活体外人工瘤胃产气量法评价反刍动物饲料营养价值

活体外产气量法(In Vitro Gas Production Method)是由德国霍恩海姆大学动物营养研究所K.H.Menke等人(1979)建立的，是目前全世界采用最多的用来评价反刍动物饲草饲料营养价值的方法之一。

人工瘤胃产气法的应用范围很广。利用活体外产气量可以比较准确地估测饲料的瘤胃有机物质消化率和绵羊干物质采食量；估计单种饲料或混合饲料的代谢能值；测定饲料添加剂和瘤胃调控剂的作用效果；研究某种饲草是否含有棉酚、单宁等抗营养因子及其作用程度；评定瘤胃中各种微生物区系对于发酵的相对贡献；估测动物代谢产生的对环境有害的气体数量，以及用于在植物育种工作中选择营养价值高的品种等。该方法的优点是快速、简单、成本低，且测定结果的重现性好等；其缺点是需要带有瘤胃瘘管的动物（牛或羊）提供瘤胃液，且需要专门的设备。

中国农业大学肉牛研究中心经过多年研究形成自己的一套技术，购买了德国制造特质玻璃注射器、恒温磁力搅拌装置（北京大龙兴创实验仪器有限公司生产的MS-(H)-Pro数显型）、分液装置（西德生产的POLYFIX^@型）、恒温培养箱（DHP-9162型恒温培养箱）、恒温水温箱（长安科学仪器厂制造的HH.wzi.cr600型），并结合长期试验经验，自行设计制造了更加实用的水浴摇床式人工瘤胃培养箱（中国农业大学），同时拥有14头带有永久性瘤胃瘘管的肉牛作为瘤胃液供体动物。

人工瘤胃双外流连续培养技术研究瘤胃发酵

活体外连续培养系统(continuous culture system,CCS)是一种接近于活体内瘤胃发酵的系统，分为单外流(single-flow)和双外流(dual-flow)型连续培养系统两种。所谓单外流型CCS是指消化糜固相和液相均以相同速度外流的系统，以Rusitec单外流连续培养系统（Czerkawski 和Breckenridge,1977）为代表，系统简单、方便，并且能够收集发酵产生的气体；其主要缺点是不能区分发酵流出液的液相和固相组分。

而双外流CCS是将消化糜固相和液相外流速度分别加以控制的系统。在反刍动物体内，瘤胃液相外流速度和固相外流速度是不同的。一般液相外流速度(4-10%/h)明显高于固相外流速度(2-7%/h, Owens和Goetsch, 1988)。因此，双外流型连续培养系统更接近于活体内瘤胃发酵的情况。目前国际上影响最大的双外流连续培养系统是以美国明尼苏达大学(University of Minnesota)和西弗基尼亚大学(West Virginia University)的系统为基础而设计的各种系统。中国农业大学反刍动物营养实验室自行设计了一套双外流连续培养系统，其技术性能指标达到国外同类产品的先进水平，为定量研究瘤胃生理、发酵生物化学和微生物学等提供了一个较为理想的模型。

该系统包括两大部分：发酵培养系统和食糜收集系统。其中发酵培养系统主要分为六个子系统：发酵培养系统（发酵罐主体）、缓冲液输入系统（模拟动物唾液分泌，调节发酵液PH值）、气体导入系统（维持发酵罐厌氧）、自动喂料系统、恒温水浴系统（维持适宜的发酵温度）、pH值调节系统和间歇搅拌系统（模拟瘤胃蠕动）；而食糜收集系统分为固相、液相外流收集系统和制冷系统（0－4℃下保存收集的食糜）。

中国农业大学反刍动物营养实验室的CCS采用不锈钢和聚碳酸酯材质制造，主体结构（1100×700×1400mm）分为三层。最上层放置缓冲液箱和调控缓冲液输入量的蠕动泵；中层为恒温水浴池，池中浸有两排共12个发酵罐。每个发酵罐中的搅拌扇叶通过轴承与一驱动搅拌的微电机相连；最下层是浸在冷水浴中的固、液相样品收集罐。电器控制系统位于不锈钢主体结构的左侧。主要包括以下部件：（1）发酵罐主体、（2）缓冲液（人工唾液）输入系统、（3）二氧化碳气体导入系统、（4）饲料添加系统、（5）恒温水浴系统、（6）pH控制系统、（7）搅拌系统、（8）样品收集系统。

活体外两阶段法测定反刍动物饲料消化率

Tilley和Terry（1963）的两阶段法（也称两步法）是国内外应用最多的测定饲料营养物质消化率的活体外方法。在此方法应用的基础上，中国农业大学经过改进，发展了一种快速测定反刍动物饲料活体外营养物质消化率的技术，其优点包括：（1）把样品直接放入特制的无纺布小袋中，每个培养管可放置3个小袋，比传统方法测定的样品数量多；（2）样本经过消化完后不需要离心或过滤过程而直接在洗衣机中水洗，操作简单；（3）由于滤袋干燥过程不吸水分，而且经过酸碱处理没有重量损失，所以测定结果的误差很小；（4）滤袋可用于测定中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和木质素含量，使这一测定方法与其他纤维测定程序接轨。

本试验技术的基本原理是将饲料样品经过两个阶段消化，其中第一阶段与瘤胃液一起发酵48小时，用以模拟瘤胃消化过程；第二阶段在第一阶段的基础上再用盐酸胃蛋白酶水解48小时，以模拟真胃和小肠的消化过程。然后，样品经过过滤、干燥、称重，从而计算饲料干物质消化率。根据试验需要，如果对残渣进行蛋白质、脂肪、纤维组分或其他营养成分含量的测定，还可以用来计算这些营养物质的活体外消化率。

中国农业大学肉牛研究中心拥有自行设计的体外培养管200支，电热恒温水浴箱（北京长安科学仪器厂生产），内装自制支架，可同时培养126支培养管；瘤胃液采集装置、自动加液器（德国生产）、磁力搅拌器（北京大龙兴创实验仪器有限公司生产的MS-(H)-Pro数显型）、恒温搅拌器（德国Julabo）、滤袋（中国农业大学肉牛研究中心）、塑料封口机（温州与业机械设备有限公司）以及配套的多通管、分析天平等基本仪器等。