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1 Algae (chlorella growth factor) 藻 類 - 多 醣 類 生 長 因 子

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3 I. 藻 類 資 源 1. 定 義 海 藻 是 指 生 長 在 海 洋 中 的 藻 類, 基 本 上 它 們 是 一 群 能 行 光 合 作 用 且 構 造 非 常 簡 單 的 生 命 體 2. 藻 類 的 主 要 特 徵 3. 藻 類 的 分 類 藍 藻 植 物 門 (Cyanophyta) 綠 藻 植 物 門 (Chlorophyta) 褐 藻 植 物 門 ( Phaeophyta) 及 紅 藻 植 物 門 ( Rhodophyta)

4 植 物 門 色 素 光 合 產 物 細 胞 壁 鞭 毛 細 胞 核 體 制 附 註 綠 藻 植 物 門 葉 綠 素 a b, α-, β- 胡 蘿 蔔 素 葉 黃 素 澱 粉 纖 維 素 2 根 等 長 前 端 有 單 細 胞 群 體 或 多 細 胞 廣 分 佈, 水 陸 皆 有, 全 世 界 海 產 綠 藻 約 有 1200 種 褐 藻 植 物 門 葉 綠 素 a c, 藻 褐 素 β- 胡 蘿 蔔 素 葉 黃 素 褐 藻 澱 粉 甘 露 醇 纖 維 素 褐 藻 膠 2 根 不 等 長 側 生 或 無 有 多 細 胞 99.7% 海 產, 全 世 界 約 有 2000 種 紅 藻 植 物 門 葉 綠 素 a d, 藻 紅 素 藻 藍 素 α-, β- 胡 蘿 蔔 素 紅 藻 澱 粉 纖 維 素 紅 藻 膠 或 石 灰 質 無 有 多 細 胞 98% 海 產, 全 世 界 約 有 6000 種 藍 藻 植 物 門 葉 綠 素 a 藻 藍 素 藻 紅 素 β- 胡 蘿 蔔 素 葉 黃 素 肝 醣 藍 藻 澱 粉 醣 蛋 白 纖 維 素 無 無 單 細 胞 群 體 大 多 淡 水 (75 %) 少 數 海 產

5 4. 海 藻 (seaweed) 資 源 分 佈 與 經 濟 利 用 全 世 界 共 有 2 萬 5,000 至 3 萬 種 海 藻, 主 要 膠 類 加 工 產 品 包 括 (1) alginate (2) carrageenan (3) agar-agar

6 (1) alginate a. 存 在 於 褐 藻, 褐 藻 生 長 於 寒 冷 海 域 的 礁 石 岸 邊 b. 世 界 年 產 量 :30,000 公 噸 c. 1/3 產 量 用 於 農 產 食 品 業, 做 為 人 類 食 品 d. 每 年 市 場 增 長 率 :2% 至 3%

7 (2) carrageenan a. 從 紅 藻 中 提 取 b. 全 球 年 產 量 :25,000 公 噸 c. 幾 乎 所 有 角 叉 膠 都 用 於 食 品 其 餘 則 用 於 衛 生 及 保 健 產 品 d. 市 場 的 年 增 長 率 :4% 至 6%

8 (3) agar-agar a. 存 在 於 Gracilaria 及 Gelidium 屬 的 紅 藻 b. 世 界 產 量 :11,000 公 噸 c. 91% 的 瓊 脂 用 於 食 品 業 d. 9% 用 於 細 菌 培 養 基 及 醫 藥 業

9 II. 藻 類 性 質 與 利 用 1. 藻 類 製 品 (1) 生 鮮 及 加 工 食 品 a. 藍 綠 藻 類 中 的 髮 菜 b. 綠 藻 類 中 的 滸 苔 石 蓴 c. 紅 藻 類 中 的 紫 菜 d. 褐 藻 類 中 的 海 帶 裙 帶 菜 等

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14 (2) 提 煉 藻 膠 從 海 藻 提 煉 之 各 種 藻 膠, 利 用 其 特 殊 的 凝 膠 性 粘 稠 性 及 乳 化 性, 應 用 廣 泛

