公元2000年目標：
真正全球科技公司對緊急事件之快速反應
一、簡介：21世紀之進展
科學的進步是不斷的採用新觀念和發現，對已為人接受之理論和想法挑戰。1990年代之進步不僅因為快速發現的腳步，同時驅動市場之發展，較少依靠政府給予之研究費用。同時全世界科學資訊高速公路的到來已去除了以前西方研究人員獲得資訊之主要利益。現在，知識由國際網路傳播，全世界之研究者在所有領域最新發展下，幾乎不需花費就可解決問題或接受協助。今日可經由電腦之讀寫在幾分鐘內僅需花地區的電話費，可由全世界獲得幫助和靈感。
Alltech的發展始於1980年就以上述方式，希望能在農業上第一個發現問題，且提出最經濟的解決方案，對Alltech公司以及所有公司而言的挑戰就是如何在此知識完全自由交換之狀況下，如何維持在全世界市場之優勢。自由的行動和自由的反應只有在問題和想法可以公開分擔和解決下尋找到。
開放系統之成功依靠人們授權之行動，一組人之成功必需有其焦點，這一群人必需瞭解中心問題以及如何以最佳資產達到目標。
Alltech公司在20世紀最後10年的一半之際，有一技術工作人員的網狀組織，來認定全世界之問題及支持此系統來解決問題(圖1)。最近在北京開幕之生物科學中心，給Alltech公司和中國大陸大部份大學研究人員有交換想法之機會。在此一年輕和技術人員支持之生物科學中心和Alltech公司在北美及歐洲的中心接觸，可以使得市場真實面和實驗室研究的專家間架起一座橋樑。技術性注視著某些市場和國家的農業生產需要幫助，而科學家根據世界上最新技術又發展解決之方法，新產品因此誕生。
沒有那一國家或集團專賣發展出之產品，而是全組工作人員共同向前邁進，這系統和舊科學及新的資訊公路均相似，由開始到確保進度及重點工作包括現技術人員、資訊網路和生物科技中心。1995年之工作成果有那些呢？努力之成果，幫助動物生產以及造成最佳之生產且最低之成本和污染，瞭解這些以前我們必需先注意到世界農業市場和其共同之問題。
圖1. 全球溝通和解決問題：實際應用之計畫
二、世界畜牧生產：真正的世界性產業
真正的世界性產業不容易得到全世界完全飼料生產之總值。最近之預估大概在526到528百萬公噸之間，大約豬、禽、牛飼料各佔30％，而其他10％是寵物和水產飼料(表1)。這數字僅告訴我們部份資料而沒有顯現出真實的趨勢。例如，俄國過去飼料生產和美國相當，而今天之俄國僅生產16百公噸飼料，日本飼料生產減少，因為開放進口市場土地用於生產飼料和糧食減少，歐洲飼糧生產逐漸由北移往南方，荷蘭特別受影響，荷蘭飼料轉向法國和西班牙。
表1. 世界飼料生產量
| 世界飼料生產量(百萬噸) | |
| 歐聯 前歐聯 中歐 前蘇俄 美國 加拿大 墨西哥 亞洲 中國大陸 日本 巴西 拉丁美洲 中東和非洲 |
115 8 23 60 115 17 12 50 48 26 19 15 20 |
由於土地和飼料原料是決定畜牧生產之決定性因子。中國大陸進入國際市場買飼料原料以滿足她在動物生產上之需要(表2)，大陸政策是生產飼料以取代進口肉類，而大陸又缺少作物用土地，以致她未來會變成世界飼料原料的大買家。大陸目前已成為淨輸入國而非出口國。單單大陸一年需24百萬噸飼料，這是加拿大一年所生產量之總值，如果我們以美國為例，每1百萬人需0.46百萬噸之飼料，則未來中國大陸需要生產552百萬噸飼料，這是目前全世界之總產量(表3)。印度有一天會需要414百萬噸飼料，因此問題在誰要餵中國大陸和印度人。
表2. 大陸近年家畜飼料生產量
| 年 | 飼料產量(百萬噸) |
