調整豬隻飼料配方降低氮及磷對環境之污染
壹、諸言
因環保意識之抬頭，豬糞尿所造成之污染，為養豬業者所必須克服之問題。依行政院環保署發佈之水污染防治法之畜牧業放流水標準，BOD及SS分別為100及200ppm。由民國八十七年起，則更加嚴格，更降至80及150ppm。由於可見政府對環保之重視及畜牧廢水對環境污染之嚴重性。
除了以上提及之BOD及SS外，畜牧放流水中之氮及磷濃度，亦應加以限制。氮以硝酸鹽型式污染水源後，會導致藍嬰症、胎兒畸型、嬰兒瘁死症、孩童高血壓及成人胃癌。因此，美國環保署(EPA)訂定飲用水中硝酸鹽可容許最高濃度為10ppm。另外，因氮之水溶性高，極易溶於河川及湖泊中，導致水中綠藻水生植物之大量繁殖，造成河川及湖泊優養化，使河道阻塞，洪水氾濫及水中缺氧，魚貝死亡。目前，日本已訂定放流水中氮標準為120ppm，在畜牧業方面，因極難達此標準，而暫定為260ppm。我國尚無標準，目前正研擬標準中。
在磷方面，雖磷之水溶性差，但磷沈積於土壤中後，仍可隨雨水被沖刷至河川湖泊中，造成它們優養化。目前，日本已訂定磷之放流標準為16ppm，在畜牧業方面，因難達此標準，而暫定為50ppm。在荷蘭，則明訂每公頃土地上P205撒佈量不得超過125kg。我國尚無排放標準，目前正研擬中。
貳、合成胺基酸用於飼料中之現況
由於醱酵工業之蓬勃發展，合成離胺酸(L-Lysine)及甲硫胺酸(Methionine)已上市多年，價格已大眾化，且被廣泛地添加於禽畜飼料中。目前，合成蘇胺酸(L-Threonine)及色胺酸(L-Tryptophan)亦已上市，可惜價格偏高，使用較少。
飼料中添加合成胺基酸之主要目的為補充飼料中胺基酸之不足，如玉米─ ─大豆粕為主之飼料中往往缺乏離胺酸(對豬來講)或甲硫胺酸(對雞來講)；因此豬及雞飼料中常需添加離胺酸或甲硫胺酸，以滿足牠們之需求，使禽畜發揮最佳生產效率。
補充飼料中胺基酸(如離胺酸及甲硫胺酸)之另一方法為提高飼料中蛋白質飼料(如大豆粕)用量，來提高飼料中胺基酸含量，以滿足禽畜之需求，使禽畜發揮最佳生產效率。
至於什麼時候用合成胺基酸，什麼時候用蛋白質飼料(如大豆粕)來提高飼料中胺基酸含量，就要看那種方法較經濟。當合成胺基酸較便宜，蛋白質飼料較貴時，便添加合成胺基酸於飼料中；反之，則提高蛋白質飼料用量，來提高飼料中蛋白質及其他胺基酸含量，過多之蛋白質由糞尿中排出，增加禽畜對氮之排泄量，加重氮對環境及水源之污染。因此，站在環保立場上，應儘量透過以合成胺基酸之添加來滿足禽畜對胺基酸之需求。
參、合成胺基酸降低豬隻對氮之排泄量
一頭豬採食之蛋白質(氮)，僅30％蓄積於體內，另外70％則隨糞(20％)及尿(50％)排出體外，效率實在並不高。由此估算一頭豬由出生至上市(1.3~100kg)約排泄6公斤氮，而這些氮很難由廢水處理設備加以回收。目前，唯一可行之方法為降低之來源，也就是降低它的排泄量。降低飼料粗蛋白質含量為可行方法之一，不過降低飼料粗蛋白質會使豬隻生長變慢，不合經濟原則，唯有添加合成胺基酸，才能在不降低豬隻生長情況下，降低豬隻對氮之排泄量。據研究飼料粗蛋白質含量降低一個百分點後，補充合成離胺酸及甲硫胺酸，能在不影響生長豬生長情況下，降低氮排泄量之8.5％，如進一步降低兩個百分點以上，則氮排泄量降低20％以上。不過需補充合成離胺酸、甲硫胺酸、蘇胺酸及色胺酸，才可維持豬隻正常生長；目前，因合成蘇胺酸及色胺酸太貴，這樣作並不經濟，不過，隨著它們價格之下降，低蛋白質添加胺基酸飼料之應用將大有可為。
本省養豬業者向來喜歡採用高蛋白質養豬飼料，不但造成蛋白質及金錢之浪費，亦增加氮對環境之污染。如果能夠降低目前蛋白質用量，配合合成胺基酸之補充，應可在不影響豬隻生長情況下降低豬隻對氮之排泄量。筆者利用96頭體重15kg之肉豬，分成4組，每組6重複，分別飼予：(1)18％粗蛋白質飼料(本省生長豬飼料常見用量)，(2)15％粗蛋白質添加四種合成胺基酸飼料，使飼料中離胺酸、色胺酸、蘇胺酸及甲硫胺酸達(1)組水準，(3)15％粗蛋白質添加胺基酸飼料使上述四種胺基酸達美國NRC(1988)水準。一直飼養到豬隻體重達40kg為止，並測定豬隻每日增重，飼料採食量，飼料利用效率(增重／飼料)及生產成本；另亦收集糞尿，測定豬隻對氮，BOD，SS；及氨態氮之排泄量。
