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畜禽領域
畜禽領域
2018/10/16
microRNA(小分子核醣核酸)是真核生物中廣泛存在的短片段核糖核酸分子,可調節其他基因的表達,影響動物繁殖、代謝和免疫等功能,部分microRNA的表達具有組織特異性,可在血液檢查時作為疾病發生的潛在生物標誌。   長期以來,人類為了獲得更多產量,對乳牛的遺傳特性進行選擇,高產量乳牛是現今市場主流;然而,高產乳量除了需要耗費更多飼料外,也連帶使得牛隻容易患有乳腺炎、子宮感染或其他疾病。英國高達三分之一的乳牛受到疾病或繁殖障礙的影響,除了隱含的動物福利問題,也間接提升酪農成本。   英國愛丁堡大學(University of Edinburgh)和蘇格蘭農村學院(Scotland's Rural College,SRUC)研究發現,血漿中的microRNA 含量會隨著乳牛年齡、產乳量、乳腺炎指數、生育能力等產生變化。目前血液中microRNA含量已可以在實驗室中分析,用於評估組織變化,應用於人類疾病的診斷,或許可以使用簡單的血液檢測來預測乳牛的健康和生產力,將有利於乳製品行業並改善動物福利。【延伸閱讀】利用新型細胞株快速診斷非洲豬瘟   此項計畫由SRUC資助,相關研究發表於<Scientific Reports>,然而資料庫中的乳牛資訊較少,需要借助人類研究標靶做為參考,未來將持續開發改善動物福利和農場作業的應用性。
2018/10/02
1984年中國的家禽業向資本市場開放,建立了工業化的大規模養殖模式。肉雞因生長快速而受到青睞,並很快成為速食業的首選,但每年爆發的禽流感和過量使用抗生素的報導都讓消費者存有疑慮。此外,2013年的禽流感疫情導致家禽業損失高達400億元,使得中國政府擴大了對食品安全的監管措施,且隨著消費者越加注重從農場到餐桌的食安問題,中國家禽業正在引入高科技技術幫助創新。   中安科技於2017年6月推出GoGo Chicken計畫,主要通過數位科技與區塊鏈提升家禽產業鏈的透明度。GoGo Chicken將自由放養的家禽與監控技術結合,每隻雞腳踝上都戴著一條腳環,可用以計算每日踩踏步數、年齡甚至死亡時間,預先購買雞肉的消費者可以透過應用程式查看所有詳細資訊。現今養雞業繁殖的肉雞通常於40天左右就可屠宰,但GoGo Chicken計劃中的雞隻可存活166天,風味比普通肉雞更好。   中國是世界上最大的肉類消費國之一,佔2016年全球消費量的28%。消費者為了追求更好的食品安全保障,逐漸捨棄在傳統市場購買雞肉的作法,轉而尋求於國際超市或是當地農民直接購買商品。由於看見背後的潛在利潤,許多中國的科技公司也已將觸手伸進肉類和家禽產業,例如京東集團在2016年推出了一個稱為Running Chicken的類似計畫,同樣使用區塊鏈,而網易公司投入有機黑豬飼養也已進行八年多。然而,中國目前沒有任何全國性官方的自由放養或有機產品認證,表示消費者需要自行驗證供應商聲明是否真實。總體而言,中國家禽業的轉變與20世紀80年代的歐洲相似,只是此趨勢是受到食安影響,而非考量於環境與道德問題。【延伸閱讀】可擴散至全球海洋產業的數據生態系統   GoGo Chicken的另一個目標是幫助提高農村收入,中國中西部地區受到地形影響,農地大多破碎,不易進行大規模的一致性生產,但透過良好的放養管理模式,或許能在保護環境的同時提升村民收入。目前負責GoGo Chicken的中安科技子公司連模科技已在貴州、安徽、山東和河南省招募了合作農場,並進一步擴展到西南部山區,預計到2020年將招募3,000個農場,提升綠色養殖的永續性。
2018/09/27
