豬隻對磷的利用及需要
一、前言
環保署在84年8月24日舉辦的高屏溪流域養豬廢水氮磷管制及去除處理研討會中決議，即將訂定並實施水源保護區養豬廢水中氨氮及磷鹽的管制。據目前政府規定之水源區養豬放流水標準：82至87年氨氮為20mg／l，磷酸鹽為10mg／l；而87年以後氨氮為10mg／l，磷酸鹽為4mg／l。現在絕大部分的養豬戶都有污水處理設備，雖BOD及SS可以達到政府的標準，但氨氮及磷酸鹽則無法達到，故政府一旦實施養豬放流水氨氮及磷酸鹽的管制，若養戶不及早因應，勢必會威脅到畜牧業者的生存。因此如何降低放流水中氨氮及磷酸鹽含量，是我們應該重視的問題。有關如何降低放流水中氨氮及磷酸鹽含量的因應措施，在短程目標方面有降低飼料中粗蛋白質及磷含量、肉豬飼料多段化、選擇含磷低或磷利用效率高的方面有經濟性植酸脢的開發、污水處理設備的更新及新處理方法的開發等等。然而就實際狀況而言，降低廢水中磷酸鹽含量的措施，似乎較氨氮困難而不確定，主要原因在於豬隻對植物中磷的利用效率差；同時有關磷代謝的研究甚少，無法確認健康發育的骨骼對磷的需要量。丹麥國家動物科學研究所(National Institute of Animal Science)的J. A. Fernandez(1995)利用同位素方法測定豬隻對鈣磷的代謝指出：ARC(1981)採用複因子方法估計豬對鈣及磷的需要量有問題，他認為內源損失的鈣及磷是固定的，不會隨著體重的增加而提高，同時也不認為鈣磷的利用率會隨著體重的增重而下降。若據此研究，豬隻對鈣磷的需要量將因而調整。
二、磷吸收及代謝的控制
(一)控制磷吸收及代謝的激素
控制磷吸收及代謝的主要激素包含1,25-(OH)2-膽鈣化固醇(1,25-(OH)2-cholecalciferol)、副甲狀腺激素(parathyroid hormone)、及抑鈣激素(calcitonin)。1,25-(OH)2-膽鈣化固醇是維生素D3的代謝產物，在腎臟中產生，經由血液至小腸細胞核中促進鈣結合蛋白(calcium binding protein)及其他蛋白質的合成，進而刺激鈣及磷的吸收，此外它可活化噬骨細胞(osteoclast)，使骨質中鈣離子及磷酸鹽釋放出來；以及刺激鈣離子及磷酸鹽在腎小管之重吸收作用。副甲狀腺激素的作用是促進1,25-(OH)2-膽鈣化固醇的合成、活化噬骨細胞、以及在腎臟中促進磷酸鹽的排泄，但增加鈣離子的重吸收作用。而抑鈣激素的主要功能是將骨表面之未分化細胞轉變成造骨細胞(osteoblast)，導致鈣離子及磷酸鹽沉積在骨中。
(二)磷在小腸中輸送的機制
磷在小腸中輸送的機制與鈣相似，但有關磷的研究報告不多，其真正的機制尚不清楚。Chen et al., (1974)利用老鼠外翻小腸囊，證實1,25-(OH)2-膽鈣化固醇可促進小腸對磷的吸收。Taylor(1974)採用佝僂症及維生素D3處理雞隻的外翻小腸囊指出：維生素D3可促進磷的吸收，而與鈣離子的存在與否無關，同時也證明磷的吸收為主動吸收，但Jongbloed and Kemme(1990)指出飼料中高鈣會影響磷的吸收。此外仔豬供餵低磷日糧組其血漿1,25-(OH)2-膽鈣化固醇含量及1α-Hydroxylase活性較高磷日糧組者為高，同時低磷日糧組有高血鈣的現象(Engstrom et al., 1985)，顯示磷的吸收機制與鈣的不同。
三、飼料原料中磷的消化率和利用率
豬隻對飼料原料中磷的消化率及利用率列於表1及表2。表面消化率採用豬隻體重為45-110kg，而NRC(1988)生物可利用率採用豬隻體重為15-35kg。表1中大麥、玉米、小麥、及大豆粕磷表面消化率及生物可利用率相差不多，而小麥粉頭相差較大，可能是加工方法不同所致。Jongbloed and Kemme(1990)指出小麥中有植酸脢活性存在(1,000 IU／kg)，而使小麥中磷的消化率較其他穀類為高，而當原料加熱至80℃以上時，植酸𠕇的活性喪失，此時小麥及小麥粉頭磷的消化率分別降低46％及20％。大麥磷消化率較高的原因是它有植酸脢活性，夏季品系植酸脢活性為630IU／kg；而冬季品系為350IU／kg。由植物性飼料中植酸磷含量得知，飼料中非植酸磷部分的磷由植酸磷中釋出，而提高磷的消化率及利用率。動物性飼料原料及礦鹽中磷的表面消化率及NRC生物可利用率，仍維持在70％以上之水準，在飼料中可提供相當大量的可消化磷。
