行政院國家科學委員會補助 大專學生參與專題研究計畫研究成果報告

行政院國家科學委員會補助

大專學生參與專題研究計畫研究成果報告

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計 畫 ：

名 稱

七種本土菇類所含中性粗多醣體保濕效能之評估

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執行計畫學生： 鍾卓成

學生計畫編號： NSC 99-2815-C-041-003-B

研 究 期 間 ： 99 年 07 月 01 日至 100 年 02 月 28 日止，計 8 個月 指 導 教 授 ： 王貴弘

處理方式： 本計畫涉及專利或其他智慧財產權，2 年後可公

開查詢

執 行 單 位： 嘉南藥理科技大學化妝品應用與管理系

中華民國 100 年 03 月 30 日

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摘要

本計畫找尋七種菇類-金針菇、杏鮑菇、香菇、草菇、洋菇、木 耳、秀珍菇中萃取中性粗多醣，進行保濕效性評估、抗氧化及美白測 試，藉此建立一系列菇類中性多醣體數據，期望瞭解這七種菇類在化 妝品上的應用。本實驗取七種菇類利用熱回流方式萃取，加入 5 倍體 積乙醇沉澱所得的粗多醣體。此粗多醣體透過離子交換樹脂層析清除 帶電荷之多醣與獲得電中性之粗多醣體。所獲得中性多醣進行各項活 性評估，在抗氧化評估上，抑制 DPPH 自由基的效能並不顯著，但在 總抗氧化能力（TEAC）、亞鐵離子(Fe²⁺)螯合能力，總多酚含量測定 上草菇及洋菇均顯示優異的抗氧化效益。總抗氧化能力上洋菇和草菇 均超過 80%清除率；亞鐵離子(Fe²⁺)螯合評估上草菇與洋菇也非常優 異；在總酚測定上草菇總酚含量 100%、洋菇 80%；抑制酪胺酸酶 (tryrosinas)活性則與金針菇及木耳最為優異。經皮水分散失(TEWL) 測定保濕能力結果顯示這七種菇類皆有不錯的保濕效果。

綜合以上數據這七種菇類具備抗氧化與保濕效能的皮膚保養品 功能性原料的潛能，應廣泛加以運用，與提昇台灣農產品之附加價 值。

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研究動機與研究問題

台灣地處中低緯度，為熱帶及亞熱帶氣候區，天然資源豐富，許 多草本植物以深入民間傳統醫藥及食補藥材。美國聞名評論家預測：

中草藥現代化與生物科技，將是未來最具潛力的產業之一。2008 年 金融海嘯各國經濟受創，但全球化妝品銷售卻呈現正成長率，且高達 280 多億美元市場，台灣也高達 4.4 億美元，可看出化妝品銷售並不 受景氣影響。根據資料顯示，台灣化妝品市場可達 600 億台幣，但在 我國只佔了 0.55%生產毛額，遠低於鄰近日本。1973 年我國衛生機關 才有化粧品衛生管理條例；1994 年化妝品工業才加入一般工業類別 才出現在經濟部出版「經濟部工業發展年鑑」，2004 年經濟部工業局 瞭解化粧品產業重要性，將「保健機能性食品及化妝保養品」列入「挑 戰 2008：國家發展重點計畫」中產業高值化項目¹。

根據 2007 年美國市場調查指出：藥用化妝品（Cosmeceutical）

零售銷售高達 16 億美元，並估計在 2012 將達到 21 億美元；另一則 調查也指出：美國要用化妝品市場於 2004 年 26 億美元至 2009 年近 10 億美元成長；在同年歐洲市場也成長了 4.8%，其中有份歐美受訪 者調查有 56.1%人認為藥粧品有效改善肌膚上的問題 ²。結合以上相 關數據均證明了要用化妝品在市場上的重要性。

其中，含中草藥的化妝品將成為新一代天然化妝品配方的趨勢。

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因中草藥萃取液蘊含豐富的生物活性，且有益皮膚的協調作用，而外 用含有中草藥萃取液的化粧品，進而達到保養效果。

