108 地方特考四等 畜牧技術 飼料與營養學概要 考古題詳解
第 一 題20 分
請說明下列有關能量利用之相關問題並解釋其原因:
(一) 以豬隻為實驗動物,利用代謝架進行代謝能(metabolic energy)測定試驗時,試驗期間需要收集哪些項目的樣品資料?(6 分)
(二) 總可消化養分(total digestible nutrient, TDN)數值的使用有哪些優缺點?動物試驗的消化率測定誤差如何影響其實際計算值?(8 分)
(三) 若進行某單胃動物代謝試驗,連續三日內所測得此動物呼吸商(respiratory quotient, RQ)之數值均接近 。請說明此時動物之體重改變狀況及體內主要使用之能量來源變化。(6 分)
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核心觀念
本題考查能量在動物體內的流向,以及三種常用評估方式:
總能扣除糞中能量,得消化能;再扣除尿中及可燃氣體中的能量,得代謝能。代謝能扣除熱增耗後,才是可供維持與生產利用的淨能。
(一)豬隻代謝能測定應收集的資料
解題方法:依能量收支公式,須掌握飼料攝入的總能,以及排出物帶走的能量。豬隻代謝架試驗的重點是收集並分別分析飼料、糞與尿。
- 飼料資料:記錄每日供飼量及剩料量,取得實際採食量;採集飼料樣品測定乾物質與總能。
- 糞便資料:試驗期間定量收集糞便,記錄重量並取樣測定乾物質與總能。
- 尿液資料:試驗期間定量收集尿液,記錄總量並取樣測定能量;若試驗需校正氮平衡或計算氮校正代謝能,亦須分析尿氮。
- 必要時的氣體資料:若方法將可燃氣體能量納入計算,須測量甲烷等氣體排出量。豬隻代謝能測定常以糞、尿能量損失計算,氣體損失相對較小。
基本計算關係為:
(二)TDN 的優缺點與消化率測定誤差
核心定義:總可消化養分(TDN)是將可消化的蛋白質、纖維、無氮浸出物與脂肪加總,並以脂肪的能量較高為由,將可消化粗脂肪乘以 2.25:
優點:
- 以百分比或重量表示,概念直觀,容易比較飼料與配製日糧。
- 可用一般化學組成及消化率試驗資料估算,對反芻動物飼料評價與配方實務具有便利性。
- 計算簡單,尤其適合以傳統飼料分析項目估算能量價值。
缺點:
- TDN 是養分重量的加總估值,並非直接測量能量;乘以 2.25 只是脂肪相對能量的換算,無法完整呈現各養分在動物體內的代謝差異。
- 未充分反映尿與氣體的能量損失,也未扣除熱增耗,因此不能直接代表代謝能或淨能。
- 受到動物種類、飼料組成、採食量與消化率影響;
第 二 題20 分
反芻動物與單胃動物之消化系統之差異很大,請說明反芻動物的飼糧蛋白質利用特徵與瘤胃微生物蛋白質在此過程中之重要性。
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核心觀念
本題考查反芻動物的蛋白質利用,重點是:飼料蛋白質進入瘤胃後,會先經瘤胃微生物作用;動物最後吸收利用的蛋白質,主要來自瘤胃微生物蛋白質與未在瘤胃降解的飼料蛋白質,而不是單看飼料原有的粗蛋白質含量。
- 瘤胃可降解蛋白質(RDP):在瘤胃中被微生物分解的蛋白質,可形成胜肽、胺基酸及氨;含氮非蛋白質(NPN),例如尿素,也可提供微生物合成蛋白質所需的氮。
- 瘤胃未降解蛋白質(RUP):未在瘤胃中降解,隨食糜進入皺胃及小腸消化吸收的飼料蛋白質。
