快速長肌肉的科技–生技飼料開發核心聯盟

 
2014/09/05 張志玲 | 特約文字編輯     2,726
 
2008年初爆發的世界糧食危機並非突如其來,在此之前的2年,全球糧食價格平均上漲了4倍,飼料價格也跟著水漲船高,許多國家都傳出擔不起飼料費的養殖戶棄養豬、雞的事件。

國立成功大學生物科技研究所所長陳宗嶽表示,糧食供給量少於需求量是造成糧食危機的重要原因。現在全球人口已逾70億,糧食生產技術到達一個瓶頸,可是下一個世代的生產技術卻猶待開花結果,而在提高糧食產量的各種研究中,把飼料轉變成肌肉的轉換率是一個重要關鍵。
   
抑制免疫反應  使肌肉快速生長

全球糧食除供應人類需求外,有很大部分是用在畜養動物上,而在畜養成本中,除養殖空間與時間需考量外,被動物吃下去的飼料究竟能長出多少肉的轉換率也相當重要。以平均8公斤飼料約可長出1公斤牛肉來說,若轉換率從8:1變成6:1,將可省下2公斤的飼料。以前的人大都從營養觀點著手,譬如追求飼料的營養比例,增加動物的消化吸收率,於飼料中添加益生菌或添加誘引物質以提高攝食量等,這些做法所能提升的生產效益頂多5%而已。

陳教授帶領的成大畜禽與水產動物生技飼料開發核心聯盟,從生物科技的免疫抑制技術方向著手,自魚身上取下氨基酸片段,製成蛋白抗原,再放入魚飼料中,魚吃下去以後,體內的自體免疫反應會因為抗原的刺激而產生抗體,當抗體與魚體內抑制肌肉生長的蛋白結合後,蛋白會失去作用,魚便能快速地長出肌肉了。

以參加試驗的動物與同時期同條件的養殖動物相比較發現,試驗組的平均重量高出35%,而飼料用量減少20%,這就表示,該套技術可以大幅縮短養殖時間,大量減少生產飼料,當然也能讓養殖業者的生產成本大幅下降。

然而實驗室是一個可控制的環境,若將新技術移植到其他環境時,可能會受到許多變數影響,所以業者只願意接受已完成田間實驗的技術。可是從實驗室到田間會有很大一步必須跨越,這也是許多產學合作計畫無法有效掌控的原因。

陳教授帶領的團隊擁有的抑制技術已在大型水產與畜產的田間試驗中得到有效驗證,他們不只將技術應用在增加重量與提高轉換率上,還將其發展成為一個抑制平台,例如提供可改良肉品外觀的「動物色素蛋白抑制技術」;提供可使動物油脂分布更均勻的「動物脂肪負向生成蛋白抑制技術」;提供可提升動物食慾的「食慾下降蛋白抑制技術」,利用這些技術,可以生產具有不同抑制功能的飼料添加劑。
 
以藻類取代豆類

該團隊擁有的另一項核心技術,是將水產飼料配方裡的蛋白質來源改由藻類取代。現行水產飼料裡的蛋白質大多以豆類為主,但豆類是陸生植物,並非水產動物的原始食物,水產動物的原始食物是成本低廉,來自海洋的藻類,因為海洋面積比陸地大許多,所以藻類的開發來源具有很大潛力。目前該團隊已篩選出一株極易培養,富含n-3PUFA,可用來製造22碳6稀酸(docosahexaenoic,DHA)的本土性微細藻類。

 DHA具有易於純化和高品質的特性,是良好的飼料添加劑來源,又由於藻類的一部分胺基酸組成近似魚粉,經過發酵擴增後可取得大量的魚粉替代物,利用它們製造魚飼料,可降低龐大的生產成本。所以只要循著這個模式研發下去,陳教授認為,或許不只是水產飼料,未來對於畜產動物的部份蛋白質來源,都可以由藻類取代之。
   
產學互信 成功機率較大

參加該聯盟的會員大多以飼料業者與生產動物添加劑的業者為主,入會者概分為二類,一類是簽有技轉合約的技轉會員,另一類則是一般會員。前者由聯盟提供技術諮詢與商業化服務,會員也可以委託研究團隊研發新技術;後者在加入會員之前並未與聯盟合作過,邀請參加的目的是在培養雙方對於技術的信任感,因為新技術在商業化過程中不可能一蹴可幾,倘若業者缺乏信心,就很容易因為失望而中止合作,所以請業者成為一般會員,先接受基本的技術輔導,以建立與研究團隊的默契和信任感,等雙方建立互信基礎後再談合作,成功機率會比較大。

值得注意的是,於合作進行前雙方仍須不斷地溝通了解。主要是因為學者們大都希望研發尖端技術,而且認為業者的技術層次較低,但是業者需要的卻是最低成本的技術,而非尖端科技,這是兩者認知的重大落差。以陳教授經驗為例,剛開始時他也不知道業者的需求,但是願意調適自己的角色,經常到現場與業者接觸、了解,並聆聽業者的聲音,等雙方產生互信後,便能確切了解業者的需求。

例如在學者眼中,吳郭魚肉上出現黑點是正常現象,可是外銷歐美時,外國買主會要求切除魚肉上的黑點,這麼一來將會增加銷售成本,所以業者回過頭來請陳教授幫忙,委託其開發「減少色素形成的技術」。然而這樣的合作邀約並不算是拍板定案,除非研究團隊能配合業者現有的技術與生產線進行研發,並避免過多的投資變更,否則合作計畫仍可能出現變數。
 
媒合技術 加強國際競爭力

免疫抑制技術和以微細藻類作為飼料蛋白替代來源技術,已在我國水產業中順利推展,但在畜產業上仍須努力,其癥結在於包覆技術。原來水產動物生活在水中,胃裡的胃酸沒那麼濃,但陸地動物生活在空氣中,胃裡很酸,而免疫抑制技術是一種蛋白質抗原作用,需要穩定的包覆機制來保護,以免蛋白質被胃酸分解,而無法到達腸胃道發揮功能,更何況建制包覆機制的價格必須在業者所能接受的範圍內。所以說,業者接受的是低成本的包覆技術,而這也是聯盟努力的目標。

有趣的是,就在大家齊心努力推展合作聯盟的時候,竟然發現一個始料未及的現象。原來聯盟成立初期目標是以協助業者開發新飼料,和降低飼料生產成本為主,但在會員愈來愈多以後卻發現,來自各領域會員的養殖技術,飼料成分開發,和飼料製程條件等都已達到極高水凖,可惜的是,會員間因缺乏溝通平台以致無法將他人的經驗用來改善自身問題。因此,陳教授把「會員間的技術媒合」納入聯盟未來發展的目標,希望透過媒合服務,整合上下游業者的優質技術,以加速並加強我國飼料生產及養殖業者的國際競爭力。
    
註:陳宗嶽教授研究團隊獲科技部102年度「產學技術聯盟合作計畫」補助(計畫名稱:畜禽與水產動物生技飼料開發核心聯盟,執行期間:2013/02/01~2014/01/31)。科技部推動「產學技術聯盟合作計畫」之目的,係為促使大專校院及學術研究機構有效運用研發能量,以其已建立之核心技術與相關之上中下游業界建構技術合作聯盟,以協助產業界提昇競爭能力及產品價值。