15 藻 膠 種 類 原 藻 用 途 褐 藻 膠 (Alginate) 洋 菜 (Agar) 巨 藻 屬 (crocystis) 海 帶 屬 (Laminaria) 馬 尾 藻 屬 (Sargassum) 囊 葉 藻 屬 (Ascophyllum) 石 花 菜 屬 (Gelidium) 翼 枝 菜 屬 (Pterocladiella) 龍 鬚 菜 屬 (Gracilaria) 食 品 工 業 ( 冰 淇 淋 奶 品 果 汁 果 醬 沙 拉 醬 食 品 罐 頭 之 穩 定 劑 ) 化 妝 品 工 業 ( 乳 液 牙 膏 肥 皂 洗 髮 精 ) 醫 藥 工 業 ( 藥 丸 打 粒 膏 基 手 術 用 縫 線 敷 料 代 用 血 漿 假 牙 模 型 止 血 劑 消 化 道 造 影 劑 添 加 體 內 重 金 屬 吸 收 抑 制 劑 等 ) 紡 織 品 ( 彎 曲 成 形 或 硬 挺 ) 人 造 纖 維 原 料 釀 酒 之 澄 清 劑 污 水 淨 化 劑 硬 水 軟 化 劑 化 學 成 分 之 分 離 劑 鹼 類 之 精 製 油 漆 及 塑 膠 工 業 之 乳 化 劑 結 合 劑 安 定 劑 潤 滑 劑 及 填 充 劑 等 微 生 物 培 養 基 食 品 工 業 ( 果 凍 果 醬 澱 粉 代 用 品 食 品 罐 頭 之 穩 定 劑 凝 膠 劑 ) 紡 織 工 業 造 紙 釀 酒 之 澄 清 劑 超 微 切 片 輔 助 劑 分 析 研 究 ( 電 泳 ) 醫 藥 ( 胃 腸 不 適 膠 囊 製 作 等 ) 角 叉 藻 聚 醣 (Carrageenan) 角 叉 藻 屬 (Chondrus) 杉 藻 屬 (Gigartina) 麒 麟 菜 屬 (Eucheuma) 沙 菜 屬 (Hypnea) 食 品 工 業 ( 果 凍 果 醬 沙 拉 醬 食 品 罐 頭 之 穩 定 劑 凝 膠 劑 ) 化 妝 品 醫 藥 工 業 ( 藥 丸 打 粒 膏 基 膠 囊 胃 腸 不 適 等 ) 油 漆 等 帚 叉 藻 聚 醣 (Furcellaran) 帚 叉 藻 屬 (Furcellaria) 製 酪 業 布 糊 (Funoran) 海 蘿 屬 (Gloeopeltis) 造 紙 業 紡 織 工 業 紫 菜 聚 醣 (Porphyran) 紫 菜 屬 (Porphyra) 粘 劑

16 (3) 藥 物 類 a. 我 國 古 代 把 海 帶 當 成 長 生 不 老 藥 b. 民 間 常 用 在 驅 除 兒 童 蛔 蟲 的 鷓 鴣 菜 c. 近 代 西 洋 醫 學 * 有 退 燒 消 炎 抗 菌 抗 癌 催 生 防 止 血 栓 利 尿 等 特 殊 的 生 理 活 性 * 抗 潰 瘍 促 進 結 合 組 織 形 成 止 血 降 低 膽 固 醇 及 降 血 壓 d. 海 藻 酸 纖 維 在 新 的 創 傷 敷 料 的 應 用

