109 高普考高考三級 動物技術 動物營養學 考古題詳解
第 一 題20 分
請說明:
(一) 何謂 Maintenance 與 Basal metabolic rate?兩者有何差異?對動物能量供應策略有何影響?(10 分)
(二) 何謂 Heat increment?其如何發生?與飼料利用有何關係?(10 分)
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核心觀念
**Maintenance(維持需要)**是動物在不增重、不減重,也不生產乳、蛋或毛等產品的條件下,維持生命活動與身體恆定所需的最低營養供應。能量用於基礎代謝、日常活動、體溫調節,以及消化吸收與排泄等;實際需要量會受體重、活動量、環境溫度及生理狀態影響。
**Basal metabolic rate(基礎代謝率,BMR)**是動物在嚴格標準條件下,維持基本生命功能所消耗的能量速率。測定時通常要求動物處於清醒但安靜、空腹或吸收後狀態,並位於熱中性環境,以排除進食、活動及體溫調節等額外能量支出。BMR 是一種標準化的生理測定值,不等同於一般飼養條件下的維持需要。
兩者差異與供能策略
| 比較項目 | Maintenance | Basal metabolic rate |
|---|---|---|
| 意義 | 一般條件下維持體重與正常生理功能的營養需要 | 標準條件下基本生命活動的能量消耗速率 |
| 涵蓋範圍 | 除基礎生命活動外,也包含日常活動、體溫調節及消化代謝等支出 | 盡量排除活動、進食及環境調節等因素 |
| 用途 | 配製維持期日糧、估算動物實際維持所需能量 | 比較生理代謝或作為能量代謝研究基準 |
實務上,供應能量應以動物的維持需要為基礎,再依生產目標加上生長、妊娠、泌乳、產蛋或工作所需的能量。可概念化表示為:
若只依 BMR 供能,未計入日常活動、體溫調節及進食後代謝等支出,通常不足以維持一般飼養條件下的體重與生理功能。反之,若長期供能超過維持與生產所需,多餘能量會以體組織形式蓄積,造成增重或過肥。
解題技巧
抓住兩者的尺度差異即可作答:**BMR 是嚴格條件下的基本代謝測定;Maintenance 是飼養與配方上要滿足的實際維持需要。**答題時先定義,再比較涵蓋範圍,最後連結到日糧供能策略。
(二)Heat increment
核心觀念
第 二 題25 分
請說明馬和牛消化道生理上的差異,並分述馬和牛如何消化、吸收與利用飼糧中蛋白質及碳水化合物。
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核心觀念
本題考察單胃草食動物(馬)與反芻動物(牛)的消化道構造差異,以及消化部位如何影響蛋白質與碳水化合物的消化、吸收和利用。作答時應先比較消化道,再分別追蹤兩類養分在消化道中的去向。