英國食品供應鏈的標準在全球擁有高度公信力,也保障了消費者信心,受到各種食安問題的影響,未來消費者對食品可追溯性的期望將會逐漸提升;而英國乳品行業也需要透過各項措施以促進未來的產業發展,包含牛奶成分要求、健康監測、農場保障、培訓和流動性以及身體狀況評分等。   Holstein UK的ARC(Approved Registered Cattle)計劃於英國乳品日(9/12)啟動,預計將建置一個完整的資料庫,提供登記在herd-book中動物的真實資訊,協助增進全球動物可追溯性與相關知識。此部分將與動物耳牌公司Caisley合作,為會員提供簡單且防篡改的組織取樣系統(tissue sampling system),並與動物血統、健康測試、乳品記錄、分類和基因數據相對應,可用於基因評估和親緣鑑定項目,提升品種遺傳價值。   另外ARC也對已登記譜系的牛隻後代開放,通過繳交組織採樣與親子資訊,可以將這些動物登記到單獨的數據庫中。而Holstein UK也能直接把數據傳送給British Cattle Movement Service (BCMS),便於其簽發牛護照,減少人員重複輸入數據的狀況。此計劃使消費者和加工者可確保動物飼養品質,並完整保留動物屠宰前的可追溯性,動物的DNA和親緣資訊也提升了供應鏈價值;酪農也能更準確地進行動物登記,優化配種決策以加速遺傳進展。【延伸閱讀】選擇氣候友善食材不僅可保護地球,也能促進健康與減少醫療支出   此計劃將有助於鞏固供應鏈整合,未來目標是推廣至所有其他乳牛和肉牛品種。
2018/09/21
有鑑於人們對高脂肪乳品的需求增加,高脂肪品種價值將逐漸上升,如何選育高產量的牛隻作為未來生產所用,是非常重要的課題。然而,只有母牛才能夠泌乳,若只根據母牛表現出的遺傳特徵進行選種,則需耗費大量的時間與經濟成本,因此育種與選種技術對酪農而言是個極高的門檻。   為此,紐西蘭公司DairyNZ推出了「育種價值指數(Breeding Worth,BW)」評估技術,希望能夠根據各項指標協助選出高產、高脂肪量的乳牛品種。計算方法是將BW與經濟價值結合,由經濟價值反映乳牛各項表型特徵的價值,其中包含乳蛋白、乳脂、乳量、活體重、生育力、身體狀況評分、存活率和體細胞分數(somatic cell score)等八個遺傳表型特徵,將這些數值與基礎參考數值進行比較,就能評判牛隻的遺傳特性是否更具經濟價值。   牛奶的價格通常與乳脂和乳蛋白價值相關,當市場中乳脂和乳蛋白價格發生變動,就可能使得BW發生變化。在過去三季中,脂肪相對於蛋白質的價值一直在增加,預估此趨勢將持續。DairyNZ預估2019年乳脂的經濟價值為每公斤3.45美元,比今年的每公斤2.85美元上漲60分;而牛奶蛋白的經濟價值下降1.72美元,從6.06美元/公斤降至4.34美元/公斤,連帶使得高脂肪公牛的BW將增加,而高蛋白公牛的BW將下降。【延伸閱讀】牛飲用的水槽可能是大腸桿菌汙染關鍵   透過市場價格變動的趨勢,也影響了乳牛品種的BW,在前兩百名BW牛隻數值中,有70%是娟珊牛(Jersey),5%是霍爾斯坦牛(Holstein-friesian),剩下25%則是雜交種;平均而言,娟珊牛增加了23美元,而霍爾斯坦牛減少了28美元。酪農可利用BW挑選公牛進行人工授精,也可決定保留或購買那些母牛進行繁殖。
2018/09/10
多數消費者在選擇鮮乳或乳製品前都會先觀看外包裝之製造日期與保存期限作為飲用及存放的依據,一般而言,鮮乳於加工過程中會經巴斯德滅菌法(Pasteurization),將內部的生菌數降到可食用之安全值;而我國依殺菌方式將市面上販售之牛乳區分為長時間低溫殺菌或高溫短時間殺菌之鮮乳及超高溫滅菌之保久乳。   雖然牛乳殺菌消毒的過程可殺死大部分的細菌,但卻無法完全消滅如芽孢桿菌屬(Bacillus)、類芽孢桿菌屬(Paenibacillus)及Viridibacillus屬等孢子生成菌(spore-forming bacteria),這些細菌面對逆境時會產生內孢子(endospore)進行休眠,等待逆境結束再持續繁殖。