文獻回顧與探討

我國醫藥起源甚早，相傳于西元前七百年左右，神農氏嘗百草，

著本草經首開我國醫藥先驅。隨著科技再進步，含藥化妝品之副作用 漸被發現，導致中草藥再度為吾人所重視，而爭先研究。中草藥化妝 品是目前發展趨勢，國外早已開始流行中草藥產品，且回溯過去醫藥 典籍漢代神農本草經、唐宋之新修本草、開寶本草到明清的本草綱目 等，不乏記載了與美容相關文獻。

菇類可以調節生理機能，也能阻礙膽固醇及致癌物質吸收，加速 代謝體外，能預防感冒與癌症。在預防醫學上菇類是優良補品，它內 含維他命 D2 前驅物，可調節人體磷酸，讓鈣素轉變為磷酸鈣形態。

兒童正處骨骼發育，牙齒在更換時，需大量磷酸鈣，菇類可堅固牙齒 法瑯質防止蛀牙 ³。菇類也可促進氧化作用，內含許多酵素增強肝臟 機能，此外還可以增強免疫、抗高血壓、高膽固醇血症、抗發炎等作 用⁴。

金針菇(Flammulina velutipes)屬於金錢菌屬之真菌，又名叫冬菇、

增智菇和金菇等，含有豐富的蛋白質和碳水化合物、纖維素及低脂肪，

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是一種有營養和低卡路里的食物。又由於金針菇含有許多醣蛋白、蛋 白聚醣、朴菇素(flammulina)等多種生物活性物質而被認為具有很高 的藥用價值。目前相關研究指出金針菇所含的葡聚醣和異多醣體證明 有免疫調解和抗腫瘤活性⁵。

杏鮑菇(Pleurotus eryngii)屬於口蘑科側耳屬的菇類，以木屑塑膠 瓶栽培，因菇柄的側生粗大，具有杏仁味，而有杏仁鮑魚菇的雅稱，

肉質滑嫩好吃，為所有鮑魚菇類中風味最佳，並具有強大分解木質纖 維素的能力 ⁶。

香菇(Lentinula edodes) 香菇富含維生素Ｂ群、鐵、鉀、維生素Ｄ 原，「維生素Ｄ原」需要接受日照，才能轉化成人體能吸收的維生素 Ｄ。根據日本科學家的研究，證明香菇對降低膽固醇、抗癌（含干擾 素）、改善肝機能都有不錯的效果。香菇有許多增強免疫的特性，包 括強化自然殺手細胞及增加gamma干擾素的產量。研究人員宣稱在放 射治療之前先使用香菇多醣體治療，可以防止白血球細胞數量的減少

7。

草菇(Volvariella volvacea)屬於光炳菇科小包腳菇屬的菇類，以稻 草堆肥栽培，菇體灰黑色，在菌苞未裂開 小包腳菇，就是小小的很 可愛，我們常吃的草菇。在市面上看到的草菇，一個個的樣子長得像 鳥蛋，吃起來肥嫩鮮美的，其實是尚未成熟的出生蕈；草菇還含有一

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種抗癌的異蛋白成分，而且還能改善體質、提高免疫力、降低膽固醇、

增強人體的抗癌能力。

洋菇(Agaricus bisporus)屬於口蘑科蘑菇屬的菇類，又稱蘑菇，以 稻草堆肥栽培為主，菇體白色，新鮮時可生食。十八世紀開始於法國 栽培，1953台灣農業試驗所引進栽培，曾經為台灣產量最高之菇類，

