因應淨零排放環保壓力 畜殖產業的新思維
碳中和、近零/ 淨零排放是近年的熱門話題，我國也已立下了「2050 年淨零碳排」目標，期望能為降低氣候變遷的速度盡一份力。在畜牧業的部分，農政單位早已開始從幾個面向推動 :
(1) 利用育種的方式，提升生產效率及畜產品品質，減少在養頭數，降低飼養密度，有助於減少生產過程中甲烷及氧化亞氮等溫室氣體的產出。
(2) 獎勵改善與更新畜舍結構，節省用於降溫和沖洗畜舍之用水、用電量。
(3) 獎勵與協助畜牧廢棄物沼渣沼液的處理與應用及利用禽畜糞發酵製成堆肥。
廢水回歸農地灌溉、減少使用化學肥料，能減低農作物整體施肥量；糞尿厭氣處理產生的沼氣，經過回收及利用，也能發展再生能源，讓畜牧養殖可以形成循環經濟。然而對於畜牧業者而言，在推動產業往降低汙染及達到物資循環的目標前進的同時，如何平衡經濟上的效益及公眾意識仍是不可避免的考量要點。
近期國際間因疫情導致貿易障礙，使得蛋白質相關之大宗原物料出現供應短缺的狀況；各種訴求環保的聲浪也導致畜牧養殖業的管理愈發困難，成本節節升高。目前產業為了尋求穩定的生產表現以及良好的飼料效率，通常使用營養濃度較高的飼料配方，然而高蛋白比例的營養配方若未完全被動物有效利用吸收，除了排出環境中形成負擔以外，在動物腸道健康方面也極易造成影響。高營養濃度的飼料也會墊高飼養成本，無法有效利用的部分就成為不必要的浪費。
低蛋白飼料的定義是指能提供動物足夠之必須蛋白質以及胺基酸，但又不過量的飼料配方。 我們可從下列幾個層面檢視低蛋白飼料的重要性:
一、環境層面
未消化完全的飼料蛋白質經糞便中的微生物迅速轉化成較不穩定的含氮或含硫類物質如氨、硝酸鹽、一氧化氮、硫化氫等，上述物質排放至環境中會對週遭生態造成影響。
(1) 溫室氣體
一氧化氮、二氧化碳及甲烷為造成溫室效應主要的氣體，一氧化氮在動物糞便乾燥時會經由氮的氧化還原中產生，散發至空氣中。
(2) 環境優養化
優養化的定義為水源體或土壤中含有過多的營養物質，進而影響氧氣消耗及原有之生態平衡。主要造成環境優養化的物質包含硝酸鹽( 含氮化合物)、磷酸鹽類等，亦是飼料成分分解不完全時易產生的物質。
(3) 環境酸化
畜牧養殖業造成的酸化問題主要為土壤酸化。糞便中排出的氨、及硫化物碰到雨水或其他水源，易形成硫酸及硝酸，會直接影響土壤pH 值破壞土壤環境。接觸雨水形成的酸雨也會對人類、動植物、農業生產、甚至是動植物造成影響，其破壞力不容小覷。
飼料中另一影響環境且不易被動物有效利用的營養成分為磷，磷雖為土壤中重要的養分，但過量的排放亦會造成土壤中磷大量蓄積造成周遭環境酸化及侵蝕作用等不利影響，目前歐盟各國針對畜牧業及農業的磷使用量及磷排放亦有規定。
解決環境問題，同時維持產業的獲利，是達成永續發展的目標，因應而生之“ 環保飼料”的概念，目標是減少氮、磷排泄以及臭味的產生。
一般來說可藉由調整特定營養素的含量 ( 如粗蛋白) 或使用酵素類的添加物來減少過量營養 (overfeeding) 造成的營養浪費 (nutrient excretion)。飼糧中大約有60-70% 未利用的氮會經由尿液或糞便中排出 (Dourmed et al., 1999)，這些排泄物不但會造成環境影響，更影響飼養戶的獲利水準。早期研究 (Lenis et al., 1990) 即發現，若提供足夠的限制胺基酸比例但降低約2%的飼料粗蛋白含量，便可有效降低約20% 之氮排放量，且不會對動物造成負面的影響，一於2004 年進行的研究更提出，若將肥育豬的飼料粗蛋白含量從20% 降至12%，可顯著地減少糞便排出量並降低近65% 的氮排放 (Portejoie et al., 2004)。一學者回顧大量文獻後指出，每降低飼料中1%的CP含量約可降低8.4%的氮排放 (Lenis et al., 1999)，因此應用適當的營養策略，整體提升飼料的有效利用，著實可顯著降低不必要的排泄。
二、經濟層面
台灣每年進口及國產黃豆量約250 萬公噸，進口比例高達95%，並且約有13% 的進口黃豆直接進入飼料供應鏈、約12% 的進口黃豆進入食品業、75% 的進口黃豆供油品煉製後部分形成豆粕作為飼料原料。黃豆進口依賴性非常高，因此價格非常受國際間情勢的變化而波動。以目前的雞、豬飼養量計算，全台的總蛋白質年需求量約75 萬噸。假設若減少飼料配方中約1~1.5 個百分比的粗蛋白用量，即10%，約可減少7.5 萬噸蛋白質需求量，也就是高達五億八千萬的進口額，因此無論是在減少進口依賴或是降低飼料成本上，降低飼料的蛋白質含量的作法都是一個可以思考的方向。
依據農業統計資料 ( 綠色國民所得帳農業固體廢棄物) 顯示，近年來台灣禽畜糞每年產生至少210 萬公噸以上，現有的禽畜糞堆肥場之年處理( 再利用) 量僅約37.5 萬公噸，再加上這些處理場域設立時間較早，設備老舊，又因土地使用限制，能夠處理的能量及擴展空間十分有限。而載運、處理這些禽畜廢棄物也的過程也十分耗費成本，尤其台灣的農地單位面積及農用道路相對較小，大型運輸機具運作困難，小型車多趟次運輸又墊高運送費用，加上處理糞尿廢棄物也會產生各種能源消耗，因此若能以降低蛋白質比例的方式，從源頭減少廢棄物的產生，也可大大降低這些廢棄物的處理負擔及成本，延長廢棄物處理設施的使用年限等。
三、動物健康層面
腸道中食糜的成分是影響腸道微生物菌相一大因素，飼料中過多的營養分除了無法經消化吸收而排出、形成易造成汙染的排泄物以外，大部分會在動物的腸道與其中的微生物接觸，並在腸腔中發酵反應，產生一些不利腸道健康的物質，其中又以蛋白質發酵及非澱粉多醣類(NSP, Non-starch Polysaccharides) 的影響為大宗。
高蛋白飼料進入動物的胃中，由於蛋白質的中和緩衝效應導致胃內容物偏鹼，這會使胃泌素的活性不足，因而造成蛋白質的消化率降低，且不夠酸的胃無法發揮前期殺菌的效果，使得細菌進入腸道造成負面的影響 ( 游義德等，2002)。可以供腸道微生物發酵的蛋白質主要來自胃及小腸中未消化的膳食蛋白，以及部分的內源性蛋白，這些蛋白質發酵的產物包括了具刺激性的揮發性脂肪酸(SCFA) 及其他不友善的物質，像是產生臭味的氨、糞臭素(skatole)、吲哚(indole) 及其他含硫化合物或胺類、酚類等，這些物質除了排出後對環境造成影響，刺激性的物質也會使腸道組織受損，甚至引發炎症，影響營養分及水份等的再吸收，造成高量的內源性損失。發酵過程也會提高腸道內的pH 值，使得腸道環境偏向適合病原菌的增殖。
除了一般蛋白質發酵以外，許多病原菌也會利用這些未消化的膳食蛋白作為其蛋白質代謝來源，造成病原菌大量的增殖，與有益菌競爭並改變腸道原有菌相，對於病原菌來說是一極佳的發展溫床。常見的病原菌包括Escherichia coli, Samonella spp., Klebsiella spp., Campylobacter spp., Streptococcus spp., Clostridium perfringerns, Clostridium diffcile 等都是強勢的蛋白質發酵菌 (Jha and Berrocoso, 2016)，這些病原菌一旦大量繁殖即會造成各種腸道疾病。例如，由產氣夾膜梭菌(Clostridium perfringens) 引發的仔豬急性或慢性梭菌性腸炎，在急性發病期，會有造成仔豬急性死亡的影響；又如常在於腸道中的大腸桿菌(Escherichia coli)，若仔豬免疫力下降及緊迫或離乳時的腸道內菌相改變，會促使消化道內病原性大腸桿菌異常增殖。而附著在腸道的大腸桿菌繁殖後分泌ST 及LT 兩種毒素，可導致上皮細胞不斷分泌而造成下痢，同樣會影響豬群的生長表現。而除了病原菌本身的致病性以外，其蛋白質發酵代謝過程中所產生的毒素也會透過受損的腸道組織進入血液循環，引發全身性的感染或敗血症狀，刺激免疫系統，抑制動物生長，甚至導致死亡，造成嚴重經濟損失。
除了病原菌大量增殖造成的影響外，大多數高“ 粗蛋白” 的飼料原料皆含有抗營養因子，除了本身就難以消化外，這些抗營養因子對於仔豬腸道的組織及功能也有負面影響，部分抗營養因子甚至會影響酵素活性，使得腸道內消化吸收的功能減弱，造成營養性的腸道問題。
不論國內外，畜牧業經常在各種與環保及地球暖化相關的議題中成為眾矢之的，因此各畜牧先進國家及地區也陸續針對經濟動物的營養需求與飼料配方建議進行法規面的更新及限制。
美國
NRC 於2012 年進行之豬隻營養建議更新，在蛋白質及胺基酸的項目中不再建議粗蛋白含量比例，而改以動物體可有效利用於生長的“ 體蛋白沉積量 (body protein deposition)” 做為建議指標。強調胺基酸平衡及利用率才是飼料配方的基礎，並調整必需胺基酸的建議量以符合豬隻的最佳需求。其中更是提到，蛋白質的需求量與其能提供胺基酸的品質及種類占有較大的關係。
中國
為因應減少黃豆進口量造成的衝擊，其飼料工業協會在2018 年發布了豬隻與肉雞的新標準，調降主要源自豆粕的粗蛋白含量。根據其相關負責人表示，過多的營養分及較差的飼料利用率不僅會增加動物的代謝負擔，更會帶來嚴重環境影響，在現今低蛋白質日糧配方技術發展已趨成熟，因此在合理添加必需胺基酸和酵素製劑的前提下，配合飼料中粗蛋白質和磷的添加量實可顯著降低。新標準調整的項目包括修改動物生長分期、調降粗蛋白質含量標準及將原本的粗蛋白含量下限變更為設定粗蛋白質含量上限。
日本
日本中央畜產會於2013 年為因應環保政策，對官方飼料標準進行部分修訂，增訂 “ 環境負荷低減型配合飼料” 規則。其修訂內容包含將粗蛋白及磷含量的標準由下限改為上限，並增加胺基酸的最低限量，以符合動物的需求。
現今國際飼料標準的趨勢已朝向限制蛋白質用量上限及以胺基酸平衡為主，並著重在各營養分實際消化的程度作為制定基準，讓飼料能夠真正有效被動物利用，減少汙染物質排出，以達到 “ 沒有浪費就沒有汙染” 的目標。台灣目前並無強制性的法令或規則，但相關概念的推行及跟上趨勢的標準修定仍是產業需努力朝向的目標。
References
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