而滅菌後的冷藏保存可抑制大部分微生物生長,然而部分耐冷孢子生成菌(Psychrotolerant spore-former)能於低溫環境大量繁殖,可能因此造成牛乳酸敗,飲用後引發腸胃不適。   美國康乃爾大學食品科學系(Department of Food Science, Cornell University)的Buehler博士指出,這些芽孢桿菌或類芽孢桿菌可普遍存在於牧草、土壤、牛隻排泄物甚至擠乳器械等乳品加工的環節中,加工過程除了透過微孔過濾(microfiltration)的減低生菌數之外,控制加工及儲存環境溫度也是減緩細菌複製生長的關鍵。   在康乃爾大學牛乳品質改善計畫(Milk Quality Improvement Program)中,Buehler博士所屬的團隊透過觀察芽孢桿菌目(Bacillales)細菌在6°C的30天生長曲線,並以此建立蒙地卡羅模擬模型(Monte Carlo simulation model),用以推估細菌在不同殺菌處理與保存溫度下的生長狀態,並以此推算牛乳的酸敗速率,而經過實際實驗可驗證該模型的準確性。【延伸閱讀】新型雙功能塗料可防止細菌交叉污染新鮮農產品   另外,該團隊利用模型預測經過高溫短時間殺菌的1.9公升的牛乳分別於6°C與4°C保存三週後的結果,保存在6°C環境中有的牛乳有66%產生酸敗(生菌數大於20,000 cfu/mL),冷藏4°C的鮮乳則僅有9%產生酸敗,顯示低溫儲藏更能延長保存期限。   Wiedmann教授認為,在未來5到8年內,消費者將可能不會在牛奶盒上找到有效期限,而是透過商品上的條碼以了解生產履歷內的真正食用期限。未來也能將溫度指示計放在包裝上,監控物流或保存過程中的溫度,精確地預測貨架期(Shelf life),這項模型的建構將有助於消費者及物流業者個別或批次監控鮮乳確切的保存期限。
2018/09/06
監測牛隻重量與其健康管理息息相關,傳統上須將動物個別驅趕至固定式或移動式的磅秤,然而大規模畜牧業因其管理動物數量眾多,不易於短時間內反覆量測體重,且其中所耗費的人力與時間成本較高,動物於秤重過程受到人為干擾,容易使其出現緊迫或高壓反應,進而影響心理與生理健康狀態,人員於作業過程也可能面臨受傷風險。   匈牙利公司Agroninja則考量到智慧型手機的便利性,推出新的智慧型手機應用程式-Beefie,利用機器學習與智慧影像判讀技術對牛隻體重進行計算。只要在距離牛隻2-6公尺處利用安卓(Android) 5.1以上作業系統的智慧型手機拍攝動物側面照片,並依其指示輸入品種、性別、年齡和體型等參數,就能得到程式估算的牛隻體重;搭配輸入個別牛隻編號,程式就會記錄測量結果,並透過電子郵件傳送至管理者信箱,因此離線狀態也可讀取已儲存之牛隻體重資訊。【延伸閱讀】強化水體品質、提升檢測技術、發展綠能設施將健全漁業現代化發展   了解動物身體狀況有助於改善飼料配方、治療追蹤和確認授精之關鍵,結合手持式技術有利於縮短時間成本,也能將動物留在原本的畜舍,排除例行性健康檢查時的緊迫感。因此應用程式會進行一段時間的拍攝,就算動物正處於非靜止狀態,使用者也能挑選出較為清楚的照片作為計算使用,並保有95%準確度。
2018/08/10
