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豬雞飼料中添加硫酸銅Q&A

PanSci_96
・2012/03/22 ・1658字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 585 ・九年級

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Q1. 什麼是硫酸銅?

硫酸銅又稱藍礬、膽礬,產生化學反應後放出銅離子,會對人體及環境產生危害,歐盟將其分類為有害物質。

用銅電極電解硫酸製備硫酸銅。(圖片來源:維基百科)

Q2. 有新聞指出豬雞飼料中的硫酸銅來自有害工業廢料,怎麼回事?

硫酸銅可由電解銅、銅礦石及工業廢液而來,而飼料所添加的硫酸銅應該由銅礦石中採取,或由純銅電解產生。目前台灣早已不開採銅礦,然而台灣印刷電路板(Printed circuit board,PCB)產量卻是位居世界第三,印刷電路板蝕刻及酸洗製程產生了高濃度的含銅廢液,此時只要經過萃取,加入硫酸再經過冷卻便產生硫酸銅結晶,回收後可再利用,但是,這種回收的硫酸銅內卻也常含有像鉛、鎘、砷、鎳等重金屬。

Q3. 為什麼豬雞飼料裡會添加硫酸銅?

簡單來說,銅雖不是構成血紅素的成份,但它是身體能利用鐵成為血紅素前所必需之礦物質,也是組成身體內一些酵素的成份元素,因此飼料中應含有足夠之銅供豬隻正常生長,養豬業者均會使用含銅飼料。不過,豬隻需要之銅量相當低,只有 3-6 mg/kg。目前飼料銅添加的型式,最常使用的是硫酸銅(CuSO4.5H2O)

Q4. 含銅飼料對於改善豬隻生長效果之可能機制為何?

在飼料中添加銅對豬生長效果改善之可能機制包括:(一)銅可能調節腸道中之微生物量以致減低了腸道疾病之發生;(二)微生物量減低同時減少了有害毒素之產量;(三)微生物量減少因此減少破壞豬所攝取之主要營養份量;(四)或許有類似抗生素之效果使腸道功能正常,包括絨毛正常和腸壁變薄,以致使得營養份吸收和利用之效率提高。

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Q5. 加入硫酸銅在飼料中對畜牧業或畜牧學來說是有道理的嗎?真的能達到殺菌的功用嗎?

硫酸銅溶液在很多地方都可以當作抑菌劑使用,因此在飼料添加物中的角色也是調整腸道菌相,以利提高消化效率。但此一假設並無明確的研究說明,雖然現場使用上似乎確有效果。(from 金山豆)

Q6. 關於飼料添加硫酸銅的研究怎麼說?

很多養豬國家都曾做過有關飼料中添加硫酸銅之試驗,但並不是所有報告都有正面之效果,亦有少量之報告指出飼料中添加銅,對豬隻成績並沒有改善或甚至有負面之影響,影響因素並不單純是由於銅所造成,還可能有其他因子交互作用所影響。如添加高量銅如果沒有很好之配合將引發很多缺乏,如豬隻的血紅素降低、鐵缺乏等症狀。

Q7. 國外的狀況是?完全禁用?過去曾經也使用過?

國外還是有使用硫酸銅當飼料添加物的,並沒有嚴格控制。但據我所知有些國家有控制肉品檢出量。(from 金山豆)

Q8. 飼料添加高量銅的可能影響?

在飼料中添加高量銅,屠體可能會顯現軟肉以及豬肝中銅堆集問題。對環境而言,豬吃下的銅大部分會排出體外,雖然畜禽排泄物是一種良好的有機堆肥,而銅及鋅也是動物及植物所需要的微量元素,但因銅及鋅較惰性,若堆肥中有過量的銅與鋅,易蓄積於土壤中,將造成土壤及環境污染。不過,如果高量銅對豬腸中細菌有抑制作用,則它自然會對廢水處理中之菌類有抑制作用,但這點還需要更進一步瞭解,是否為微生物可有效吸收之銅,或是否對微生物生長不利。

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Q9. 政府對於飼料含銅量的規定?