具相當高的經濟價值。

黑木耳(Auricularia spp.)屬於木耳科木耳屬的菇類，以木屑太空 包栽培，表面有毛，背面常覆有一粉白的孢子層，。木耳適合生長在 潮溼的環境裡。木耳在食用菌中，被譽為「菌中之冠」，因為具豐富 營養，加上木耳含有多醣類物質，能增強人體的免疫力，與調節淋巴 細胞、加強白血球的吞噬能力，是非常好的養生食材。價廉的木耳是 一種不起眼到令人幾乎無視於它存在的菇類食品，在家常菜中也只是 扮演配菜成分的角色，殊不知也有抗腫瘤細胞的潛力。一般而言，肉 瘤細胞在體內外實驗都會無限制地增殖，但研究證實，老鼠體內所轉 殖肉瘤細胞的增殖及增生，卻受所注射木耳高分子多醣體的抑制，腫 瘤塊明顯地小於未注射木耳高分子多醣體的老鼠的腫瘤塊⁸。

秀珍菇(Pleurotus ostreatus)屬於口蘑科側耳屬的菇類，以木屑塑 膠瓶栽培，因叢生，個體小，菇柄側生形狀似蠔，常稱蠔菇，也屬於 鮑魚菇類。

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在先前文獻之報告與本計畫先導之試驗分析，結果顯示本計畫的 可行性非常高，而且藉由本計畫所建立的皮膚功效性測試平台，可以 協助評估所開發的菇類所含粗多醣與其衍生之皮膚之效能，可以將多 醣的功效評估科學化及量化，對於製造之產品所顯現功效具有公正、

客觀並具說服力的證明。

研究方法及步驟

本研究計畫主要研究步驟，分為三大部分，分別為 1.六種菇類的 中性粗多醣體萃取；2.測試七種菇類粗多醣體與中性粗多醣體保濕功 效；3.進行抗氧化及美白活性評估，其實驗方法步驟如下：

1.中性粗多醣體萃取

將七種菇類粉碎後加入 3 倍體積的純水加熱回流萃取兩次，合併 萃取液後加入 5 倍體積的乙醇，過濾沉澱物、即為菇類之粗多醣體。

所得粗多醣體透過離子交換樹脂層析去除帶電荷之多醣體，並獲得中 性粗多醣體。再經冷凍乾燥 48 小時後，放置-20^。C 冷藏備用。

2.中性粗多醣體保濕功效

手部先使用肥皂清潔，自然乾燥後取 10％中性粗多醣體 100 µl 均勻塗抹於左手臂，於室溫 25^。C、濕度 60％下進行測定。再依不同 時間點觀察六次，記錄六次時間分別為 1.塗抹前、2.塗抹後 5 分鐘、

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3.塗抹後 30 分鐘、4.塗抹後 60 分鐘、5.塗抹後 90 分鐘、6.塗抹後 120 分鐘觀察，與經皮水份散失測定儀探針測量認取 4 點。

3.中性粗多醣體抗氧化及美白評估

（a）清除 1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH)自由基能力之測定：

以適當的中草藥萃取物濃度，在 96 well 盤中加入 50 µl 之中草 藥萃取物溶液，再加入 150 µl 400 µM DPPH 溶液(0.0157 g 溶於 100 ml 之 80%甲醇)，最後總體積為 200 µL。在室溫下混合均勻 90 分鐘 後，在波長為 517 nm 偵測反應前及反應後的吸光值¹¹。

（b）Trolox 當量的抗氧化能力(Trolox Equivalent Antioxidant Capacity, TEAC)測定：

本實驗配置濃度 ABTS 1000 µM、H2O2 500 µM、Peroxidase 44 unit/mL，ABTS、H2O2、Peroxidase 及水以 1：1：1：6 比例混合均 勻，避光室溫下靜置反應 1 小時，做為 trolox 之檢量線，反應後產生 藍綠色之 ABTS 陽離子自由基。以適當的中草藥萃取物濃度，在 96 well 盤中加入 20 µl 之中草藥萃取物溶液，再加入 180 µl ABTS 自由 基溶液，最後總體積為 200 µL。在室溫下混合均勻 10 分鐘後，以波 長 734 nm 測量其吸光值 ¹²。