| 1982 1993 1994 1995 |
6 39 45 48 |
表3. 中國大陸、美國、印度
| 國家 | 人口(百萬) | 飼料生產量 (百萬噸) |
理論上飼料 生產量(百萬噸) |
| 中國大陸 美國 印度 |
1200 250 900 |
48 115 7 |
552 ─ 414 |
由此很清楚的可看出，飼料原料的生產和利用在未來變得非常嚴重的問題，而一些原料，例如魚粉未來一定有限，而且供應量會逐年減少，便宜的魚粉、豆粉、玉米可能不再來，因此生物技術可保證最有效利用這些缺少的原料。
1996年生物科技給農業些什麼而有別於1994或1995呢？發展了那些先進技術？如何用這些技術呢？有那些商業產品？本節討論之目的包括1996年有那些可應用及有科學根據之結果。
一般性飼料原料之最大利用：
─黃豆用酵素
商業性產品：Allzyme Vegpro
特殊性原料之利用：
─內臟、羽毛粉
商業性產品：酵素的處理。
─完美蛋白質
商業性產品：豬蛋白質1672
最佳生產量：
─促進礦物質代謝(硒和鉻)
商業性產品：Sel-plex 50
Co-Factor Ⅲ
─免疫調節體
商業性產品：Bio-Mos
(Mnnanoligosaccharide)
─沙門氏桿菌排除
商業性產品：Avi-Free
─瘤胃調節體
商業性產品：Yea-Sea-Sacc 8447
Yea-Sacc 224
(一)一般性飼料原料之最大利用
酵素增加黃豆蛋白和能量之利用。
1980年代後期和1990年代初期，酵素成為家禽飼料中之標準原料，在大麥飼料中加glucanases，在小麥中加聚戊醣𠕇，目前全世界很多營養學家，每天加酵素在最低成本最佳飼料配方中以增加能量和改善效率。
大麥和小麥抗營養物質，分析中得知其中含有Beta-glucanase和Pentosanase，可以目標抗營養物質，減少這些物質所造成同化作用，然而北美市場試圖等待一種酵素可以將黃豆粉完全之潛力發揮出來。黃豆又是到處都有的原料。黃豆不貴，來源充足，它實際上比目前用在家畜禽上更有營養價值，問題在單胃動物無法生產一種分解寡醣𠕇，例如豆科中所含之植物蜜醣(圖2略)，英國農業顧問服務部之Pugh和蘇格蘭Rslin研究所NcNab發展出一種酵素，其有雙重作用，其一在改善黃豆能量值約9-15％，同時也增加胺基酸消化率。改善胺基酸和能量之利用效率在商業上之意義，就是改善生長速率和改善飼料利用效率，以玉米、黃豆粕配製之20.8％蛋白質和每公斤2799 kcal可消化能量之肉雞飼料因添加Vegpro後，雞在3週齡內可改善增重和利用效率4％(圖3)，營養學者現在將決定減少黃豆在飼料中之量(目前黃豆價高時此點深受歡迎)，或者重新計算飼料配方。這項酵素目前稱之為Allzyme Vegpro，商場上已用在肉雞也成功的用在豬飼料中。
(二)使用特殊的原料
1. 酵素處理副產品飼料原料
由副產品中以酵素分解產生飼料原料，大部份動物生產者認為不可吃或用的動物屠體部份非常討厭而非一種機會，動物副產品常常出售或賣給油脂公司，有時這些公司甚至收取處理費用。很少人瞭解這些廢棄物有很好之飼料價值。每一百萬隻肉雞加工處理後約產生有300噸內臟和200噸的羽毛，提煉油脂可產生200噸的油脂，在英國羽毛粉每噸值300美金，而它的營養價值在150美金到300美金之間或更多，營養學家認為羽毛粉之胺基酸可消化率低且能量值低(表4)。
表4. 傳統羽毛粉的問題
必需胺基酸含量低 胺基酸可消化率很差 胺基酸種類不平衡 能量含量低 |
使用特殊酵素再加上目前已有之設備這些負面之印象是可以改善，它可在比生產一般羽毛粉更低的能量上生產出有營養價值的產品，生產者未來使用殺雞廢棄物時不是僅考慮羽毛粉的生產，而是：1. 合理價格收購內臟內於生產；2. 使用酵素將低蛋白質源的物品變成為有價值的營養物。
2. 完美或理想蛋白質
理想蛋白質的觀點是Cole 1980年代介紹而經世界上營養學家之認可(例如伊利諾研究群)，以完美比例提供可消化胺基酸，有助於離乳仔豬攝食量，避免離乳時造成之問題，增加攝食量可使得小豬在早期增重增加，有助於改善生產效率和使得達到屠宰時間縮短。根據胺基酸選擇原料再加以利用酵素水解精製可生產出一種蛋白質，可加在小豬料中成為完美胺基酸的最終產品，這種蛋白質產品叫做完美蛋白質1672，加在第一期小豬中可供其胺基酸之需要量(表5)。
表5. 典型教槽料中胺基酸消化率
| 典型教槽料 | 飼料中含量 | 胺基酸 | 飼糧中胺基酸和外加PP1672 | |
| 熟穀類 食品級乳清 黃豆粕 魚粉(曼哈坦)
|
30 30 20 5
|
+完美蛋白質1672→
|
離胺酸 甲硫+胱胺酸 羥丁胺酸 色胺酸 異白胺酸 |
100 55 65 16 50 |
英國的飼料中此種完美蛋白質的產品已顯示，可改善增重和攝食量10％(圖4)，這種產品可以成功的取代血漿蛋白質，未來將發展出提供雞和牛之完全蛋白質之飼料。
(三)最佳生產量
1. 邁向有機硒
最近的一次會議中俄亥俄大學Don Mahan教授對有機硒素有一重要的聲明，亦即「五年內可能不會再使用硒素鈉」Mahan博士是研究硒需要量的最原始的研究人，他說選擇硒酸鈉之錯誤在於它是致癌物質而且它是氧化物。諷刺的是硒酸鈉是原料使用中唯一標有警告標示的物質。
Mahan's最近顯示，使用酵母硒有助於硒的蓄積，這些結果在其他動物使用有機硒時亦被證明(表6)。
表6. 酵母硒對家禽之影響(Sel-Plex 50)
| 雞 | 減少屠體滴水損失 改善繁殖性能 改善屠體品質 改善羽毛(羽毛改善每日減少6克飼料) |
| 豬 | 減少死亡率 改善小豬出生時硒量 增加母乳硒量 降低母豬乳房炎、子宮炎、無乳症 改善屠體品質(減少水樣肉PSE) |
| 反芻獸 | 改善乳中硒含量 改善乳房炎、體細胞數 減少死胎、弱小出生牛 改善受胎率 減少胎衣滯留 |
| 水產 | 改善免疫力 增強O2攜帶力 |
有機硒用於家畜上的結果，會使人不禁興奮，Sel-Plex 50提供100％有機硒的形成，其中50％是甲硫胺酸硒，其它是胺基酸硒或蛋白質硒形式存在，甲硫胺酸硒的消化和代謝與甲硫胺酸相同，存留在身體中之量大量增加，可供代謝和存留量大量增加。重要的是奶中含硒量因為乳腺中吸收入甲硫胺酸硒而增加，這對攝取飼料或芻料中缺硒的牛或豬而言，添加上述有機硒很有用。
硒有助於改善受胎率，含有硒之還原麩酸基硫酸(GSH-PX)在畜群中或個體需要上很重要，缺硒的精子其活力不僅是使得排卵受精之能力降低(Guzman and Mahan 1989)，硒是有另一角色，在正常生長的動物蛋白質硒去碘酵素參與將甲狀素T4轉成活性的T3(Arthur 1993)，在缺硒的動物血漿中之激甲狀腺激性(TSH)和T4量均增加，而T3量減少。當碘和硒均減少時，上述狀況更惡化，要合成還原麩酸胺基酸、胱胺酸、硒是非常重要的。
如果將飼料中硒酸鈉換成有機硒時，可以看到雞和豬屠體品質或改善，雞肉滴水損失減少2-3％(圖6)，而羽毛評分高出1-2單位(圖7)，滴水損失不僅是消費者眼中看到之唯美主義因子，而實際上可導致養雞者每隻雞損失0.05元美金，因為不滴水出售雞體重較重。雞之羽毛有助於減少能量之損失，英國研究者Charles指出，羽毛好一評分點每隻雞每天可省6克飼料，而每隻蛋雞一年可省1.8公斤飼料。
豬屠體亦可因添加有機硒而改善，改善的屠體顯示在屠後29小時才開始有滴水(表7，Munoz et al., 1996)，使得屠體品質改善增加生產者紅利，Mahan指出母豬和仔豬飼料中如加入有機硒，此點就值回添加有機硒之價值。
表7. 比較硒酸鈉和Sel-Plex 50對豬成績及屠體之影響
| 硒酸鈉組 | Sel-Plex 50 | |
| 飼料利用效率 增重 開始滴水 消費者喜好 |
2.405
|
2.361 +27 克／天 +29小時 +++ |
乳牛飼料中添加Sel-Plex 50可改善受胎率，Fisher et al., (1995)報告中指出乳牛飼料中Se量改善(圖8)有助於乳中體細胞數量降低。在大乳牛場試驗結果顯示，飼料中添加Sel-Plex 50受胎率改善，和豬相同牛飼料中添加有機硒，使得小牛體內所含硒增加，因此不必注射硒劑，Mahan預估添加有機硒將成為每日之工作。只是需要五年大家才會用有機硒嗎？以Sel-Plex 50添加後改善缺硒之結果看，不到五年就會普遍使用有機硒。
2. 三價鉻─以前忽視的主要營養品
過去數年裡很少研究像鉻這樣引起研究者和生產者的興趣。酵母鉻和Picolinate鉻在肉用動物上之研究和應用均增加，由於菸鹼酸、倈啶甲酸和酵母鉻都非常相似(圖9略)，預期之結果也相同，而酵母鉻之優點在其自然和低成本。有機鉻Cr3+比無機鉻吸收上有效(40％和0.1~1％之比)，在實用上添加酵母鉻比倈啶甲酸鉻花費少66-75％。
豬飼料中添加Cr3+對屠體組成及繁殖性能有相當之改善，餵有機鉻之母豬第一胎每胎增加2隻小豬，而生長肥育豬可降低背脂厚度提高肌肉百分比(Page et al 1993, Lindemann et al 1995a, b；表8)Lindemann也指出母豬生長期不加鉻而在懷孕後期加鉻，更有正面之效果。有一試驗顯示女豬在生長期起就加鉻，而對添加鉻持續有效增加每胎頭數2.2頭。在第二個試驗中顯示，女豬在第一胎配種後使用，其改善效果在第一胎約為0.4隻／胎，在第二胎為0.8隻／胎，而第三胎為2隻／胎，這研究及其它結果顯示鉻之結果於表9，表10將不同種及生理狀態動物添加鉻之結果列出。
表8. 有機鉻對每胎頭數之影響
| 控制組 | 鉻200 ppb | |
| 試驗一、第一胎活仔 試驗二、活仔 第一胎 第二胎 第三胎 合併 |
8.9
9.2 9.7 10.4 9.6 |
11.2
9.6 10.5 12.4 10.5 |
表9. 有機鉻使用導引
| 母豬／女豬 添加量： •200 ppb鉻顯示改善每胎頭數和分娩率
反應： •依添加法而定 ─分娩率反應 •第一和第二胎改善13％(由79％改善到92％) •依基礎成績而言，改善3％到6％是合理 •如分娩率改善，淘汰率和長壽部份可改善 ─每胎頭數反應 •第一、二胎每胎增加2.3活仔數(由每胎8.9頭增加到11.2頭) •每胎改善0.4到1.0頭為較合理之數值 •試驗中增加每胎頭數，母豬並沒有增加失重 ─量測期望之反應 •有好的紀錄 •應考慮至少兩胎 •以同豬舍為測定比較，避免不同豬舍不同農場之比較 ─建議測定之項目 •每胎頭數(全部.活仔.離乳)
生長肥育豬 推薦用量： •資料顯示100到200ppb鉻 •超過200ppb無好處 •100ppb以下並沒有太大之不良效應，僅稍許減少攝食量 •母豬料中添加鉻可能影響其子代鉻之需要量 •推薦200ppb鉻但要有更多資料來證明
反應： ─資料顯示添加200ppb鉻 •15個報告中有11個報告顯示添加組第10肋骨背脂較薄 •腰眼面積則是15個報告中有5個報告指出增加 •2個報告中有2個報告指出增加屠體蛋白質 •沒有固定之結果顯示每日增重或飼料利用效率有改善，但飼料效率有正面之改善 •改進胰島素敏感性 ─現場預期結果 •第10肋骨背脂厚度和腰眼面積改善10％是合理的 •飼料利用效率預期改善0-7％ •每日增重沒有改進 •量測預期之反應 •在商業上用的測定器(Fato-meter或鋼尺)很難測得屠體變化 •背脂改善0.2英吋以上才能補生產者損失 •屠宰廠對背脂厚度減少比腰眼深度增加付的多 •要測得屠體和飼料利用效率改善，需要將實驗控制的很好及增加重覆次數。 |
| 取材自Feedstuffs 1995年12月25日 |
表10. 有機鉻對肉用動物之影響
| 乳牛 | 取代菸鹼酸 改善蹄強度 改善女牛產乳 |
| 肉牛 | 減少牛呼吸性疾病 改善緊迫下之增重 |
| 豬 | 第一胎母豬離乳仔豬多 改善生長豬效率 改善肉豬屠體精肉量 |
| 馬 | 減少激烈運動後乳酸沉積 |
很多試驗中顯示，生長肥育豬添加Cr3+可使得屠體精肉比例增加(Page et al., 1993)，最近在委內瑞拉之研究顯示在飼料中添加，酵母鉻有助於改善屠體品級(圖10)。這可能是鉻對於下視丘激素軸有其正面助益(圖11)。
圖表11. 胰島素生長激素和IGF-1間之關係
三價鉻之代謝角色是胰島素的助因子，亦即在胰島素將葡萄糖由循環系統轉入細胞中時需要鉻，增加胰島素效率之情形可由運動中馬試驗中證實。加Co-Factor Ⅲ僅需少量胰島素可以減少血中葡萄糖量，這也使得腎上腺素、葡萄糖及乳酸量減低。
肉牛和乳牛使用鉻之結果
很多鉻的添加試驗來自Guelph大學之Mowat和其工作人員，他們指出肉牛飼料中添加鉻有助於改善增重和減少緊迫(表11)。
表11. 添加有機鉻對緊迫肉牛成績和活力之影響
| 項目 | 鉻含量(ppm) | |
| 0 | 0.2 | |
| 仔牛數 體重(公斤) 初重 結束重 每日增重(公斤) 攝取量 公斤／天 0-10天 11-21天 22-30天 全期 增重／乾物質攝取量 活力(％) 0-30天 2-30天 |
21
231.6 251.2 0.66c
2.02 4.85 5.12 3.99c 0.16
52.4c 42.9c |
21
241.3 266.4 0.84b
2.8 5.64 5.51 4.66b 0.18
14.3b 0b |
有人建議泌乳牛對菸鹼酸之反應到能和鉻之生物活性有關，鉻的生物活性和含有二分子菸鹼酸有關。假使菸鹼酸缺乏則鉻無法在胰島素中扮演助因子之效果。乳牛特別是小女牛，每天攝取2-4毫克有機鉻(2-4克酵母鉻)有助於產乳。也可以1-2克之酵母鉻取代菸鹼酸可達到效果。
3. 免疫調節體：甘露蜜寡醣(Mannanoligosaccharides)
業界希望改善每一階段之成績，營養增強免疫力也被研究中。我們早就知道有些飼料物質具有免疫力，直到最近才注意到改善特殊之問題。1992年甘露蜜寡醣(Mos)開始使用於增強免疫反應，這產品是由甘露蜜寡醣的鏈用酵素抽取自特選的微生物(圖12略)。在豬保育料中加甘露蜜寡醣1-2公斤／噸就有3倍之反應：
(1)增強免疫力：增強免疫力可由膽汁中Ig增加和吞噬活性增加。
(2)病原在腸道中被吸收：很多病原例如大腸菌(包括大腸菌和沙門氏桿菌)具有甘露蜜醣特殊的血球凝集劑，由此附著在腸道和寄生在腸壁。甘露蜜寡醣(Mos)可以用做誘捕物，病原吸附在Mos上而不吸附在腸上皮細胞上，如此可除去病原而不致寄生在腸內。
(3)吸附黴菌毒素：加拿大研究黴菌毒素顯示，甘露蜜寡醣可吸附一些黴菌毒素包括F2和黃麴毒素，這也使得這項產品扮演成功之角色。
控制的試驗中已顯示Mos對成績之改善，包括改善火雞之增重(圖13 Savage et al., 1996)。除此之外由於Ig和IgA量增加，可見甘露蜜寡醣影響免疫反應(圖14)，減少仔豬和仔牛下痢(表12)，由於此物在所有的狀況下都很穩定，因此寵物飼料界用此於寵物擠壓料中。
4. 排除沙門氏菌
最近的申銷書或到電影院都會發現大家對抗抗生素細菌及感染之警報。這是一項真正的問題，1995年10月世界衛生組織建立特別之部門來抵抗新和再次潛入微生物之威脅。
動物生產方面，長期來集中在沙門氏菌。食品污染這已是一項老問題，沒有媒體之報導，例如Dustin Hoffman和Ebola病毒。然而預防注射當然是另一種方法，注意衛生和清潔當然也必需，生物抵抗機制的第一線是在消化道。
最成功的方法是增強腸內細菌來對抗病原菌。這可由外加腸內分離內之健康微生物，在沙門氏菌可能感染的地方在家禽類水或飼料中添加上述健康菌。Avi-Free是一種微生物添加劑。它包含十種微生物可以用噴灑法加在飼料上，可加於水中讓雞吃或飲下(圖15)。當腸道為這些菌佔有時，則病原菌便被排除在外，在攻毒試驗中特殊菌由盲腸中逐出沙門氏菌，減少進一步移生。
5. 瘤胃調節體
反芻獸最便宜之飼料還是在農場可生產和餵給動物之芻料，營養份餵飼的效果是成功或失敗端看反芻獸瘤胃中發酵的狀況而定。傳統加在肉牛和乳牛飼料中以改善效率、增重和產乳。由改善瘤胃內微生物產生較多丙酸來造成。由於不加抗生素在瘤胃之趨勢，目前正密集式的找尋其他更可以接受的瘤胃調節體。
過去五年使用活的酵母於肉牛和乳牛飼料中已變成餵高牛之標準方法，找尋特殊菌種放於瘤胃中以達到最佳效果。高能量飼料，例如用於肉牛之飼料，通常造成過酸症。一種專利之菌種叫做Yea-Sacc(8417品系)可促進乳酸利用品系的菌，例如Selenomonas ruminantium，單純的影響是維持瘤胃之pH值及給予最大之精料及芻料。另一品系，例如224，促進菌移生在所有芻料上，這類品種可由芻料中抽取最大的營養份，以及最佳之攝取量。
三、結論
未來幾年的飼料界將面臨前所未有的挑戰性。飼料價格會越來越高，東歐市場在蘇俄解體後需時間重組並改善生活水準，中國大陸之影響在於大量之人口和穀物之來源不足，如此時遇到原料極端缺乏時全世界需要飼料量會增加一倍。
目前之正發展應用技術達成原料之最佳應用，改善成績和增進利潤，潛力是否能有最大之發揮，完全依個別營養專家和公司各專業人員如何讓領導人做決定，少有像這幾年有如此多之發明，例如有助黃豆分解之酵素，更完美而少污染的蛋白質和有機結合而有生物活性的礦物質，例如鉻和硒。行政效率緩慢，註冊需要越來越多的資源，導致決策無法同意或不同意一些新穀物，在已開發國家需要經年累月的時間，來達成新穀物或新想法得到同意，但巴西和東南亞卻是盲目又決速。在這些國家一般性的雜誌對於發明要到很多年這一發明已很有成效時才支持。在西方國家我們在經濟利益上遠遠落後那些有意願快速進步之國家。
(佑生開發公司提供)
飼料營養雜誌(p.8∼28)─Dr. D.C. Mahan、九六年十一期