[發(fā)明專利]智能仿生瘤胃發(fā)酵器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910026844.2
• 申請日: 2009-06-02
• 公開（公告）號: CN101565673A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發(fā)明（設計）人: 孫鎮(zhèn)平
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: C12M1/38
• 分類號: C12M1/38;C12M1/36;C12M1/02
• 代理公司: 南京知識律師事務所
• 代理人: 盧亞麗

技術領域

本發(fā)明屬于生物發(fā)酵技術領域，具體涉及一種智能仿生瘤胃發(fā) 酵器。

背景技術

反芻動物消化道結構比較特殊，其最突出的特點是具有四個胃：瘤胃、網(wǎng)胃、 瓣胃和皺胃，其中瘤胃在消化過程中起著特別重要的作用。瘤胃中有大量微生物， 主要包括細菌、原蟲和真菌三大類。瘤胃微生物對飼料在瘤胃中的消化起著重要 作用，這一消化過程稱為瘤胃發(fā)酵。反芻動物利用的大部分營養(yǎng)物質是瘤胃發(fā)酵 的終產(chǎn)物。研究表明，反芻動物采食干物質的40～80％在瘤胃中消化，其中約有 70～90％的碳水化合物(Maynard等，1975)，60～95％的粗纖維，10～100％的粗 脂肪都在瘤胃中消化(Church，1976)^[i]，瘤胃中消化的能量占總消化能的23～87％ (Thomas等，1981)。由此可見，瘤胃發(fā)酵在反芻動物營養(yǎng)中占有舉足輕重的位 置^[ii]。

反芻動物的瘤胃是一個微生物種群復雜、密度大、調控嚴格的微生態(tài)發(fā)酵體 系，飼糧被棲居在瘤胃中的各種菌群、原蟲和真菌進行發(fā)酵、降解，發(fā)酵菌質富 含許多復雜和未知的生物活性物質，其代謝產(chǎn)物被宿主動物吸收、轉化后作為代 謝所需的營養(yǎng)物和調節(jié)物。瘤胃微生物在皺胃被鹽酸殺死，是宿主動物的優(yōu)質安 全的蛋白質來源，同時其有益菌代謝產(chǎn)物--菌質也含有多種活性物質，參與反芻 動物的營養(yǎng)代謝。因而國內外許多動物營養(yǎng)學家、生理學家、生化學家和微生物 學家都非常重視對瘤胃發(fā)酵的研究，有關權威專家還提出應創(chuàng)建“瘤胃學”，這 是當前研究熱點之一。

瘤胃作為一個生物發(fā)酵罐，應當具備適宜于種群復雜、數(shù)量巨大的瘤胃微生 物在其中生長繁殖的條件，這些條件隨著微生物的生長繁殖會發(fā)生相應變化。但 是微生物的生存環(huán)境，包括營養(yǎng)物質、溫度、酸堿度等又要求相對穩(wěn)定，因此， 瘤胃內各種環(huán)境因素又必須隨時處于嚴密的調控之中。

研究瘤胃發(fā)酵的方法主要有三種，分別為體內法、半體內法和體外法。體內 法是研究瘤胃微生物代謝和評定飼料營養(yǎng)價值最直接的方法。但方法復雜，費時 費力，測定費用高，不適合大規(guī)模飼料評定，因此不宜作為評定飼料營養(yǎng)價值的 常規(guī)方法，而只能是一種參比方法。半體內法主要指尼龍袋法。Quin(1938)、Zinn (1981)、Madsen(1985)、Lorensi(1992)和Khazaal(1995)進行了此類實驗， 結果表明尼龍袋法可以較好地估測飼料在體內的降解率。雖然尼龍袋法與體內法 相比，比較簡單易行，但此方法需要帶瘺管的反芻動物，且其測定結果受多種因 素影響，致使測定結果變異較大。體外法即指采集新鮮瘤胃食糜或瘤胃液體，在 模擬瘤胃條件的裝置中進行微生物培養(yǎng)，所以又稱人工瘤胃法(Johnson，1963)。 體外法與體內法和半體內法相比，具有操作簡便，成本低，環(huán)境條件易控制，重 復性好等特點，是一種極有潛力的研究瘤胃發(fā)酵的方法。

鑒于瘤胃是一個非常復雜的動態(tài)系統(tǒng)，很難在活體動物身上進行研究。即使 使用瘤胃瘺管，也難以真正搞清楚飼料營養(yǎng)物質在瘤胃內發(fā)酵、流通、微生物攝 取和吸收等動態(tài)變化規(guī)律，使得研究具有一定的局限性，因此體外人工瘤胃技術 應運而生。人工瘤胃是模擬瘤胃生理功能的體外模擬系統(tǒng)，是反芻動物體外營養(yǎng) 模擬技術現(xiàn)代化發(fā)展的標志。