（c）總多酚含量(Total phenolic contents)測定：

沒食子酸(gallic acid)為多酚酸的一種，由於植物中的沒食子酸含

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量甚多，因此沒食子酸可作為進行檢測的標準品。此測定採 Folin 試 劑，以先做一組標準品，將 4 mg 沒食子酸溶於 10 ml 的甲醇後，分 別取 100 µl 的濃度 0 µl/ml、25 µl/ml、50 µl/ml、100 µl/ml、200 µl/ml、

400 µl/ml 於離心管中，各加入 1N-Folin-Ciocalteu phenol reagent 100 µl 靜置 20 分鐘後，再加入 20%的 sodium carbonate 200 µl 搖勻，並於室 溫靜置 10 分鐘，以高速離心機室溫轉速 10000 rpm 離心 5 分鐘，取 上清液 150 µl 至 96 well 盤中。設定 750 nm 測量其吸光值，可得到一 多酚的標準曲線，並計算回歸方程式。將待測物樣品的處理步驟與標 準曲線的方式相同，待測得吸光值後，依照標準曲線的回歸方程式來 計算樣品中酚類化合物的總含量。

（d）亞鐵離子(Fe²⁺)螯合能力評估：

樣品可以是純品、粗萃取物或乾燥粉末，要做此試驗前，需先使 此樣品完全溶解於水或其他溶劑，若有不溶現象，須再經離心或過濾 的處理，使樣品呈澄清透明狀態的測試液。取不同濃度的樣品及控制 組 100 L，加入 3.7 L 的 methanol，先加入 2 mM 的 FeCl2 0.1 L，30 秒後再加入 5 mM 的 ferrozine 0.2 L，反應 10 分鐘後，檢測 562 nm 的 吸光值。吸光值越低表示樣品螯合亞鐵離子的能力越強。由吸光值判 定，吸光值愈低者，表示測試樣品之螯合鐵能力愈強。或以螯合鐵能 力百分比表示，即螯合鐵能力愈高抗氧化效果愈佳。

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（e）抑制酪胺酸酶(tryrosinas)活性評估：

於 96-well multiplates 中，取配置樣品 20 L 加入 25 L 酪胺酸酶(25 unit)混合後至室溫下靜置 10 分鐘後加入 155 L 的 2.5 mM L-tyrosine 或 L-Dopa 溶液，等待反應時間 1 小時後取出至波長 450 nm 測其吸光 值測定。維生素 C 為正向對照組。

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結果與討論

1.抑制 DPPH 自由基之清除率評估

從 DPPH 清除自由基的評估中顯示（如圖一），粗多醣體在抑制 DPPH 自由基清除率，3 最優異，其次 7＞1＞6。圖二為中性多醣，

在 DPPH 的清除效果其清除率依序為 5＞7＞3＞4。

圖一、七種菇類粗多醣（1.金針菇 2.杏鮑菇 3.香菇 4.草菇 5.洋菇 6.木耳 7.秀珍菇）抑制 DPPH 自由基之清除率。

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圖二、七種菇類中性多醣（1.金針菇 2.杏鮑菇 3.香菇 4.草菇 5.洋菇 6.木 耳 7.秀珍菇）抑制 DPPH 自由基之清除率。

2. 總抗氧化能力（TEAC）

由圖三所示，粗多醣草菇及洋菇清除率接超過 80%，另外金針菇、

香菇及秀珍菇總抗氧化能力均超過 40%。在圖四中的中性多醣體總抗 氧化能力也非常優異，另外可看出粗多醣與中性多醣兩者並無太大差 異。

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圖三、七種菇類粗多醣（1.金針菇 2.杏鮑菇 3.香菇 4.草菇 5.洋菇 6.木耳 7.秀珍菇）總抗氧化能力（TEAC）

圖四、七種菇類中性多醣（1.金針菇 2.杏鮑菇 3.香菇 4.草菇 5.洋菇 6.木 耳 7.秀珍菇）總抗氧化能力（TEAC）

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3.亞鐵離子(Fe²⁺)螯合

由圖五所示，粗多醣除了木耳與秀珍菇，其餘五種菇類接超過 30%清除率，尤其草菇及洋菇均超過 50%，而杏鮑菇也有 40%以上清 除率。圖六為中性多醣與粗多醣清除率有相同效果。