結果發現把生長豬飼料粗蛋白質由18％降至15或12％後補充合成胺基酸，可降低氮排泄量之32％(p＜0.05；表一)。以一頭豬一生排泄6kg氮計算，則可降低氮排泄量約2kg；台灣每年屠宰豬隻1200萬頭，則每年減少2.4公噸氮之產生，數量相當可觀。但是降低粗蛋白質對BOD、SS、及氨態氮排泄量沒有影響(表一)，顯示透過蛋白質之降低無法降低放流水中BOD、SS含量，需另尋其他解決之道。
表一、降低飼料粗蛋白質後補充合成胺基酸對豬隻對氮、BOD、SS及氨態氮排泄量之影響
| 粗蛋白質，％ 胺基酸水準 |
18 對照組 |
15 對照組 |
15 NRC |
12 NRC |
降低粗蛋白質之影響 |
| 添加合成胺基酸種類
|
離胺酸 色胺酸 蘇胺酸 甲硫胺酸 |
離胺酸
|
離胺酸 色胺酸 蘇胺酸
|
||
| 氮排泄量，g／日 BOD排泄量，kg／日 SS排泄量，g／日 氨態氮，g／日 |
43.8 71.5 39.7 0.2 |
32.2* 63.2 45.3 0.2 |
30.2* 72.2 50.8 0.2 |
27.9* 76.7 56.3 0.2 |
-32％ ─ ─ ─ |
*顯著地低於粗蛋白質18％組(p＜0.05)
降低飼料粗蛋白質後補充合成胺基酸雖然可大幅降低豬隻對氮之排泄量，但必須仍能維持豬隻最佳生長效率才可。因唯有如此才會維持養豬業者之最大利潤，才可被推廣及應用。因此，試驗中亦測定了豬隻之生長性能。
結果發現把飼料粗蛋白質由18％降低到15％後補充合成離胺酸、甲硫胺酸、色胺酸及蘇胺酸可維持豬隻正常生長性能；即使僅補充離胺酸也可維持正常增重速率及飼料採食量，飼料利用效率(增重／飼料)雖稍差(0.40對0.38)，但差異並不太大。而進一步地把飼料粗蛋白質降低到12％後補充合成胺基酸，便明顯地降低豬隻生長表現(表二)。不過，將隨著合成蘇胺酸及色胺酸價格降低，使合成胺基酸添加量能提的更高的話，相信粗蛋白質12％飼料仍能維持豬隻正常生長，並可更進一正地降低豬隻對氮之排泄量(表一)。
表二、降低飼料粗蛋白質後補充合成胺基酸對豬隻生長性能及生產成本之影響
| 粗蛋白質，％ 胺基酸水準 |
18 對照組 |
15 對照組 |
15 NRC |
12 NRC |
| 添加合成胺基酸種類 | 離胺酸 色胺酸 蘇胺酸 甲硫胺酸 |
離胺酸
|
離胺酸 色胺酸 蘇胺酸
|
|
| 每日增重，kg 每日飼料採食量，kg 增重／飼料 每公斤飼料成本，台幣a 每公斤增重飼料成本 台幣／公斤增重a |
0.54 1.35 0.40 6.5
17.3 |
0.56 1.35 0.41 8.0
19.9 |
0.51 1.33 0.38* 6.3
17.0 |
0.42** 1.21** 0.34** 6.6
21.0 |
在生產成本方面，也是養豬生產者最重視的一環，也作了計算。因為即使豬長得再快，氮排泄量再少，但是如果成本太高，則也無法被推廣應用，而淪為紙上空談。在飼料成本及增重成本方面，以粗蛋質15％僅添加合成離胺酸飼料組為最低，而添加合成離胺酸、色胺酸、蘇胺酸及甲硫胺酸組，則因合成色胺酸及蘇胺酸價格太貴，並不經濟。粗蛋白質12％添加合成胺基酸飼料組雖飼料成本最便宜，但因豬隻生長效率太差，增重成本反而最高(表二)。總之，以粗蛋白質15％添加合成離胺酸飼料在各方面之表現最好；不但成本最低，又能降低氮排泄量，又可維持豬隻正常生長速率，一舉數得。
肆、植酸𠕇降低豬隻對磷之排泄量
植物性飼料中磷約有1／3以植酸磷形式存在，使豬隻對飼料中磷之利用率僅為20─50％。大部分不可被利用之植酸磷由糞便中排出，不但浪費且造成環境污染過多的磷累積於土壤中，易被雨水沖刷而進入地下水及河川，磷會刺激水中藻類及其他植物快速繁殖，導致水源優養化。
玉米及大豆粕為目前台灣豬飼料中最常用的原料。玉米及大豆粕中因含高量的植酸磷，所以玉米中磷的可利用率祇有10─15％，大豆粕中磷的可利用率也只25％。豬腸道內因缺乏可水解植酸磷的植酸𠕇，所以無法水解植酸磷，如何提高玉米及大豆粕中磷的利用率就格外受重視。近年來，許多研究者把植酸𠕇添加在豬飼料中，提高飼料中磷的消化率(表三)，並降低豬對磷的排泄量(表四)。