17 類 群 藥 用 海 藻 用 途 石 髮 屬 (Enteromorpha) 治 痔 殺 蟲 甲 狀 腺 腫 大 解 熱 鎮 痛 喘 咳 支 氣 管 炎 綠 藻 石 蓴 屬 (Ulva) 治 甲 狀 腺 腫 大 解 熱 鎮 痛 利 尿 水 腫 積 聚 松 藻 屬 (Codium) 治 泌 尿 器 病 水 腫 驅 蛔 蟲 催 生 褐 藻 紅 藻 傘 藻 屬 (Acetabularia) 鐵 釘 菜 屬 (Ishige) 海 帶 屬 (Laminaria) 小 海 帶 屬 (Endarachne) 馬 尾 藻 屬 (Sargassum) 紫 菜 屬 (Porphyra) 石 花 菜 屬 (Gelidium) 翼 枝 菜 屬 (Pterocladiella) 麒 麟 菜 屬 (Eucheuma) 珊 瑚 藻 屬 (Corallina) 龍 鬚 菜 屬 (Gracilaria) 沙 菜 屬 (Hypnea) 角 叉 藻 屬 (Chondrus) 縱 胞 藻 屬 (Centroceras) 樹 枝 軟 骨 藻 (Chondria) 蜈 蚣 藻 屬 (Grateloupia) 海 蘿 屬 (Gloeopeltis) 治 泌 尿 器 病 水 腫 治 頸 淋 巴 腺 炎 消 炎 利 尿 治 甲 狀 腺 腫 大 泌 尿 器 病 催 生 提 煉 碘 鉀 治 泌 尿 器 病 水 腫 胃 病 痔 疾 治 頸 淋 巴 腺 炎 水 腫 消 炎 解 熱 利 尿 提 煉 碘 鉀 治 甲 狀 腺 腫 支 氣 管 炎 扁 桃 腺 炎 咳 嗽 緩 和 輕 瀉 劑 治 氣 管 炎 胃 病 痔 疾 提 煉 洋 菜 緩 和 輕 瀉 劑 治 氣 管 炎 胃 病 痔 疾 提 煉 洋 菜 藥 丸 糖 衣 治 甲 狀 腺 腫 大 扁 桃 腺 炎 支 氣 管 炎 喘 咳 胃 病 痔 疾 泥 灰 土 驅 蟲 劑 治 甲 狀 腺 腫 水 腫 泌 尿 器 病 防 潰 瘍 藥 丸 糖 衣 提 煉 洋 菜 治 支 氣 管 炎 胃 病 痔 疾 提 煉 角 叉 藻 聚 醣 治 支 氣 管 炎 扁 桃 腺 炎 胃 病 喘 咳 粘 滑 劑 提 煉 角 叉 藻 聚 醣 腸 胃 不 適 驅 蛔 蟲 驅 蛔 蟲 降 血 壓 治 甲 狀 腺 腫 大 扁 桃 腺 炎 支 氣 管 炎 防 高 血 壓 壞 血 病

18 海 藻 酸 纖 維 在 新 的 創 傷 敷 料 的 應 用 * 創 傷 敷 料 可 分 為 天 然 高 分 子 創 傷 被 覆 材 與 合 成 高 分 子 創 傷 被 覆 材 * 天 然 高 分 子 創 傷 被 覆 材 -- 應 用 天 然 材 料 所 具 有 之 生 物 活 性, 包 括 止 血 抗 沾 黏 抗 菌 等 功 能 所 製 成 的 被 覆 材

19 -- 海 藻 素 敷 材 製 備 與 應 用 原 理 i. 天 然 高 分 子 多 醣 體 的 纖 維 或 乾 凝 膠 (Xerogel) 製 成 的 不 織 布 形 式 ii. 以 昆 布 類 (Laminariae) 的 海 藻 最 為 強 硬 且 有 類 似 纖 維 的 結 構 iii. 海 藻 酸 黏 液 經 擠 壓 轉 化 做 成 纖 維 針 扎 無 塵 室 中 製 成 敷 材 包 裝 滅 菌

20 * 海 藻 酸 敷 料 的 特 性 -- 優 異 之 親 和 性 -- 離 子 交 換 反 應 -- 高 吸 水 性 maggot cleaner

21 * 抗 菌 性 敷 材 海 藻 酸 加 銀 和 Polyhexamethylene Biguanide (PHMB) 等 抗 菌 劑, 抵 抗 容 易 引 起 感 染 的 細 菌 i. 減 少 部 分 或 深 層 傷 口 的 地 方 所 引 發 感 染 的 危 險 ii. 覆 蓋 在 皮 膚 縫 線 的 位 置 和 外 科 手 術 切 口 的 部 分, 或 是 氣 管 造 口 術 (Tracheostomies) 的 周 圍

