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趨勢快訊
新型電營養脫氮系統有效淨化養豬業廢水
2021/08/11
日本沖繩擁有大規模的養豬業,估計有超過 225,000 頭豬。雖然養豬產業有助於沖繩發展經濟和文化,但其產生的大量廢水是該行業的重大問題。目前農民一般使用的曝氣系統(aerated system)主要是處理廢水中的有機物,並將銨轉化為硝酸鹽,但不再進一步處理硝酸鹽,然而硝酸鹽污染會對人體健康和環境造成重大影響,當人們攝入硝酸鹽,它會轉化為亞硝酸鹽,進而影響血液的攜氧能力,並可能造成變性血紅素血症(methemoglobinemia)或藍嬰症(blue baby syndrome)。在日本,畜牧業的硝酸鹽排放限量將降低至目前限量(即500mg/L硝態氮)的五分之一,而沖繩約有超過35%的養豬場將超過此調降後的限量標準。   沖繩科學技術大學院大學(Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University, OIST) Biological Systems Unit的研究團隊開發一種處理養豬業廢水的電營養脫氮系統(electrotrophic denitrification system),提升產業永續性。研究人員Anna Prokhorova 博士說明新系統使用兩個不同的艙室,並依靠豐富的菌群來協助處理廢水。在第一個艙室—陽極室中,將未經處理的原廢水去除異味、病原體和有機物質,陽極管表面的細菌會與原廢水中的有機分子反應並釋放電子;而後電子經由電極轉移到第二個艙室—陰極室,陰極管表面的細菌接受這些電子,驅動硝酸鹽轉化為氮氣,故可在此艙室淨化已經由傳統曝氣系統處理、含大量硝酸鹽的廢水。此法的好處是有機物(尤其是揮發性脂肪酸)可在原廢水中降解,使氣味與病原體數量減少,並可在有機物含量低的廢水(如已經過曝氣的廢水)中去除硝酸鹽,據悉這是第一個可同時處理兩種不同類型廢水的系統,此研究結果發表於Bioresource Technology。   另外,藉由在電極上施加 -0.4V ~ -0.6V的電位來增強細菌的活性,菌群可在陰極室中成長 60% 以上,進而提高硝酸鹽的還原率,更有效淨化廢水。在實驗室實驗成功後,該團隊進一步於沖繩一養豬場進行實驗,並證明負責去除硝酸鹽的細菌可以接受電子而生長。Prokhorova 博士說明此系統的成效比預期佳,其具有可拓展性、低成本、易組裝和易維護的特點,希望在未來幾年,其他地區也可應用。【延伸閱讀】利用微生物製成的燃料電池清理養豬廢水
細胞農業可應用於畜產業上
2021/08/06
「細胞農業」利用合成生物學及細胞培養技術等方式從細胞培養物中生產農產品。換言之, 無需飼養動物,只需要利用他們的細胞就能藉此新技術來生產動物性蛋白。這項技術改變了動物農產品的供應鏈模式。袋鼠和羊駝合成漢堡及利用鴨肉細胞培養而成的鵝肝等之產品皆已在開發階段,因此,「細胞農業」可以提供更多種類的動物性蛋白產品並創造全新的食物種類,以滿足全球需求。另外,「細胞農業」有助於減少飼養牲畜所產生的溫室氣體排放量及公共衛生之負擔。  人造肉的機會   畜牧業排放出的溫室氣體比所有汽車、飛機、火車和輪船所排放出的溫室氣體總和還多,同時,牧場周遭環境之生活條件亦可能使動物之身心面臨痛苦及風險。這是一種有問題且難以證明其合理性的做法,尤其是可以用更有效的方式來獲取動物性蛋白質。現今,我們可以藉由「細胞農業」之技術來觀察、了解和複製細胞過程中所培育出之組織或者牛奶。   若要在實驗室中培育出人造肉,培育人員需要從特定物種或組織檢體上獲得細胞,並將其獲取之細胞放置在具有微量營養素之培養基中進行培養,使其細胞形成肌肉、脂肪和結締組織。   到目前為止,絕大多數人工養殖之肉類都用於生產最常見的肉類,包括牛肉、豬肉、雞肉、魚和海鮮。但是,當我們開始下一次農業革命時,我們不僅有機會改變我們採購肉類的方式,而且有機會改變我們生產的肉類類型。【延伸閱讀】美國有關當局已公告規範以細胞培養之人造肉 昂貴的食物變得負擔得起且合乎道德   從歷史上看,動物福利、威脅及滅絕等相關議題犧牲肉類飲食所要呈現出的文化及美味。但細胞農業卻可以降低其成本和相關阻礙,並且克服有爭議之作法來生產昂貴且可口的肉類。   鵝肝是法國廣受歡迎的知名菜餚,其製程為將鴨或鵝的肝臟通過強制餵食擴大到其通常體積的 10 倍。而該製程卻令人感到不道德,因此,已被多國禁止。Gourmey 的首席執行長兼聯合創始人 Nicolas Morin-Forest 表示: “這道佳肴正在經歷一場生存危機,它需要自我改造,以避免成為越來越多消費者拒絕其文化及美味。   在Gourmey,會從剛產下的鴨子或雞蛋中提取幹細胞,並將其細胞放入培養器中,並提供基本營養。在合適的環境中,這些細胞可以自然繁殖並分化為所需的細胞類型,例如肌肉、脂肪或肝臟。Gourmey 的首席執行長兼聯合創始人 Nicolas Morin-Forest 表示:”如果想培育鵝肝的話,將會調整細胞營養,並在培養過程中略為增加植物性脂肪類,藉此複製強制餵食之效果”。一旦脂肪肝細胞成為組織,它們就可以與其他成分一起烹飪以完成鵝肝食譜。   鵝肝並不是唯一一種通過細胞培養技術獲得關注的昂貴食物。緬因州龍蝦通常被認為是地球上最甜及最美味的龍蝦,但卻受到過度捕撈和氣候變化的威脅。 Cultured Decadence 是一家位於威斯康星州的新創公司,正在致力於生產養殖緬因州龍蝦。該公司收集組織樣本並分離單個龍蝦細胞,然後細胞在安全、受控且可食用支架上安全受控之環境下生長成具野生捕獲肉的結構和質地。關節支架是一個關鍵的組成部分。沒有它,細胞形體的肉組織就無法保持牛排的形狀,或者在這種情況下,無法保持龍蝦尾的形狀。   通過合成生物學使奢侈肉類更合乎道德和負擔得起可能只是一個開始。現在一些企業家問:我們能否用以前從未嚐過的物種培育出健康美味的肉類? 為餐桌帶來新的口味、風味和質地   由於人造肉可從生物反應器中生產而成,因此理論上可藉由此方式培育地球上任何動物身上的肉。一家總部位於雪梨的培育異國動物肉類的新創公司Vow 之創始人兼首席執行長 George Peppou 表示: “你發明了這種瘋狂的新平台技術,你可以製作任何你想要的東西。你可以設計獨角獸肉,你也可以選擇雞肉?”   Vow 正在建構一個新型肉類的細胞資料庫,而這些細胞來自於曾被忽略為肉類來源的生物。