表三、飼料中添加植酸𠕇對豬隻磷消化率之影響
| 體重 | 植酸𠕇添加量(單位／公斤) | 磷消化率，％ | 文獻 | |
| 對照組 | 加植酸𠕇組 | |||
| 離乳豬，kg 11-25 7 10 |
1,450 1,200 1,000 |
38.3 27.0 60.0 |
59.9 68.0 75.0 |
(4) (13) (21) |
| 生長肥育豬，kg 35-70 37-80 21-42 15-35 20 45-110 |
1,000 1,500 1,000 1,000 1,000 800 |
20.0 12.9 15.0 24.2 42.0 29.4 |
46.0 42.6 43.0 38.0 69.0 53.5 |
(19) (11) (7) (8) (12) (16) |
表四、飼料中添加植酸𠕇對豬隻磷排泄量之影響
| 體重(kg) | 植酸𠕇添加量(單位／公斤) | 磷排泄量降低％ | 文獻 | |
| 與低磷飼料相比較 | 與完全飼料相比較 | |||
| 10 15-35 |
1,000 1,000 |
18.8 10.6 |
31.6 27.4 |
(21) (8) |
筆者及研究生黃柏仁曾經餵飼生長肥育豬(27-94kg體重)四種不同的飼糧：一、正對照組，飼糧含足的磷；二、負對照組，飼糧不添加無機磷；三、負對照組添加1,000單位植酸𠕇／公斤；或四、負對照組添加半量的無機磷及1,000單位植酸𠕇／公斤。進行此試驗的目的在於了解植酸𠕇是否可取代玉米─大豆粕為主之豬飼料中所有的無機磷(如第二磷酸鈣)的使用。測定項目包括了這四組豬的磷消化率，生長性能，磷排泄量，骨骼強度。
結果發現：第二組豬隻表現最差，第三及第四組豬隻生長及骨骼的表現與第一組(正對照組)豬隻的表現一樣好，而磷消化率增加了約30個百分點，磷排泄量由每天4.03g降低到1.91g，降低了56％(表五)。此結束顯示，植酸𠕇可以在不影響生長肥育豬生長性能及骨骼強度的情況下，取代玉米─大豆粕飼糧中所有無機磷的使用，如此可以降低磷排泄量的一半。在國外，也有報告指出，植酸𠕇可以取代離乳豬及幾乎可取代生長肥育豬玉米─大豆粕為主飼料中所有無機磷的使用。
本試驗室也發現植酸𠕇也可以提高飼料中的鈣的消化率(表五)，而植酸𠕇僅在胃中有作用，胃中的低pH環境為植酸𠕇水解植酸磷釋放出無機磷的最好地方，往後在小腸及大腸因pH值的昇高，植酸𠕇並無作用。
表五、飼料中添加植酸𠕇取代無機磷使用之試驗(27─94公斤生長肥育豬)
| 項目 | 第一組 | 第二組 | 第三組 | 第四組 |
| 正對照 | 負對照 | 負對照加植酸𠕇 | 負對照加植酸𠕇加無機磷 | |
| 每日增重，公克 | 695a | 604b | 697a | 705a |
| 飼料／增重 | 3.04b | 3.48a | 3.13b | 3.02b |
| 股骨重量，公克 | 273ab | 236b | 270ab | 292a |
| 股骨斷裂強度，公斤 | 359a | 252b | 353a | 380a |
| 磷消化率，％ | 28.3b | 23.3b | 55.7a | 59.6a |
| 磷排泄量，公克／天 | 4.03a | 3.41b | 1.91c | 1.91c |
| 鈣消化率，％ | 47.9a | 37.2b | 49.9a | 56.2a |
a b c同行數據標以字母者差異顯著(P＜0.05)
伍、結論
本文提供如何透過飼料配方降低氮及磷排泄量，而降低環境污染的一些方法。如再配合政府有關放流水中氮磷標準之頒布，應可廣泛地被養豬業者所接受及使用。任何業者(當然包括畜牧業)，已無法像過去一樣僅一味地追求個人利潤便可，而必須顧及整個社會成本；如何透過科技之開發及應用，增加生產利潤，降低成本，實為任何產業生存成功之不二法門。(BASF 1995 肥畜磷𠕇研討會)
飼料營養雜誌(p.55∼61)─姜樹興．九五年第七期
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