CN114350475B - 一种真空袋式瘤胃体外发酵装置及其运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种真空袋式瘤胃体外发酵装置及其运行方法，包括水浴恒温振荡器、发酵袋、F57纤维素滤袋、00号硅胶塞、20mm打孔玻璃珠、尼龙绳、平面袋真空包装机、带刻度200mL注射器和脉冲热封机。所述方法包括：采集瘤胃液；缓冲液加入异抗坏血酸钠进行除氧至变为棕黄色；使用发酵吸嘴袋配合纤维素滤袋发酵，吸嘴袋斜口密封，开口处抽真空并除氧密封，于恒温震荡器中模拟瘤胃体外发酵。使用该系统进行瘤胃体外发酵，测定结果稳定准确，简易便捷，且成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及反刍动物瘤胃体外发酵技术领域，具体而言，涉及一种真空袋式瘤胃体外发酵装置及其运行方法。
背景技术
瘤胃作为一个微生物发酵罐，提供给反刍动物70％以上的机体能量所需，是反刍动物营养研究的重点。体外模拟瘤胃发酵的技术具有试验周期短、重复数高、不被活体动物试验所局限等优点，是评价瘤胃功能和饲草料品质的重要手段，在瘤胃生理学、反刍动物营养学、饲料营养价值评价等领域应用十分广泛。
目前体外模拟瘤胃发酵的方法主要使用发酵瓶或注射器，通过通入饱和CO2达到厌氧条件，实现对瘤胃厌氧发酵条件的模拟。这些方法至少存在如下不足：
1、发酵瓶容易出现漏气或输气管道堵塞，注射器常因饲料颗粒进入导致活塞和管壁之间的摩擦力增大，因此导致测量结果组间变异较大，设备稳定性差；
2、发酵瓶、注射器和连接管路需要特制精密配件，成本较高；
3、通入CO2的操作需要配备气罐和相关设备，牺牲了设备的便携性；
针对这些问题，目前尚未提出一种较好的解决方式，因此本发明设计一种真空袋式瘤胃体外发酵装置及其运行方法及瘤胃体外发酵装置的运行方法。
发明内容
本发明的主要目的是为了提供一种成本低廉、采集数据稳定的瘤胃体外发酵系统及运行方法，通过将体外瘤胃模拟发酵基本原理、真空袋式系统和化学除氧法相结合，克服了现有设备使用成本高、操作复杂和采集数据稳定性不足的缺陷，设计了一种成本低廉、采集数据稳定的一种真空袋式瘤胃体外发酵装置及其运行方法及其运行方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种真空袋式瘤胃体外发酵装置，包括水浴恒温振荡器，所述水浴恒温振荡器的内部放置有发酵吸嘴袋，并在发酵吸嘴袋的内部放置有纤维素滤袋，且纤维素滤袋的底部设有玻璃珠，所述发酵吸嘴袋的端部设有硅胶塞，所述水浴恒温振荡器的一侧安装有控制器。
优选的，所述硅胶塞为00号硅胶塞，纤维素滤袋为F57纤维素滤袋，玻璃珠为打孔玻璃球。
一种真空袋式瘤胃体外发酵装置的运行方法，包括如下步骤：
步骤1：使用安装有永久瘤胃瘘管的羊于晨饲前采集瘤胃食糜；
步骤2：制备瘤胃缓冲液将400mL蒸馏水、0.1mL A液、200mL B液、300mL C液、1mL刃天青和40mL还原剂混合均匀；
步骤3：瘤胃缓冲液加入化学除氧剂进行除氧；
步骤4：瘤胃液与瘤胃缓冲液按照1:2比例混合，获得发酵液；
步骤5：将饲料装到F57纤维素滤袋中使用脉冲热封机封口，下端使用尼龙绳将一个20mm打孔玻璃珠固定，将固定有20mm打孔玻璃珠的F57纤维素滤袋放到发酵吸嘴袋中；
步骤6：抽真空并密封发酵吸嘴袋，将其置于提前预热好的水浴恒温振荡器中，进行震荡发酵；
步骤7：设置时间点，使用注射器收集气体并记录产气量，发酵结束后采集食糜和发酵液进行发酵参数测定。
优选的，使用0.7％的异抗坏血酸钠作为除氧剂进行除氧，并密封静置保存，直至溶液颜色由红色变为棕黄色后置于39℃恒温震荡池中进行恒温；
优选的，步骤2中采用的A液为10g MnCl2·4H2O、13.2g CaCl2·2H2O、8g FeCl3·6H2O、1g CoCl2·6H2O定容至100mL。
优选的，步骤2中采用的B液为4g NH4HCO3、35g NaHCO3定容至100mL。
优选的，步骤2中采用的C液为5.7g Na2HPO4、6.2g KH2PO4、0.6g MgSO4·7H2O定容至1000mL。
