客座總編輯 農業部農業科技司司長、財團法人農業科技研究院代理院長 李紅曦
學歷:國立臺灣大學園藝學系碩士
經歷:曾任農委會臺中區農業改良場場長、農委會茶業改良場場長、農委會科技處副處長、財團法人食品工業研究所董事。
口述╱李紅曦 採訪整理╱游昇俯 圖片提供╱農業部農業科技司
提升農產品價值是農業生技應用的重要領域,其中食品生技在農業生技產值占大多數,隨著全球高齡化趨勢,機能性食品及保健產品市場需求是重要趨勢。我國農業生技研發已有相當成果,如外泌體技術、機能性成分萃取及農業廢棄物再利用,將農產品轉化為高值化生技產品。然而,農業生技發展面臨原料穩定性、產業鏈整合及市場導向等挑戰,擴展臺灣農業的競爭力仍需產學單位及農業部共同努力。
聯合國生物多樣性公約(CBD)認為,「生物技術是利用生物系統、活體或其衍生物用於特定項目的生產或改善其製程的任何應用技術」;經濟合作暨發展組織(OECD)則將生物技術定義為「將科學與技術應用於生物體及其衍生之產品與模型,進而改變生物體或非生物體材料,藉以獲得知識、商品和服務」。
農業,廣義來說就是運用生物技術生產的產業。各國對「農業生技」定義略有不同,我國農業部門從2002年起便界定「農業生技」範疇包括動物用疫苗、植物種苗、生物性肥料、生物性農藥、水產養殖、畜禽養殖、食品生技等7個領域,此後動物用疫苗再納入藥品,2006年並新增檢測診斷,總計8個領域。
食品生技產值占農業生技逾7成 高齡社會帶動市場成長
根據中華經濟研究院調查,2024年我國農業生技產值達879.04億元,以食品生技領域產值674.22億元占76.7%最大,其次是植物種苗91.29億元、占10.39%,畜禽養殖45.66億元、占5.19%,水產養殖27.41億元、占3.12%,生物性農藥20.08億元、占2.28%,生物性肥料8.31億元、占0.95%,檢測診斷7.67億元、占0.87%,動物用疫苗與藥品4.39億元、占0.5%。
隨著全球高齡少子化,慢性病及肥胖人口增加,對健康保健需求日益增長,根據Euromonitor公司市場研究,包含機能性食品及飲料、膳食補充劑兩大類保健營養食品,2023年全球市場規模已達7,360億美元(約合新臺幣近23兆元);並且依據《2023食品產業年鑑》,我國保健營養食品市場規模也是逐年攀升,估計2023年已達1,802億元。
隨著國人對健康的追求,農業不只是生產農產品供國人食用,農產品也可以抽取特定成分,開發成生技產品、保健產品;甚至是過去不食用、頂多當作肥料的農業廢棄物,如檸檬皮、魚骨頭等,也可以萃取特定成分利用。透過萃取機能性成分,讓人不必為了達到保健效果而吃大量農產品,且能讓農產品突破保鮮期的限制。
育種、生物性農藥、飼料添加物、動物疫苗等生技研發,有助農業因應氣候變遷衝擊、提高生產力、永續經營;藉由生物技術開發保健、保養產品,更可增加農產品多元用途、提升價值,並隨生技產品市場擴大,往前帶動農林漁畜產品的生產,進而促進農產業繁榮。
原料生產是農業生技利基 SPF豬試驗平臺助攻「外泌體」研究
然而,要將農產品開發為生技產品,面臨許多挑戰。臺灣農業是小農經營型態,生產標準不一,農業素材原料規格難以穩定,需要科學化生產管理;產業鏈整合較不足,農業素材難以有效對接生技產業需求,或是相關技術無法落實產業應用,亟需要與後端的醫療、健康產業跨領域合作,將農業生技轉譯商品化,導入市場導向的開發策略。
農業生產農產品,農業部門有天然原料供應優勢,應善用多年累積育種、植物組織培養、作物栽培等核心技術,與生技產業良好銜接。例如,中央研究院以原住民常用野菜「昭和草」開發護肝、抑制黑色素腫瘤的技術,但野外採集昭和草不符經濟效益,機能性成分不穩定,農業部臺中區農業改良場因此建立栽培及採後處理技術,協助產業取得穩定原料來源。