圖五、七種菇類粗多醣（1.金針菇 2.杏鮑菇 3.香菇 4.草菇 5.洋菇 6.木耳 7.秀珍菇）亞鐵離子螯合評估

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圖六、七種菇類中性多醣（1.金針菇 2.杏鮑菇 3.香菇 4.草菇 5.洋菇 6.木 耳 7.秀珍菇）亞鐵離子螯合評估

4.總分含量

本實驗結果顯示香菇、草菇、洋菇具有相當高比例多酚含量，除 了杏鮑菇外，金針菇、木耳及秀珍菇總酚含量也均超過 40（圖七）。

圖八中性多醣在總酚含量表現也相當優異。

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圖七、七種菇類粗多醣（1.金針菇 2.杏鮑菇 3.香菇 4.草菇 5.洋菇 6.木耳 7.秀珍菇）總酚含量測定（TPC）

圖八、七種菇類中性多醣（1.金針菇 2.杏鮑菇 3.香菇 4.草菇 5.洋菇 6.木 耳 7.秀珍菇）總酚含量測定（TPC）

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5.抑制酪胺酸酶(tryrosinas)活性評估

圖九可看出金針菇粗多糖再抑制酪胺酸酶活性最佳，其次依序木 耳＞秀珍菇＞杏鮑菇＞香菇＞草菇＞洋菇。圖十中性多醣在抑制酪胺 酸酶上效能與粗多醣是相同的。

圖九、七種菇類粗多醣（1.金針菇 2.杏鮑菇 3.香菇 4.草菇 5.洋菇 6.木耳 7.秀珍菇）抑制酪胺酸酶之評估

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圖十、七種菇類中性多醣（1.金針菇 2.杏鮑菇 3.香菇 4.草菇 5.洋菇 6.木 耳 7.秀珍菇）抑制酪胺酸酶之評估

6.多醣保濕效性評估

由表一所示，整體木耳保濕效果最佳，香菇在 5 分鐘及 30 分鐘 表現最優異，杏鮑菇則在 90 分鐘及 120 分鐘最佳，再來依序為洋菇

＞金針菇＞秀珍菇＞草菇。 表二中性多醣也與表一無太大變動，七 種菇類經皮水分散失排列均為相同。

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表一、粗多醣經皮水分散失(TEWL)評估(單位:g/hm².)

空白 5 分 30 分 60 分 90 分 120 分 control（H₂O） 12.4±0.4 16.5±0.3 16.8±1.3 16.3±0.5 16.2±1.4 15.9±0.7 金針菇 12.0±0.6 15.8±0.5 16.5±1.1 16.1±0.4 16.3±1.0 16.1±0.4 杏鮑菇 13.3±0.1 15.5±0.1 16.1±0.6 15.7±0.7 15.5±0.4 15.1±0.5 香菇 11.5±0.3 15.2±0.6 15.8±0.7 15.7±0.3 15.6±0.7 15.7±1.1 草菇 13.1±0.2 16.7±1.2 17.0±1.0 16.8±1.4 16.9±0.6 16.7±0.1 洋菇 13.5±0.1 15.6±0.7 16.3±0.1 16.0±0.9 16.1±0.3 15.8±0.5 木耳 13.9±0.5 15.3±1.5 15.8±0.6 15.5±0.2 15.5±0.3 15.6±0.1 秀珍菇 12.7±0.3 16.5±1.1 16.8±0.2 16.5±0.6 16.7±0.5 16.4±0.3

表二、中性多醣經皮水分散失(TEWL)評估(單位:g/hm².)