优选的，步骤2中采用的还原剂为0.16g NaOH、0.625g Na2S·9H2O定容至100mL。
本发明的有益技术效果：
本发明提供的一种真空袋式瘤胃体外发酵装置及其运行方法，通过结合化学除氧法，克服了需要长时间通入CO2的设备依赖性，且显著降低了成本；通过真空袋式发酵装置的优化，克服了发酵设备所需精密配件成本较高、易漏气且操作繁琐的缺陷，能够实现成本低廉的模拟瘤胃体外发酵，且采集数据稳定。
附图说明
图1示出了本发明实施例提供的一种真空袋式瘤胃体外发酵装置及其运行方法的方法流程图；
图2示出了本发明实施例提供的一种真空袋式瘤胃体外发酵装置及其运行方法的振荡器立体结构示意图；
图3示出了本发明实施例提供的一种真空袋式瘤胃体外发酵装置及其运行方法的振荡器与体外发酵装置组合侧剖视图。
图中：1-水浴恒温振荡器；2-玻璃珠；3-硅胶塞；4-纤维素滤袋；5-发酵吸嘴袋；6-控制器。
具体实施方式
为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1-3所示，本实施例提供的一种真空袋式瘤胃体外发酵装置，包括水浴恒温振荡器1，所述水浴恒温振荡器1的内部放置有发酵吸嘴袋5，并在发酵吸嘴袋5的内部放置有纤维素滤袋4，且纤维素滤袋4的底部设有玻璃珠2，所述发酵吸嘴袋5的端部设有硅胶塞3，所述水浴恒温振荡器1的一侧安装有控制器6。
在本实施例中，所述硅胶塞3为00号硅胶塞，纤维素滤袋4为F57纤维素滤袋，玻璃珠2为打孔玻璃球。
一种真空袋式瘤胃体外发酵装置的运行方法，包括如下步骤：
步骤1：使用安装有永久瘤胃瘘管的羊于晨饲前采集瘤胃食糜；
步骤2：制备瘤胃缓冲液将400mL蒸馏水、0.1mL A液、200mL B液、300mL C液、1mL刃天青和40mL还原剂混合均匀；
步骤3：瘤胃缓冲液加入化学除氧剂进行除氧；
步骤4：瘤胃液与瘤胃缓冲液按照1:2比例混合，获得发酵液；
步骤5：将饲料装到F57纤维素滤袋4中使用脉冲热封机封口，下端使用尼龙绳将一个20mm打孔玻璃珠2固定，将固定有20mm打孔玻璃珠2的F57纤维素滤袋4放到发酵吸嘴袋5中；
步骤6：抽真空并密封发酵吸嘴袋5，将其置于提前预热好的水浴恒温振荡器1中，进行震荡发酵；
步骤7：设置时间点，使用注射器收集气体并记录产气量，发酵结束后采集食糜和发酵液进行发酵参数测定。
在本实施例中，使用0.7％的异抗坏血酸钠作为除氧剂进行除氧，并密封静置保存，直至溶液颜色由红色变为棕黄色后置于39℃恒温震荡池中进行恒温；
在本实施例中，步骤2中采用的A液为10g MnCl2·4H2O、13.2g CaCl2·2H2O、8gFeCl3·6H2O、1g CoCl2·6H2O定容至100mL。
在本实施例中，步骤2中采用的B液为4g NH4HCO3、35g NaHCO3定容至100mL。
在本实施例中，步骤2中采用的C液为5.7g Na2HPO4、6.2g KH2PO4、0.6g MgSO4·7H2O定容至1000mL。
在本实施例中，步骤2中采用的还原剂为0.16g NaOH、0.625g Na2S·9H2O定容至100mL。
为验证本技术方案的发酵效果，设计了发酵试验，试验分为4个组：对照组采用传统发酵设备和方法(人工瘤胃液中通二氧化碳除氧后于发酵瓶中发酵)；试验1、2、3组分别为人工瘤胃液中不通二氧化碳添加0.4g/L、0.7g/L和1g/L的异抗坏血酸钠于发酵袋中发酵；测量指标为产气参数，日粮营养成分的降解率(干物质(DM)、总能(GE)、粗蛋白质(CP)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF))以及发酵液微生物蛋白浓度(MCP)、氨态氮浓度(NH3-N)和pH值。
表1结果显示，各试验组与对照组体外发酵产气参数无显著差异(P<0.05)。
表1异抗坏血酸钠对体外瘤胃发酵产气量的影响
表2结果显示，各试验组与对照组的日粮降解率(DM、GE、CP、NDF、ADF)均无显著差异(P<0.05)。
表2异抗坏血酸钠对体外瘤胃发酵营养物质降解率的影响
表3结果显示，各试验组与对照组相比瘤胃液pH值、氨态氮和菌体蛋白均无显著差异(P<0.05)。
表3异抗坏血酸钠对体外瘤胃发酵参数的影响
通过发酵试验表明，使用本发明所述设备和技术方法，可以为微生物提供一个良好的厌氧环境，所测定瘤胃发酵相关指标与传统方法测定结果相近，通过设备和技术方法优化，在保证测定结果准确性的条件下，显著降低了使用成本和设备便携性。
以上，仅为本发明进一步的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种真空袋式瘤胃体外发酵装置，其特征在于，所述装置还包括：
恒温水浴振荡器（1），用于发酵体系的温度控制；
发酵吸嘴袋（5），用于存储底物、发酵液和缓冲液发酵体系；
硅胶塞，用于发酵液、发酵气体的收集，置于发酵吸嘴袋（5）的端部；
纤维素滤袋（4），用于存储底物，置于发酵吸嘴袋（5）内部；
玻璃珠（2），玻璃珠使用尼龙绳固定到纤维素滤袋下端，用于固定纤维素滤袋（4）；
控制器（6），所述恒温水浴振荡器（1）的一侧安装有控制器（6），用于发酵体系温度控制；
使用发酵吸嘴袋（5）作为发酵体系的容器，发酵吸嘴袋（5）为开口处可用硅胶塞密封的密封袋。
2.根据权利要求1所述的一种真空袋式瘤胃体外发酵装置，其特征在于：硅胶塞（3）为00号硅胶塞，纤维素滤袋（4）为F57纤维素滤袋，玻璃珠（2）为打孔玻璃球。
3.根据权利要求2所述的一种真空袋式瘤胃体外发酵装置的运行方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：使用安装有永久瘤胃瘘管的羊于晨饲前采集瘤胃食糜；
步骤2：制备瘤胃缓冲液，将400 mL蒸馏水、0.1 mL A液、200 mL B液、300 mL C液、1 mL刃天青和40 mL还原剂混合均匀；
步骤3：瘤胃缓冲液加入化学除氧剂进行除氧；
步骤4：瘤胃液与瘤胃缓冲液按照1:2比例混合，获得发酵液；
步骤5：将饲料装到F57纤维素滤袋（4）中使用脉冲热封机封口，下端使用尼龙绳将一个20mm打孔玻璃珠（2）固定，将固定有20mm打孔玻璃珠（2）的F57纤维素滤袋（4）放到发酵吸嘴袋（5）中；
步骤6：抽真空并密封发酵吸嘴袋（5），将其置于提前预热好的恒温水浴振荡器（1）中，进行震荡发酵；
步骤7：设置时间点，使用注射器收集气体并记录产气量，发酵结束后采集食糜和发酵液进行发酵参数测定；
步骤2中采用的A液为10 g MnCl2·4H2O、13.2 g CaCl2·2H2O、8 g FeCl3·6H2O、1 gCoCl2·6H2O定容至100 mL；
步骤2中采用的B液为4 g NH4HCO3、35 g NaHCO3定容至100 mL；
步骤2中采用的C液为5.7 g Na2HPO4、6.2 g KH2PO4、0.6 g MgSO4·7H2O定容至1000mL；
步骤2中采用的还原剂为0.16 g NaOH、0.625 g Na2S·9H2O定容至100 mL。
4.根据权利要求3所述的一种真空袋式瘤胃体外发酵装置的运行方法，其特征在于：使用0.7%的异抗坏血酸钠作为除氧剂进行除氧，并密封静置保存，直至溶液颜色由红色变为棕黄色后置于39℃恒温震荡池中进行恒温。
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| CN208022990U (zh) * | 2017-12-04 | 2018-10-30 | 宁夏大学 | 活体外瘤胃发酵装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Menke K H等.J Agric Sci/The estimation of the digestibility and metabolizao enery content of ruminant feedingstuffs from the gas production when they are incubated with rumen liquor in vitro.1979,第93卷(第1期),217-222. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114350475A (zh) | 2022-04-15 |
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