22 (4) 飼 料 龍 鬚 菜 (Gracilaria) 是 九 孔 養 殖 重 要 餌 料 (5) 肥 料 a. 避 免 雜 草 及 蟲 害 發 生 b. 提 高 土 壤 的 保 水 力 及 改 善 土 壤 結 構 c. 製 造 泥 灰 土 或 改 變 土 壤 的 酸 鹼 值 (6) 能 源 a. 利 用 大 型 海 藻 生 產 碳 氫 化 合 物 ( 油 酒 精 甲 烷 ) b. 為 人 類 未 來 的 新 能 源 開 拓 了 新 境 界 doomsday

23 2. 海 藻 多 醣 類 膠 體 (1) 紅 藻 膠 質 製 品 a. 紅 藻 膠 質 的 基 本 化 學 成 分 * 由 β-&α-galactose 組 成 的 半 乳 糖 膠, 羥 基 大 量 被 硫 酸 半 酯 基 所 取 代 * 不 同 種 類 紅 藻 所 含 膠 質 中 半 乳 糖 的 構 型 及 所 含 硫 酸 基 的 數 量 與 結 合 位 置 不 同 * 主 要 製 品 有 瓊 膠 (agar) 卡 拉 膠 (carrageenan) 叉 紅 藻 膠 (Furcellaran) 海 蘿 膠 (Funoran) 等

24 (2) 褐 藻 (Alginate) 化 工 產 品 -- 從 褐 藻 以 鹼 提 取 出 的 水 溶 性 高 黏 度 膠 體, 是 所 有 褐 藻 所 共 有 的 細 胞 間 多 糖 -- Alginate 為 一 種 線 性 不 分 支 的 聚 合 物, 其 包 含 有 β-(1 4)-linked D- mannuronic acid (M) and α-(1 4)- linked L-guluronic acid (G)

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26 III. 海 藻 成 分 之 分 離 與 利 用 1. 生 質 (biomass) (1) 醣 質 系 及 澱 粉 系 主 要 供 糧 食, 餌 或 飼 料 用 途

27 (2) 纖 維 素 系 a. 纖 維 素 系 資 源 若 用 來 作 為 糧 食 餌 飼 料 或 工 業 醫 藥 等 原 料 須 分 解 處 理 * 纖 維 素 分 解 酵 素 -- 天 然 纖 維 素 與 木 質 素 複 合 體, 分 解 酵 素 製 劑 亦 難 分 解 -- 木 質 素 分 解 菌 可 分 解, 然 因 生 長 慢 而 未 達 利 用 階 段 * 熱 鹼 處 理 目 前 去 木 質 素 大 都 採 用 熱 鹼 處 理, 相 當 耗 費 能 源 b. 纖 維 素 系 資 源 之 省 能 源 性 分 解 技 術 遲 遲 而 未 能 達 到 實 用 化

28 2. 藻 類 與 陸 上 植 物 資 源 利 用 之 比 較 (1) 藻 類 生 長 迅 速 (2) 木 質 素 含 量 少 (3) 海 藻 類 的 栽 培 收 穫 對 環 境 影 響 小 (4) 海 藻 多 醣 類 難 被 哺 乳 動 物 消 化

29 a. 無 法 直 接 被 利 用 來 作 為 哺 乳 動 物 飼 料 * 難 被 哺 乳 動 物 所 消 化 -- alginic acid fucan laminaran cellulose ( 此 類 多 醣 類 目 前 廣 被 使 用 於 發 酵 原 料 工 業 原 料 食 品 及 醫 療 用 材 等 用 途 ) * 少 數 可 利 用 成 分 -- mannito1 fucosterol b. 難 消 化 性 多 醣 轉 變 為 食 品 或 飼 料 用 途 * 利 用 以 海 藻 類 或 矽 藻 類 為 餌 之 動 物 的 消 化 酵 素 * 利 用 微 生 物 生 產 酵 素

30 3. 海 藻 成 分 常 被 食 用 之 海 藻 乾 重 組 成 以 碳 水 化 合 物 含 量 最 高

31 日 月 貝 玉 貝 笠 貝 4. 貝 類 之 褐 藻 多 醣 類 分 解 酵 素 a. 二 枚 貝 之 酵 素 儲 藏 器 官 的 桿 晶 laminarinase(ec , EC ) b. 卷 貝 之 alginatelyase (EC ) c. 蝸 牛 之 cellulase 蠑 螺 赤 貝