表1. 豬隻對植物性飼料原料中磷的消化及利用率
| 原料名稱 | 磷含量(g／kg DM) | 表面1消化率(％) | NRC(1988)生物利用率(％) | |
| 總磷 | 植酸磷 | |||
| 大麥 | 4.4 | 2.8 | 39 | 31 |
| 玉米 | 3.2 | 2.1 | 17 | 15 |
| 小麥 | 4.1 | 2.9 | 47 | 50 |
| 小麥粉頭 | 12.0 | 9.6 | 28 | 45 |
| 米糠 | 17.0 | 13.8 | 12 | 25 |
| 玉米筋粉 | 9.8 | 6.8 | 20 | ─ |
| 大豆粕 | 6.6 | 4.0 | 37 | 38 |
| 高粱 | 2.8 | ─ | ─ | 22 |
| 麩皮 | 11.6 | ─ | ─ | 35 |
1來源Jongbloed et al., (1991)
表2. 豬隻對動物性飼料原料及礦鹽中磷的消化及利用率
| 原料名稱 | 磷含量(g／kg DM) | 表面1消化(％) | NRC(1988)生物利用率(％) |
| 骨粉 | 85.7 | 68 | 82 |
| 魚粉 | 25.2 | 86 | 100 |
| 水解羽毛粉 | 1.6 | 75 | ─ |
| 脫脂乳粉 | 10.6 | 91 | ─ |
| 肉骨粉 | 87.6 | 80 | 93 |
| 第二磷酸鈣 | 182.0 | 69 | 100 |
1來源Jongbloed et al., (1991)
四、肉豬對磷的需要量
(一)ARC(1981)對磷之推薦量
ARC(1981)採用複因子方法估計肉豬對磷的需要量，它所採用的計算公式如下：
磷淨需要量(g／日)＝磷內源損失(g／日)+正常生長下磷的蓄積(g／日)
肉豬對磷的需要量(g／日)＝磷需要量(g／日)／磷的可利用率(％)
由屠體分析及平衡試驗的結果得到，肉豬每增重1kg磷的蓄積量，依體重如下：出生至50kg為10.0-0.1×W(活體重)g／kg增重；50至90kg為5.0g／kg增重。據Axelsson(1939)資料訂定肉豬內源性損失為2g／100kg活體重，此處表示磷內源損失隨體重的增加而提高。磷可利用率據平衡試驗結果，依體重不同依次如下：5kg，80％；25kg，75％；45kg，70％；90kg，65％。上列磷蓄積量表示的單位為：每增重1kg所蓄積磷的mg數，故需先乘以相對應體重之隻日增重，將其單位轉變為g／日(每日所需的g數)。由上所述，ARC(1981)對肉豬所推薦磷的需要量如表3。
表3. 肉豬對磷需要量
| 活體重(W kg) | 隻日增重(ADG kg／d) | 淨需要量(g／d) | 利用率(％) | 需要量(g／d) |
| 5 | 0.27 | 2.7 | 80 | 3.4 |
| 25 | 0.55 | 4.6 | 75 | 6.1 |
| 45 | 0.78 | 5.2 | 70 | 7.4 |
| 90 | 0.79 | 5.8 | 65 | 8.9 |
(二)據Fernandez試驗結果估計磷的需要量
J. A. Fernandez(1995)採用35及65kg豬隻，經平衡試驗及同位素測定試驗結果認為：
1. 豬隻對磷的利用率，未因體重的增加而有顯著的改變(如表4)，而ARC(1981)估計磷的利用率，隨著體重的增加而下降的看法，是過度簡化複雜的狀況，並未考慮到引用中文獻混淆因子。
表4. 不同體重肉豬磷平衡試驗
| 體重(kg) | 攝食量(g／日) | 吸收量(g／日) | 磷平衡(g／日) | 消化率(％) | 利用率(％) |
| 35 | 3.0 | 1.4 | 1.1 | 46.7 | 36.7 |
| 35 | 7.6 | 4.4 | 3.3 | 57.9 | 43.4 |
| 35 | 11.7 | 5.7 | 3.9 | 48.7 | 33.3 |
| 65 | 3.7 | 1.5 | 1.4 | 40.5 | 37.8 |
| 65 | 8.1 | 4.3 | 3.8 | 53.1 | 46.9 |
| 65 | 13.0 | 6.5 | 4.6 | 50.0 | 35.4 |
J. A. Fernandez, 1995
