一种生长猪胃-小肠-大肠仿生消化方法及对饲料有效能值估测的应用技术

本发明专利技术公开了一种模拟生长猪胃

【技术实现步骤摘要】
一种生长猪胃
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小肠
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大肠仿生消化方法及对饲料有效能值估测的应用


[0001]本专利技术属于畜牧领域，涉及一种模拟饲料在生长猪胃肠道消化过程的方法，具体涉及一种通过体外模拟生长猪胃
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小肠
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大肠的消化过程实现对饲料有效能值的快速估测。

技术介绍

[0002]近50年来，动物营养学家在模拟生长猪胃
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小肠
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大肠的消化过程上提出了许多体外消化模型，并试图通过模拟消化技术快速地估测猪饲料的有效能值。其中丹麦学者Boisen和Fernandez于1997年建立的胃蛋白酶
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胰液素
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纤维类碳水化合物酶模拟生长猪胃
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小肠
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大肠消化过程估测猪饲料的有效能值已成为全球动物科学领域引用最多的猪体外消化方法(Boisen,S.,and J.A.Fern
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ndez.1997.Prediction of the total tract digestibility of energy in feedstuffs and pig diets by in vitro analyses.Animal Feed Science and Technology 68:277
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286)。目前已在丹麦、法国应用于生长猪饲料原料有效能值数据库的建设。然而，通过该模拟消化方法估测猪饲料原料的能量消化率与生长猪体内能量消化率绝对值相差可达4.4％
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9.7％。美国明尼苏达大学Huang等采用胃蛋白酶
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胰液素
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粪提取物发酵模拟生长猪胃
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小肠
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大肠消化过程测定玉米干酒糟的干物质消化率比生长猪全消化道干物质消化率高7.6％，且相关性非常低(R2＝0.02；Huang Z.,P.E.Urriola,I.J.Salfer,M.D.Stern,G.C.Shurson.Differences in in vitro hydrolysis and fermentation among and within high
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fiber ingredients using a modified three
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step procedure in growing pigs.Journal of Animal Science,2017,95:5497
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5506)。上述方法的试验结果表明，在体外模拟生长猪的消化中体外消化程度与生长猪体内消化程度有较大差距。其主要原因1)模拟消化过程中小肠阶段消化酶活性的衰减导致了消化酶活性的急剧下降，从而无法匹配生长猪小肠内消化酶的活性；2)大肠模拟消化中采用单一的纤维素酶或纤维类水解酶无法代表盲结肠中消化酶除了纤维素酶以外，还有淀粉酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶的活性，而采用粪提取物接种发酵又无法对活菌的种类及数量进行标准化，导致了大肠模拟消化过程与生长猪大肠体内消化过程偏差较大；3)体外胃
