110 專技高考高等考試 畜牧技師 家畜營養學 考古題詳解

110 年・專技高考・高等考試・畜牧技師
試題代碼 家畜營養學

第 一 題25 分

飼料中添加鈣、維生素 DD 和磷時,需注意哪些要點,方能滿足動物的需求?請說明維生素 DD 在動物體內的代謝及活化型,以及其活化型與甲狀旁腺素(parathyroid hormone, PTH)、降鈣素(calcitonin)如何調節體內鈣的利用及恆定?

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核心觀念

本題考查鈣(Ca)、磷(P)與維生素 D 的營養搭配,以及血鈣恆定的內分泌調節。作答時應先說明飼料供應原則,再依「維生素 D 的活化路徑」及「PTH、降鈣素與活化型維生素 D 的作用」整理血鈣調節。

鈣與磷共同構成骨骼及牙齒的重要礦物質,也參與肌肉收縮、神經傳導、能量代謝等功能。維生素 D 則促進腸道吸收鈣、磷,並協助維持骨骼礦化與血鈣恆定。

解題方法

採「飼料供應原則 → 維生素 D 代謝與活化 → 血鈣恆定調節」三段作答。先指出飼料不只要有足量鈣、磷,也要兼顧兩者比例與有效性;再寫出維生素 D 的兩次羥化;最後以血鈣降低與升高時的荷爾蒙反應說明調節方向。

一、飼料中添加鈣、維生素 D 與磷的注意要點

  1. 鈣、磷應同時滿足需要量 鈣與磷的需要量會因動物種類、年齡、體重、生長速度、生產階段而異;妊娠、泌乳、產蛋及快速生長動物尤其需要按其生理階段供應。不能只看鈣磷比例,而忽略各自的絕對供應量。

  2. 維持適當的鈣磷比例 一般生長與骨骼發育飼糧常以 Ca:P 約 1:11:1 至 2:12:1 作為參考範圍,但適宜比例會依畜種與用途改變。高鈣或高磷都可能干擾另一種礦物質的利用;因此應依動物需求配方,不能將單一比例視為所有畜種通用標準。

  3. 考慮來源與可利用性 飼料原料中的總鈣、總磷不等於可吸收量。植物性原料的磷有相當部分以植酸磷存在,單胃動物利用率較低;植酸也會影響部分礦物質利用。鈣源的溶解性與粒徑、飼料中的草酸鹽等因素,也會影響鈣的有效性。應依原料特性估算可利用量,必要時選用適當礦物質來源或植酸酶。

  4. 維生素 D 須足量而避免過量 維生素 D 可促進腸道鈣、磷吸收,協助骨骼礦化;缺乏時易造成骨骼礦化不良。過量則可能造成鈣磷吸收及沉積失衡,甚至引發軟組織鈣化,故添加量應依畜種需求及飼料原料供應量調整。

  5. 避免鈣磷失衡及其他營養因素干擾 鈣或磷長期不足、比例失衡,可能造成骨骼動員、骨骼發育不良或次發性副甲狀腺功能亢進。配方時也應一併考量鎂等礦物質及飼料中影響吸收的成分。

二、維生素 D 在動物體內的代謝及活化型

維生素 D 是脂溶性物質,主要有維生素 D₃(膽鈣化醇,cholecalciferol)及維生素 D₂(麥角鈣化醇,ergocalciferol)。動物可由飼料攝取;部分動物也可在皮膚中由 7-去氫膽固醇經紫外線作用合成維生素 D₃。

其主要活化過程如下:

維生素 D3→肝臟25-羥化25-羥維生素 D3→腎臟1α-羥化1,25-二羥維生素 D3\text{維生素 D}_3 \xrightarrow[\text{肝臟}]{25\text{-羥化}} 25\text{-羥維生素 D}_3 \xrightarrow[\text{腎臟}]{1\alpha\text{-羥化}} 1,25\text{-二羥維生素 D}_3
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第 二 題15 分

請說明下列營養問題發生之原因,在飼養上可如何因應?