George Peppou 表示:” 無論是作為我們無法養殖的單一物種,還是作為提供真正與眾不同的多物種混合物。皆可藉由這些細胞創造出一系列動物性蛋白並於市場上銷售。”到目前為止,Vow 的細胞庫包含 11 種不同的動物,包括水牛、羊駝和袋鼠。   透過仔細分析細胞並對人造肉進行感官評估,Vow正在測試決定風味、質地和營養的關鍵分子成分。由於細胞發育和功能因物種而異,因此必須對這些生物學差異和特徵進行分類。George Peppou 表示:“隨著時間的推移,將有越來越多的物種、更多的細胞類型和更多的技術資源,可供我們培育肉品。”   新型肉類的細胞資料庫為新型且去特色之食品提供數據和原料來源。該公司不是傳統的食品生產設施,而是創建設計工作室來打造新的食品類別。這些產品將與過去幾個世紀以來被稱為肉類的產品背道而馳。 George Peppou 表示: “想用新的詞彙來處理這些食物。且我們不想稱之為肉,我們也不想做同樣的事情。”。   Vow 並不是唯一一家從不動物中培養肉類的公司。位於伯克利的新創公司 Orbillion Bio 也專注於各種傳統肉類,如和牛、麋鹿、綿羊和美洲野牛。 於今年3 月,Orbillion Bio 舉辦了第一次公開品酒會,展示與養殖和牛牛肉、麋鹿和綿羊混合的肉類。 漫長的核准作業   儘管人造肉技術發展迅速,但在監管批准、消費者接受度、大規模商業和訂價方面上仍存在許多挑戰。   要使養殖肉類商業化,它們首先需要獲得食品機構的監管批准。 2020 年 12 月,新加坡食品局(SFA)成為世界上第一個授權商業銷售養殖雞的機構。預計其他食品監管機構也會效仿,但保守的監管機構可能更不願意批准以細胞為基底所培育出的產品。   美國食品藥品監督管理局 (FDA) 和美國農業部食品安全檢驗局 (USDA-FSIS) 必須制定詳細的程序並對以細胞為基底所培育出的產品進行監管。 FDA 將監管培育產品用之設施和上市前之諮詢內容。 而USDA-FSIS 則接管最終流程,檢查進行細胞培養的企業並執行標籤和其他合規定之法規。   與用馴養動物細胞培養出的肉的審查時間相比,來自外來物種和多個物種的肉的審核時間可能需要更長。根據George Peppou 的經驗,一些監管機構希望就用現今食品監管之準則來證明以細胞培養出的食品是安全的,而其他監管機構則需要用使用特定物種所用之準則作為其監管的基礎。George Peppou承認核准 Vow 的產品可能會更加困難,因為每一國家之間管標準有所不同。   根據George Peppou的說法,”澳大利亞監管機構批准新型肉類產品之時間比美國監管機構的時間較短,因為美國有其他因素影響,如較嚴格的 FDA 標準、政治方面、養牛組織等因素,使其食物批准程序上所需時間更長。   Morin-Forest 表示:”除了得讓監管機構批准新型細胞肉之使用外,還要取決於大眾之接受程度。“使用細胞培養技術來養殖鵝肝,可以使我們能夠保存其傳統佳餚並將其帶入 21 世紀。”    Morin-Forest 說: “Gourmey一直專注於了解消費者的看法。並且一直透過社群媒體等媒介與不同的人群直進行了 5,000 多次對話,結果非常有利,”此外,Morin-Forest還指出,真實性和透明度可以讓人們清楚地理解人造肉之食品安全及永續性或良好動物福利方面等面向。”    然而,多數有關消費者對人造肉的接受程度之研究都是在沒有實際產品的情況下進行的。目前尚不清楚當這些食品進入市場時,公眾的看法會如何轉變。由於許多製造商目前缺乏開發養殖肉的經驗和基礎設施,而具備該領域的許多公司可能不得不在內部開發和擴大產品規模。在 Vow,Peppou 的目標是垂直整合,這是一種公司控管其供應鏈之安排。 George Peppou說:“我們必須建立我們自己的開發規模設施,就算我們不是首家商業規模設施但至少進入試場後,將證明能滿足市場需求。”    Gourmey 也在努力降低成本並增加養殖鵝肝的產量。 Morin-Forest 估計,一旦規模化,從細胞到雛形的過程只需三到四個星期,而傳統農業從孵化到屠宰需要三個月。該公司的目標是到 2023 年或 2024 年向消費者提供符合道德的鵝肝。儘管面臨監管批准、消費者接受度和商業規模擴大的挑戰,但細胞農業正在迅速發展。 無限口味的開始?   對於 Peppou 來說,定義一個新的食物類別與品嚐特定的生物無關,而更多地與創造豐富的新體驗有關。 “歸根結底,這根本不是關於動物的。這是關於我們可以創造什麼。 Peppou 表示,憑藉其細胞資料庫中的資料,該公司有朝一日可以生產出富含 omega-3 鮭魚和富含瘦肌肉蛋白的雞胸肉。如果能夠實現,培養肉的風味和質地的可能組合幾乎是無限的。   隨著人造肉的品質提升,Peppou 預計公司將改變其肉類的功能、營養含量、風味和質地,以使其脫穎而出。他預測,人造肉將具有鮮明的特徵,且能被認為是一個品牌,並且能依據感官體驗進行測試。   除了對環境和食物創造上產生益處之外,人造肉也有助於我們了解細胞生物學,且能有助推進醫學、基礎科學及細胞農業之未來發展。   根據 Morin-Forest 的說法,“通過細胞農業重新發明鵝肝只是我們旅程的開始。這是我們展示創新與傳統可以攜手並進的方式。”在鵝肝之後,Gourmey 可能會轉向鴨肉漢堡,而 Vow 則會將龜肉添加到其細胞資料庫中。   我們才正剛開始一場創新的細胞農業革命。該技術可以將商業上無法獲得或根本不存在的食物放在餐桌上。有了細胞農業,我們可能不必為了道德和可持續性之相關議題而犧牲飲食的樂趣。總有一天,我們也許能夠品嚐到我們從未夢想過的食物。
以牛至精油提高乳牛產奶量
2021/08/04