為兼顧豬生產及生態保護,經濟部標準檢驗局增修訂雞及豬配合飼料含銅及鋅限量,雞配合飼料之銅及鋅的最大限量分別為35ppm及140ppm;豬配合飼料之銅最大限量在乳豬用人工乳及哺乳豬用均為150ppm,15kg 至30kg 之仔豬用則為125ppm,大於31kg 肉豬及種豬之配合飼料均降為35ppm。

Q10. 根據看到的資料,工業用硫酸銅純度低,含有許多其他重金屬。是否只要用高純度的硫酸銅,就可以呢?

理論上是的,飼料等級硫酸銅是有純度上與安全上的要求,特別是鉛與砷的殘留。(from 金山豆)

Q11. 其他替代品或是替代作法?

替代物很多,也有一些是效果佳負作用極小的,但價格也就相對昂貴許多。(from 金山豆)

參考資料

1. 豬隻飼料中添加硫酸銅作為生長促進劑之利弊
2. 重金屬飼料不只昶昕一家 揭露有害工業「廢料」變「飼料」!
3. 生產兼顧生態的養豬配合飼料之研發

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ECU: 汽車大腦的演化與挑戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/02 ・3793字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 威力暘電子 合作,泛科學企劃執行。

想像一下,當你每天啟動汽車時,啟動的不再只是一台車,而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機,後果會有多嚴重?方向盤可能瞬間失靈,安全氣囊無法啟動,整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情,而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天,我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟,汽車的「大腦」—電子控制單元(ECU),是如何從單一功能,暴增至上百個獨立系統?而全球頂尖的工程師們,又為何正傾盡全力,試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化?

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代,當時的汽車工程師們面臨一項重要任務:如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力?「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現,關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間:火星塞的點火時機,也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內,這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一!引擎效率就能提升整整一成!這不僅意味著車子開起來更順暢,還能直接省下一成的油耗。那麼,要如何跨過這道門檻?答案就是:「電腦」的加入!

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工程師們引入了「微控制器」(Microcontroller),你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法,在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內,精準計算出最佳的點火角度,並立刻執行。

從此,引擎的性能表現大躍進,油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元(ECU)的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)。

汽車電子控制單元的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)/ 圖片來源:shutterstock

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功,在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像:「這 ECU 這麼好用,其他地方是不是也能用?」於是,ECU 的應用範圍不再僅限於點火,燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車,甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而,問題來了:這麼多「小電腦」,它們之間該如何有效溝通?

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為了解決這個問題,1986 年,德國的博世(Bosch)公司推出了一項劃時代的發明:控制器區域網路(CAN Bus)。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上,就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是,CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如,煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息,絕對能搶先通過,避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題,但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線,並連接各種感測器和致動器。結果就是,一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里,總重量更高達 50 到 60 公斤,等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面,大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束,簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障,無疑讓人一個頭兩個大。

大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。/圖片來源:shutterstock

汽車電子革命:從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代,汽車電子架構迎來一場大改革,「分區架構(Zonal Architecture)」搭配「中央高效能運算(HPC)」逐漸成為主流。簡單來說,這就像在車內建立「地方政府+中央政府」的管理系統。

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可以想像,整輛車被劃分為幾個大型區域,像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙,就像數個「大都會」。每個區域控制單元(ZCU)就像「市政府」,負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合,並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理,就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台(HPC)擔任,統籌負責更複雜的運算任務,例如先進駕駛輔助系統(ADAS)所需的環境感知、物體辨識,或是車載娛樂系統、導航功能,甚至是未來自動駕駛的決策,通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中, 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子,便精準地切入了這個趨勢,致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢,威力暘提供的解決方案,就像是將好幾個「分區管理員」的職責,甚至一部分「超級大腦」的功能,都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力,可同時支援 ADAS 與車載娛樂,還能兼容多種通訊協定,大幅簡化車內網路架構。如此一來,車廠在追求輕量化和高效率的同時,也能顧及穩定性與安全性。

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2008 年威力暘電子致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台 /圖片來源:shutterstock

萬無一失的「汽車大腦」:威力暘的四大策略

然而,「做出來」與「做好」之間,還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯?具體來說,威力暘電子憑藉以下四大策略,築起其產品的可靠性與安全性:

