单胃动物仿生消化系统及基于该系统模拟单胃动物消化的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种单胃动物仿生消化系统及模拟单胃动物消化的方法。该系统包括：至少一模拟消化器放置在空气浴摇床的固定爪上，至少一消化液试剂瓶与输液管连接，主蠕动泵与输入管连接，废液收容瓶与主蠕动泵连接，至少一缓冲液试剂瓶与主蠕动泵连接，缓冲液试剂瓶与输出管连接，清洗液试剂瓶与主蠕动泵连接，清洗液试剂瓶与输出管、清洗液储存瓶连接，清洗液试剂瓶与下方的清洗残留液收容瓶连接，输出管经由相通控制电磁阀与空气相通或隔离。该方法包括准备、仿生消化步骤；仿生消化步骤包括注入消化液、循环缓冲液、排净缓冲液、清洗残留液等步骤。本发明专利技术系统及方法实现了体外条件下模拟动物胃肠道消化吸收饲料的过程，模拟逼真性高、重演性好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种单胃动物仿生消化系统以及基于该单胃动物仿生消化系 统来模拟单胃动物消化的方法，具体地说，是涉及一种在体外条件下模拟饲料 在单胃动物胃肠道内被消化、吸收的仿生消化系统及方法。
技术介绍
在现代养殖业中，客观精确地评定饲料原料的养分生物学效价是确定动物 营养需要量及优化饲料配方的主要决策依据。在我国饲料原料种类繁多、更新 速度较快的情况下，如果用动物试验法全部普测、预测饲料养分的生物学效价 至少需要数十年，而结果却仅能获得很有限的静态参数。因此，为了突破制约 我国饲料养分生物学效价参数更新的技术瓶颈，设计出一种科学、准确、快速 的饲料养分生物学效价测试工具是急需的，它可为现代养殖业提供技术支撑。自20世纪60年代起，为了实现对饲料养分生物学效价的快速评定，各国 学者一直在研究饲料养分的模拟消化技术，并且己经建立了一系列规范化的操 作规程。例如，20世纪中后期，我国学者张子仪等建立了以胃蛋白酶一一小肠 液为体系的猪、鸡饲料有效能值酶学评定方法操作规程；丹麦学者Boisen和 Fernandez建立了以胃蛋白酶一_胰液素一一碳水化合物酶为体系的猪饲料消 化能值快速评定方法操作规程；加拿大学者Gauther等、Savoie等建立了以蛋 白酶透析法为体系的猪、鸡饲料氨基酸消化率快速评定方法。然而，这些方法 所采用的胃肠道模拟消化装置多以三角瓶、试管、透析管等简单实验材料为基 础，在每一步消化过程中，pH值的改变、消化液的加入、产物的分离等都是 通过人工手动的方式实现的，因此，这类简单模拟消化系统的可重复性较差， 平行样的最大偏差达4%以上，而且，其测定的精度主要是依靠数学模型的回 归校正，此系统孕育着较大的随意性与不稳定性。随着科技的发展，这些方法 也己成为畜禽饲料养分生物学效价快速评定方法发展和应用的技术瓶颈。与早期动物胃肠道模拟消化系统相比，荷兰TNO食品和营养研究所于 1995年研制的猪全消化道仿生消化系统包括胃、十二指肠、空肠、回肠四个连 续模拟消化室。该系统能模拟胃的排空、小肠的蠕动、消化液的分泌及小肠的 吸收。另外，加拿大食品研究与发展中心于2005年研制的人类上段胃肠仿生 消化系统虽与荷兰TNO食品和营养研究所的设计相差很大，但两者在功能上8较为类似。可见，新一代仿生消化系统均以消化过程的高度逼真性为出发点， 特别是仿生消化过程都是通过计算机来实现自动控制。