仿生消化法評定豬飼料營養(yǎng)價值的研究進展

王鈺明　趙　峰　張　虎　張宏福

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，動物營養(yǎng)學(xué)國家重點實驗室，北京100193)

仿生消化法評定豬飼料營養(yǎng)價值的研究進展

王鈺明趙峰*張虎張宏福

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，動物營養(yǎng)學(xué)國家重點實驗室，北京100193)

摘要：基于體外酶法的仿生消化技術(shù)評定豬飼料的營養(yǎng)價值已被丹麥、荷蘭、法國等發(fā)達國家所認同，但該技術(shù)仍未脫離傳統(tǒng)方法以水解活性無法重復(fù)的胰液素為模擬消化液酶源，以“三角瓶+搖床”為全手工測試工具的研究思路。因此，在酶法的創(chuàng)新上，模擬消化液制備的生物學(xué)背景與標準化，以及建立規(guī)范化的體外模擬消化工具一直是該研究領(lǐng)域的核心與難點。本文綜述了國內(nèi)外豬模擬消化技術(shù)的最新研究進展，并對動物營養(yǎng)學(xué)國家重點實驗室在此方面的研究成果進行了總結(jié)和介紹。

關(guān)鍵詞：豬；模擬消化；仿生消化系統(tǒng)

飼料養(yǎng)分的生物學(xué)效價是確定飼養(yǎng)標準及優(yōu)化飼料配方的主要決策依據(jù)，也是動物營養(yǎng)研究最為基礎(chǔ)的參數(shù)。因此，如何準確、快速地測定飼料養(yǎng)分的生物學(xué)效價一直是業(yè)界共同關(guān)注的焦點。自20世紀50年代以來，人們在通過模擬動物體內(nèi)的酶促反應(yīng)過程以實現(xiàn)對飼料有效能及氨基酸消化率的估測方面進行了許多有益嘗試。目前，通過酶法測定豬飼料的消化能值已逐漸被丹麥、荷蘭、法國等發(fā)達國家所認同，并成為其新型飼養(yǎng)標準的核心技術(shù)[1-3]。然而，現(xiàn)有酶法仍采用Boisen等[4]的方法與手段，存在模擬消化液酶活無法重復(fù)、模擬消化過程具有較大的隨意性與不穩(wěn)定性、缺乏專用的自動化測試工具等弊端。針對上述問題，動物營養(yǎng)學(xué)國家重點實驗室在前人研究工作的基礎(chǔ)上系統(tǒng)研究了豬消化液的組成成分，建立了模擬消化液制備的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了模擬消化液活性的可重復(fù)與規(guī)范化。在此基礎(chǔ)上，研制了一套用于全自動模擬豬胃、小腸、大腸消化的仿生消化系統(tǒng)，實現(xiàn)了仿生消化方法的“自動化、儀器化和操作規(guī)范化”。隨著該方法的進一步發(fā)展與完善，本技術(shù)有望為我國豬飼料養(yǎng)分營養(yǎng)價值的評定提供高效的研究手段。

1國外豬模擬消化液制備的研究進展

在飼料的體外模擬消化中，有些研究者直接將畜禽體內(nèi)的腸液或胰液作為體外模擬消化的消化液，如日本學(xué)者Furuya等[5]建立的胃蛋白酶-豬小腸液法，L?wgren等[6]建立的胃蛋白酶-豬十二指腸液-回腸液-糞提取液法。這些方法雖然在消化酶的來源、種類上與動物體內(nèi)接近，但是小腸液的制備比較復(fù)雜，不同批次小腸液在組成上相差較大而難以重復(fù)，因此，近年鮮見關(guān)于此方法的進一步發(fā)展。基于上述問題，Boisen等[7]提出了用胃蛋白酶、胰液素、碳水化合物酶分別模擬豬的胃液、小腸液、大腸液的技術(shù)思路，并建立了通過酶水解有機物估測豬飼料消化能的模擬消化操作方法[4,8-9]。然而，此方法中飼料有機物的體外消化率與體內(nèi)消化率的偏差因飼料種類不同有較大變異(差值在5%～25%之間)[4]，通過有機物的體外消化率估測豬消化能(digestible energy，DE)值的精度并不高于以中性洗滌纖維估測DE值的精度[10]，而且該方法并不適用于所有飼料DE值的估測[11]。

與Boisen等[7]的技術(shù)體系類似，Regmi等[12]采用胃蛋白酶、胰液素、纖維素酶模擬豬胃腸道各段的消化液，而且各階段模擬消化液的配制、消化時間等參數(shù)與Boisen等[7]的方法有較大區(qū)別。由此可見，在前人以胃蛋白酶、胰液素等為消化酶源的體外模擬消化體系中，各種消化酶的總活性、消化時間等基礎(chǔ)參數(shù)的設(shè)置僅以滿足飼料底物的完全水解來確定[13]，具有較大的隨意性。因此，這些體外模擬消化技術(shù)完全脫離動物的實際消化生理。此外，該方法所使用的胰液素是一種含有多種消化酶的復(fù)合物，不同批次的胰液素在酶學(xué)組成上是不同的，無法實現(xiàn)體外模擬腸液的重復(fù)。由此可見，現(xiàn)有的飼料體外模擬消化技術(shù)無論從理論上還是生產(chǎn)實踐中仍有許多關(guān)鍵技術(shù)尚未解決。豬飼料在消化道中主要進行酶的化學(xué)性消化，其水解的介質(zhì)為胃液和腸液，因此在體外模擬消化中我們首先需要確定模擬消化液組成的生理學(xué)依據(jù)。模擬消化液與體內(nèi)消化液的水解特性有多大差異？如何實現(xiàn)模擬消化液在組成上的完全重復(fù)？弄清這些問題對建立仿生消化法評定飼料養(yǎng)分的營養(yǎng)價值具有重要意義。

2國外豬模擬消化裝置的研究進展

2.1基于三角瓶密閉系統(tǒng)的模擬消化器

根據(jù)豬的消化生理學(xué)特性，體外模擬消化裝置的設(shè)計可分為靜態(tài)模擬和動態(tài)模擬。目前，在飼料常規(guī)養(yǎng)分(能量、蛋白質(zhì))的模擬消化上，多采用以三角瓶作為模擬消化器的靜態(tài)模擬法(簡稱三角瓶法)[3-4,12]。該過程中，將10～50 mL消化液置于100 mL三角瓶中，由水浴搖床提供酶促反應(yīng)的溫度和模擬胃腸道的蠕動，后續(xù)消化階段消化液的加入和pH的調(diào)節(jié)都是通過人工操作的方式進行。通過總結(jié)1990—2010年間各國學(xué)者采用的三角瓶法模擬豬飼料的消化過程發(fā)現(xiàn)：1)不同研究者在水浴搖床的性能(溫控精度、混合強度)、三角瓶內(nèi)消化液pH的變異范圍上都無明確的規(guī)范[13]；2)在實際操作中，小腸消化階段開始前首先以NaOH調(diào)節(jié)緩沖液pH至中性，然后再往三角瓶中加入模擬小腸液，從而使得小腸液被稀釋，這與食糜在小腸的消化介質(zhì)為小腸液的客觀事實相悖；3)在以三角瓶作為密閉消化器的情況下，水浴搖床回旋混合時總有部分飼料樣品粘貼于三角瓶瓶壁而難以與消化液充分接觸，此外不同類的飼料粘貼程度不同且不同三角瓶間貼壁殘留的樣品同樣差異較大，然而該因素對測試結(jié)果的影響程度鮮見相關(guān)報道；4)在水解產(chǎn)物對酶促反應(yīng)的影響上，三角瓶作為模擬消化器與外界不存在物質(zhì)交換，由于酶促反應(yīng)的飼料底物與水解產(chǎn)物共處一個溶液中，隨著反應(yīng)過程的進行出現(xiàn)明顯的產(chǎn)物抑制反應(yīng)過程的現(xiàn)象，而這一現(xiàn)象與動物體內(nèi)水解產(chǎn)物的及時吸收大相徑庭；5)現(xiàn)有三角瓶法通常采用過濾的方法分離酶水解物與消化殘渣[3-5,12]，在本實驗室的前期研究中發(fā)現(xiàn)無論是國產(chǎn)定量分析濾紙還是進口濾紙(Whatman 531)經(jīng)過布氏漏斗抽濾后濾紙自身均有重量損失，然而該因素對測試結(jié)果的影響難以精確控制。綜合上述變異因素，從Clunies等[14]的試驗結(jié)果可得出三角瓶法在胃消化期、小腸消化期的相對標準差分別高達4.86%和6.63%。由此可見，傳統(tǒng)的靜態(tài)三角瓶法存在著操作過程復(fù)雜、工具不規(guī)范、酶促反應(yīng)中食糜與消化液混合不充分、水解產(chǎn)物抑制酶促反應(yīng)的速度與平衡、水解物與未水解物的分離方法難以定量等核心技術(shù)問題。因此，欲在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上創(chuàng)新豬飼料養(yǎng)分模擬消化工具，首先應(yīng)逐一解決上述問題。

2.2動態(tài)模擬消化裝置

針對靜態(tài)模擬消化裝置的種種弊端，動態(tài)模擬消化系統(tǒng)的研制逐漸被發(fā)達國家所重視。這些裝置主要由自制模擬消化器、消化液分泌系統(tǒng)、緩沖液pH自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)等模塊組成，能部分實現(xiàn)模擬消化液的動態(tài)分泌、消化條件理化參數(shù)的周期變化。如20世紀80年代加拿大學(xué)者Gauthier等[15]研制了用于模擬飼料蛋白質(zhì)在豬小腸內(nèi)消化吸收的裝置，泰國瑪希隆大學(xué)Promchan等[16]設(shè)計了動態(tài)連續(xù)透析系統(tǒng)用于模擬微量元素在豬胃腸道內(nèi)的消化吸收。這2個裝置在設(shè)計上非常類似，其特點是以透析袋模擬腸壁的吸收功能，以水浴提供恒定的溫度，由專門的攪拌器或回旋震蕩模擬小腸的蠕動，通過蠕動泵往消化器中緩慢輸入緩沖液模擬腸系膜毛細血管的理化環(huán)境，促使酶促反應(yīng)往正方向進行。該裝置與三角瓶法相比的優(yōu)點是水解產(chǎn)物對消化液環(huán)境的改變較少，水解產(chǎn)物與未水解產(chǎn)物經(jīng)由透析袋自動分離。但該裝置的缺點是自動化程度較低，蠕動泵、水浴搖床的啟停及消化液的注入都需要通過人工手動操作；其次是攪拌器設(shè)計成垂直攪拌，透析袋呈自然垂直或水平放置，缺乏專門的固定支撐裝置，這使得飼料樣品與消化液的混合難以充分，試驗結(jié)束后透析袋內(nèi)未水解殘渣的轉(zhuǎn)移有較大困難(若分析透析液中水解產(chǎn)物的濃度又可能會遇到樣品濃縮、緩沖液蒸發(fā)或體積變化引起的測試誤差)；模擬消化過程完成后，沒有專門針對殘留在透析袋內(nèi)的部分水解產(chǎn)物的清洗過程。

隨著現(xiàn)代自動控制技術(shù)、人機交互技術(shù)的發(fā)展，近年來國際上在單胃動物模擬消化裝置的研制上也逐步向全自動程控的方向發(fā)展。如1995年荷蘭TNO食品和營養(yǎng)研究所研制的豬胃-小腸消化仿生系統(tǒng)通過電腦自動控制可模擬胃的排空、小腸的蠕動和吸收及消化液的分泌。然而，該系統(tǒng)的設(shè)計初衷是用于胃腸道微生物生長、藥理代謝等方面的研究，并且由于該裝置的消化道設(shè)計比較長容易造成食糜堵塞及無法徹底排空等弊端，在飼料養(yǎng)分消化率測定時重復(fù)性較差，與體內(nèi)測值也相差較大[17]。我國臺灣中興大學(xué)研制的豬胃動態(tài)消化系統(tǒng)能模擬采食后胃液pH、胃蛋白酶分泌的階段性變化，從而達到測定胃內(nèi)飼料蛋白質(zhì)消化率的目的[18]。該裝置在胃消化器的設(shè)計上基本上套用Gauthier等[15]的設(shè)計，但在自動控制技術(shù)上利用美國LabView(Ver. 6.1)軟件通過電腦對蠕動泵、攪拌器、pH計的啟停實行自動化控制。因此，該裝置基本上可以達到無人值守運行的目的，但在功能上仍難以脫離Gauthier等[15]模擬消化器類似的弊端。由此可見，動態(tài)胃腸道模擬消化系統(tǒng)決定其功能的核心技術(shù)是模擬消化器(反應(yīng)器)與模擬消化流程的設(shè)計，而現(xiàn)有報道的各種自動模擬消化裝置在功能或自動控制技術(shù)上均難以達到全自動定量測定豬飼料養(yǎng)分消化率的目的。因此，在新型全自動仿生消化系統(tǒng)的設(shè)計上，如何保障飼料樣品與消化液的充分混合及防止消化過程中因混合引起食糜貼壁而干涸？從一個消化階段轉(zhuǎn)入下一消化階段后(如胃轉(zhuǎn)入小腸階段)如何防止因食糜樣品轉(zhuǎn)移引起的誤差？模擬消化結(jié)束后水解產(chǎn)物與未水解產(chǎn)物的分離如何達到高度可重復(fù)并有利于實現(xiàn)自動化？如何通過電腦程控全自動模擬運行一個完整的消化過程，并實現(xiàn)人機交互？模擬消化的測試結(jié)果能否重演、可加并與體內(nèi)法較好地吻合？這一系列問題尚有待于深入研究。

3豬全自動仿生消化系統(tǒng)的研究進展

3.1豬體內(nèi)消化液的組成

如前所述，人們對豬的模擬消化普遍采用胃→小腸→大腸3個消化階段依次進行。因此，獲得各階段消化液的組成即消化酶的活性及緩沖液的離子濃度是制備模擬消化液的生物學(xué)基礎(chǔ)。豬胃主要起儲存食物、控制食糜的排空和通過胃蛋白酶在酸性條件下對食物中的蛋白質(zhì)進行消化等作用[19]。根據(jù)Chiang等[18]報道生長豬胃食糜中胃蛋白酶的酶活性在240.0～865.4 U/g間變異，通過胃內(nèi)食糜的水分含量計算得出豬胃液中胃蛋白酶的平均活性為737.5 U/mL。Fujita等[20]報道豬胃液中含Na+80.6 mmol/L、K+6.0 mmol/L、Cl-134.2 mmol/L，pH 2.0。由于目前國際上通用的胃蛋白酶測定方法及離子濃度檢測方法與上述試驗采用的方法一致，因此，本研究組將上述參數(shù)作為生長豬模擬胃液的組成成分。

育肥豬小腸的長度為16～21 m，是飼料養(yǎng)分消化吸收的主要場所。小腸液中消化酶主要來源于胰腺分泌的淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶及少量腸腺分泌的腸肽酶、二糖酶等[21]。根據(jù)生長豬小腸在距離幽門1.5～1.8 m處的腸液中消化活性最高的原則[22]，在該位置安裝空腸套管得出了正常營養(yǎng)水平下飼糧的蛋白質(zhì)來源與水平、飼糧類型對生長豬空腸液中的4種主要消化酶活性(淀粉酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、脂肪酶)及離子濃度無顯著性影響[23-24]。同時通過簡單相關(guān)分析及典型相關(guān)分析得出生長豬個體間空腸液中主要消化酶活性的變異與飼料養(yǎng)分的消化率間并無顯著相關(guān)關(guān)系[25]?；谏鲜鲅芯拷Y(jié)果，豬空腸液的組成為：淀粉酶221.4 U/mL、胰蛋白酶69.1 U/mL、糜蛋白酶8.7 U/mL、脂肪酶3.3 U/mL、Na+89.9 mmol/L、K+15.0 mmol/L、Cl-116.7 mmol/L，pH 6.44。

豬的大腸由盲腸、結(jié)腸和直腸組成，小腸未消化完全的食糜在盲腸及結(jié)腸中經(jīng)微生物產(chǎn)生的纖維素酶水解，同時也通過微生物體內(nèi)代謝產(chǎn)生短鏈脂肪酸[21]。針對豬大腸消化的特點，本研究組研究了3種不同纖維水平飼糧條件下生長豬盲腸液的組成成分差異。結(jié)果表明，飼糧的纖維水平對盲腸液中纖維酶的活性及pH無顯著影響，而對部分離子(K+、Cl-)的濃度有顯著的影響[26]?；谏鲜鲅芯拷Y(jié)果，同時考慮到再生纖維素材質(zhì)的透析袋對纖維素酶的耐受量，豬大腸液的組成為：纖維素酶0.04 U/mL、Na+93.2 mmol/L、K+11.1 mmol/L、Cl-25.1 mmol/L，pH 6.42。

根據(jù)上述豬體內(nèi)消化液的組成參數(shù)，本研究組以試劑級消化酶根據(jù)主要消化酶活性相等的原則配制模擬消化液，并對飼料消化所處的主要環(huán)境——模擬小腸的模擬效果進行了檢驗。研究結(jié)果表明，模擬腸液對玉米、小麥麩、大豆粕、棉籽粕以及4種飼糧的水解能力達體內(nèi)腸液測值的94.8%以上，且2者的相關(guān)系數(shù)為0.95以上[27]。在此基礎(chǔ)上，王鈺明[24]建立了從豬空腸液中純化主要消化酶的方法，并建立了基于提純的消化酶粉劑添加少量試劑酶制備模擬豬腸液的方法，進一步縮小了模擬腸液與體內(nèi)腸液組成的差距。而對于模擬胃液及模擬大腸液的水解能力尚需進一步驗證。

3.2仿生消化裝置的開發(fā)

模擬消化器(圖1)是飼料仿生消化的場所，它由透明玻璃管、透析管、緩沖液出口、緩沖液入口、消化液泵入管(含單向閥)、標準磨口(19號)、翻口硅膠塞組成。在裝配消化管前，透析袋通過脫甘油、脫硫與金屬元素處理，然后從消化管一端的磨口伸入并貫穿。透析管的兩端分別在標準磨口處外翻，并覆蓋標準磨口外徑15 mm以上，用橡皮條固定。一端用翻口硅膠塞塞上，加入飼料樣品(1～2 g)和20 mL模擬胃液，最后塞上帶有消化液添加管的硅膠塞[28]。

圖1　模擬消化器

仿生消化系統(tǒng)由模擬消化器、單通道及多通道蠕動泵、非接觸式電磁閥、恒溫搖床、制冷系統(tǒng)、恒溫水浴槽、減壓裝置、上位機、電腦和控制軟件等組成，并裝配成全自動仿生消化儀器(型號：SDS-2)。每臺仿生消化系統(tǒng)中含有2套如圖2所示的消化裝置，每次運行可以測定2個樣品，每個樣品可獲得5個重復(fù)測定數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)中，39 ℃的酶促反應(yīng)溫度由恒溫搖床控制模擬消化器外的空氣溫度，由水浴槽維持緩沖液的溫度進而控制透析管內(nèi)的溫度2部分組成，從而使溫度的變異范圍控制在0.5 ℃以內(nèi)。搖床通過電磁感應(yīng)可精確控制180 r/min的轉(zhuǎn)速，以對消化液和飼料進行充分混合。豬仿生消化運行前，用于每1個樣品測定的5根消化管按照出水口朝上、進水口朝下的方式固定在專用臺架上，并通過硅膠軟管將模擬消化器間的出水口與進水口依次相連。然后，將臺架卡位在恒溫搖床中，且第1根消化管的進水口與第5根消化管的出水口分別與仿生消化系統(tǒng)的進(蠕動泵)、出(減壓裝置)水端相連。消化液添加管通過快速接頭與多通道蠕動泵相連。

在控制軟件中對豬消化的流程參數(shù)進行設(shè)置，包括溫度、混合強度、預(yù)熱時長及胃、小腸和大腸的消化時長、溶液排空時長、清洗液體積、清洗時間、清洗次數(shù)、消化液泵入時間與體積等共計33項。在預(yù)熱程序運行完成后，自動開始整個仿生消化過程。胃消化階段：電磁閥1、2自動打開，胃緩沖液通過蠕動泵(11，圖2)泵入模擬消化器中并循環(huán)4 h。結(jié)束后，電磁閥1、2自動關(guān)閉。接著自動運行排空程序以清除模擬消化器中各透析管外的胃緩沖液。排空程序包括9、10號電磁閥自動打開，蠕動泵(11，圖2)反向轉(zhuǎn)動將模擬消化器中的殘夜泵入廢液瓶中。然后，自動運行3次清洗程序以清除胃階段消化的產(chǎn)物。每個清洗程序包括蠕動泵(12，圖2)泵入1 500 mL去離子水入清洗瓶中，電磁閥7、8自動打開，蠕動泵(11，圖2)將去離子水泵入模擬消化器中并循環(huán)40 min，結(jié)束后再運行一個排空程序。胃仿生消化結(jié)束后，進入小腸仿生消化階段：電磁閥3、4自動打開，小腸緩沖液通過蠕動泵(11，圖2)泵入模擬消化器中并循環(huán)30 min后，濃縮的模擬小腸液經(jīng)多通道蠕動泵(13，圖2)自動泵入透析管內(nèi)。小腸緩沖液繼續(xù)循環(huán)16 h。結(jié)束后，電磁閥3、4自動關(guān)閉，接著依次運行排空程序和3個清洗程序。小腸仿生消化完成后，進入大腸仿生消化階段：電磁閥5、6自動打開，大腸緩沖液通過蠕動泵(11，圖2)泵入模擬消化器中并循環(huán)30 min后，濃縮的模擬大腸液經(jīng)多通道蠕動泵(14，圖2)自動泵入透析管內(nèi)。大腸緩沖液繼續(xù)循環(huán)3.5 h。結(jié)束后，電磁閥5、6自動關(guān)閉，接著依次運行排空程序和6個清洗程序，從而完成整個仿生消化過程。針對飼料脂肪的仿生消化難以實現(xiàn)，采用對烘干的未消化殘渣以無水乙醇脫脂處理[28]。

圖2　豬模擬消化流程

3.3仿生消化法模擬豬飼料養(yǎng)分消化的檢驗

為了使仿生消化系統(tǒng)的測定精度達到最優(yōu)，對測試過程的影響因素及測定結(jié)果的變異來源進行了研究，得出了上樣樣品的粉碎粒度為60目(過0.3 mm篩)，消化殘渣的清洗次數(shù)為6次，透析袋預(yù)處理后有效使用期為90 d[29]。仿生消化各步驟中，未消化殘渣干物質(zhì)量的變異是引起測值結(jié)果變化的主要原因[30]。模擬消化液試劑盒在4 ℃或室溫下保存10個月以內(nèi)不影響測試結(jié)果[31]。在此基礎(chǔ)上，對仿生消化方法的重演性與可加性進行了檢驗。結(jié)果表明，在胃-小腸兩階段消化中，同一仿生消化系統(tǒng)不同批次間玉米、大豆粕、棉籽粕、小麥麩干物質(zhì)消化率與酶水解物能值的批內(nèi)變異系數(shù)、批間變異系數(shù)和總變異系數(shù)均小于1.40%，不同仿生消化系統(tǒng)間4種飼料原料干物質(zhì)消化率與酶水解物能值的儀器內(nèi)變異系數(shù)、儀器間變異系數(shù)和總變異系數(shù)均小于1.64%[28,32]。在胃-小腸-大腸3階段消化中，6個實驗室測定仿生消化系統(tǒng)各控制參數(shù)(緩沖液流速、清洗液定量輸入量、模擬消化液定量輸入量、全程溫度控制、混合強度等)的變異系數(shù)在11%以內(nèi)，玉米和大豆粕酶水解物能值的變異系數(shù)控制在1.7%以內(nèi)。通過玉米、大豆粕、棉籽粕、小麥麩配制的8個飼糧對仿生消化法的可加性檢驗表明，飼糧的干物質(zhì)消化率及酶水解物能值的實測值與理論值符合Y=X這一線性函數(shù)，表明具有滿意的可加性[33]。由此可見，仿生消化系統(tǒng)在重演性及可加性上可以達到定量分析的基本要求。為了進一步研究仿生消化法與生物學(xué)法的關(guān)系，通過19個豬飼糧檢驗仿生消化法測定的酶水解物能值與生物學(xué)法消化能值的相關(guān)系數(shù)為0.87，估測的殘差標準差不高于146.3 J/g，絕對偏差在250.8 J/g以內(nèi)。同時，以10種不同來源的棉籽粕為研究對象，除蛋氨酸外，仿生消化法測定的可消化氨基酸含量與體內(nèi)法測值均顯著相關(guān)[24]。由此可見，仿生消化方法在估測豬飼料的消化能值及可消化氨基酸含量上是一種潛在的技術(shù)手段。

4結(jié)語

從模擬消化液的規(guī)范化及全自動仿生消化儀器的開發(fā)2個方面同時入手有望實現(xiàn)仿生消化法的標準化。目前仿生消化方法已在國內(nèi)30多家單位推廣使用并取得了顯著的經(jīng)濟效益，但在使用中也遇到了一些問題。項目組正在對豬體內(nèi)消化酶提取方法的優(yōu)化、大腸模擬消化效果的改進及仿生消化系統(tǒng)(儀器)的生產(chǎn)工藝改進等方面開展了一系列工作，并取得了預(yù)期的進展。后續(xù)工作將針對用戶反饋的問題在確保重演性與可加性等基本原則的基礎(chǔ)上推進仿生消化方法的優(yōu)化，為今后修訂我國的豬飼料原料標準和飼養(yǎng)標準提供技術(shù)手段。

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(責任編輯武海龍)

Advance on the Development of Bionic Digestion Method to Evaluate the Nutritional Value of Feed for Pig

WANG YumingZHAO Feng*ZHANG HuZHANG Hongfu

(State Key Laboratory of Animal Nutrition, Institute of Animal Sciences, Chinese Academy of Agriculture Science, Beijing 100193, China)

Abstract:The bionic digestion technology based on in vitro enzymatic digestion method has been widely used to evaluate the nutritional values of feed for pigs in Denmark, Netherlands, France and other developed countries. Also, the nutritive value of feedstuff determined with the bionic digestion method has been the key contribution to establish their national feeding standard. However, this technology is still not differ from the traditional in vitro enzymatic digestion method, in which the pancreatin is used to prepare the simulated digestive fluids, thus its hydrolytic activity can not be repeatable, moreover, complete manual operation progresses the in vitro digestion with the simple instruments such as flask and shaking incubator. Therefore, the biological background and standardization for preparation of simulated digestive fluid and developing a specific instrument to simulate the procedure of in vivo digestion are always the key points and the difficult to innovate the method of in vitro enzymatic digestion. This review focuses on the advance on the development of simulated digestion technology for pig and also presents the experiment results studied at the China’s State Key Laboratory of Animal Nutrition in this field.[Chinese Journal of Animal Nutrition, 2016, 28(5)：1324-1331]

Key words:pig; bionic digestion; simulative digestion system

doi：10.3969/j.issn.1006-267x.2016.05.006

收稿日期：2015-12-25

基金項目：國家自然科學(xué)基金(31172215)；中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程(ASTIP-IAS07)；科技部創(chuàng)新方法工作專項(2009IM033100)

作者簡介：王鈺明(1991—)，男，陜西咸陽人，碩士研究生，從事飼料營養(yǎng)價值的評定。E-mail: wudixiaoming@163.com *通信作者：趙 峰，副研究員，碩士生導(dǎo)師，E-mail: zsummit@iascaas.net.cn

中圖分類號：S828

文獻標識碼：A

文章編號：1006-267X(2016)05-1324-08

*Corresponding author, associate professor, E-mail: zsummit@iascaas.net.cn