  1. AUTOSAR : 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層(RTE)和基礎軟體層(BSW)。就像在玩「樂高積木」,ECU 開發者能靈活組合模組,專注在核心功能開發,從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
  2. V-Model 開發流程:這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般,左側從上而下逐步執行,右側則由下而上層層檢驗,確保每個階段的安全要求都確實落實。
  3. 基於模型的設計 MBD(Model-Based Design) 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具,把整個 ECU 要控制的系統(如煞車),用數學模型搭建起來,然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前,就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷,,並驗證安全機制是否有效。
  4. Automotive SPICE (ASPICE) : ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」,它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性,而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」,也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化,並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作,其能否正常運作,自然被視為最優先項目。為此,威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準:ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統(特別是 ECU)的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」,從概念、設計、測試到生產和報廢,都詳細規範了每個安全要求和驗證方法,唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略,威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準,才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而,ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡,「大腦」變得更集中、更強大後,汽車產業又迎來了新一波革命:「軟體定義汽車」(Software-Defined Vehicle, SDV)。

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軟體定義汽車 SDV:你的愛車也能「升級」!

未來的汽車,會越來越像你手中的智慧型手機。過去,車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」,想升級?多半只能換車。但在軟體定義汽車(SDV)時代,汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」,能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA(Over-the-Air)技術,車廠能像推送 App 更新一樣,遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過,這種美好願景也將帶來全新的挑戰:資安風險。當汽車連上網路,就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭,輕則個資外洩,重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV,業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略,確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程,到安全認證,這些努力,讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新,也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力,威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota,以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈,更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴,以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈,並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產,驗證其流程與品質。

毫無疑問,未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷,交由電腦判斷,比交由人類駕駛還要安全的那一天,離我們不遠了。而人類的角色,將從操作者轉為監督者,負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全,人類甘願當一個「最弱兵器」,其實也不錯!

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寵物過敏原有很多種,避免飲食過敏困擾,可選擇單一/特殊肉種寵物飼料
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/06/06 ・2173字 ・閱讀時間約 4 分鐘

本文由 新萃 Nutri Source 委託,泛科學企劃執行。

你有發現家裡的狗狗經常舔自己四肢,或是身上出現不明紅疹?當心這可能是過敏反應。寵物和人類一樣,也會有過敏反應,過敏可依照「來源」分為三種:吸入性過敏、接觸性過敏和食物性過敏。

寵物的過敏源有哪些?

不管是哪一種過敏反應,在人的身上都比較容易發現和排除。但狗狗的過敏卻很難處理,如果是接觸性或吸入性過敏,即使你把家裡打掃得很乾淨,還是無法排除帶狗出去散步時可能接觸到的環境過敏原。因此,對飼主來說,最容易控制的是食物性過敏。

食物性過敏是怎麼發生的呢?其實,「食物過敏」這個詞並不太準確。正確的臨床醫學用詞是「食物不良反應」(Adverse Food Reaction, 簡稱AFR)(Jackson, H. , 2009),指的是吃下食物後身體產生各種不良反應。並進一步分為食物過敏(Food Allergy)和食物不耐受(Food Intolerances)兩種。

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如果你看過動漫作品《工作細胞》,你就會知道過敏其實只是免疫系統對特定成分產生的過度反應,因此全名為「過分敏感」;而食物不耐受則並非免疫性反應,而是消化系統無法代謝或對該生物體有毒,例如狗不能吃洋蔥或巧克力,否則會致死等等。

由於寵物沒有選擇權,只能吃飼主提供的食物,如果飼料中恰好有會造成牠 AFR 的成分,就可能產生各種症狀。除了腸胃發炎和拉肚子外,最明顯的外在症狀就是皮膚問題,包括搔癢、脫毛和紅疹等。後者容易被誤判為皮膚性疾病,讓許多飼主狂跑獸醫院的同時,獸醫也難以對症下藥。

雖然曾有研究透過讓醫師用血液或唾液是否檢測出 IgE 抗體來判斷狗是否過敏(Ermel, R et al.,1997),但最新的研究卻發現,無論使用無論血清的 IgE 抗原或是唾液裡的 IgM 或 IgA 抗原都無法有效檢測出狗狗的過敏來源(Udraite Vovk Let al., 2019 & Lam ATH et al., 2019),甚至會造成偽陽性誤判。因此,目前學界公認唯一能識別食物過敏原的方法就是「食物排除法」(Food Elimination Method)。

以食物排除法,找出毛孩的食物過敏原!