2. 磷內源損失在不同磷攝食量及相同來源下，亦未因體重的不同，而有顯著的變化(如表5)，此點亦與ARC(1981)採用Axelsson(1939)資料，認為每100kg體重磷的內源損失為2g的法，有所不同。
表5. 不同體重肉豬磷的內源損失
| 體重(kg) | 攝食量(g／日) | 磷內源損失(mg／日) | 平均(mg／日) |
| 35 | 3.1 | 347 | |
| 35 | 7.6 | 412 | |
| 35 | 11.7 | 367 | 375c |
| 65 | 3.7 | 286a | |
| 65 | 8.1 | 431b | |
| 65 | 13.0 | 365ab | 361d |
ab間P＜0.05。 cd間P＜0.05。 J. A. Fernandez, 1995
3. 骨的增長(accretion)及骨灰中磷的含量，在相同體重不同磷攝食量下，無顯著的差異存在；而在不同體重下，有顯著的不同。體重35kg骨的增長及骨灰中磷的含量分別為4.0g／日及2.7mg／g；而65kg者分別為6.1g／日及2.2mg／g(如表6)。由以上結果模擬磷在體內之代謝顯示：由於骨的增長在相同體重下，有一致的表現，而不論其磷攝食量的高低，故磷攝食量愈高，骨中磷鹽釋出的量愈少，同時腎臟的排出量也愈多，這表示磷攝食量偏高時，骨中磷的代謝速率低，而骨的發育是否正常，有待進一步的探討，因此以骨骼強度做為磷需要量的指標，亦待商榷。據Fernandez試驗結果估計肉豬磷的需要量，列於表7。其中豬隻對磷之淨需要量較ARC推薦量略低，惟Fernandez試驗中磷的利用效率較低，似有再確認的必要。
表6. 不同體重肉豬骨的增長
| 體重(kg) | 攝食量(g／日) | 骨的增長(g／日) | 骨灰磷含量(mg／g) |
| 35 | 3.0 | 3.9 | 2.8 |
| 35 | 7.6 | 3.9 | 2.6 |
| 35 | 11.7 | 4.2 | 2.7 |
| 35kg平均 | 4.0a | 2.7b | |
| 65 | 3.7 | 5.9 | 2.3 |
| 65 | 8.1 | 6.3 | 2.2 |
| 65 | 13.0 | 5.9 | 2.1 |
| 65kg平均 | 6.1c | 2.2d | |
ab間P＜0.05。 cd間P＜0.05。 J. A. Fernandez, 1995
表7. 據Fernandez試驗估計肉豬磷的需要量
| 活體重(W kg) | ADG(kg／d) | 蓄積量(g／kg gain) | 淨需要量(g／d) | 需要量(g／d) |
| 5 | 0.27 | 9.5 | 2.9 | 6.4 |
| 25 | 0.55 | 7.5 | 4.5 | 10.0 |
| 45 | 0.78 | 5.5 | 4.7 | 10.4 |
| 90 | 0.79 | 5.0 | 4.3 | 9.5 |
註：(1)內源性損失為0.37g／d。(2)磷利用率為45％。
(三)各飼養標準中磷需要量的比較
各飼養標準中磷需要量的比較，列於表8。肉豬前期磷的需要量在各飼養標準間差異不大，其中ARC推薦量較低。而肉豬後期NRC及台灣的推薦量較高，似乎有調降空間。
表8. 各飼養標準中磷需要量的比較
| 體重(kg) | NRC(1988) | ARC(981) | 臺灣(1990) | Fernandez(1995) |
| 25 | ─ | 6.1 | ─ | 10.0 |
| 45 | ─ | 7.4 | ─ | 10.4 |
| 20-50 | 9.5 | ─ | ─ | ─ |
| 20-60 | ─ | ─ | 10.8 | ─ |
| 50-110 | 12.4 | ─ | ─ | ─ |
| 60-100 | ─ | ─ | 13.0 | ─ |
| 90 | ─ | 8.9 | ─ | 9.5 |
五、結論
(一)養豬廢水中磷酸鹽含量的降低措施應予重視。
(二)有關磷對骨正常生長之代謝試驗有再確認的必要。
(三)台灣肉豬磷的需要量似有調降空間，而種豬宜則保守。
飼料營養雜誌(p.45∼52)─陳申君．九六年第一期
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