豬隻是傳統農業生活中不可或缺的家畜，舉凡肉食、農耕所需之肥料供應乃至於宗教祭祀均扮演重要角色。台灣的平埔族群原已有飼豬之傳統，隨著漢人移民的到來與人民之交流，漢人引進的華南種豬漸成本島品種主流。來自於原鄉的育種與飼養技術也隨之擴展，傳統的相畜方法包含了對於骨骼與肢體發育評判等等與現代育種學共通的科學原則。但其中較受品種限制的毛色、腳色等判準固然有其飼養品種的適用性，但隨著文化與思想的根深蒂固，在遭逢新品種推廣時便會成為一種阻力，甚至被指稱為迷信。而在飼養管理方面，農家或有所謂豬圈的專屬飼養空間，但也多有四處遊蕩與人畜共處一室等情形，此不僅衛生不佳且易散播傳染病。 清代的台灣，官府對於畜產的改良與家畜衛生並無措意，日治時期所引進的農業改良與家畜衛生系統將農家的家畜飼養納入了國家管理的範疇並且運用了西方科學，令品種、育種、飼養管理到衛生醫療上都呈現不同以往的風貌。總督府在台灣進行的農業乃至於畜產改良至為廣泛，由於台中地區為目前史料保存最豐富與完整者，故本文選定台中地區為研究範圍，探討日治時期豬隻畜產改良與家畜衛生之發展。 日本領台後，本島的農業改良遵循著日本本土明治維新以來的調查、研究試驗、推廣的路徑，並配合行政與警察單位推動其事業。由於衛生與疾病有礙推動改良與保護既有成果，1896年（明治29年）便藉由暫時沿用母國法規的方式來推動獸疫預防工作，為台灣獸疫預防的濫觴。其後頒訂的〈台灣獸疫予防規則〉則正式確立了台灣家畜衛生系統的基礎，除對於法定獸疫規定，同時對於警察與行政單位之執行、獸疫之實務處理均建立起一套基本方法。醫藥上不僅引進近代西方科技的疫苗與血清等，同時也藉由法規將傳統獸醫排除於外。而日治台灣兩大代表獸疫牛疫、豬瘟的防治亦在此大架構下進行；豬瘟因對社會的衝擊較小，直到昭和年間方有總督府的先期小區域試驗與1934年（昭和9年）台中州的防治計劃。豬瘟終整個日治時期均未消滅，其問題主要在於當時的醫藥科技不足以完全解決問題，防疫時程與投入資源則在其次。除了疾病之外，總督府對於屠宰場、屠畜、肉品販賣等等肉品衛生事項亦設置相關法規，在空間的限制、人員的資格審核與登記制度下，確保消費者的食品安全。 在豬隻的品種改良方面，其技術的擬定主要透過總督府的研究機構如農業試驗場等進行研究試驗後確立方向並向下推廣。除品種外，尚有飼養空間、飼料兩個重點，品種的改良係以盤克夏種與在來種豬生產的雜種豬為主要目標，此有賴獎勵制度與嚴格的種源控制併行；飼養空間與飼料主要受到蓬萊米作成功下的多肥農業之互相帶動。 不只台中地區，整個日治時期台灣西部主要農業區域的豬隻改良都在總督府的政策下有著相同的定向發展。亦即由在來種豬隻轉變為土洋雜種佔絕對多數。但比起他地，台中早在總督府推動第二期計畫（普及盤克夏豬）前便已土洋易位，可說是成效卓著。台中初期推廣盤克夏豬時因農民傳統相畜觀念衝突與該種豬隻抗病力差的經濟因素而一時中挫，然而透過鍥而不捨的努力與技術能夠創造價值兩大要因，台中地區獲得此項成果。不過，改良成果雖然輝煌，以生產級進種為大宗的改良方式卻面臨了雜種豬至多只能利用至第二代雜種的問題，為此日治後期總督府始展開品種固定之研究並在戰爭時期推廣，顯示殖民地農業改良與科學具實用導向與根基不深的特點。 台中的豬隻改良在漫長的歷程中曾因各種短期性、結構性因素與政策改變而有頓挫。其一如員林、北斗等地芭蕉業衰微；其二為蔗作、甘藷間的耕地競爭與台北市場運銷商問題；其三則是豬瘟防治計劃推動後的數量降低。

本研究主要在於設計一種新式生物反應器，並應用於生產豬瘟病毒疫苗。首先根據所培養細胞的生長特性與原有生物反應器之缺點，改良成新式的生物反應器，並評估此新式生物反應器適用性、效能，以及所培養豬腎細胞之生長代謝情形與豬瘟病毒力價。整個實驗過程大致分為兩個部分，第一個部分探討細胞固定化培養之最適化培養條件與生長代謝情形，第二個部分探討豬瘟病毒培養之最適化培養條件與生長代謝情形。實驗結果發現豬腎細胞(PK-15)以批次方式培養於新式生物反應器，搭配著FIBRA-CEL®載體，成功的進行擴大培養，豬腎細胞最高的生長量達到2.29×109cells/300mL的細胞量。因此，改良之新式生物反應器可提供細胞優越的生長環境，具有擴大規模培養之潛力，可藉由此簡單設備、操作容易、成本低且低能源消耗之新式生物反應器達成細胞製品之生產基座。 / In this study, the production of PK-15 cell using immobilized animal cell culture in a novel bioreactor was investigated.We evaluated the serviceability and efficiency of a design-improved novel bioreactor for the growth and metabolic states of cultured PK-15 cells and the production of HC virus. The entire experiment includes two major stages: (1) investigation of the optimal conditions and metabolic states for the growth of immobilized cells, (2) investigation of the optimal conditions for the production of HC virus. Our results showed that immobilized PK-15 cells on the fibra-cell carries in the design-improved novel bioreactor exhibited their best growth of 2.29×109 cells/300mL.The immobilized conditions for cell culture, can provide a shearing stress of growth state, easy separation of cells from the culture mediu, and a operation of continuously feeding medium, leading to possibility growth of the high density cell and a long period of production;as a result, the efficiency of producing process is promoted. Here,our design-improved novel bioreactor is expected to provide an optimal growth environment of both the cells and viruses for the production of high-yielded, stable, and consistent cellular biological preparations. Furthermore, it will also provide the basis for the production of cell products with advantages of simple-equipped, easy-to-operate, low cost, and low energy consumption. / 致謝 i 中文摘要 ------------------------------------------------------------------------ ii 英文摘要 ------------------------------------------------------------------------ iii 目錄 ------------------------------------------------------------------------ iv 表目錄 ------------------------------------------------------------------------ vi 圖目錄 ------------------------------------------------------------------------ vii 第一章 緒論------------------------------------------------------------------ 1 第二章 文獻回顧------------------------------------------------------------ 3 2-1 豬腎傳代細胞(PK-15 cell) -------------------------------------- 3 2-2 豬瘟病毒------------------------------------------------------------ 4 2-2.1 豬瘟之歷史背景--------------------------------------------------- 4 2-2.2 豬瘟病毒之特性--------------------------------------------------- 7 2-2.3 豬瘟發生原因之探討--------------------------------------------- 11 2-3 生物反應器--------------------------------------------------------- 12 第三章 實驗材料與方法--------------------------------------------------- 21 3-1 細胞------------------------------------------------------------------ 21 3-2 細胞繼代培養------------------------------------------------------ 21 3-3 細胞冷凍保存------------------------------------------------------ 22 3-4 解凍細胞培養------------------------------------------------------ 22 3-5 病毒感染------------------------------------------------------------ 23 3-6 收集病毒------------------------------------------------------------ 24 3-7 豬瘟病毒力價測試------------------------------------------------ 24 3-8 細胞滾瓶培養------------------------------------------------------ 26 3-9 生物反應器操作--------------------------------------------------- 27 3-10 載體上細胞數的測定--------------------------------------------- 33 3-11 葡萄糖的測定------------------------------------------------------ 33 3-12 培養過程中pH值測定------------------------------------------- 34 第四章 結果與討論--------------------------------------------------------- 35 4-1 測試細胞貼附的材料--------------------------------------------- 35 4-2 細胞固定時間的比較--------------------------------------------- 36 4-3 測試不同比例的載體量培養豬腎細胞------------------------ 37 4-4 測試不同接種量--------------------------------------------------- 40 4-5 測試培養基流速對豬腎細胞生長的影響--------------------- 44 4-6 測試培養基停留於培養槽時間對豬腎細胞生長的影響--- 45 4-7 測試豬腎細胞暴露空氣時間對於生長的影響--------------- 47 4-8 測試Bellocell培養豬腎細胞(PK-15)可行性----------------- 49 4-9 測試利用新式生物反應器培樣豬瘟病毒--------------------- 50 第五章 結論與建議--------------------------------------------------------- 53 參考文獻 ------------------------------------------------------------------------ 55 表目錄 表1. 兔化豬瘟疫苗與組織培養豬瘟疫苗的比較------------------ 6 表2. 急性、慢性與遲發型豬瘟比較---------------------------------- 10 表3. .Growth of Various cell Lines in bellocell-500----------------- 18 表4. Comparison of SF-9 cell Growth and BEV production in Various Laboratory bioreators------------------------------------ 19 表5. Comparison of HEK293 Cell growth and Receptor X production in Cell Factory®/20 roller bottles and BelloCell-500Bioreactor------------------------------------------ 20 表6. Reed-Muench Methods法計算方法----------------------------- 26 表7. 比較不同材料培養PK-15 cell所用的載體量---------------- 50 表8. 細胞固定時間的比較所接細胞量與載體量------------------ 51 圖目錄 圖1. Liau提出以潮汐生物反應器圖--------------------------------- 17 圖2. Operation principle of Bellocell system------------------------- 18 圖3. 新式生物反應器(novel reactor)-潮汐式生物反應器(tidal typereactor)之運作流程圖--------------------------------------- 30 圖4. 比較不同材料培養PK-15 cell ---------------------------------- 63 圖5. 比較不同時間細胞的貼附量------------------------------------ 64 圖6. 測試的不同比例載體量培養豬腎細胞生長曲線------------ 65 圖7. 測試的不同比例載體量培養豬腎細胞培養過程glucose消耗趨勢------------------------------------------------------------ 66 圖8. 測試的不同比例載體量培養豬腎細胞培養過程pH變化------------------------------------------------------------------------ 67 圖9. 測試不同接細胞量培養在10g carrier生長曲線------------- 68 圖10. 測試不同接細胞量培養在10g 載體glucose消耗趨勢----- 69 圖11. 測試不同接細胞量培養在10g carrier pH趨勢--------------- 70 圖12. 測試流速對豬腎細胞生長的影響------------------------------ 71 圖13. 測試流速對細胞影響的葡萄糖消耗--------------------------- 72 圖14. 測試流速對豬腎細胞生長影響pH值-------------------------- 73 圖15. 測試培養基停留時間對豬腎細胞生長影響------------------ 74 圖16. 測試培養基holding時間對豬腎細胞生長的影響之葡萄糖趨勢--------------------------------------------------------------- 75 圖17. 測試培養基holding時間對細胞的影響之pH值趨勢------- 76 圖18. 測試豬腎細胞暴露空氣時間對生長的影響------------------ 77 圖19. 測試豬腎細胞暴露空氣對生長的影響葡萄糖消耗趨勢--- 78 圖20. 測試豬腎細胞暴露空氣對細胞生長的影養pH值趨勢---- 79 圖21. Bellocell反應器培養豬腎細胞---------------------------------- 80 圖22. Bellocell培養豬腎細胞葡萄糖消耗趨勢---------------------- 81 圖23. Bellocell培養豬腎細胞pH值趨勢----------------------------- 82 圖24. 測試利用新式生物反應器培養豬瘟病------------------------ 83