由於其獨特結構及優異生物相容性等特性，使得蛋白質奈米纖維(protein nanofiber)或蛋白質澱粉樣纖維(protein amyloid fibril; AF)相當適合作為催化劑/酶之固定化底物或載體(immobilization matrix)。金屬奈米粒子因其優異之催化活性及穩定性而適合作為工業用之催化劑；然而，由於其高表面能而導致奈米粒子容易聚集，從而阻礙了其催化效能。於本研究中，我們製備乳清分離蛋白(whey protein isolate; WPI)之澱粉樣纖維(AF)以作為銀奈米粒子(AgNP)之載體，並將上述所製備之銀奈米粒子–乳清分離蛋白澱粉樣纖維系統用於催化亞甲基藍(methylene blue)還原反應。我們首先經由化學還原途徑或光化學途徑合成不同一維澱粉樣纖維複合材料(AgNP/WPI-AF)之催化系統，並以紫外光–可見光光譜儀及穿透式電子顯微鏡對所製備具銀奈米粒子沉積澱粉樣纖維複合材料之性質進行鑑定；結果顯示，乳清分離蛋白澱粉樣纖維表面之銀奈米顆粒大小約為2–30 nm。接著，我們除了以實驗方式探討不同途徑所製備銀奈米沉積之澱粉樣纖維複合材料催化亞甲基藍降解反應之效能外，我們亦採用兩種不同之動力學模型分析上述不同催化系統下之亞甲基藍降解反應數據，並獲取不同催化系統下之反應速率常數及重要熱力學參數。結果顯示，Langmuir-Hinshelwood型之機制較適合用來描述亞甲基藍之還原反應被銀奈米粒子沉積澱粉樣纖維複合材料催化之數據。研究最後，透過監測連續過濾週期中亞甲基藍之去除百分率，以評估所製備銀奈米粒子沉積澱粉樣纖維複合材料之可重複使用性(reusability)。本研究之成果提供了一個澱粉樣纖維相關複合材料之應用實例。（化工系王勝仕教授提供）
圖1. 本研究結果之概觀圖 (overview)
圖2. 穿透式電子顯微鏡-能量色散X射線光譜 (TEM-EDX) 對透過(A)化學還原途徑以及(B)光化學還原途徑合成之銀奈米粒子沉積乳清分離蛋白澱粉樣纖維 (AgNP/WPI-AF)之元素分析結果圖。結果圖中包含TEM圖、元素點散圖(氮(N)、氧(O)、鈾(U)與銀(Ag))以及EDX光譜圖。
圖3. 銀奈米粒子沉積乳清分離蛋白澱粉樣纖維(AgNP/WPI-AF)薄膜之可重複使用性。(A)以化學還原合成之AgNP/WPI-AF薄膜過濾亞甲基藍溶液之紫外光–可見光吸收光譜及亞甲基藍去除百分率。(B)以光化學還原合成之AgNP/WPI-AF薄膜過濾亞甲基藍溶液之紫外光–可見光吸收光譜及亞甲基藍去除百分率。結果圖中表示為5次薄膜可重複使用次數 (reuse cycle)。