然而，这些仿生消化系 统的设计初衷是用于胃肠道微生物生长、药理代谢等方面的研究，而不适用于 测定饲料能量、蛋白质、氨基酸的消化率。这主要是因为这类仿生装置的消化 道比较长，而饲料在各段消化道间是按照顺序依次流通，很容易形成饲料在某 一段仿生消化道内的堵塞、残留。在设计理论上，这些系统也不能满足饲料养 分生物学效价测定中"全进全出"的理念。综上所述，设计出一种可以逼真模拟饲料在动物胃肠道内被消化、吸收过 程的系统及方法是目前亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种单胃动物仿生消化系统及基于该单胃动物仿 生消化系统来模拟单胃动物消化的方法，在体外条件下，该系统和方法可逼真 模拟饲料在动物胃肠道内被消化、吸收的过程。为了达到上述目的，本专利技术采用了以下技术方案一种单胃动物仿生消化系统，其特征在于它包括模拟消化器、消化液试 剂瓶、缓冲液试剂瓶、废液收容瓶、清洗液储存瓶、清洗液试剂瓶和清洗残留 液收容瓶，其中至少一模拟消化器放置在一空气浴摇床内的固定爪上，至少 一消化液试剂瓶的端口经由与其自身相应的一消化液输送蠕动泵与该模拟消 化器的输液管连接， 一主蠕动泵的第一输入输出端口与该模拟消化器的输入管 连接， 一废液收容瓶的端口经由一输入控制电磁阀与该主蠕动泵的第二输入输 出端口连接，放置在超级恒温水浴槽中的至少一缓冲液试剂瓶的端口经由与其 自身相应的一输出控制电磁阀与该主蠕动泵的第二输入输出端口连接，该至少 一缓冲液试剂瓶的端口经由与其自身相应的一输入控制电磁阀与该模拟消化 器的输出管连接， 一清洗液试剂瓶的端口经由一输出控制电磁阀与该主蠕动泵 的第二输入输出端口连接，该清洗液试剂瓶的端口分别经由一输入控制电磁 阀、 一清洗液输送蠕动泵与该模拟消化器的输出管、 一清洗液储存瓶的端口连 接，该清洗液试剂瓶的下方放置一清洗残留液收容瓶，该清洗残留液收容瓶的 端口经由一输入控制电磁阀与该清洗液试剂瓶底部开设的开口连接，该模拟消 化器的输出管经由一相通控制电磁阀与外部空气相通或相隔离，该相通控制电 磁阀的控制端、所有输入控制电磁阀的控制端、所有输出控制电磁阀的控制端、 该空气浴摇床的控制端、该超级恒温水浴槽的控制端与一可编程控制器的控制 端连接，该主蠕动泵的控制端、所有消化液输送蠕动泵的控制端、该清洗液输送蠕动泵的控制端、该可编程控制器的通讯端与CPU的通讯端连接。实际设计时，所述消化液试剂瓶和所述缓冲液试剂瓶的数量可以为任意 个。例如，所述消化液试剂瓶和所述缓冲液试剂瓶的数量均为一个，所述消化 液试剂瓶和所述缓冲液试剂瓶分别盛装胃消化液、胃缓冲液，或者所述消化液 试剂瓶和所述缓冲液试剂瓶分别盛装小肠消化液、小肠缓冲液，或者所述消化 液试剂瓶和所述缓冲液试剂瓶分别盛装大肠消化液、大肠缓冲液。又例如，所 述消化液试剂瓶和所述缓冲液试剂瓶的数量均为两个， 一个所述消化液试剂瓶 和一个所述缓冲液试剂瓶为一组，其中 一组中的所述消化液试剂瓶和所述缓 冲液试剂瓶分别盛装胃消化液、胃缓冲液，另一组中的所述消化液试剂瓶和所 述缓冲液试剂瓶分别盛装小肠消化液、小肠缓冲液；或者， 一组中的所述消化 液试剂瓶和所述缓冲液试剂瓶分别盛装小肠消化液、小肠缓冲液，另一组中的 所述消化液试剂瓶和所述缓冲液试剂瓶分别盛装大肠消化液、大肠缓冲液；或者， 一组中的所述消化液试剂瓶和所述缓冲液试剂瓶分别盛装胃消化液、胃缓 冲液，另一组中的所述消化液试剂瓶和所述缓冲液试剂瓶分别盛装大肠消化 液、大肠缓冲液。又例如，所述消化液试剂瓶和所述缓冲液试剂瓶的数量均为三个， 一个所述消化液试剂瓶和一个所述缓冲液试剂瓶为一组，其中第一组 中的所述消化液试剂瓶和所述缓冲液试剂瓶分别盛装胃消化液、胃缓冲液，第 二组中的所述消化液试剂瓶和所述缓冲液试剂瓶分别盛装小肠消化液、小肠缓 冲液，第三组中的所述消化液试剂瓶和所述缓冲液试剂瓶分别盛装大肠消化 液、大肠缓冲液。又例如，所述消化液试剂瓶的数量为两个，所述缓冲液试剂 瓶的数量为三个，其中两个所述消化液试剂瓶分别盛装小肠消化液、大肠消 化液，三个所述缓冲液试剂瓶分别盛装胃缓冲液、小肠缓冲液、大肠缓冲液。另外，实际设计中，所述模拟消化器的数量可为两个或两个以上，各所述 模拟消化器的输入管、输出管之间为串联连接，各所述模拟消化器的输液管之 间为并联连接；所述模拟消化器包括玻璃管和透析管，该玻璃管为一中空管体， 该管体的两端各设有一磨口，该管体的侧面设有所述输入管和所述输出管，该 透析管放置在该玻璃管内，该透析管的两端分别从该玻璃管的两个磨口处伸出 而外翻，外翻露于磨口外侧的透析管端部被橡皮条捆扎固定在磨口上，捆扎透析管端部后的两个磨口分别塞有一橡胶塞和一带有所述输液管的橡胶塞。一种基于单胃动物仿生消化系统模拟单胃动物消化的方法，其特征在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单胃动物仿生消化系统，其特征在于：它包括模拟消化器、消化液试剂瓶、缓冲液试剂瓶、废液收容瓶、清洗液储存瓶、清洗液试剂瓶和清洗残留液收容瓶，其中：　至少一模拟消化器放置在一空气浴摇床内的固定爪上，至少一消化液试剂瓶的端口经由与其自身 相应的一消化液输送蠕动泵与该模拟消化器的输液管连接，一主蠕动泵的第一输入输出端口与该模拟消化器的输入管连接，一废液收容瓶的端口经由一输入控制电磁阀与该主蠕动泵的第二输入输出端口连接，放置在超级恒温水浴槽中的至少一缓冲液试剂瓶的端口经由与其自身相应的一输出控制电磁阀与该主蠕动泵的第二输入输出端口连接，该至少一缓冲液试剂瓶的端口经由与其自身相应的一输入控制电磁阀与该模拟消化器的输出管连接，一清洗液试剂瓶的端口经由一输出控制电磁阀与该主蠕动泵的第二输入输出端口连接，该清洗液试剂瓶的端口分别经由一输入控制电磁阀、一清洗液输送蠕动泵与该模拟消化器的输出管、一清洗液储存瓶的端口连接，该清洗液试剂瓶的下方放置一清洗残留液收容瓶，该清洗残留液收容瓶的端口经由一输入控制电磁阀与该清洗液试剂瓶底部开设的开口连接，该模拟消化器的输出管经由一相通控制电磁阀与外部空气相通或相隔离，　该相通控制电磁阀的控制端、所有输入控制电磁阀的控制端、所有输出控制电磁阀的控制端、该空气浴摇床的控制端、该超级恒温水浴槽的控制端与一可编程控制器的控制端连接，该主蠕动泵的控制端、所有消化 液输送蠕动泵的控制端、该清洗液输送蠕动泵的控制端、该可编程控制器的通讯端与ＣＰＵ的通讯端连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡光源，卢庆萍，张宏福，张子仪，赵峰，
申请(专利权)人：中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]