全自动单胃动物仿生消化系统大型仪器研发成功

在畜禽养殖中，饲料成本占畜产品生产成本的70%以上，降低饲料的配方成本是畜牧生产的关键技术之一。饲料配方的最佳效益取决于饲料养分的生物学效价与畜禽营养需要量参数的准确性。这两者中，饲料养分的生物学效价又是决定畜禽营养需要量的基础。因此，测定饲料养分的生物学效价非常关键，其作为现代养殖业中确定动物营养需要量及优化饲料配方的主要决策依据，可谓是饲料界的“度量衡”。

长期以来，测定饲料养分生物学效价是通过动物试验获得的，测定周期长（15天以上），系统误差、精度、可重复性差，不能满足现代精准畜牧业的基本要求。自20世纪60年代起，各国学者一直在探索以体外消化法解决饲料有效能的快速测定。但他们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，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，而且模拟消化液的制备缺乏体内参数的支撑。从而导致可重复性较差（平行样的最大偏差达4%以上），且与动物体内测值的差异在5%以上，难以被行业生产接受。

在探明了猪、鸡、鸭胃肠道消化液及食糜组成变异规律的基础上，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所历时10年通过仪器科学、动物生理学、工业自动化、机械制造等跨学科协作，开发设计了仿生酶谱、仿生消化器和电脑程控系统“三体合一”的全自动单胃动物仿生消化系统大型仪器（SDS-2）。该仪器所用的仿生酶谱能保障测值稳定、精度高，其仿生消化器可模拟动物消化吸收功能、以生物膜分离水解产物与非水解物，其电脑程控系统可控制消化液分泌、水解产物清洗、恒温控制和消化过程。通过仿生消化器中生物膜内外的仿生消化液与缓冲液按胃→小肠→大肠→产物清洗相应的模拟生理条件程序化改变，用电脑程控实现了单胃动物消化过程的全自动仿生。

该仪器测定的饲料有效能值与国家标准方法（GB/T26437-2010、GB/T26438-2010）测值比较，精度提高了10倍，测定效率提高了66倍。达到了饲料有效能值测定“精、准、快”。在充分利用公知性技术（电脑、生物膜等）的前提下，实现了仿生消化方法“标准化、仪器化、自动化”的创造性。2012年7月科技部创新方法工作组对该技术的验收意见为“原始创新”。2013年7月美国《动物科学杂志》对该系统的评价为“对家禽营养研究与生产的作用有重要的贡献”。该专利以独占实施许可方式授予国内企业使用，所生产的仪器和测定方法已在国内21家大型国家农业产业化龙头饲料企业（其中上市企业6家）以及8家科研单位应用，饲料年产量累计超过了5000万吨。每年已为饲料产业节约的生产成本在10亿元以上。除饲料领域外，该专利技术还可以应用于食品领域中食品在人体内消化过程的模拟，推动相关领域的科技进步。