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小肠
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大肠模拟消化的缓冲液组成、消化时间、消化后的清洗过程导致了消化程度与体内消化程度无法匹配。本团队申报的专利技术专利“程控猪仿生消化系统及使用该系统快速测定猪饲料消化能的方法”(赵峰等，申请号201910360566.8)由于没有考虑到小肠模拟消化阶段消化酶的衰减、大肠模拟消化阶段仅加入低剂量纤维素酶组成的浓缩模拟大肠液，因此，方法仅适用于对谷物类饲料原料猪消化能值的估测，而对高蛋白及高纤维类原料和饲粮的测值明显低于体内法测值。因此，在适用范围上存在弊端。其次，在操作上，中国农业科学院畜牧研究所一项专利技术名称为“肉仔鸡体外消化模拟装置”的专利技术专利(张铁鹰等，专利号为ZL 200810100818.5)提供的技术方案：饲料加入到肉鸡的胃模拟消化器中，消化结束后将食糜转入小肠消化室内继续消化。Boisen和Fern
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ndez(1997)体外模拟猪饲料消化过程的技术方案：将0.5g饲料加入三角瓶中，然后加入胃蛋白酶溶液模拟胃的消化，
调节pH至2.0，接着加入胰液素溶液模拟小肠消化，调节pH至6.8，然后加入碳水化合物复合酶模拟大肠消化，最后用过磺基水杨酸沉淀未消化蛋白、滤纸过滤分离水解产物与未水解产物。上述操作全程均为手工操作，过程繁琐，人为干扰因素多，因此，不利于方法的标准化及测定数据的可比性。而在体外模拟消化过程的自动化上，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所一项专利技术名称为“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”的专利技术专利(赵峰等，专利号为ZL200910078147.1)提供的技术方案：通过电脑程控实现对单胃动物胃、小肠、大肠消化过程的全自动模拟，同时，通过专利的许可形成了商品化的全自动仿生消化系统产品。然而，该专利所提供的技术方案仅仅是胃
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小肠
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大肠模拟消化的自动化控制过程，而缺乏针对模拟生长猪胃、小肠、大肠消化的模拟消化液和缓冲液组成成分、各阶段消化时间以及产物的清洗等基础参数，更没有模拟消化测定结果与猪体内法测定结果的比较。因此，无法实现对猪体内消化过程的准确模拟。
[0003]目前，全球养殖行业都在向精准、高效的方向发展。面对全球资源匮乏的挑战，如何快速、精准地测定饲料的养分利用效率尤其是有效能值已成为行业急需的技术。前述文献报道及现有专利技术均难以在实验室实现对猪饲料有效能值的精准测定，并形成测定过程中人为干扰少、易于标准化的技术方案。因此，建立一种克服上述弊端，实现高逼真度、自动化模拟生长猪胃
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小肠
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大肠消化过程并应用于对饲料有效能的估测是目前亟须解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种逼真度高、全自动模拟生长猪胃
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小肠
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大肠消化过程并应用于精准估测饲料有效能值的方法。该方法在胃
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小肠
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大肠模拟消化过程中消化酶衰减平稳后的活性与生长猪体内消化酶活性逼近，尤其在大肠模拟消化中除了纤维素酶外，淀粉酶、蛋白酶的活性也达到体内大肠液消化酶活性的水平。本专利技术的方法可以解决小肠模拟消化中因活性衰减而使消化酶活性低于体内小肠中消化酶的活性，以及大肠模拟消化中淀粉酶、蛋白酶活性与体内大肠不一致的缺点，克服了传统体外消化方法测值与动物试验法测值偏差大及相关性低的问题。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
[0006]一种模拟生长猪胃肠道消化过程用于估测饲料有效能(消化能及代谢能)值的方法，包括下述步骤：
[0007]1)样品处理及模拟消化液、缓冲液的制备：
[0008]样品处理：将猪饲料样品粉碎至过孔径0.30mm试验筛，封入样品袋密封存放，作为试样备用；
[0009]模拟胃液的制备：根据猪体内胃液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟生长猪胃肠道消化过程用于估测饲料有效能值的方法，包括下述步骤：1)样品处理及模拟消化液、缓冲液的制备：样品处理：将猪饲料样品粉碎至过孔径0.30mm试验筛，封入样品袋密封存放，作为试样备用；模拟胃液的制备：根据猪体内胃液中胃蛋白酶的活性，将胃蛋白酶粉剂溶于pH 2.0的盐酸溶液以制备模拟胃液；胃缓冲液的制备：以氯化钠、氯化钾、稀盐酸、去离子水制备胃缓冲液；浓缩模拟小肠液的制备：根据猪体内空肠液中主要消化酶的活性，以α
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淀粉酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶和去离子水制备浓缩模拟小肠液；小肠缓冲液的制备：以无水磷酸氢二钠、无水磷酸二氢钠、氯化钠、氯化钾、青霉素溶解于去离子水中制备小肠缓冲液；浓缩模拟大肠液的制备：根据猪体内大肠液中纤维素酶活性，将淀粉酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、纤维素酶溶于去离子水中制备浓缩模拟大肠液；大肠缓冲液的制备：以无水磷酸氢二钠、无水磷酸二氢钠、氯化钠、氯化钾、青霉素溶解于去离子水中制备大肠缓冲液；2)准备与上样：将胃缓冲液、小肠缓冲液、大肠缓冲液放入单胃动物仿生消化系统的相应位置，并将系统的管道与缓冲液瓶连接好；设置单胃动物仿生消化系统的预热时间为40min以上；在单胃动物仿生消化系统预热期间，进行下述上样工作：将透析袋横穿所述单胃动物仿生消化系统中的模拟消化管，两端外翻并用橡皮筋将透析袋扎紧，固定在所述模拟消化管上，然后，用翻口硅胶塞将一端塞严，称取步骤1)中处理后的猪饲料样品置于装有透析袋的模拟消化管中，并同步测定猪饲料样品的干物质含量；3)胃模拟消化：往所述透析袋中加入步骤1)所述模拟胃液，所述模拟消化管的另一端用带有消化液加液管的翻口硅胶塞塞严；将模拟消化管置于单胃动物仿生消化系统中，按照模拟消化管下端进水，上端出水的原则，接好管路；通过单胃动物仿生消化系统控制软件设置胃模拟消化参数，开始进行胃模拟消化；4)小肠模拟消化：在所述胃模拟消化结束时，将浓缩模拟小肠液移入所述单胃动物仿生消化系统的小肠消化液储备室中，通过单胃动物仿生消化系统控制软件设置小肠模拟消化参数，自动往消化管泵入浓缩模拟小肠液，开始进行小肠模拟消化；5)大肠模拟消化：在所述小肠模拟消化结束时，将浓缩模拟大肠液移入所述单胃动物仿生消化系统的消化液储备室中，通过单胃动物仿生消化系统控制软件设置大肠模拟消化参数，自动往消化管泵入浓缩模拟大肠液，开始进行大肠模拟消化；6)水解产物清洗：所述大肠模拟消化结束后，排空大肠缓冲液，并对得到的水解产物进行清洗，7)未消化残渣的处理及消化率的计算：将步骤6)清洗后透析袋内未消化的残渣转移到培养皿中，烘干，无水乙醇冲洗残渣，绝
干后测定残渣及猪饲料样品的总能值，计算得到饲料的酶水解物能值；8)通过饲料的酶水解物能值估测所述饲料的有效能；所述有效能包括消化能和代谢能。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述猪饲料为单一饲料、配合饲料或浓缩饲料；所述单一饲料如菜籽粕、棉籽粕、葵花粕、花生粕；所述配合饲料如玉米
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豆粕型饲粮、玉米
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豆粕
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菜籽粕型饲粮、玉米
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豆粕
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棉籽粕型饲粮、玉米
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豆粕
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葵花粕型饲粮、玉米
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豆粕
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花生粕型饲粮；所述粉碎用植物粉碎机或研钵进行粉碎；上述方法步骤1)中，所述模拟胃液中胃蛋白酶的活性为890U/mL；上述方法步骤1)中，所述胃缓冲液的制备是将氯化钠、氯化钾溶于去离子水中，并用2mol/L的盐酸在39℃下调节溶液的pH至2.0，其中，氯化钠的浓度为80.6mmol/L，氯化钾的浓度为6mmol/L；上述方法步骤1)中，所述浓缩模拟小肠液含淀粉酶4239U/mL，胰蛋白酶1323U/mL，糜蛋白酶166U/mL；上述方法步骤1)中，所述小肠缓冲液中含有磷酸氢二钠30mmol/L，磷酸二氢钠170mmol/L，氯化钠89.9mmol/L，氯化钾15.0mmol/L，在39℃下用1mol/L的氢氧化钠...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵峰，王钰明，张虎，杜中原，解竞静，萨仁娜，
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
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