又如大豆擁有豐富的植物性蛋白質,臺中農改場也育成蛋白質含量高達40%的品種「台中1號」,可提供產業高蛋白質含量的大豆原料,已技轉弘陽生技公司、大人物農產運銷合作社、中都農業生產合作社等3家業者,開發植物肉等產品。
近年生技產業風靡「外泌體」(exosome)技術,所謂外泌體是細胞所分泌的一種擁有雙層脂質膜、大小約30至150奈米的囊泡,內含蛋白質、脂質、mRNA、DNA等遺傳物質及細胞訊息傳遞物質,可開發免疫調節、細胞組織修復再生、延緩老化及作為癌症藥物載體等多元應用。
行政院2017年科技會報提出「強化醫材產業價值鏈CRO服務量能」,農委會(今農業部)即開始建置高階醫材臨床前試驗平臺,提供無特定病原(SPF)豬隻作為試驗動物,至今國內只有農業部100%出資成立的農業科技研究院可生產SPF豬隻血漿外泌體,可提供再生醫學等研究所需的生醫材料,並建置臨床前試驗模式與服務平臺,提供生技產業臨床試驗合作。
科研計畫「以終為始」對接需求 農科園區、育成中心再促產學合作
為提升農業素材產品加值應用,農委會2016至2019年「安全機能性產品產業價值鏈之優化整合與加值推動」計畫,即「以終為始」、以市場需求導向設定研發護眼、抗憂鬱、延緩老化及抗代謝症候群等四大目標用途產品,例如,補助醫藥工業技術發展中心投入臺灣特有作物臺灣藜(俗稱紅藜)改善脂肪肝研究,已成功技轉台灣外泌體公司,生產保健食品。
2020至2023年「建構高值化農產素材開發與產業鏈結服務」計畫,推動將農產加工食品延伸為農業素材,增進農業素材多元應用,提升農產品價值。成果包括將臺灣原生香檬萃取活性成分,製造生技產業可應用的「精華粉」;研發「大豆發酵製作植物雞精技術」,技轉生產素食友善的營養補充品等。計畫至今已完成47件技轉授權、取得9件專利,推出近150項技術與產品,帶動整體產業鏈衍生效益達9.17億元。
除了科技計畫,農業部轄下設置農業科技園區,是世界少有以農業為主的科技園區,一、二期已進駐業者共118家,藉營造產業聚落,發揮彼此加乘效益。農業部所屬農、林、漁、畜4個試驗所及農科院分別設有創新育成中心,便利業界與試驗單位產學合作,提供其研發協助,農科院的育成中心還能提供資金媒合等商務服務,促進生技研發。
農業部並設立國家農業科學獎及科技農企業菁創獎等獎項,鼓勵研發及應用;每年帶領業者參與國內外展會,包括台灣創新技術博覽會、台灣醫療科技展及泰國亞洲國際集約化畜牧展(VIV ASIA)、日本東京農業展(J-AGRI)等,推動農業生技朝向國際化擴散。
健康福祉、再生醫療產業夯 農業部聚焦銀髮保健、外泌體技術
健康福祉、再生醫療及數位醫療是國內新興重點推動產業。農業部致力因應高齡化與精準健康需求,投入機能健康與銀髮友善等健康飲食產品開發,針對退化性關節疾病、肌少症、乾眼症、骨質疏鬆等問題,開發個人化保健食品;並發展動植物及微生物來源外泌體生產技術,拓展農業生技於醫療、醫材領域應用。
農業部依據「高值化計畫」研發成果,2024至2025年持續推動「農產食品技術創新及產業化」計畫,透過「農食加工技術創新及產業化」及「大健康農產加工加值」兩大主軸,開發新興農業素材應用技術,並逐步建立國產農業素材機能營養指標與篩選機制,作為素材開發運用參考。
褐藻中萃取褐藻醣膠,具有抑制癌細胞、抗氧化、幫助肌肉生長等效果,水產試驗所繼小分子褐藻醣膠萃取技術後,去年再完成「褐藻膳食補充劑生產技術」技轉,有助產業運用澎湖海帶、馬尾藻及馬祖裙帶藻等在地褐藻開發生技產品,替代進口褐藻醣膠產品。
臺南區農業改良場「黑豆機能性成分製備技術」也已成功技轉給業者,生產適合銀髮族的優質蛋白飲保健食品等產品。