為了試驗牛至精油可以降低乳體細胞數及氧化壓力之生物指標程度,從而提高乳牛產奶量,巴西聯邦大學將24頭從產犢前 21 天到產後 21 天,重達400公斤且泌乳量為 2.7 次之澤西乳牛分成三組,包括一組對照組、一組牛至精油補充組(每天 10 克 Orego-Stim)及一組綠茶提取物補充組(每天 5 克綠茶提取物)來實行此試驗。   試驗期間,研究團隊不僅採集乳牛血液樣本來確認抗氧化之程度外,亦評估飼養時不同飲食減少生成有害自由基- 二氯螢光素(DCF) 氧化的能力。另外,還分析了乳源品質指標,例如 SCC(乳體細胞數),以及測量總產乳量。   Anpario plc全球創新經理和反芻動物技術專家David Wilde表示: “乳體細胞數(Somatic Cell Count ; SCC)通常被用來作為牛奶品質的衡量,若牛奶中的體細胞含量過高則代表感染,及乳房中的礦物質流動的改變,這可能導致牛奶pH 值升高和產乳量減少”。試驗發現,與對照組或綠茶組乳牛的牛奶相比,食用OEO(牛至精油) 補充日糧乳牛的 SCC 顯著降低,分別為 62% 和 50%。   Wilde表示:”抗氧化劑可以減少氧化壓力之發生機率且有助於支持表現性能及免疫功能。對於過渡期之乳牛來說,抗氧化功能尤其重要,因為這些動物非常容易受到免疫力下降和疾病的影響,增加了表現不佳或非自願淘汰的風險,”   試驗發現,添加 OEO (牛至精油)和綠茶的乳牛在產犢前和產後的二氯螢光素 (DCF)氧化顯著降低,表明與對照乳牛相比,抗氧化活性增加,氧化反應程度降低。產犢後,食用 OEO(牛至精油) 乳牛的抗氧化劑穀胱甘肽 (GSH) 水平也顯著升高,表明代謝壓力降低。   聯邦大學的 Vivian Fischer 博士和該試驗的研究人員得出結論:“在乳製品生產鏈中,將乳牛的飲食添加牛至提取物,其生產鏈將能從中受益,因為牛至提取物有助於支持氧化還原狀態、改善餵養和社交行為。同時,亦可降低疾病之發生率”。   天然牛至精油含有許多不同的活性化合物,可協同作用並提供多種益處。牛至精油提供適口性和並有增強食慾的作用,而香芹酚、百里酚和對聚繖花素等化合物被認為具有抗菌和抗氧化功能,可以在炙熱氣候期間支持牲畜,並提供有效的免疫調節和抗炎特性。【延伸閱讀】乳牛餵食微藻能提升乳製品營養
毛孩愛地球 改吃蟲蟲飼料
2021/07/08
隨著全球積極提倡永續發展,歐美業者正鎖定具環保意識的寵物飼主,推出以昆蟲蛋白質、而非動物蛋白質製作的寵物飼料,搶攻對環境友善的寵物飼料商機。   寵物飼料新創公司Yora是英國首家販賣昆蟲蛋白質產品的業者。該公司已推出含黑水虻幼蟲蛋白質成分的狗飼料,把200多噸產品運往200多國販售,預料賺進逾280萬美元。Yora常務董事蘭金說,消費者更留意自己和寵物的碳足跡,愈來愈多飼主接受以昆蟲蛋白質飼料替代傳統肉類飼料。   美國瑪氏食品(Mars)旗下寵物飼料品牌Mars Petcare 3月也在英國推出一款貓乾糧「Lovebug」,原料並非是傳統牛肉或家禽蛋白質,而是黑水虻幼蟲。瑪氏食品說,Lovebug鎖定關注永續發展的寵物飼主,因為生產每公斤昆蟲蛋白質所需的土地比牛肉蛋白質少80%,這些昆蟲幼蟲是吃剩餘的蔬菜和植物,且在100%以再生能源發電的農場養殖。   雀巢去年11月已在瑞士推出Purina寵物食品,包含水虻幼蟲、植物及動物蛋白質,這些貓狗飼料有兩種配方,一為生產自雞肉、豬肝及小米,另一種為以黑水虻幼蟲、雞肉的蛋白質為基礎。   2017年的一份研究顯示,相較於傳統牲畜,昆蟲養殖的優勢包括需要消耗的土地和水較少、排放的溫室氣體更少、飼料轉換效率較高,也可做為動物與水產飼料。   許多人對「蟲蟲入菜」可能食慾缺缺,相較下,讓自家毛小孩大快朵頤昆蟲大餐或許容易得多。   荷蘭食品及農業研究機構RaboResearch預測,以昆蟲蛋白質做為寵物食品和動物飼料成分的需求2030年將激增到50萬噸,遠高於目前的1萬噸。【延伸閱讀】蠅蛆能拯救世界嗎?養殖漁飼料研究效益多
荷蘭WUR研究顯示以蘆筍藻作為乳牛生成甲烷的抑製劑並非毫無風險
2021/06/21
溫室氣體的排放造成全球氣溫不斷攀升,據專家指出甲烷是導致全球暖化最主要的因素,而大多數甲烷的產生來自於農場的乳牛,這一直以來都是畜牧業頭痛的問題,而荷蘭瓦赫寧恩大學暨研究中心(Wageningen Universiteit en Research centrum,WUR) 多年以來一直在尋找,如何減少或防止畜牧業產生甲烷的方法。   過去的許多研究皆顯示,添加紅藻物種-紫杉狀海門冬(Asparagopsis taxiformis,又名蘆筍藻)於牛隻飼料中,其所含之三溴甲烷(CHBr3,又稱溴仿)能大幅減少牛隻腸道所排放的甲烷(methane)含量。然而瓦赫寧恩牲畜研究中心(Wageningen Livestock Research)的研究人員表示,溴仿雖可有效抑制牛瘤胃中甲烷的生成,但它同時也具有毒性,過去也有實驗數據顯示蘆筍藻與綿羊瘤胃壁之異常具有關聯性。本研究的重點是探究將蘆筍藻加入牛隻飼料中,其內含之溴仿對乳牛的牛奶、尿液、糞便及動物組織有什麼影響。實驗結果顯示來自蘆筍藻的溴仿最終可能存在於牛隻的牛奶及尿液中,而經組織學診斷發現,有兩頭乳牛的瘤胃壁顯示出異常狀態。   實驗結果使研究員感到憂慮並表示,過去研究證明了溴仿對人體健康有害,故於飲用水中制定溴仿最大容許量並非毫無道理,然而在食物中卻沒有這種限制,現在於牛奶中也可以找到這種物質的事實著實令人憂心,食品安全必須被重視,內含溴仿的海藻雖可以大大減少乳牛的甲烷排放量,但需要更進一步的研究以排除對乳牛及消費者不利的影響。但即便安全上有些許疑慮,研究人員也認為海藻依舊是目前最具抑制潛力的選擇,也建議應該繼續探索其他不含溴仿或含量較低,但也可能減少甲烷生成的海藻物種。【延伸閱讀】餵食飼料補充劑可減少產奶乳牛腸胃內的甲烷排放量約25%
將厭氧消化系統結合微藻自營-混合營養培養,將營養之廢棄物轉化為動物生質飼料來源
2021/06/11
為了減少釋放到生態系統中的廢棄物,避免過多營養流入水體造成優養化,厭氧消化(Anaerobic digestion, AD)是歐盟和英國用於處理有機廢棄物的主要技術,然而隨著厭氧消化系統的規模擴大,也產生了過多的營養物質(即厭氧消化物(digestate))。英國斯旺西大學(Swansea University)的Claudio Fuentes-Grünewald博士領導研究團隊執行歐盟西北歐區域計畫(Interreg NEW)資助的ALG-AD計畫,以一種新的循環經濟模式大規模生產高品質且永續的動物生質飼料,概念為將從食物和農業廢棄物之厭氧消化所產生的厭氧消化物應用於培養微藻(microalgae)生物質,以作為動物飼料和其他延伸產品。   微藻培養主要有三種不同的生長方式:自營、異營和混合營養,自營培養為在封閉系統中微藻利用光作為能源、CO2為碳源和養分(主要是氮和磷)來生長,混合營養培養則使微藻在光照下同時利用無機CO2和有機碳源,在短時間內增加生物質,然而欲結合自營與混合營養兩種不同的生長模式(autotrophic-mixotrophic growth),其困難點為高濃度的有機碳源會使混合營養(mixotrophic)生長過程產生細菌污染之風險。