(一) 仔豬貧血

(二) 夏季蛋殼品質變差

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核心觀念

仔豬貧血主要考查新生仔豬的鐵供應不足,以及鐵在血紅素合成中的作用。仔豬出生時體內鐵儲存量低,母豬初乳與乳汁含鐵量不足;若仔豬留在水泥地或欄舍中,無法從土壤攝取鐵,加上生長快速、血容量增加,鐵的需求很快超過供應,容易發生缺鐵性貧血。

解題方法與原因

從「出生時儲備、乳汁供應、外界補充、生長需求」四方面判斷:

  1. 出生儲備少:仔豬肝臟等組織的鐵儲備有限。
  2. 乳汁供應不足:母乳含鐵量低,單靠哺乳無法滿足仔豬快速生長所需。
  3. 缺少土壤來源:集約飼養時仔豬通常接觸不到含鐵土壤。
  4. 生長速度快:造血與體組織生長增加鐵需求,出生後數日內便可能出現貧血。

典型表現包括黏膜蒼白、生長遲緩、精神不振;嚴重時抵抗力下降,甚至死亡。

飼養因應

  • 肌肉注射鐵劑:常用鐵右旋糖酐(iron dextran),通常在出生後 1–3 日內補充;實務劑量依製劑標示及獸醫指示,常見為每頭約 100–200 mg 元素鐵。
  • 補充口服鐵或提供教槽料:可作輔助,但仔豬攝取量不一,腹瀉或採食不足時效果較不可靠,不能取代適當的早期補鐵措施。
  • 不要只靠增加母豬日糧鐵:提高母豬鐵攝取通常無法大幅提高乳汁鐵含量,也不能充分增加仔豬出生時的鐵儲備。
  • 依場況監測補鐵:留意注射劑量、時間與產品規定,避免重複或過量補充。

(二)夏季蛋殼品質變差

核心觀念

蛋殼主要由碳酸鈣構成。蛋殼形成需要鈣離子與碳酸氫根提供原料;夏季熱緊迫一方面使蛋雞採食下降、鈣攝取減少,另一方面使雞隻喘氣散熱,造成血液酸鹼平衡改變,影響蛋殼腺的碳酸鈣沉積。

解題方法與生理機制

從「熱緊迫、採食量、酸鹼平衡、蛋殼原料」依序說明:

  1. 熱緊迫使採食量下降:日糧總攝取量減少,鈣、磷及其他營養素攝取跟著降低,供應蛋殼形成的鈣不足。
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第 三 題20 分

請說明飼料能量經採食後,在動物體內的分配情況,以及 NEmNE_m(net energy)和 NEpNE_p 有何差別?豬、雞和牛之能量需要量分別以何種能量系統來表示,並說明原因?

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核心觀念

本題考查飼料能量由採食進入動物體後的逐級分配,以及淨能系統的用途。能量分配可用下列流程表示:

總能(GE)→消化能(DE)→代謝能(ME)→淨能(NE)\text{總能(GE)} \rightarrow \text{消化能(DE)} \rightarrow \text{代謝能(ME)} \rightarrow \text{淨能(NE)}
  • 總能(GE):飼料完全燃燒所釋出的能量。
  • 消化能(DE):總能扣除糞便能量,即 DE=GE−FEDE=GE-FE。
  • 代謝能(ME):消化能再扣除尿液及可燃氣體的能量損失,即 ME=DE−(UE+GasE)ME=DE-(UE+GasE)。反芻動物的甲烷等可燃氣體損失較重要。
  • 淨能(NE):代謝能扣除消化、吸收及代謝過程中的熱增耗(heat increment, HI),即 NE=ME−HINE=ME-HI。淨能是動物可用於維持與生產的能量。

淨能可再按用途分成維持淨能 NEmNE_m 與生產淨能 NEpNE_p:

NE=NEm+NEpNE=NE_m+NE_p

解題方法

先沿能量分配階梯說明各階段的損失,再比較淨能的兩種用途。最後依物種的消化生理與能量測定特性,說明各自採用的能量表示系統。

NEmNE_m 與 NEpNE_p 的差別:

  • NEmNE_m(維持淨能):供動物維持生命所需,例如基礎代謝、體溫調節、循環、呼吸及維持組織等;不形成增重、乳、蛋或胎兒等生產產物。
  • NEpNE_p(生產淨能):供維持以外的生產用途,例如生長與肥育、泌乳、產蛋、妊娠及繁殖等。不同生產用途的能量轉換效率不同,實務上須按用途估算所需能量。

因此,NEmNE_m 和 NEpNE_p 的區別在於能量用途,不是兩種不同的能量測定階段。

各物種的能量需要量表示系統:

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第 四 題20 分

玉米常以何種分析法進行營養成分分析,其測定項目包含哪些項?如何計算玉米的代謝能含量,並說明其能量主要來自於何種測定項目,以及存在於玉米粒的哪一部分?