32 5. 貝 類 之 外 的 酵 素 a. 如 脊 索 動 物 ( 海 鞘 ) 棘 皮 動 物 ( 海 膽 ) 及 節 肢 動 物 ( 南 極 蝦 ) 之 多 醣 分 解 酵 素 b. 微 生 物 之 褐 藻 多 醣 類 分 解 酵 素

33 6. 食 品 保 存 劑 之 製 造 * 雞 蛋 白 溶 菌 酶 香 辛 料 及 其 萃 取 物 胺 基 酸 酒 精 以 及 各 種 有 機 酸 類 等 (GRAS) * 天 然 保 存 劑 需 高 濃 度 才 能 抑 制 食 品 腐 敗 菌 * 抑 菌 效 果 因 食 品 成 分 不 同 而 異 * 效 果 最 好 的 是 下 列 昆 布 之 萃 取 物 Laminaria japonica Areschoug, L. japonica var Ochotensis, L. angustata kjellman, L. angustata var longissima Miyabe, L. religiosa Miyabe

34 7. 海 藻 所 含 消 化 酵 素 (α-amylase lipase) 抑 制 劑 之 分 離 與 利 用 (1) α-amylase a. 廣 存 於 各 種 生 物 體 內 為 水 解 Starch glycogen 之 α-1,4- linkage 之 內 切 水 解 酵 素 b. 人 體 唾 液 及 胰 臟 分 別 具 有 將 口 腔 或 消 化 管 內 之 澱 粉 轉 換 成 單 糖 或 寡 糖 之 功 能

35 (2) amylase inhibitor a. 能 抑 制 澱 粉 分 解 酵 素 之 活 性, 可 作 為 * 抗 肥 胖 之 減 肥 劑 * 高 血 糖 症 之 治 療 劑 * 糖 尿 病 之 治 療 劑 * 蛀 牙 之 預 防 劑 b. 來 源 * 可 自 小 麥 萃 取 出 α-amylase inhibitor * 由 海 藻 裡 萃 取 者, 能 同 時 抑 制 α- amylase 及 lipase 之 inhibitor

36 8. 褐 藻 酸 之 分 離 與 利 用 solgin( 分 子 量 5 萬 G/M=1/1 之 褐 藻 酸 鈉 鹽 ) 生 理 活 性 : (1) 促 進 有 害 物 質 之 排 泄 (2) 促 進 膽 固 醇 之 排 泄 (3) 抑 制 血 清 膽 固 醉 的 上 昇 (4) 抗 潰 瘍 (5) 促 進 排 便

37 9. sodium alginate 的 臨 床 醫 學 功 能 Sodium alginate 是 Polyuronic acid 的 鈉 鹽 (1) 可 急 速 回 昇 血 壓, 又 能 維 持 循 環 血 液 量 之 增 加 及 促 進 循 環 系 統 之 充 實 作 用 (2) 促 進 由 火 傷 引 起 類 似 Histamine 毒 素 之 排 出 (3) 刺 激 骨 髓, 加 速 造 血 之 作 用

38 10. 衛 生 署 許 可 之 藻 類 天 然 色 素 綠 藻 色 素 Chlorella Colors 由 綠 藻 取 得 主 成 分 : 葉 綠 素 (Chlorophyll) 紫 菜 色 素 Laver Colors 由 紫 菜 (Porphyra tenera KJELLM.) 取 得 主 成 分 : 藻 紅 素 (Phycoerythrin) 藍 藻 色 素 Spirulina Colors 由 藍 藻 (Spirulina) 取 得 主 成 分 : 藻 藍 素 (Phycocyanin)

39 IV. 綠 球 藻 生 長 因 子 (chlorella growth factor, CGF) 1. 生 長 因 子 與 組 織 工 程 (1) 生 長 因 子 (growth factor) 可 定 義 為 : a. 無 機 質 維 生 素 或 激 素 等, 可 促 進 生 物 生 長 的 因 子 b. 為 了 細 胞 分 裂 必 須 添 加 於 培 養 基 的 特 異 性 物 質

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41 (2) 海 藻 膠 在 組 織 工 程 上 的 潛 力 a. 有 較 低 的 排 斥 作 用 及 較 高 的 生 物 相 容 性 b. 源 於 海 洋 取 得 不 虞 匱 乏, 價 格 比 天 然 高 分 子 ( 膠 原 蛋 白 透 明 質 酸 ) 或 人 工 合 成 高 分 子 ( 聚 乳 酸 聚 酯 酸 ) 便 宜 c. 完 整 組 織 工 程 須 包 含 生 長 激 素 : * 將 生 長 激 素 以 化 學 鍵 固 定 於 材 料 表 面 * 使 用 胜 肽 鍵 形 式 鍵 結 吸 附

42 2. 藻 類 生 長 因 子 CGF (1) 綠 ( 球 ) 藻 (Chlorella)

43 Chlorella a. Chloros: 綠 色 ;elle: 小 b. 又 稱 綠 血 球 -- 與 紅 血 球 體 積 相 似 c. 補 血 功 能 -- 和 血 紅 素 構 造 相 似 d. 生 長 快 速 -- 二 十 一 世 紀 最 佳 食 品 e. 植 物 性 蛋 白 質 來 源

44 (2) 綠 球 藻 對 於 人 體 的 功 效 a. 正 常 化 免 疫 系 統 * Interferon -- 綠 球 藻 之 細 胞 壁 含 酸 性 多 醣 體 可 引 發 人 體 產 生 干 擾 素 -- 干 擾 素 可 明 顯 地 增 加 體 內 巨 噬 細 胞, 吞 掉 外 來 細 菌 和 致 病 物 質, 又 有 抗 癌 的 效 果

45 * CGF -- 可 刺 激 T 細 胞, 提 高 人 體 免 疫 能 力 ( 特 別 是 對 抗 病 毒 能 力 ) -- 活 化 細 胞, 剌 激 細 胞 組 織 重 生, 延 緩 老 化 現 象 -- 活 化 蛋 白 的 合 成, 加 速 脂 肪 代 謝

46 * Carotene -- 含 大 量 胡 蘿 蔔 素, 是 抗 氧 化 及 正 常 化 免 疫 系 統 之 重 要 物 質 -- 使 抵 抗 力 提 高 而 治 癌 防 癌 減 少 病 毒 感 染 ( 如 感 冒 ) 等 -- 平 衡 過 於 亢 進 之 自 身 免 疫 系 統 而 使 之 趨 向 正 常, 可 消 炎 解 毒

47 b. 排 除 毒 素 體 內 環 保 綠 球 藻 可 以 剌 激 大 腸 蠕 動, 通 便 秘 並 地 把 人 體 積 聚 之 毒 素 排 出 體 外 c. 保 健 與 養 顏 * 修 補 基 因 * 豐 富 營 養 素 d. 調 節 酸 鹼 體 質 是 鹼 性 食 品, 能 中 和 酸 性 體 質

48 (3) 綠 球 藻 在 水 產 養 殖 上 的 運 用 a. 水 質 的 調 控 方 式 主 要 可 分 為 兩 種 : * 使 用 化 學 藥 劑 來 去 除 水 中 有 機 分 子 或 無 機 分 子 -- 便 宜 又 有 效 -- 藥 物 殘 留 * 利 用 微 生 物 分 解 水 中 物 質 -- 光 合 細 菌 -- 微 細 藻 類

49 b. 綠 球 藻 在 傳 統 水 產 養 殖 的 運 用 一 般 是 用 作 魚 蝦 池 的 水 色 ( 做 水 ) 以 控 制 水 池 的 水 質 微 細 藻 類 水 色 的 優 缺 點 表 藻 種 藻 類 水 色 優 點 缺 點 矽 藻 Chaetoceros sp. Skeletonema sp. Nitzschia sp. Navicula sp. 紅 棕 色 或 粉 紅 色 水 易 肥 成 長 快 綠 藻 以 Chlorella sp. 為 主 翠 綠 色 或 濃 綠 色 水 色 穩 定 環 境 優 成 長 穩 定 病 變 少 藍 綠 藻 易 倒 藻 不 易 維 持 易 造 成 溶 氧 不 足 以 Spirulina sp. 為 主 墨 綠 色 提 高 水 溫 臭 土 味 形 成 池 塘 快 速 老 化

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51 V. 其 他 藻 類 產 品

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