馬的主要發酵部位在盲腸與大結腸,屬於後腸發酵;牛的主要發酵部位在瘤胃,屬於前胃發酵。因此,牛能先以微生物發酵飼糧,再由小腸消化、吸收微生物菌體;馬則先在小腸消化、吸收可利用的蛋白質與澱粉,未消化的纖維及其他底物再進入後腸發酵。
解題方法
依「消化道特徵 → 蛋白質 → 碳水化合物」的順序作答。每一種養分都要交代三件事:在哪裡消化、以何種形式吸收、吸收後如何利用。比較牛與馬時,特別指出發酵位置不同,如何改變微生物蛋白質及揮發性脂肪酸的利用效率。
一、消化道生理差異
| 比較項目 | 馬 | 牛 |
|---|---|---|
| 消化類型 | 單胃草食動物 | 反芻動物 |
| 胃部構造 | 單室胃 | 瘤胃、網胃、瓣胃、皺胃;前三者為前胃,皺胃為腺胃 |
| 主要微生物發酵部位 | 盲腸與大結腸,屬後腸發酵 | 瘤胃,亦在網胃進行發酵,屬前胃發酵 |
| 反芻與唾液 | 不反芻;唾液主要在咀嚼時分泌 | 反芻;大量唾液協助潤濕飼料並緩衝瘤胃酸度 |
| 微生物產物的吸收位置 | 揮發性脂肪酸主要在盲腸、大結腸吸收;微生物菌體多未能在小腸消化利用 | 揮發性脂肪酸在瘤胃壁吸收;微生物菌體進入皺胃、小腸後被消化吸收 |
| 主要生理意義 | 小腸先消化吸收,後腸再發酵纖維;纖維利用能力良好,但微生物蛋白質利用較受限 | 發酵先於皺胃與小腸,能將微生物蛋白質及部分非蛋白氮轉成可供宿主利用的蛋白質來源 |
馬的胃相對較小,食糜經胃後進入小腸,再到盲腸與大結腸。牛的瘤胃容量大,能長時間滯留粗飼料;反芻與瘤胃微生物作用使纖維得以充分發酵。牛的唾液含有碳酸氫鹽與磷酸鹽等緩衝物質,可協助維持瘤胃內適合微生物活動的環境。
二、蛋白質的消化、吸收與利用
牛
-
瘤胃中的分解與合成 飼糧蛋白質分成可在瘤胃降解的部分(RDP)及不易在瘤胃降解的部分(RUP)。RDP 被微生物分解為胜肽、胺基酸,部分進一步脫胺形成氨;飼糧非蛋白氮也可提供氨。瘤胃微生物利用氨、可發酵能量及其他養分合成微生物蛋白質。
-
皺胃與小腸消化 微生物菌體及未在瘤胃降解的 RUP 隨食糜進入皺胃。皺胃的胃酸與胃蛋白酶,以及小腸的胰蛋白酶、糜蛋白酶和小腸胜肽酶,將蛋白質分解為胺基酸及小胜肽。
-
吸收與利用 胺基酸和小胜肽主要在小腸吸收,供牛體合成肌肉、酵素、激素及其他含氮物質。牛的代謝蛋白質主要來自微生物蛋白質與未降解飼料蛋白質。若瘤胃氨生成超過微生物合成所需,氨會被吸收並在肝臟轉成尿素,經尿液排出或部分循環回瘤胃。
馬
- 胃與小腸消化 飼糧蛋白質主要在胃及小腸接受酵素消化。胃蛋白酶先分解蛋白質;進入小腸後,胰臟蛋白酶及小腸胜肽酶繼續分解。
第 三 題20 分
維生素 包含哪些化合物?請寫出其化學名。這些化合物以何種形式參與體內生化反應?缺乏時為何會產生貧血?其血液樣品特徵與維生素 缺乏所造成的貧血有何不同?
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核心觀念
本題考查維生素 B₆ 的化學型態、活性輔酶形式,以及其參與血基質合成的作用。維生素 B₆ 是一組彼此相關的化合物,主要包括三種形式:
- 吡哆醇(pyridoxine)
- 吡哆醛(pyridoxal)
- 吡哆胺(pyridoxamine)
三者在體內可轉換為具活性的磷酸酯形式,其中以磷酸吡哆醛(pyridoxal 5′-phosphate, PLP)最重要;磷酸吡哆胺(pyridoxamine 5′-phosphate, PMP)也具有輔酶功能。它們主要作為酵素輔酶,參與胺基酸的轉胺、脫羧等反應。
解題方法
回答時依序說明「有哪些化合物、以何種形式作用、缺乏如何造成貧血、血液表現與 B₁₂ 缺乏的差異」。
血基質合成的第一個關鍵步驟,是甘胺酸與琥珀醯輔酶 A 在胺基乙醯丙酸合成酶(ALA synthase)作用下形成 δ-胺基乙醯丙酸;此酵素需要 PLP 作為輔酶。維生素 B₆ 缺乏時,血基質合成受阻,紅血球生成與血紅素形成不足,因此可出現貧血,典型表現為小球性、低色素性貧血,並可能呈現鐵芽球性變化。
第 四 題20 分
蛋殼品質影響雞蛋的生產效益,請回答下列問題:
(一) 雞蛋蛋殼約占 ,其中 為碳酸鈣,蛋雞對鈣的利用率為 。請問蛋雞每產一顆 克重之雞蛋,需攝取多少飼糧性鈣,方能滿足其需求?(10 分)
(二) 調製飼糧時為何需添加食鹽?夏季炎熱,為維持蛋殼品質,應如何補充食鹽?(10 分)
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核心觀念
蛋殼重量先依其占全蛋重量的比例計算,再依序換算成碳酸鈣重量、蛋殼中的鈣重量,最後除以蛋雞對鈣的利用率,求得應攝取的飼糧性鈣。
碳酸鈣中鈣的重量比例為:
解題方法
- 蛋殼重量:
- 蛋殼中碳酸鈣重量:
- 蛋殼中實際沉積的鈣重量:
- 考慮鈣利用率為 ,所需攝取的飼糧性鈣為:
解題技巧
利用率是「攝取的鈣中,實際被利用的比例」,因此要由蛋殼所需的鈣量反推攝取量時,應該除以 ,不能乘以 。可用 克快速驗算。
(二)飼糧添加食鹽的原因及夏季補充方式
第 五 題15 分
使用大豆前為何需先加熱處理?大豆受熱程度是否會影響其飼料價值?試述如何檢測大豆受熱的程度?
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核心觀念
這題考的是大豆的熱處理目的、加熱程度與飼料價值的關係,以及熱處理品質的檢測方法。關鍵在於:生大豆含有會妨礙消化利用的熱敏性抗營養因子,因此須適度加熱使其失活;但加熱不足與加熱過度都會降低飼料價值。
解題方法
作答可依「為何加熱 → 加熱程度如何影響價值 → 如何檢測」三段說明,並將加熱不足與過度加熱的結果分開比較。
一、使用大豆前為何需加熱處理?
生大豆含有多種抗營養因子,其中最重要的是胰蛋白酶抑制因子(trypsin inhibitor)。它會抑制胰蛋白酶等蛋白質消化酵素,降低蛋白質消化率,並使胰臟分泌消化酵素的負擔增加。大豆中的凝集素等成分也會妨礙營養利用。
適當加熱可使這些熱敏性物質變性、失活,因而提高蛋白質消化利用率。加熱也有助於降低部分微生物及其他熱敏性危害。因此,大豆須經適當熱處理後再供動物使用。
二、大豆受熱程度如何影響飼料價值?
| 熱處理程度 | 主要變化 | 對飼料價值的影響 |
|---|---|---|
| 加熱不足 | 胰蛋白酶抑制因子、凝集素等殘留較多;尿素酶活性偏高 | 蛋白質消化受抑,營養利用率降低 |
| 適度加熱 | 抗營養因子大幅失活,蛋白質仍保有良好溶解性與可消化性 | 消化率及飼料利用價值較佳 |
| 加熱過度 | 蛋白質變性、溶解性降低;胺基酸可能遭熱破壞或與還原糖發生梅納反應 | 蛋白質消化率下降,可利用離胺酸減少,飼料價值降低 |
過度加熱造成的損害,尤其要注意離胺酸可利用性降低。梅納反應會使離胺酸的胺基與還原糖反應,降低其生物可利用性。因此,加熱並非越久、溫度越高越好,目標是使抗營養因子充分失活,同時避免蛋白質與胺基酸受損。
三、如何檢測大豆受熱程度?
- 尿素酶活性測定 大豆中的尿素酶會催化尿素生成氨,使溶液 pH 上升;尿素酶受熱後會失活,因此可用剩餘活性作為熱處理是否充分的指標。通常尿素酶活性偏高表示加熱不足。