- 瘤胃微生物蛋白質:瘤胃細菌、原蟲等利用氨、胜肽及胺基酸,配合可發酵能量合成的微生物體蛋白質;微生物隨食糜進入皺胃與小腸後被消化,提供動物胺基酸。
- 代謝蛋白質(MP):供動物吸收利用的蛋白質,主要由小腸可消化的微生物真蛋白質及小腸可消化的 RUP 組成。
解題方法
依照「飼料蛋白質進入瘤胃後的去向」分段說明,再交代微生物蛋白質如何形成、如何被動物利用,以及飼糧配置時應注意的事項。
飼料蛋白質進入瘤胃後,部分成為 RDP。瘤胃微生物將其分解為小分子含氮物質;若有足夠的可發酵碳水化合物提供能量,微生物便可利用這些含氮物質合成自身蛋白質。未被微生物利用的氨會被吸收進入血液,在肝臟轉變為尿素;尿素可由尿液排出,也可經唾液或瘤胃壁再循環回瘤胃。
另一部分飼料蛋白質成為 RUP,通過瘤胃後進入皺胃及小腸,經酵素消化成胺基酸而吸收。瘤胃微生物也會隨食糜通過瘤胃,在皺胃及小腸消化,成為動物可利用的蛋白質來源。因此,反芻動物所需的代謝蛋白質可概念式表示為:
飼糧蛋白質利用特徵與瘤胃微生物的重要性
- 瘤胃微生物可利用多種氮源合成蛋白質 瘤胃微生物能利用飼料蛋白質分解產生的氨,也能利用尿素等 NPN 合成微生物蛋白質。這使反芻動物可利用部分非蛋白質氮,但 NPN 仍須配合適當的能量來源及用量管理,不能直接視為動物可完全利用的胺基酸。
第 三 題18 分
請試述下列名詞之意涵:(每小題 6 分,共 18 分)
(一) 內在因子(Intrinsic factor)
(二) 腸肝循環(Enterohepatic circulation)
(三) 食糞現象(Coprophagy)
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核心觀念
本題考查消化與營養生理中的三個名詞:維生素 B₁₂ 的吸收輔助物質、膽汁成分的再利用,以及動物攝食糞便以回收營養素的行為。作答時應分別交代定義、作用或循環路徑,以及營養上的意義。
解題方法
每個名詞可依「是什麼 → 如何作用或進行 → 有何生理意義」的順序說明。這樣可避免只寫出名詞的字面翻譯,卻沒有呈現它在消化與營養上的功能。
(一)內在因子(Intrinsic factor)
內在因子是由胃黏膜壁細胞分泌的醣蛋白。它能與維生素 B₁₂ 結合,使維生素 B₁₂ 得以在迴腸末端被辨識及吸收。因此,內在因子是維生素 B₁₂ 正常吸收所需的輔助因子;若內在因子分泌不足,維生素 B₁₂ 的吸收會受阻。
(二)腸肝循環(Enterohepatic circulation)
腸肝循環是物質由肝臟經膽汁排入腸道,經腸道吸收後再由門脈送回肝臟的循環過程。以膽汁酸為例,肝臟將膽汁酸分泌至膽汁並排入小腸,膽汁酸參與脂肪消化後,大部分在腸道重新吸收,經門脈回到肝臟,再供肝臟分泌至膽汁中利用。
這種循環能回收膽汁酸,維持膽汁酸庫存並減少其流失;膽紅素及部分藥物等物質也可經腸肝循環。
第 四 題12 分
請回答下列有關維生素與礦物質營養之問題:
(一) 請說明維生素 B1 之有效輔酶(coenzyme)型式,並解釋為何動物能量採食水準更動時,飼糧中維生素 B1 需求量隨之變化之原因?(6 分)
(二) 植酸酶(phytase)的添加主要在於提升何種礦物質之利用?添加對象有無限制?(6 分)
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核心觀念
維生素 B₁(硫胺素,thiamine)的主要有效輔酶型式為硫胺素焦磷酸(thiamine pyrophosphate, TPP),又稱硫胺素二磷酸(thiamine diphosphate, TDP)。TPP 參與醣類代謝中的氧化脫羧反應,例如丙酮酸去氫酶及 α-酮戊二酸去氫酶複合體的反應,也參與磷酸戊糖途徑中的轉酮酶反應。
解題方法
掌握「能量供應增加,醣類代謝通量增加,相關輔酶需求也增加」即可作答。動物能量採食水準提高時,通常有較多醣類及能量底物進入代謝;維生素 B₁ 參與醣類分解與氧化所需的酵素反應,因此飼糧中維生素 B₁ 的需求量會隨能量採食水準變動。能量採食降低時,代謝底物及相關反應通量下降,需求量也相應降低。
解題技巧
記住「B₁—TPP—醣類氧化」的連結。答題時除了寫出輔酶名稱,也要點出參與醣類代謝的作用,才能完整說明需求隨能量採食變動的原因。
(二)植酸酶的添加目的與適用對象
核心觀念
第 五 題15 分
請分別說明在飼糧中提高纖維含量、增加能量濃度及提高離胺酸(Lysine)之添加量,分別對豬隻飼糧蛋白質濃度需要量有何影響。
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核心觀念
本題考的是豬隻日糧中「粗蛋白質(CP)百分比」會如何隨飼糧纖維、能量濃度與離胺酸添加量改變。判斷時要分清楚兩件事:
- 每日營養需要量:豬每天需要攝取多少能量與必需胺基酸。
- 飼糧中的營養濃度:每公斤飼糧含多少粗蛋白質或離胺酸。
粗蛋白質是依飼料含氮量估算的指標,並不等同於離胺酸等必需胺基酸的需要量。豬隻對離胺酸的需要,常依能量攝取量或能量濃度調整;而飼糧粗蛋白質濃度則會受原料組成與合成胺基酸添加影響。
解題方法
逐項判斷各因素如何改變飼糧的有效能量、採食量或胺基酸來源,再推論粗蛋白質需要濃度的方向:
- 提高纖維含量:粗蛋白質濃度需要量提高。 高纖維通常使飼糧能量濃度下降,也可能降低養分消化率。若豬隻採食量受胃腸容量限制,無法充分增加採食以補足每日能量與胺基酸,就需要提高飼糧中蛋白質及胺基酸的濃度,才能供應足夠的每日攝取量。 因此,依本題常用的飼糧配方原則,纖維升高時,粗蛋白質濃度需要量上升。
第 六 題15 分
請說明大豆應用在動物飼料配製時,為何常先經加熱處理與榨油成大豆粕後再行利用?而大豆粕的加熱程度是否適當,可以由外觀及用何種酵素活性分析方法進行判斷?
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核心觀念
本題考查大豆作為飼料原料時的抗營養因子、加熱處理、榨油製粕的目的,以及判斷大豆粕熱處理是否適當的方法。
生大豆含有胰蛋白酶抑制因子、凝集素等抗營養因子。胰蛋白酶抑制因子會抑制蛋白質消化,降低胺基酸利用率;凝集素則可能損害腸道功能。適當加熱可使這些熱敏感物質失去活性,提升大豆蛋白的消化利用。
大豆經榨油後所得的大豆粕,蛋白質含量較高,適合作為畜禽飼料的蛋白質來源;榨油也能降低原料中的油脂含量,減少油脂氧化酸敗及保存上的困難。
解題方法
答題時可依序說明「為何加熱」、「為何榨油製粕」及「如何判斷加熱程度」:
- 加熱的目的:破壞胰蛋白酶抑制因子與凝集素等抗營養因子,提高蛋白質消化率與利用率。
- 榨油成粕的目的:取出大豆油,使大豆粕成為蛋白質較集中的飼料原料,也較利於保存及配方利用。
- 判斷熱處理程度:外觀可觀察顏色;常用酵素活性分析則是脲酶活性測定法。脲酶活性與抗營養因子的耐熱性不同,因此可作為大豆粕是否加熱不足的指標。