為了最大程度降低風險並避免培養物損壞,可以採用非細胞破壞性、低能耗的方法將其純化,例如微過濾膜技術(microfiltration),該方法廣泛應用於脫鹽與純化,目前已用於不同規模的微藻培養,例如上游製程中的水過濾和養分製備,以及下游製程中的生物質脫水和代謝物分餾。   為了驗證將循環經濟概念應用於厭氧消化系統的可行性,研究團隊在英國的中間試驗工廠實驗在工業規模下,將厭氧消化系統結合自營與混合營養兩種不同的生長模式(autotrophic-mixotrophic growth),第一階段利用微藻的自營生長,從厭氧消化物中攝取氮和磷;第二階段利用微過濾膜技術濃縮在自營培養後獲得的生物質,將濃縮生物質中大部分細菌污染去除,同時維持微藻細胞完整,並以混合營養條件進一步促進生長,以提高生物質的品質和產量。微藻培養物能夠在厭氧消化物中生長(13.8g/L)、吸收養分及生物修復(氮 > 134 mg/L/天),從而獲得高品質的微藻生物質(蛋白質含量45%),此生物質具有豐富蛋白質與類胡蘿蔔素,適合作為動物飼料。   研究團隊認為該技術具有消化幾千噸沼渣的潛力,希望藉由最大程度地減少浪費、優化資源的再利用,達成良好的循環經濟並創造數千個新的永續工作機會。 【延伸閱讀】利用海洋微藻開發魚飼料,使養殖漁業生產更具永續性
【減量】以海藻餵食牛隻可減少80%的溫室氣體排放
2021/06/07
根據加州大學戴維斯分校的最新發現,在牛飼料中添加少許海藻最多能減少約82%的甲烷排放量。這份於3月17日發表在PLOS ONE期刊的研究,可為將來畜牧業的永續生產開啟新的方向。   動物科學系賽農基金教授(Endowed Chair)與世界糧食中心主任Ermias Kebreab表示,目前有確切的證據顯示牛飲食中添加海藻能有效減少溫室氣體,並且效力不會隨時間減少。Kebreab和他的博士研究生Breanna Roque一起進行本項研究。   在去年夏天的五個月中,Kebreab 和 Roque在21頭肉牛的飲食中添加少量的海藻,並追蹤其體重變化及甲烷排放量。結果發現食用含海藻飼料的牛和其同伴相較之下增加的體重相同,同時甲烷排放量減少82%,Kebreab 及 Roque是在先前針對乳牛的研究中繼續深化發展,該研究為世界首例在牛身上利用海藻進行的試驗。 * Endowed Chair: 基金教授: 由私人基金贊助提供進行創新前瞻或指定用途研究的大學教授   溫室氣體是造成氣候變遷的主要原因,而甲烷則是一種強力的溫室氣體。在美國,在整體溫室氣體排放中農業佔了10%,其中半數來自於牛隻及反芻動物在消化新鮮及乾草飼料時嗝出的甲烷。由於牛是農業中主要的溫室氣體來源,許多人建議少吃點肉以因應氣候變遷,而Kebreab則選擇了從牛隻營養學著手。「世界上只有極小的一部份適合生產作物。」Kebreab解釋,「更多的土地則只適合放牧,所以牲畜在養活不久後即將生活在地球上的100億人口上扮演著關鍵的角色」。由於牲畜排出的甲烷多數來自動物本身,營養學在找尋解決方案這方面有著重要的作用。   在2018年,Kebreab和Roque藉由在飼料中加入海藻並餵養兩周後,成功的減少乳牛的甲烷排放量達50%以上。海藻抑制了牛消化系統中負責產出甲烷的一種酶。兩人測試了讓牛隻從幼齡開始至後期的飼養日中連續五個月每天食用含有少量海藻的飼料,以觀察這些減少量是否能維持。牛隻每日4次在露天的裝置中取用飼料,該裝置並測量牛隻呼吸中的甲烷量,結果明顯表示食用海藻的牛隻排放的甲烷少了許多,而且效力不會隨時間下降。    風味測試小組的結果顯示以海藻餵養的牛肉和對照組之間的風味沒有差異,對乳牛的測試結果也同樣顯示海藻對牛奶的味道並無影響。另外,科學家們正在研究如何種植Kebreab團隊在實驗中使用的該種海藻(Asparagopsis taxiformis),它在野外並沒有足夠的量可供廣泛應用。Kebreab的下個研究主題則預計聚焦在一個新的挑戰:在開放空間中牧場主人該如何提供海藻補給品給放牧牛隻。 【延伸閱讀】發現牛隻腸胃道微生物相組成與甲烷排放間的關聯將是農業永續利用的關鍵之一
動社推動物福利標章守護乳牛 未來盼擴展至豬雞禽畜
2021/06/03
台灣動物社會研究會今天表示,繼2018年推動認證蛋雞友善生產的「友善雞蛋聯盟標章」後,再度邀集專家學者、酪農、政府部門討論,參考國際動物福利規範及台灣產業在地性,耗時兩年推出「動物福利標章—乳牛篇」,制定台灣乳牛場動物福利評分制度稽核標準,包括11項指標、50個評分項目,希望透過公正嚴謹的標章標準制定與稽核提升經濟動物福利,未來將逐年提高標準,並擴展到豬、肉雞等畜禽產品。   台灣動物社會研究會副執行長陳玉敏表示,目前台灣的畜禽飼養,只有比例極少的動物能在相對友善的環境中度過一生,多數動物面臨的「日常」,是終生的密閉囚禁、沒有基本活動空間、無法展現自然行為,並伴隨各種去角、斷喙、閹割等未經麻醉的人為操作帶來的疼痛恐懼。   陳玉敏說,世界動物衛生組織 (OIE) 不斷強調「人與動物健康一體、福利一體」,若持續製造緊迫與生病的動物,就是在傷害人類自身;在疫情籠罩下,消費者更要支持選擇善待動物的「非籠飼雞蛋」及通過「動物福利標章」認證的鮮奶。   「動物福利標章—乳牛篇」申請辦法今年4月公布,台灣動物社會研究會說,首先申請並通過稽核的是花蓮瑞穗鄉的「吉蒸牧場jj farm」所生產的「透明鮮乳」,通過的11項動物福利指標包括畜舍環境及空間、食物及水、熱緊迫紓解、躺臥環境舒適度、牛隻飼養相關紀錄、泌乳牛疾病預防與治療、繁殖配種與懷孕牛管理、仔牛管理、病倒牛處理及牛隻疼痛管理、飼養員素質、牧場防疫。【延伸閱讀】未來牛舍的設計將為乳牛和氣候變遷保留更多的緩衝空間
【減量】利用生命週期評估模型估算英國養豬產業系統的碳足跡及影響因素
2021/06/01