食物排除法的原理相當簡單粗暴,類似我們過去在學校做的實驗一樣,抓出「控制組與對照組」。首先,將狗狗的食物換成牠沒吃過、單一來源且易消化的高蛋白質或水解蛋白質;同時嚴格限制牠對其他食物接觸,包括其他人餵食或路上亂吃等可能性都要注意,此為「對照組」,如此持續 8~12 週,觀察皮膚是否有改善。如果確實有改善,那就證明了確實是 AFR 而非皮膚病。

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下一步我們可以進行「食物挑戰」,在每餐食物中逐一嘗試可能的過敏原(例如常見的牛肉、雞蛋等),有如「控制組」,等到症狀又出現,就可以確認哪種食物成分是過敏原,未來就可以在飼料中排除,讓狗狗健康快樂地成長。

這個方法需要飼主的大力配合和耐心紀錄,不僅要在漫長的試驗期,更需要在控制期一一排除所有不可能之後,才能找到答案。而其中最困難的部分,也是實驗的基礎可能是第一步:「提供狗狗牠從未吃過,且肉品單一的蛋白質」,這點對多數飼主來說幾乎是不可能的任務,因為大部分的寵物飼料成分都很複雜。不要說狗狗了,搞不好你連自己沒吃過什麼恐怕都不知道。

飼料成分多而雜,可選單一肉種飼料降低過敏。

那該怎麼進行食物排除法呢?別擔心,沒有找不到的肉品,只有勇敢的狗狗。市面上已經有了針對過敏狗狗的低敏飼料,新萃推出了一系列低敏肉,包含單一肉種的袋鼠肉、鹿肉以及野豬等相比牛豬羊等較不容易取得的肉類,是進行食物排除法第一步測試的首選。

此外,新萃牌無論哪種飼料都有美國專利 Good 4 Life® 奧特奇專利保健元素,能促進飼料中的營養都被狗狗完整吸收。不僅過敏的狗狗能吃,有消化不良症的狗狗也適用。

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新萃商品選擇的是單一/特殊肉種的成分,低敏感肉品讓寵物吃了更安心。
  1. Thus for the purpose of this discussion, although the term food allergy is used throughout, it should be recognized that this term is a presumptive clinical diagnosis and adverse food reaction is a more accurate term for these canine cases. – Consensus
  2. Jackson, H. (2009). Food allergy in dogs – clinical signs and diagnosis.. Companion Animal Practice.
  3. Assessment of the clinical accuracy of serum and saliva assays for identification of adverse food reaction in dogs without clinical signs of disease – PubMed (nih.gov)
  4. Lam ATH, Johnson LN, Heinze CR. Assessment of the clinical accuracy of serum and saliva assays for identification of adverse food reaction in dogs without clinical signs of disease. J Am Vet Med Assoc. 2019 Oct 1;255(7):812-816. doi: 10.2460/javma.255.7.812. PMID: 31517577.
  5. Direct mucosal challenge with food extracts confirmed the clinical and immunologic evidence of food allergy in these immunized dogs and suggests the usefulness of the atopic dog as a model for food allergy. – Consensus
  6. Ermel, R., Kock, M., Griffey, S., Reinhart, G., & Frick, O. (1997). The atopic dog: a model for food allergy.. Laboratory animal science.
  7. https://www.moreson.com.tw/moreson/blog-detail/furkid-knowledge/pet-knowledge/dog-food-allergen-TOP10/
  8. 狗狗因為食物過敏而搔癢不舒服,為什麼做「過敏原檢測」沒什麼用?
  9. 【獸醫診間小教室】狗狗皮膚搔癢難改善?小心食物過敏! – 汪喵星球 (dogcatstar.com)
  10. 寵物知識+/毛孩對什麼食物過敏?獸醫:驗血完全不準!診斷法只有一個 | 動物星球 | 生活 | 聯合新聞網 (udn.com)
  11. Is there a gold-standard test for adverse food reactions? – Veterinary Practice News
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從瘦肉精的前世今生談起(上):用與不用各有各的市場?
活躍星系核_96
・2020/11/20 ・6520字 ・閱讀時間約 13 分鐘 ・SR值 601 ・九年級

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  • 作者/金山豆|中興大學動物科學系學士,英國諾丁漢大學動物科學博士