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核心觀念

本題考玉米的概略成分分析、飼料代謝能的測定與估算,以及玉米粒中主要能量成分的分布。

玉米常以 Weende 概略成分分析法(proximate analysis)分析營養成分。其測定項目包括:

  • 水分
  • 粗蛋白質(CP)
  • 粗脂肪/乙醚抽出物(EE)
  • 粗纖維(CF)
  • 粗灰分(Ash)

無氮抽出物(NFE)通常由差減法計算:

NFE(%)=100−(水分+粗蛋白質+粗脂肪+粗纖維+粗灰分)\text{NFE(\%)} =100-\bigl(\text{水分}+\text{粗蛋白質}+\text{粗脂肪}+\text{粗纖維}+\text{粗灰分}\bigr)

NFE 主要代表澱粉、糖等可溶性碳水化合物,但它是計算值,不是單獨直接測得的成分。

解題方法

代謝能(ME)可由動物試驗測定,基本概念是總能扣除糞能與尿能:

ME=攝入總能−糞便能−尿液能\text{ME} =\text{攝入總能}-\text{糞便能}-\text{尿液能}

若以每公斤飼料表示,則將各項能量以飼料攝入量換算。家禽試驗常進一步使用氮校正代謝能(MEn),以校正氮滯留造成的差異。

若題目要求依營養成分估算家禽飼料的 ME,可採 Carpenter–Clegg 估算法:

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第 五 題20 分

下述名詞參與牛隻蛋白質之消化、吸收及利用,請說明其相互關係及飼料中如何補充含氮物質,以滿足牛隻蛋白質需要量?

(一) microbial crude protein(MCP)

(二) metabolizable protein(MP)

(三) rumen-degradable protein(RDP)

(四) non-protein nitrogen(NPN)

(五) ruminally undegraded protein(RUP)

(六) endogenous protein(EP)

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核心觀念

本題考查反芻動物蛋白質營養:飼料含氮物質先在瘤胃中被微生物利用或逃逸,再於小腸消化吸收。牛隻可利用的代謝蛋白質(MP)不等同於飼料粗蛋白質;它主要由瘤胃微生物蛋白質與瘤胃未分解蛋白質消化後的胺基酸供應,並須考量內源蛋白質的貢獻與損失。

名詞關係與解題方法

解題時先依含氮物質進入瘤胃後的去向分類,再接續說明小腸消化吸收與全身利用。

1. 瘤胃可分解蛋白質(RDP)與非蛋白態氮(NPN)

RDP 是在瘤胃中被分解的飼料蛋白質,分解後形成胜肽、胺基酸及氨。NPN 則不是完整蛋白質,例如尿素;它可在瘤胃中轉為氨,供瘤胃微生物合成胺基酸與蛋白質。

瘤胃微生物利用氨、胜肽或胺基酸時,還需要可發酵碳水化合物提供能量與碳骨架。當可利用氮與能量供應配合時,微生物生長良好;若氮供應超過微生物合成能力,多餘氨會被吸收至血液、在肝臟轉為尿素,部分經尿液排出,部分可經唾液或瘤胃壁循環回瘤胃。

2. 微生物粗蛋白質(MCP)

MCP 是瘤胃微生物生長形成的蛋白質總量,主要隨食糜進入皺胃及小腸。MCP 的供應取決於微生物可利用的氮、可發酵能量、瘤胃環境及微生物生長效率。MCP 不是全部都能被牛隻吸收利用,必須經消化後才提供胺基酸。

3. 瘤胃未分解蛋白質(RUP)

RUP 是通過瘤胃而未被分解的飼料蛋白質,也稱逃逸蛋白質。它與 MCP 一同進入皺胃及小腸,經消化後提供胺基酸。RUP 的實際營養價值取決於其小腸消化率及胺基酸組成;未被消化吸收的部分會隨糞便排出。

4. 代謝蛋白質(MP)

MP 是牛隻小腸可消化吸收的真蛋白質所提供的胺基酸,主要來自 MCP 與 RUP。概念上可表示為:

MP≈可消化吸收的微生物真蛋白質+可消化吸收的 RUP\text{MP} \approx \text{可消化吸收的微生物真蛋白質} +\text{可消化吸收的 RUP}

因此,飼料粗蛋白質含量不能直接視為 MP 供應量:其中一部分會在瘤胃分解,形成微生物可利用的氮;另一部分以 RUP 形式進入後段消化道;最終須看微生物蛋白質產量與 RUP 的小腸消化吸收情形。

5. 內源蛋白質(EP)

EP 是由牛體自身進入消化道的蛋白質,例如消化酵素、脫落的腸黏膜細胞及黏液蛋白。它可被消化並部分回收胺基酸,但也會隨糞便流失。EP 不屬於飼料提供的 RDP 或 RUP,計算蛋白質需要量時須留意體內分泌與腸道損失的平衡;它不是可直接以飼料補充的蛋白質來源。

整體關係可整理為:

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