全球養豬生產系統的目標為減少其對環境的影響,策略為增加產量同時減少資源投入。欲藉由了解牲畜系統對環境影響的時間變化以及影響因素,以協助指引未來的決策,北愛爾蘭貝爾法斯特女王大學全球糧食安全研究院(IGFS) Ilias Kyriazakis 教授領導研究團隊開發一種新方法─生命週期評估(Life Cycle Assessment, LCA),此研究由歐盟資助,並發表於《Agricultural Systems》期刊。其克服農業投入之數據稀少的問題,以產出回推估算投入,此過程稱為逆向建模(inverse modeling),分析過去約20年間英國養豬生產系統的稀疏歷史數據,估算英國養豬生產系統之生產性能變化造成環境影響的時間變化,發現英國養豬業的碳足跡減少了近40%。   研究團隊將室內和室外養豬產業數據庫中的生產性能數據用於動物性能模型,以估算營養需求,藉由最低成本配方來估算飼料成分,並開發包含豬隻整個生命週期及糞便管理的LCA模型。另根據在20年內生長較快和較精瘦的豬隻之生產性能變化,發現每窩仔豬產量增加及總死亡率降低可使能源需求大幅減輕,可減少20%碳足跡。整體而言,養豬產業的碳足跡下降,室內和室外養豬系統之全球暖化潛勢/碳足跡分別下降37.0%及35.4%、土壤酸化潛勢(Terrestrial Acidification Potential, TAP)為21.2%及16.4%、淡水優養化潛勢(Freshwater Eutrophication Potential, FEP)為22.5%及22.3%、農地利用(Agricultural Land Use, ALU)為15.8%及16.8%、石化資源缺稀(Fossil Resource Scarcity, FRS)為16.5% 及16.1%。   飼料所產生的碳足跡佔整體產業的75-80%,是養豬產業影響環境的主要因素,以敏感性分析(Sensitivity analysis)調查生產性能和飼料價格變化對環境影響的潛在影響,其顯示飼料成分的改變對環境有顯著影響,在20年間,LCA模型對飼料組成的變化比對動物性能的變化更為敏感,例如豬隻飼料使用在地種植的農作物(如菜籽和向日葵粉等)取代從南美進口的大豆,可減低為了種植大豆而砍伐森林所造成的環境影響。此外,優化動物營養和飼料供應也對環境有益,由於合成胺基酸和酵素的用量增加,使飼料價格在20年間下降,且將這些補充成分添加到飼料中,可以增加養分的利用率並改善飼料的平衡,從而減少糞肥中養分排放,同時將動物的生產力提高多達30%;此外,飼料含補充成分有助於將豬糞中的磷含量降低20%以上,進而減少養豬系統對淡水污染的影響。   英國政府的目標為2050年實現「碳中和」,「減少碳足跡」為農業與畜牧系統的重大目標,然而計算農耕系統的碳足跡有複雜的衡量標準,其中涉及許多指標,包含農場使用燃料種類、土壤耕種方法、土地管理方式、動物飼養以及作物栽種種類等。雖然每單位豬肉對環境的影響程度相對較低,但豬肉是全球生產和消費最多的肉類,因此仍會對環境產生多種形式的影響。在2013年,估計養豬系統的溫室氣體排放為6.68億噸CO2,約佔整個牲畜系統總溫室氣體排放量的10%;另外,由於豬糞便儲存和散佈會排放氮和磷,此被認為是造成環境酸化和優養化的主要因素。Kyriazakis教授認為使用逆向建模來研究牲畜系統對環境的影響,不僅是為了改善與養豬業有關的環境管理,還可能協助養殖系統或溫室氣體排放量更多的畜牧生產系統,將集體農業系統向碳中和模式發展。【延伸閱讀】最新研發的養豬廢水處理設施可有效地減少溫室氣體的排放
建構乳品業循環經濟型態
2021/05/07
磷對於植物生常來說為一重要養分,90%的磷礦 ( phosphate rock )開發用於製造無機磷肥、飼料、植物保護劑等產品,磷礦於2014年被列為歐盟重要原資材,許多磷管理與回收再利用研究蓬勃發展。   在新的綠色協議 ( Green Deal ) 裡,訂定目標期望在2030年前能達成養分流失減少50%及肥料使用減少20%。相關專家認為乳品業廢棄物 ( dairy processing wastes, DPW ) 在此之中扮演重要的角色,建構廢棄物管理改善策略,結合回收再利用相關新科技等減少磷流失措施,同時製造新市場商機的循環經濟模式。   目前科技發展並無有效方法能自乳品業廢棄物回收磷,但卻可將大量非礦質化的磷進行回收,可利用科技有如生物性除磷系統( Enhanced biological phosphorous removal, EBPR )、厭氧薄膜生物反應器 ( Anaerobic membrane bioreactor, AnMBR ) 等,可將非礦質化磷進行回收,製造生物性磷肥 ( P-rich bio-based fertilisers, BBF ),同時淨化水源,降低對環境的汙染,除此之外,乳品業廢棄物也被使用直接噴灑於土壤,試圖改善土壤肥力,也減少無機磷肥的使用,但也衍生相關問題如惡臭味、病原、養分比例不確定性等,導致施用的困難。   由廢水轉換成生物性磷肥,使磷流失降低,進入循環,降低環境的負擔,逐步邁向永續,配合生物性磷肥與傳統無機磷肥的優劣比較分析,創造新型肥料商機,有助吸引更多人投入,穩固循環經濟的運行。 【延伸閱讀】黏土作為乳牛飼料添加物的利用潛力
牛可成為英國永續農業發展的關鍵
2021/04/28
牛隻飼養過程相較於其他如豬、雞等碳排放相對較多,但 Food, Farming and Countryside Commission 執行長Sue Pritchard認為若一昧減少紅肉的食用是不平衡的,豬與雞在養殖上也須耗費非常多的資源與土地來生成飼料。藉由耕種方式與飲食習慣的改變才是能永續經營的重點。   生態農業是Pritchard提倡的做法,減少使用殺蟲劑、化學肥料等人造化學物,降低碳排放,使英國逐步邁向零碳排放的目標。放牧飼養相對集中式飼養較貼近生態農業的理念,牛在大自然中吃草,不須額外利用土地種植飼料來源,不會利用到化學產品來輔助這些飼料來源的生長,同時其排泄物可滋養環境,使野草獲得養分。但Pritchard強調即使採取這種作法碳回歸土中只占碳排放的20-60%,遠遠不足,研究模型認為需搭配飲食習慣的改變才能真正達到零碳排放,其他肉類、蛋、牛奶等需求須降低50%,取而代之的是蔬菜等植物來源產品,其對環境負擔較低,才能有效地儲存碳,同時須致力於降低食物浪費,有機會使英國朝向自給自足的國家,且碳排放也能逐漸降低。   現今英國已越來越多人轉型至生態農業,顯示其並非只是一個科學預測模型,而是正在邁向目標的路程。 【延伸閱讀】發現牛隻腸胃道微生物相組成與甲烷排放間的關聯將是農業永續利用的關鍵之一
【減量】飼料添加3-硝基氧丙醇(3-NOP)可顯著減少肉牛的腸甲烷排放
2021/04/21