所謂的瘦肉精,也就是添加在肉用動物飼料中的藥理成分,功能在於抑制肥育期肉用動物如肉牛與肉豬的脂肪合成與堆積,將飼料中的營養成份轉而促成肌肉(瘦肉)的合成,以提高肉用動物屠體中市場價值較高的瘦肉產量,並最終提升整體產值。

然而作為一種藥理成份,適當的使用瘦肉精在一定條件下固然有其優點存在,但也意味著不適當的使用可能會帶來預期以外的風險。對直接接受藥物的動物本身、對肉品消費者、對整個肉品產業以及社會,因此也帶來許多需要深入探討與思考的問題。

瘦肉精的起點:從藥物到飼料添加劑

萊克多巴胺 (Ractopamine),是一種人工合成的藥物分子,用來模擬動物與人體內自然合成的腎上腺素類型之神經內分泌素,透過外源給予的方式,來達成加強腎上腺素的下游生理機制的目的。

動物與人體內的腎上腺素類神經內分泌素,是一種在緊急狀態下作用的生理因子,讓身體釋放更多能量、強化肌肉、提升心血管系統、呼吸效率的功能,來幫助動物應付大難當頭的緊急事件。因此,如果可以開發並人工合成具有類似腎上腺素功能之藥物分子,則可以在動物或人在某些危急狀態下,做為臨床藥物臨時性地加強心血管與呼吸功能,來渡過難關。

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萊克多巴胺是一種模擬動物與人體神經內分泌素的人工合成藥物。圖/Pexels

基於這樣的需求,生藥產業自然產生動機研發相關藥物,在二十世紀中葉之後,同樣類型的藥物不斷推陳出新,從克倫特羅 (Clenbuterol) 到萊克多巴胺,都是這種臨床藥物需求下研發誕生的產物。

然而,對開發藥物的藥廠來說,歷經曠日廢時且耗資鉅大的基礎與臨床研究,往往僅有少數藥物最終有機會被證明藥效顯著而投入臨床使用,因此,除了人類臨床應用的方向之外,這些研發出來的人工合成藥物,也被寄望可以同時應用於動物用藥市場,以盡可能最大化最後可以回收的價值。

由於動物體自然分泌的腎上腺素類分子,可以透過不同的路徑啟動各種生理反應,包括與促進血管血壓與神經活性的 Alpha-adrenergic receptors 與具有強心效果、促進各種肌肉功能與生長、並抑制脂肪合成協助釋放能量的 Beta-adrenergic receptors,因此,除了在強心、促進呼吸道平滑肌舒張等人體與動物臨床醫療用途之外,這些人工合成的類腎上腺素藥物也具備了促進肌肉生長與抑制脂肪堆積的生理功能

動物體內自然分泌的腎上腺素分子,可透過不同路徑啟動下游生理反應。圖/Pixabay

特別是與這類藥物活化 Beta-adrenergic receptors 後所引起的肌肉細胞生長與抑制脂肪堆積這些功能,代表著它們在改善肉用動物屠體生長表現上,可以預期有相當正面的效益。克倫特羅、萊克多巴胺等藥物也因為這些藥理特性,被稱之為 Beta 活化物(Beta-agonist,即指其可以活化 Beta-adrenergic receptors 之意)。

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藥廠在研發這些藥物作為臨床醫療用途之外,也因為其改善肉用動物屠體品質的潛力,而在二十世紀末期開始一系列研究,探討其作為藥理性飼料添加物的可能性,在控制它們副作用(對心血管與神經系統的過度刺激)的同時,發揮改善瘦肉生產與抑制脂肪生成的最大效益。

其中,萊克多巴胺就是這類人工合成藥物的佼佼者,因其較低的副作用與較理想的屠體改善效果,得以成為可以應用於促進肉用動物生產,特別是肉豬與肉牛產業的藥物。

美國食品藥品管理局 (Food and Drug Administration, FDA) 在 1999 年及 2000 年分別準許肉豬與肉牛產業可以在肥育期之固定時段中,使用法定允許劑量的萊克多巴胺作為飼料添加劑,但其它類型的同類藥物如克倫特羅,則因藥理副作用較大,則依然不被允許使用。