空白 5 分 30 分 60 分 90 分 120 分 control（H2O） 13.2±0.6 16.3±0.2 16.8±0.2 16.6±0.4 16.1±0.9 15.9±0.2 金針菇 13.3±0.3 16.1±0.4 16.5±0.8 16.3±0.3 16.6±0.7 16.4±0.5 杏鮑菇 12.5±0.7 15.5±0.1 16.0±0.5 15.8±0.4 15.6±0.3 15.2±0.4 香菇 11.5±0.1 15.4±0.6 15.9±0.3 15.9±0.9 15.8±0.6 15.8±0.8 草菇 14.2±0.5 16.9±1.1 17.1±0.3 16.8±0.5 16.6±0.2 16.7±0.2 洋菇 12.9±0.5 16.8±0.8 16.4±0.7 16.0±0.1 16.0±0.4 15.9±0.1 木耳 13.7±0.2 15.5±0.5 15.8±1.3 15.4±0.2 15.5±0.3 15.5±0.6 秀珍菇 13.5±0.9 16.4±0.1 17.2±0.6 16.8±0.3 16.7±0.6 16.2±0.1

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本計畫所完成之成果分述如下 1.所有活性測定評估

評估項目 測試之結果

粗多糖抑制 DPPH 自由

基 香菇＞秀珍菇＞金針菇＞木耳＞洋菇＞草菇＞杏鮑菇

中性多醣抑制 DPPH 自 由基

秀珍菇＞洋菇＞香菇＞洋菇＞木耳＞杏鮑菇＞香菇

粗多醣總抗氧化能力 草菇＞洋菇＞香菇＞秀珍菇＞金針菇＞杏鮑菇＞木耳

中性多醣總抗氧化能力 草菇＞洋菇＞香菇＞秀珍菇＞金針菇＞杏鮑菇＞木耳

粗多醣亞鐵離子螯合 草菇＞洋菇＞杏鮑菇＞金針菇＞秀珍菇＞香菇＞木耳

中性多醣亞鐵離子螯合 草菇＞洋菇＞杏鮑菇＞金針菇＞秀珍菇＞香菇＞木耳

粗多糖總酚含量 草菇＞洋菇＞香菇＞金針菇＞木耳＞秀珍菇＞杏鮑菇

中性多醣總酚含量 草菇＞洋菇＞香菇＞木耳＞金針菇＞秀珍菇＞杏鮑菇

粗多醣抑制酪胺酸酶 金針菇＞木耳＞秀珍菇＞杏鮑菇＞香菇＞草菇＞洋菇

中性多醣抑制酪胺酸酶 金針菇＞木耳＞秀珍菇＞杏鮑菇＞香菇＞草菇＞洋菇

2.在 DPPH 粗多醣中香菇、秀珍菇及金針菇表現最為優異，中性多醣 則是秀珍菇、洋菇和香菇，可看出秀珍菇不論在粗多醣或中性多醣 中清除自由基均突出；

3.七種菇類粗多醣及中性多醣在總抗氧化能力顯示，草菇和洋菇具有 非常優異的抗氧化效果，其餘的金針菇、香菇和秀珍菇清除自由基

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也有不錯之表現；

4.總多酚含量的評估不論在粗多醣或中性多醣均可看出草菇和洋菇 都具有相當高的酚含量，除了杏鮑菇外其餘含量皆超過 40％；

5.亞鐵離子(Fe²⁺)螯合能力顯示出除了木耳外，在抑制自由基上效果皆 優異，而洋菇與草菇在此抑制自由基依舊最佳；

6.在抑制酪胺酸酶(tryrosinas)活性上，木耳和金針最為優異，杏鮑菇 與秀珍菇表現也不錯；

7.雖然中性多醣與粗多醣差異不大，從以上活性評估可看出這七種菇 類在抗氧化、美白及保濕上效果均優異，未來可用粗多醣為主要的 開發原料。

8.經皮水分散失實驗顯示出不同姑類多醣均具有保濕上效果，整體之 表現木耳保濕效果最佳，間接證明菇類多醣在保濕在可以更廣泛運 用。

9.綜合以上研究，這七種菇類多醣不論在抗氧化、美白及保濕皆有優 異效果，適合應用在化妝保養品上開發，優異特色的化妝品原料，

或能成為台灣具特色之農產衍生產品。

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參考文獻

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