反芻動物的甲烷排放量佔人為溫室氣體的大部分,帝斯曼公司(Royal DSM N.V.)是一家致力於健康、營養和永續生活的全球性科學公司,其開發出新型飼料─Bovaer®,成分含有3-硝基氧丙醇(3-Nitrooxypropanol, 3-NOP),是一種抑制牛瘤胃形成甲烷的突破性技術,可將反芻動物的腸道甲烷平均減少30%以上。加拿大70%的牛隻生產都在亞伯達省,此針對減少肉牛(beef cattle)甲烷排放的實驗為期2年、含括約15,000頭牛,該實驗由加拿大研究聯盟(由加拿大農業及農業食品部、圈養健康管理服務、環境諮商公司Viresco Solutions和DSM營養產品部組成)執行,並獲得亞伯達省飼牛協會(Alberta Cattle Feeders Association)的支持,而亞伯達減排(Emissions Reduction Alberta, ERA)向這個耗資300萬美元的計畫投入150萬美元。此計畫對亞省產生正面影響,僅此一實驗便減少1,473噸二氧化碳當量(CO2e)的溫室氣體排放,相當於500輛汽車一年的排放量。 該計畫藉由在亞省肉牛業進行大規模田間試驗,證明於空白期(backgrounding)和肥育期(finishing)飼餵3-NOP的商業可行性,實驗設計包含以下兩點: 1.以含3-NOP的飼料產品來飼餵以典型北美肥育飼料(以玉米和大麥籽粒為基礎)、高芻料(forage)、空白飼料圈養的牛隻,評估該新型飼料對於甲烷減少、圈養場性能、健康和屠體品質的相對影響。 2.以直接檢測技術評估商業肉牛飼養場使用新型飼料的甲烷排放量,證明該飼料可供商業飼養場日常使用。   檢測結果為,將125 mg/kg新型飼料添加到蒸氣壓片(steam-flaked)或乾燥滾壓(dry rolled)大麥肥育飼料中,平均可減少70%的腸甲烷排放;在空白飼料中,逐步將飼料成分的劑量從150 mg/kg增加到200 mg/kg,與對照組相比,可使甲烷的產率降低17~26%;而在以玉米片為原料的蒸氣壓片肥育飼料中添加125 mg/kg的新型飼料,可減少31~80%甲烷排放。其中導致腸甲烷排放量的範圍差異大,原因是反芻動物產生腸甲烷的因素眾多(包含飼料使用方法、季節、飼料品質、實驗歷時等),以及使用的檢測系統有差異;基於資源和可用性,研究團隊使用美國FDA批准的Green Feed排放監測系統(GEM)與另一種雷射微氣象的新方法,前者測試的甲烷排放量可減少80%,後者則為31~44%。   實驗成功證明在肉牛飼料中添加3-NOP,使減少甲烷排放是真實、永久和可量化,且不會對動物的健康、性能參數以及屠體特性產生負面影響。含3-NOP飼料在亞省的肉牛、乳牛產業及其他領域具有廣泛應用的潛力,可望在市場上推行,改善經濟與環境,目前已知芬蘭最大的乳製品企業Valio將與DSM合作推廣Bovaer®,盼於2035年以前實現乳製品價值鏈的碳中和。【延伸閱讀】餵食飼料補充劑可減少產奶乳牛腸胃內的甲烷排放量約25%
以資通訊技術平台PigSmart解決烏干達的毛豬價值鏈限制
2021/04/13
國際畜產研究所(International Livestock Research Institute, ILRI)正實施烏干達國家重點建設計畫,以解決毛豬價值鏈中的限制,MorePORK II計畫目標是以環境永續和性別包容的綜合干預措施提高豬的生產力和收入,由市場協定方法改善男性與女性農民的生計,並加強毛豬生產商、進口商和服務供應商之間的鏈結,從而激勵價值鏈成員採用經研究測試可提高生產率的綜合性最佳干預措施,以資通訊技術(information and communications technology, ICT)平台—PigSmart,發展價值鏈成員在最佳干預中的能力。   PigSmart平台是由數位參與者和貢獻者組成的系統,協助價值鏈提高效能、豬隻品質、利潤並降低成本,將小型養豬戶與品質管控和服務供應商連結,並提供雙向訊息,增強業務拓展。PigSmart的最佳干預措施可提供給所有價值鏈成員,包含資訊、教學與工具等面向,例如飼料計算器、疾病報告管道和與畜群健康、人工授精、飼草改良、糞便管理、熱緊迫及商業模式相關等資訊技術,藉由培訓和認證來改良商業飼養流程,而多個管道的拓展服務如簡訊服務(Short Message Service, SMS)、互動式語音應答(interactive voice response, IVR)和影音也得到數位強化。計畫期望PigSmart合作夥伴關係將吸引數位領域私人企業進入毛豬價值鏈,以利農民和其他價值鏈成員可以從中受益。 PigSmart可解決的關鍵問題: ‧缺乏可即時、適當推廣服務和品質投入的管道。 ‧對畜牧業、疾病預防和控制的最佳做法了解有限,難以獲得高品質的獸醫醫療。 ‧疾病管理差,不當的飼養與衛生習慣。 ‧養豬戶現有的主要資訊管道並不一定能確實提供解決問題的資訊。 ‧現有管道(如實體培訓班和研討會)無法有效地傳遞信息。 ‧農民沒有依據培訓班和研討會上得到的資訊採取行動。 ‧農民和推廣人員缺乏資訊,無法改善毛豬價值鏈流程。 ‧市場上存在劣質飼料。 PigSmart數位創新的例子: 1. 飼料計算器(Feed Calculator) APP:   可計算農民可取得之當地畜牧飼料原料之最低及平均成本,應用於培訓推廣人員和當地代理商,以在地飼料原料而非商業飼料濃縮物之來調配飼料,撇除其他因素,毛豬生長速度和豬肉品質可得到類似成效。 2. AgriTechTalk International CIC:   推出毛利率計算器,計算養豬戶的基本投入和產出價格,目標是藉由提高生產效率來降低成本,從而產生連鎖效應,提升商業效益。 3.Akorion Company Limited(即EzyAgric):   致力於將農業價值鏈數位化,以有效提供生產、財務、市場資訊及綁定服務。EzyAgric APP可提供知識樞紐、生產、市場與資金的電子商務服務,並具有資料導向與包容性之特色,可實現輸入、產品需求報告,並促進企業群體的記錄管理。藉由社區型企業和個人之網路,歸納農民對輸入品的需求,提供具競爭力價格的優質來源,將養豬戶與價格低廉、品質保證的輸入品和服務連結,增強毛豬價值鏈系統。   期望藉由創新技術,除了控制品質,養豬戶還可以更即時獲取資訊,提高毛豬品質與產量、降低成本,並增加收入。【延伸閱讀】大數據幫助改善豬隻健康狀況之商業應用
新的養分管理系統—來自牛糞的生物炭肥料
2021/03/29
一頭乳牛平均每天會排出超過100磅的糞肥,因此畜牧場需要藉由養分管理計劃適當地處理肥料,牧場的處理方式為將牛舍中的糞肥泥漿真空清除並將其直接施用到土地上、將糞便泥漿刮入糞坑中、或是以回收廢水清洗牛舍糞便後,先分離出廢水中的糞便固體,再排放到潟湖中。乳牛糞肥是一種天然農作物肥料,因為它富含氮和磷等營養物質,是農場的寶貴資源,然而含高量的氮、磷之肥料施用於田間時,養分可能會滲入地下水或積聚在地表水體中,反而導致藻華(algal bloom)。   德克薩斯農工大學農業生命院(Texas A&M AgriLife Research)與塔勒頓州立大學(Tarleton State University)在環境工程學、植物學、土壤科學、遺傳學、乳業科學等方面的專家組成研究團隊,合作開發一種生物炭輔助的植物修復(phytoremediation)系統,生物炭(Biochar)是利用熱能、壓力和其他佐劑將牛糞和其他廢棄物經由氣化作用所製成的木炭狀化合物,有獨特的碳結構,經過特殊設計的生物炭不僅可以去除磷和氨,還可以緩慢釋放這些養分供植物所需,為土壤和植物提供農藝價值,並幫助提高徑流的水質,防止過多營養物質流入溪流和水庫成為污染物。   此研究為「生物炭增強乳牛糞便管理策略以改善水質計畫(Biocarbon-enhanced dairy manure management demonstration for enhanced water quality)」,目標為了解生物炭增強植物修復在水與土壤中來自牛糞之氮和磷的成效和經濟性。此計畫由美國農業部(United States Department of Agriculture, USDA)的自然資源保育局(Natural resources conservation service, NRCS)通過保育創新補助(Conservation Innovation Grants, CIG)計劃資助,CIG補助旨在應用已經研發和測試的技術,使研究階段的項目開發至實際應用。   該計畫由Eun Sung Kan博士領導,Kan將研究重點放在使用獨特的生物炭上,先前的幾個計畫都利用生物炭來使植物生長與施肥,並已在溫室中獲得證明,而此計畫將整合田野規模研究、實驗室分析和系統評估。首先進行田間試驗,將特殊的生物炭粉碎成粉末,噴灑在作物上並與土壤混合,更好地結合磷和氨並改良土壤,以去除會污染徑流的磷、氨和細菌。此外,欲增強植物從土壤中再循環養分的能力(即植物修復),以生物炭穩定養分,使牧場植物慢慢將養分吸收和利用,再飼餵乳牛,完成循環。研究結果將著重生物炭摻入土壤中結合養分之持續時間,以及生物炭如何將養分逐漸釋放供給植物。   德克薩斯州中北部的一些土壤缺乏氮和磷,周圍的乳牛場可以透過肥料再生利用向這些區域提供大量養分,研究團隊選擇將位於Stephenville的研究農場之多年生牧草系統重新分配糞肥營養素,以及在Vernon地區將生物炭運用於再生農業種植系統,並將商業生物炭與新型牛糞生物炭進行比較,使用液壓探頭收集岩心,以評估整個土壤剖面頂部3英尺的養分狀況。若在土壤中添加綠肥或生物炭,就會改變微生物的活性,故接下來,將研究使用綠肥和生物炭後土壤中細菌群落的狀態變化。然而研究地點的氣候和降雨限制了作物的生長,且牧場主要為多年生的狗牙根草,將生物炭應用於不利的環境仍有困難度。   研究成果將使牛糞成為生態系統的有益佐劑,期望生物炭技術也可應用於其他牲畜糞便,在其他地區進行更大規模的研究,並在技術和成本之間找到平衡,有助改善動物農業系統的永續性和糧食安全,同時提升環境品質。【延伸閱讀】德國BioEcoSIM處理動物糞肥之商業化技術
兩種家禽技術解決方案系統在今年漢諾瓦畜牧展EuroTier創新獎中獲得銀牌
2021/03/15
由於產蛋雞品種被認為不適合生產禽肉,又因雄性雞不產卵。因此工業化雞蛋生產中,通常不飼養這些品種的雄性雛雞,而淘汰撲殺新孵化沒有「經濟價值」的雄性雛雞。為了較人道解決雄性雛雞問題,之前由德國公司Respeggt GmbH開發的Seleggt Acus採樣系統商業界已投入實際應用。該系統測試方法是在孵化的第八天或第九天用針頭從尿囊(allantois)中抽取尿囊液,通過激素分析確定卵內性別。該系統僅部分自動化,並存在傷害尿囊膜的風險,這可能導致孵化率降低。該系統的單個採樣機器每小時處理量約為600個雞蛋。 【延伸閱讀】確定雞蛋性別的新方法   Respeggt GmbH公司今年開發出新一代的採樣系統Seleggt Circulus,其尿囊液樣品以非侵入性方式採樣並全自動運行,由於不再需要清潔任何採樣針,總採樣時間減少到每個雞蛋只要一秒鐘(每小時處理3,600個雞蛋)。一個Seleggt Circulus採樣機器每周可處理360,000個種蛋(hatching eggs),相當於150,000至180,000個產蛋雞(laying chicks),與Seleggt Acus系統相比,產能提高約6倍。   養雞場孵化的種蛋(hatching eggs)送到中央孵化場,在孵化場中根據品質和重量進行分類,手動及半自動在托盤上分揀雞蛋後,放入孵化器。其分揀過程非常耗時,且雞蛋在傳輸帶上如果相互碰撞,可能會造成蛋殼損壞。   法國NECTRA公司開發的集蛋輸送系統-Nectra SAS可將雞蛋從托盤轉到運輸輸送機上的雞蛋移動杯中。雞蛋根據品質和重量自動進行分類,將已裝滿的雞蛋移動杯自動轉移到孵化盤上,該系統大量降低了損壞蛋殼的可能性,並使孵化盤的填充過程自動化。這減輕了大量的工作量,並提高了雛雞孵化場的孵化率。   德國公司Seleggt Circulus採樣系統卵內性別測定技術和法國公司NECTRA SAS雞蛋分選補充系統在今年漢諾瓦畜牧展EuroTier創新獎中獲得銀牌。
轉換雛雞性別的孵化系統獲得Grow-NY商業競賽100萬美元的獎金
2021/03/02
Grow-NY全球食品和農業商業競賽致力於強化紐約中部(Central New York)、手指湖(Finger Lakes)和紐約南部(Southern Tier)等一線區域的食品和農業創新,競賽由康乃爾大學 (Cornell University)舉辦,而資金部分則是由紐約州北部地區振興計畫 (Upstate Revitalization Initiative,URI) 所提供,主辦方會要求獲獎者承諾於紐約地區至少經營一年,並發展創新產品和提供就業機會。今年舉辦的Grow-NY虛擬高峰會,有超過1500人註冊參加,其中包含來自27個國家,共計264家的初創公司參加了競賽,前20 家入圍企業將在比賽中角逐名次。而紐約州長於本週代表Grow-NY將其第二輪競賽的100萬美元首獎頒給由以色列Soos Technology公司所研發的雛雞性別轉化孵化系統。   根據數據統計,人類每年大約屠宰650億隻雞和消耗1兆顆雞蛋作為食物來源,而家禽產業大多仰賴雌性雞來進行生產,不論是用於食用或是產蛋,因此剛孵出的雄性雛雞的生命非常短暫,通常會在一天之內被人道宰殺,這不但引起了許多動物福利和道德相關問題,同時也消耗了許多資源,可以容易地看出,當只有一半的雛雞孵化具有意義時,有50%分配給孵蛋的資源就會浪費掉。Soos Technology技術公司為解決雄性雛雞繁殖問題,將還在蛋中的雄性雞運用專利技術轉化為能產蛋的雌性雞,藉以減輕少極具爭議性的雄性雛雞淘汰方式,這種創新、非化學的解決方法是透過高科技聲波和振動,結合最佳濕度、溫度和二氧化碳含量的使用來達成目的,並透過人工智慧(AI)驅動軟體控制會影響雞胚胎性別發育過程的定制孵育細胞,產生更具功能性的產卵雌雞。 【延伸閱讀】確定雞蛋性別的新方法   Soos Technology的首席執行官表示,未來兩年內將藉助從Grow-NY競賽中獲得的獎金,建立紐約家禽研究中心(NY Poultry Research Hub),並創造二十多個高報酬的研究和工程工作機會,這個研究中心將聯繫學術研究單位與初創企業,把研究成果透過驗證後進行商業應用,以期能在紐約地區紮根並迅速成長。