瘦肉精成為美國豬農海外市場競爭利器

儘管從藥理機制來看,萊克多巴胺這種人工合成的 Beta 活化物具有促進瘦肉成長與抑制脂肪累積這兩項肉用生產上的優點,但畢竟它也存在相當的副作用,會透過額外刺激動物的心血管作用與神經系統,對動物的健康與屠體品質帶來負面的影響。因此,美國農業部也對萊克多巴胺於肉用動物的施用做了嚴謹的法規規範,確保其生產效益與副作用之間達到一定程度平衡。

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因此美國主管機關如食品藥物管理局與農業部皆訂定了嚴謹的規範。圖/pxfuel

二十世紀末至二十一世紀初,萊克多巴胺作為應用於肉用動物生產的新穎藥物,自然也引起相關研究團隊的注意,並探討與評估其促進生產效益的潛能。在較早的肉用動物研究中,就已經確認適當在肥育期使用萊克多巴胺,對肉牛與肉豬的瘦肉生長效率可提高 10~25%、脂肪減少 10~15%,並有效提升飼料效率約 10% 1。美國杜克大學 2005 年分析以美國肉豬養殖場為研究對象,分析合法條件下使用萊克多巴胺所能實際提升的肉豬場收益,發現確實可提高豬場整體淨收益達 20~25% 左右 2

美國做為牛肉與豬肉產品的主要輸出國,在國際肉品市場上的競爭者眾,歐盟的丹麥、西班牙、美洲的加拿大、巴西都是相當強勁的對手,特別是在國際貿易自由化的框架下,美國本身豬肉消費市場一樣要面對進口肉品的挑戰。那麼在技術面上盡一切可能提升飼養效率、降低生產成本、以及肉品品質上達到理想的平衡,是同時確保本國市場份額與擴展海外市場的決勝關鍵。

萊克多巴胺的研發與應用,對進入二十一世紀的美國肉豬與肉牛產業來說,無疑是一項強而有力的工具。在 1999~2000合法核準萊克多巴胺之後到 2012 年間,美國約有六到八成的肉豬牧場固定使用萊克多巴胺作為飼料添加劑做為進一步促進生產效益的重要策略3

使用萊克多巴胺的現代化肉豬養殖轉型,成為美國肉豬產業拓展海外市場的關鍵。圖/Pexels

以美國外銷豬肉產業來看,1990 到 2000 之間美國豬肉進出口量大致持平,但從 2001 年起開使迅速攀升,雖然進口量在過去三十年間穩定持續在每年50萬公噸左右,但出口量卻在 2001 到 2019 年間擴增了四倍以上,從 80 萬增加至 340 萬公噸4

扣除仍維持萊克多巴胺禁令的進口國(歐盟、俄羅斯、中國等),允許萊克多巴胺殘留的美國豬肉產品進口國仍佔了七成左右的輸出份額,如日本、南韓、墨西哥、加拿大等5。換言之,包含萊克多巴胺使用策略的現代化肉豬養殖轉型,確實對美國肉用動物產業成長帶來相當大的影響。

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有多好用?懶得用瘦肉精的加拿大豬農

全球前三大肉豬輸出國分別是歐盟、美國、以及加拿大。其中除歐盟諸國禁用萊克多巴胺外,美國與加拿大都是可以合法使用於肉豬生產的國家,然而有趣的是相較於南方的鄰國,加拿大豬農對於萊克多巴胺這種可以有效促進屠體產值的藥理性飼料添加物,呈現相當冷漠無感的態度。

不同於美國豬農平均約七成上下的豬農使用萊克多巴胺,加拿大豬肉產業理事會 (Canadian Pork Council) 聲明本國幾乎不使用萊克多巴胺於肉豬生產上6,動科領域的學者如貴湖大學 (University of Guelph) 的波爾博士 (Dr. Bohrer),同時是加拿大肉品科學協會理事長,則估計可能有 5 到 10% 的加拿大豬農使用萊克多巴胺7

美國與加拿大互為比鄰,雙方的貿易往來十分頻繁,同為世界主要肉豬生產國,彼此也是互相穩定輸出入豬肉產品的重要貿易夥伴,通常加拿大輸美的豬肉產品數量與金額略大於美國。