豬繁殖和呼吸障礙綜合症(porcine reproductive and respiratory syndrome, PRRS)俗稱藍耳病(blue-ear disease),是由藍耳病毒(porcine reproductive and respiratory syndrome virus, PRRSV)感染豬的巨噬細胞(macrophage)所引起的病症。豬隻體內局部的巨噬細胞會先受到感染,爾後再慢慢擴散至鄰近的淋巴腺,最後擴及肺部組織,造成呼吸道感染,母豬會因此患有嚴重的繁殖障礙,新生的豬仔若因染上此病,則會得到嚴重的肺炎。由於患病的豬隻通常伴隨著耳朵呈現藍色的病徵,因此俗稱藍耳病。藍耳病在美國及歐洲每年造成的經濟損失高達二十五億美元,創下單一病毒造成經濟動物最大損失的紀錄,若能使豬隻免於感染,將大幅的減少經濟損失。   藍耳病毒感染豬巨噬細胞是非常專一的過程,藍耳病毒感染巨噬細胞的過程中會透過受體媒介形式之胞吞作用(receptor-mediated endocytosis),被細胞膜上特定的受器蛋白CD163成功辨識後將藍耳病毒攝入胞內,病毒在胞內啟動複製程序並影響宿主細胞的代謝,導致宿主細胞的凋亡,複製成功後便透過同樣的方法感染下一個巨噬細胞,完成藍耳病毒的生活史。由此可知:藍耳病毒若無法專一辨識膜上受器蛋白CD163,將無法成功的感染宿主細胞。   英國愛丁堡大學羅斯林研究所(University of Edinburgh's Roslin Institute)的研究團隊利用有別於傳統將外來物種的基因轉殖到目標物種的基因改造(genetically modified)技術,以CRISPR/Cas9新興的基因編輯(gene editing)技術,將目標物種的基因CD163進行編輯,在不影響受器蛋白的主要功能下,研究團隊僅編輯一小段與藍耳病毒辨識有關的CD163序列,這樣的做法使研究的豬隻全數免於藍耳病之苦。雖然這技術被認為有別於基改技術且十分有效,但由於目前歐盟嚴格禁止基改農畜產品進入消費市場,因此應用這項技術進行編輯的豬肉是否有違法之虞,恐成為未來討論的重點。另外,基因編輯技術的農畜產品能否安全地被人們所食用,還有待後續實驗做進一步釐清。【延伸閱讀】中國利用基因編輯技術開發亨丁頓舞蹈症豬模型   本研究由英國生物科技及生命科學委員會動物衛生研究協會(BBSRC Animal Health Research Club)資助下完成研究,發表於知名病毒學期刊<Journal of Virology>。
2018/07/27
德國每年有近2億立方公尺的液態糞便從畜牧養殖場流向環境,這些來自於動物的排泄物含有大量植物所需之磷與氮等元素,可作為土壤中的養分,有助於植物生長;但過多的養分反而導致土壤中微生物大量將銨態氮轉化成硝酸鹽,順著土壤緩慢滲透與汙染地下水。善用養殖動物所產生之代謝副產物可幫助減少其對鄰近地區的汙染,然而養殖場所與一般農田所處的位置並不相近,如何適當處理動物所產生的代謝副產物並轉移至農田是目前所面臨的問題。   德國蘇伊士公司與斯圖加特大學(Universität Stuttgart)弗勞恩霍夫界面工程與生物技術研究所(Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology IGB)合作,設計出BioEcoSIM液體糞肥處理工法,首先確認磷完全溶解於液體中,利用兩段式過濾進行固液分離,再使用封閉系統中的高熱蒸氣幫助固體糞脫水乾燥,這些乾燥後的有機質可在450℃的高溫下轉化為有機生物碳;而液體部分則包含可溶性的無機鹽份,藉由化學沉澱反應產生磷酸銨鎂、磷酸鎂或磷酸鈣,再過濾回收液體中的磷,剩餘液體的則依靠薄膜蒸餾(membrane distillation)技術形成硫酸銨,最後水中只剩下微量的磷、氮及豐富的鉀,可回歸田間做為灌溉之用。【延伸閱讀】檸檬綠色經濟學   此技術可以將原本的動物糞肥回收形成有機土壤改良劑、銨態氮肥和磷酸鹽肥料等產物,不但運送更加方便,也能精確計算肥料的回收率。目前已經獲得專利技術許可,未來逐步在全國設立大型回收工廠,完成規模化與商業化進程;現今Zorbau具有一個試驗處理廠,工廠可用10立方公尺的原料,每小時生產100公斤的磷肥、100公斤的氮肥和900公斤的有機物。另一方面,通過養分回收能降低國內對進口肥料的依賴性,提升人類農業行為的永續性。    BioEcoSIM計畫由2012年10月至2016年12月的第七屆歐盟研究框架計劃資助(the 7th EU Research Framework Program),相關資訊公布於2018年5月14日至18日於慕尼黑的IFAT2018展會。
2018/07/19
苦味是動物長期以來演化的味覺感受之一,通常也是最敏銳的一種,苦味的來源並非由單一化學物質所引起,主要含有苦味的兩類化合物為長碳鏈有機化合物與生物鹼。苦味通常也與危險訊號連結,例如某些生物鹼的致死劑量極低,食用過量將對動物健康形成危害,故苦味在某種程度上也是保護動物免於傷害的防護線。然而,部分對人體有益的食物或食品也含有苦味,因此食品和製藥行業一直在尋找減少或消除苦味的方法,增加這些食物或藥物的適口性。   生物活性肽泛稱一類分子量小於6000Da(Dalton)的小分子蛋白質,因其組成的胺基酸種類與排序不同而形成多樣結構。其中由牛肉蛋白質分解成的生物活性肽可以阻絕舌頭上的苦味受體,具有可添加在於其他食物或是藥物當中的潛力。人體中能偵測苦味的受體至少有25種,這些受體屬於味覺家族蛋白中的第二型(T2R),然而到目前為止,只有少數T2R活性抑製劑被發現。【延伸閱讀】科技始終來自「牛」性 機器人擠牛乳產量增加15%   加拿大曼尼托巴大學(University of Manitoba)的研究人員則使用六種不同的酵素,包含鹼性蛋白酶(alcalase)、胰凝乳蛋白酶(chymotrypsin)、胰蛋白酶(trypsin)、胃蛋白酶(pepsin)、風味酶(flavourzyme)和耐熱蛋白酶(thermoase),分解牛肉蛋白產物,再利用電子舌偵測這些產物降低奎寧苦味的效果,發現用胰蛋白酶和胃蛋白酶分解後的產物降低奎寧苦味的效果最好。此外,於HEK293T細胞中添加鹼性蛋白酶與胰凝乳蛋白酶的水解產物也可以減少T2R4苦味受體釋放鈣訊號,且這些阻斷苦味訊號的效果與多肽的結構長短相關,此發現未來或許可應用於食品或藥物添加之用途。   相關研究發表於ACS的<Journal of Agricultural and Food Chemistry>
2018/07/11
2018年第十屆豬隻健康管理歐洲研討會(European Symposium on Porcine Health Management,ESPHM)在5/9-11於西班牙巴塞隆納舉行,其中有五項關於大數據於豬隻健康的商業應用。 1. 監測豬隻呼吸道狀況   比利時的Soundtalks公司擁有許多農場動物的音頻數據,透過麥克風收集、電腦判讀與智能預警系統協助管理者或獸醫判斷豬隻所發生呼吸促迫之狀況,目前正在美國進行大規模養豬場試驗,幫助發現豬隻早期的呼吸道疾病,未來持續將相關技術推廣到肉雞、蛋雞與牛群身上。 2. 測量與改善養豬場之生物安全性的電子追蹤系統   MSD Animal Health與PigChamp EU合作使用了B-eSecure,這是一個用於追蹤人員於不同農場間流動的電子系統,幫助了解人員移動狀況與豬繁殖和呼吸障礙綜合症(Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome,PRRS)擴散間的關係,其測量結果可作為提升生物安全之參考,並可作為於培訓、指導和監督員工遵守生物安全規範之工具。 3. 新型豬疫苗接種裝置   Ceva公司展示了新一代Smartvac疫苗注射器,幫助簡化豬疫苗接種的程序,負責人能利用平板或智慧型手機上的應用程式追蹤疫苗注射速度、使用針頭數量、注射動物與操作者,所有資訊均使用簡明易懂的圖表顯現。Ceva還提供動物死後肺部評分分析,這些結果可與原始疫苗接種狀況連結。   Hipra公司則推出了Hipradermic無針疫苗接種裝置,此裝置可讀取疫苗瓶上的RFID晶片,得到疫苗資訊,包含藥品名稱、批號、保存期限等,還可透過藍芽與智慧型手機連接,用戶透過手機上的應用程式就能讀取疫苗接種時的相關數據。