重疊作用,使得吸附質與吸附劑之間產生化學鍵結,其性質與化學鍵相似,對於氯化物、硫化物、甲醛、色素、有機農藥、重金屬與含氮毒素質等具有高度的去除能力。

    吸附物質(含有機及無機物質)

  • 食品添加物、色素、氣味、臭味血漿淨化、農藥(DDT等)、游離氯、有機染料、乳化劑(界面活性劑)、硝酸鹽類(潛在大腸癌因子)。

  • 重金屬:Sb銻、As砷、Bi鉍、Cr鉻、Sn錫、Ag銀、Hg汞、Co鈷、Zr鋯等。

  • 細菌性毒素、消化性毒素及其他有機性廢物、腸內滯留氣體。

    2. 產生遠紅外線

   攝氏1000度以上高溫燒製的竹炭能夠釋放一種波長4~14μm的遠紅外線。遠紅外線具有溫熱效應,可以讓身體保溫及促進末稍血液循環,因此具有養生保健的功效。遠紅外線能夠擴張末梢血管,在不增加心臟負擔的情形下,促進血液循環;促進細胞新陳代謝與組織再生能力;增加身體免疫力。

    3. 富含微量元素

   竹子在天然的環境成長中,會吸收大量的鉀、鈉、鈣、鎂等可溶於水的微量元素,這些微量元素是身體代謝過程的重要輔酶。高溫燒製成竹炭時,礦物質會濃縮在竹炭中,比備長炭的礦物質高出三倍。如果在水中加入竹炭,水就會變成天然的弱鹼性礦泉水,可以補充日常生活中攝取不足的礦物質。

竹炭的製作

  竹子喜歡溫暖潮濕的環境,因此盛產於熱帶地方,全世界以亞洲為主要產地,臺灣地處亞熱帶,多山地形,高低海拔均有,雨量豐沛,故竹子種類繁多。叢生竹分布於較低海拔,如刺竹、麻竹、長枝竹、綠竹。散生竹分布於較高海拔,如孟宗竹、桂竹,然而最適合燒製竹炭的首選4-6年生孟宗竹,此用無農藥、重金屬汙染之高山孟宗竹,經日本三浦黑炭窯技術,以1000-1300度高溫炭化窯燒而成,每100公斤孟宗竹僅能產出25公斤的竹炭,經過高溫碳化,孟宗竹炭斷面會呈現細密均勻的孔徑,產生高表面積與超強吸附能力。同時富含微量元素,並且能夠釋放遠紅外線。

  經光晟鋯球行星撞擊法(PBET)的研磨,能夠將竹碳粉碎成微米級顆粒,鋯球是比鑽石硬度更高的過渡金屬元素,透過控制鋯球的大小與撞擊時間,能精準控制竹炭顆粒的大小,竹炭顆粒小,溶解速度快、溶解速率高,竹碳經粉碎後,微粒變小了,但總表面積增加了。

例如:1cm3的立方體粉碎成1mm3的立方體後,它的表面積就從600mm2變成了6000mm2,由於表面積的增加,吸收效率更高。

竹炭微粒劑型的發展

     竹炭目前被列為食用色素,以食品法規管理,因此市面上有各種竹炭食品像是竹炭麵、竹炭麵包、竹炭蛋糕等訴求健康養生的食品,然而它的缺點是它會在胃酸中凝結,使得有效吸附表面積下降,養生功效大打折扣,另一項缺點是,因為竹炭的非特異性吸附力,在經過小腸也會吸附營養素,長期使用恐導致營養缺失。

     因此光晟致力於竹炭微粒劑型的研發,利用緩釋(Delay release)劑型,大腸定位釋放,將包覆腸衣的竹碳微粒製成膠囊劑型,活性竹碳球經口服用後,胃酸可溶解外層膠囊,釋出腸衣顆粒,但在酸性pH2值下,顆粒不會被溶解,直至顆粒進入大腸於鹼性pH值 (pH> 7)下,顆粒的腸衣被溶解而釋出竹碳粉,不只分散性佳,並可避免在小腸段時吸收營養物質,這種劑型開發可應用於保護較容易被胃酸或膽鹽破壞的活性物質及珍貴藥物,例如益生菌,將益生菌包埋在竹炭粉層中,可避免胃酸、膽鹽的傷害,安全抵達腸道定殖。

大腸定點釋放竹碳微粒之溶離實驗

  將竹碳微粒放在三種不同pH緩衝溶液中,分別為 pH 1.0 buffer(模擬胃) ; pH 4.5(模擬十二指腸) buffer ; pH 7.2 buffer(模擬大腸),觀察時間點: 30min ; 60 min ; 90min後竹炭微粒崩散情形

 

  

 

 

 

竹碳微粒在不同pH值溶液30分鐘後的崩離情況。

竹碳微粒在 pH 7.2 buffer的環境下,大概在開始溶離實驗後的6~7分鐘明顯地釋放出來。 

竹碳微粒球在不同pH值溶液60分鐘後的崩離情況。
竹碳微粒在pH 4.5的溶液開始有崩散現象,呈現微灰色狀態,竹碳微粒在pH7.2的溶液60分鐘後,幾乎已全數崩散。

竹碳微粒在不同pH值溶液90分鐘後的崩離情況。
竹碳微粒在pH 1的溶液開始有崩散現象;pH 4.5 buffer 裡面所呈現的灰色變得比較明顯。
竹碳微粒在pH7.2的溶液90分鐘後,已全數崩散。

專利保護

此竹碳微粒劑型已取得台灣、中國專利