有趣的是,雖然在肉豬生產法定規範上都允許萊克多巴胺的使用,美國肉豬產業也依賴萊克多巴胺作為提生肥育期肉豬產能與飼料效率的重要工具,加拿大豬農卻在多數不使用萊克多巴胺的情況下,在整體肉豬生產效率上取得與美國豬農同業相當的表現,包括屠體產量與品質、整體生產成本、以及飼料效率等方面8

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相對美國,加拿大在肉豬飼養環境上或有氣候更溫和、相對疾病控制良好等利於肉豬生長發育的優勢,再者,萊克多巴胺使用上需注意劑量、動物健康狀況、以及施用期間相關增加的額外管理成本,讓加拿大豬農評估未必划算。

加拿大具飼養肉豬的環境優勢,使用萊克多巴胺對豬農而言反而是一筆額外成本。圖/Pexels

另方面加拿大因有超過半數肉豬生產為外銷用途,考量主要外銷國家如中國仍維持萊克多巴胺禁令,自主避開萊克多巴胺的使用對加拿大肉豬產業來說,反而是更能強化國際市場競爭力的選擇。

歐盟:農場到餐叉,沒有藥理性飼料添加物的空間

長期以來歐盟在糧食生產與社會安全政策上,建立自有的系統性規範來整合各會員國的農業生產系統,特別是所謂的由「農場到餐叉 (Farm to fork)」策略,要求農牧產品從生產、加工、至消費者完成使用的過程中,都能符合可永續運作的模式,包括家禽畜與動物的利用、與生態環境的平衡、以及消費者的健康需求9

因此,確保家禽畜生產過程中,讓動物維持良好的健康與福祉狀態,並盡可能排除與控制對整個生產與消費過程中各種風險因子,便成為歐盟各國建立飼養規範的重要決策依據。

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歐洲採用「Farm to fork」策略,確保家禽畜生產過程中,維持動物的健康與福祉。圖/Pexels

這種農牧產業思惟的形成,一部份是因為歐盟國家開始警覺到人工合成藥物應用在農牧產業可能帶來的額外風險。1950 年代起始,生醫藥產業的發展讓更多人工合成藥物投入臨床與動物應用,包括各種內分泌藥物,試圖透過模擬雄性素 (Androgens)、雌性素 (Estrogens)、生長素 (Growth hormone) 等內泌素的功能,來促進動物的各種生產效能。

然而,隨著動物與環境毒理學研究的拓展與深入觀察,1980 年代末期開始發現這些人工合成藥物的廣泛使用,對動物本身的健康條件、對農牧產業週遭環境動植物生態系統、以及對消費者的健康都存在相當程度的風險與威脅,並曾經造成一系列的社會安全問題。

舉例來說,1950 年代美國開發的人工合成固醇類藥物如 stilbenes、dienoestrol 等,廣泛應用於來促進肉牛生殖與生長10,但是這類人工合成固醇類藥物,在 1980 年代陸續發現會有逸散到生態環境的情況,同時這類藥物對曝露的動物與人都存在致癌性,特別是當消費者攝取相關動物產品時所連帶吸收的殘留藥物成份 11

這一系列由人工合成內分泌素應用於動物生產目的,卻意外引起後續環境與健康風險時,歐盟成立委員會進行超過十年的研究與調查,最終引導出相關結論,認為人工合成內分泌素,除醫療用途所需,應完全排除在動物生產過程外,以杜絕可能的風險12

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歐盟成立委員會進行研究後,結論為人工合成分泌素應完全排除在動物生產過程之外。圖/pxfuel

這些人工合成內分泌藥物,對促進動物生產效能雖有一定成效,但在廣泛使用後,後續影響的動物健康、環境生態、以及消費者食安風險問題既複雜又難以精確評估,因此利敝權衡之外,排除非必要的藥物使用對整個產業、環境與消費者來說,才是最能確保農牧產業永續安定的做法9

讓科學數據說話,全世界都買單嗎?