AI驅動的「電子鼻」準確嗅探肉品新鮮度
2021/02/19
雖然對電子鼻已有廣泛研究,但由於目前原型在準確檢測和辨識氣味方面存在問題,邁向商業化仍有瓶頸。而新加坡南洋理工大學(NTU)與中國江南大學、澳大利亞蒙納許大學合作開發的電子鼻(e-nose)可以提供具有敏銳感測器與準確預測氣味指紋的資料分析方法之系統,其非破壞性、輕型、自動化和即時監測功能還可用於辨識其他類易腐食品腐敗過程所散發的氣體種類,幫助消費者確認仍適合食用的產品,從而減少食物浪費、有利於環境;此外,條碼具有生物可降解性和無毒性質,表示應用於食品供應鏈是安全的。   電子鼻的原理是模仿哺乳動物鼻子的運作方式,當腐肉產生的氣體與哺乳動物鼻子中的受體結合時,會產生訊號並將傳送到大腦,大腦再收集反應並組織建立模式,從而使哺乳動物能夠辨識出不同肉品腐爛程度所產生的氣味。此電子鼻包含兩個元素: (1) 由條碼組成,根據肉品腐爛所產生的氣體,條碼可與腐肉產生的氣體反應並改變顏色。 (2) 由人工智慧(AI)解讀條碼上的顏色組合,經由龐大的條碼顏色資料庫訓練,可以辨識和預測肉品新鮮度。為了使電子鼻方便隨身使用,將AI與智慧手機APP結合作為條碼讀取器,可以在30秒內得到結果。   電子鼻條碼中有20直條(Bar)作為受體,每條Bar都是由幾丁聚醣(chitosan)製成、嵌在纖維素衍生物上、裝有不同類型的色素,這些色素會與腐肉釋放出的氣體發生反應,並根據不同類型與濃度的氣體改變顏色,形成獨特的顏色組合,成為各種肉類鮮度狀態的「氣味指紋」。例如,條碼中的第一個Bar含有弱酸性的黃色色素,當接觸到由腐肉產生的含氮化合物—生物胺時,該黃色色素會反應變成藍色,隨著肉持續腐爛,顏色強度隨著生物胺濃度的增加而變化。研究團隊首先使用判斷肉品新鮮度的國際標準開發了分類系統(新鮮、鮮度下降、變質),萃取並測量以透明PVC(聚氯乙烯)膜包裝、在4°C下儲存五天的魚肉所產生氨與其他兩種生物胺的量,以黏貼在PVC薄膜內側、不接觸魚肉的條碼監控肉品新鮮度,並在五天內以不同的時間間隔拍攝條碼的圖片。   再來,以各種條碼的圖片訓練一種稱為深度卷積類神經網路(deep convolutional neural network)的AI算法,辨識氣味指紋與各種新鮮度相對應的模式。為了判斷電子鼻的預測準確性,研究團隊使用黏貼在包裝膜上的條碼監控各種未加工包裝肉品(雞肉、魚和牛肉等)的新鮮度,在封閉包裝、25°C下,48小時內以不同的時間間隔拍攝六個包裝肉品共4,000多個條碼的圖片,接下來對此系統進行訓練,以3,475個條碼圖片所抓取的氣味指紋中挑選出模式,然後利用其餘圖片測試系統的準確性,結果顯示電子鼻的整體準確度為98.5%,辨識新鮮及鮮度下降之肉品者為96%~99%,腐敗肉品者為100%。另外,欲與歐幾里德距離(Euclidean distance)分析的預測準確性進行比較,(歐幾里德距離分析是一種用於測量感測器反應的常用方法,如同電子鼻使用的條碼),研究團隊從每個新鮮度類別中隨機挑選20個條碼圖片並以此法測量,結果顯示其整體準確性為61.7%。   電子鼻研究結果發表於《Advanced Materials》並申請專利,與一家新加坡綜合農企業合作,將這一概念擴展到其他類易腐食品,為食品品質控管提供廣泛應用的新平台。 【延伸閱讀】生物性電子鼻幫助「聞」出腐敗味
透過研究豬隻PRRS疫苗之抗體反應可幫助預測豬隻繁殖成功率
2021/02/08
豬隻繁殖性能的優劣在養豬產業的成功中扮演了相當關鍵的角色,而傳統要提高豬隻產子規模,通常都會對純種畜群進行遺傳育種選擇,然而豬隻的繁殖性狀會受到環境因素強烈影響,遺傳學往往只能解釋大約10%的繁殖結果,這對想要針對小豬的體型大小和生存能力進行快速的遺傳改良而言造成了不小的障礙。   根據美國愛荷華州立大學(University of Iowa)所進行的一項最新研究顯示,與常用的基因選擇策略相比,量測針對豬繁殖與呼吸道綜合症病毒(porcine reproductive and respiratory syndrome virus,PRRSV)常用疫苗的抗體反應可以更準確的預測豬隻的繁殖成功率。研究小組為了探討PRRSV疫苗抗體的反應與商用雜交母豬所產小豬性狀之間的關聯,利用改良過後之PRRSV活性減毒疫苗接種未感染PRRSV的商用後備母豬(一般來說後備母豬是用來替補年齡較大、繁殖性能變差或因疾病所淘汰之繁殖用母豬),並在接種疫苗後約52天收集血液樣本,用來測量對PRRSV的抗體反應,同時追蹤豬隻三胎小豬的生長情形。實驗數據顯示,接種PRRSV疫苗的抗體反應具有很高的遺傳性(約34%),且抗體反應與存活、胎死腹中的小豬數量和小豬斷奶前的死亡率有著高度遺傳正向關聯性。   這項研究的首席研究員表示,在豬隻繁殖過程中通常都會使用純種核心豬群來進行遺傳選擇育種,但是與免疫相關的特徵通常不會在這些豬隻中表現出來,其中一個原因是這些核心畜群的飼養場所通常具備很高的生物安全性,然而只有將動物放入商業飼育場之後,牠們才會暴露於病原體和壓力環境中,而這些環境壓力會挑戰其免疫系統並觸發此類特徵的顯現,而這種方便的策略可以用較低廉的成本於商用後備母豬上衡量繁殖表徵,亦可以改善豬隻分娩年齡和分娩率等生育特性,加快遺傳育種速度,建議豬隻遺傳育種公司應該將收集到的商用抗體反應數據作為一種指標特徵,以間接遺傳的方式改善雜交和純種母豬的繁殖性能。 【延伸閱讀】基因編輯可減少病毒對養豬業的威脅

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