此外,Hipradermic還可經由HipraQnect系統進行管理,HipraQnect包含可讀取RFID天線、偵測疫苗接種輛的感測器及一張SIM卡,能夠自動且獨立將數據傳送至雲端保存。【延伸閱讀】開放式數據引領農業科技未來   MSD推出了IDAL®3G,這是IDAL系列最新的無針皮下注射裝置,採用長效鋰離子電池,能夠減輕豬隻與人在注射時的壓力,目前可配合該公司推出之PORCILIS® PRRS、PRIME PAC™ PRRS、PORCILIS® PCV ID、PORCILIS® M HYO ID ONCE、PORCILIS® AD BEGONIA等五種疫苗使用。
2018/06/29
近年來,隨著規模化養殖之情形增加,豬咬尾症發生機率也越來越多,造成豬隻咬尾的原因複雜,包含營養缺乏、環境不適、氣候改變、寄生蟲或疾病感染,甚至是任何造成豬隻不安的緊迫因素均可能導致嚴重不一的咬尾症狀。被咬傷的豬可能因出血過多造成身體虛弱,或是傷口受到其他細菌或微生物感染而影響健康,而其他豬可能受到傷口附近的血腥味吸引,也攻擊同一隻受傷的豬。因此飼養者需要時常巡視觀察,盡早發現並將傷害同伴的豬隻隔離;或是在飼養環境中放置鐵鏈、輪胎等讓豬啃咬的玩具,以減少豬隻因好奇或不安而攻擊同伴的情況。   為了減少豬隻咬尾的情形,部分豬場會先採預防式斷尾之手段,控制好合適的飼養密度並定時定量給予營養充足之飼料;然而動物福利之相關意識逐漸上漲,越來越多地區反對實行先給予豬隻傷害的斷尾剪牙之預防性手段。有鑑於此,英國蘇格蘭農業學院(Scotland's Rural College)與愛丁堡大學(University of Edinburgh) 、Innovent Technology公司合作,利用3D攝影機與視覺演算法自動量測23組仔豬尾巴的姿勢,藉此評斷豬隻尾部的受傷狀況與受傷時間,有助於飼養管理者於豬隻受傷前期就先發現狀況,減少傷害擴大。【延伸閱讀】開發以攝錄設備自動分析系統解開蜜蜂八字舞行為背後隱含之蜜源資訊   相關研究發表於<Plos One>
2018/06/15
動物體型大小除了與生長期時的食物營養成分有關,動物體內本身所帶有的基因也可能影響個體的成長狀況。HMGA2就是一種廣泛存在於哺乳類動物體內的高度保守性基因,目前已知此基因表達狀況會影響人與小鼠的個體尺寸與生長。在小鼠體內中其中一個HMGA2的等位基因失活會造成體重減少20%,兩個等位基因接失活則會使得體重減少60%,而人類HMGA2基因序列部分缺失會導致個體身材矮小。   北卡羅萊納州立大學(North Carolina State University)的研究人員於先前研究已發現小鼠基因 HMGA2 與 HMGA1 與體型和身體質量指數 (Body Mass Indicator) 相關,本次透過基因編輯與體細胞核轉移(somatic cell nuclear transfer,SCNT)製造出HMGA2基因缺陷的豬隻,透過26週的生長觀察,發現HMGA2-/-的豬隻體重較正常豬隻減少75%。此外,HMGA2的基因缺失影響了胎兒在母體子宮內接受的資源,若是子宮內同時存有正常與HMGA2-/+、HMGA2-/-等個體,則HMGA2-/-個體無法在懷孕期間存活,且HMGA2-/-與子宮絨毛接觸不良,顯示子宮跟胎盤間的連結較差;若子宮內只存有HMGA2-/-,這些胎兒就能存活並正常發育。【延伸閱讀】全球首例以體細胞核移植成功之複製猴   此項研究不但讓人們更了解動物生長發育的過程,未來也可以將相關觀念應用於跨物種的器官移植當中,藉由調控移植個體所摻生的器官大小,使其大小更符合受贈者之需求,並避免移植後的過度生長。

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