由於這類人工合成藥物的開發可以說是源自於北美主要藥廠,觀念上這些研發者仍然希望可以盡可能地將開發的藥物應用在實際市場上,因此促成了聯合國糧農組織與國際衛生組織共組的食品添加物聯合專家委員會 (Joint Expert Committee on Food Additives, JEFCA, FAO / WHO) 主導藥物風險評估機制,透過建立無可見效應劑量 (Non-Observed Effect Levels, NOAEL)、可接受每日攝取量 (Acceptable Daily Intake, ADI)、最大殘留限制 (Maximum Residues Limits, MRLs) 等科學數據來建立各種與食品相關的藥物安全使用條件,並判定是否得以應用於農牧食品生產13

JEFCA 的運作與推廣,受到北美國家如美國、加拿大的大力支持,但在歐盟與其它部份國家卻遭到程度不等的阻力。其中,歐盟政府本身的研究團隊的風險評估報告14,認為所有內分泌類藥物都必需排除在動物生產以外,並與美國加拿大及其主導的 JEFCA 在固醇類藥物是否可應用於動物生產,且其產品是否可自由貿易至歐盟市場的議題上多次正面衝突,戰火甚至延燒到二十一世紀的萊克多巴胺。

JEFCA 透過科學數據來建立食品相關藥物安全使用條件,在國際引起截然不同的反應。圖/pxfuel

如前所述,Beta 活化物包括許多不同分子型式存在,如克倫特羅、萊克多巴胺是其中的主要產品。在 1990 年代這些 Beta 活化物雖已知可促進肉用動物肌肉生長,但其風險認知卻仍有不足。

因此,歐盟境內西班牙便曾發生大規模克倫特羅殘留藥物中毒事件,113 人因食用殘留克倫特羅的肉品而發生急性中毒15。此一事件對歐盟政府來可是再一次的食安警報,即現有的食藥品安全風險評估機制,受限於科學研究技術與方法的限制,以及對動物、環境、人體曝露的複雜性認知不足,實難以完全界定並全盤控制這些藥物可能帶來的風險。

更遑論後續研究中,除了進一步發現萊克多巴胺的使用,對肉用動物的健康造成負面影響:即使是在理想控制劑量與處理時間的條件下,肉用動物的猝死率、急性心血管疾病、肉質劣化、過度興奮而暴躁失控等問題都會更加嚴重,而額外造成現場的管理成本增加16

後續發現萊克多巴胺的使用,對肉用動物健康造成影響,導致額外成本增加。圖/Pexels

因此,歐盟政府與專家團隊認為做為飼料添加物使用時,這些人工合成藥物帶來的利益實無法平衡難以確認與管理的風險成本,而最符合產業與消費市場安全需求的方式,就是排除它們在動物生長效率促進上的應用。

回歸到歐盟過去二十多年來所致力於建立的永續農牧產業與市場供應系統,反應在肉用動物生產模式上的確也因此造成直接生產成本相對居高不下。舉例來說,歐盟主要的肉豬生產國如丹麥、西班牙相對世界其它主要肉豬生產國美國、加拿大、巴西等,要高出近四成的生產成本,特別是飼料支出的部份。

當然,較高的經營成本換來的是歐盟相對較佳的豬肉產品品質與動物健康與福祉條件8,但也意味著為了保障這樣的永續農牧產業的運作,歐盟必需持續對抗北美低成本肉品輸入的自由貿易壓力,在藥理性飼料添加物這個戰場上更是沒有退讓的空間。

下篇:從瘦肉精的前世今生談起(下):台灣本土肉品該走向何方?

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  4. Mintert J., U.S. is a pork export powerhouse. 2020, Center for Commercial Agriculture, Purdue University. Data source: U.S. Department pf Agriculture
  5. National Pork Board, U.S. pork exports set records in 2019. 2020. Data source: U.S. Department pf Agriculture and U.S. Meat Export Federation.
  6. Ractopamine–Raising pigs. Canadian Pork Council. From homepage: www.CPC-CCP.com/ractopamine.
  7. Young L., What is ractopamine, the drug banned in China but permitted in Canadian pork? 2019, Global News.
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  9. European Union. 2020, Farm to Fork Strategy – For a fair, healthy and environmentally-friendly food system.
  10. Andrews F., Beeson W. and Johnson F. The Effects of Stilbestrol, Dienestrol, Testosterone and Progesterone on the Growth and Fattening of Beef Steers. 1954, Journal of Animal Science. 13 (1) 99-107.
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  12. European Union. 1988, Council Directive 88/299/EEC of 17 May 1988 on trade in animals treated with certain substances having a hormonal action and their meat, as referred to in Article 7 of Directive 88/146/EEC. Off. J. Eur. Union, L 128 of 21.5.1988, 36-38.
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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia