[00924459]动物能量代谢精准测定系列装备研制及应用

能量代谢研究是动物营养与饲料科学发展的理论基础，对于促进畜牧业科学化发展，建立标准化的饲养技术体系具有重大作用。动物能量代谢测定系列装置是进行动物能量代谢规律、营养需要量、饲料营养价值评定、碳氮减排、高饲料利用效率、畜禽品种选育等研究的核心设备。为了提高中国动物能量代谢测定系列装置的自主化设计和制造水平，摆脱对国外相关设备的依赖，吉林省农业科学院于2005年对能量代谢测定系列装置的研制进行立项。项目组立足于该院在相关领域多年研究积累的基础上，对国外不同能量代谢测定装置进行比较和研究，历经10年艰苦努力，创新研制成功新型多室并联“开放回流式”动物呼吸代谢测定系列装置，其核心技术均为自主研发，填补了国内多项空白，整体技术达到了国际先进水平。动物呼吸代谢测定系列装置的成功研制和应用将会为中国现代动物营养学研究提供良好的技术平台，在短时间内实现动物营养和饲料科学领域关键技术的重大突破，相关研究成果对于建立标准化的饲养技术体系，改善饲料利用效率，减少养殖业环境污染，保障中国畜牧业可持续发展具有重要的现实意义和应用价值。技术发明内容：多通路开放式动物呼吸代谢测定系列装置主要由多通路多气体在线分析仪、数据采集控制仪、软件工作站、动物呼吸代谢舱（包括：鼠、禽、猪、羊、牛、鹿、毛皮动物等）、异地气候条件跟踪控制系统、多通路气路系统以及空气除湿降温装置、漩涡风机、冷冻机组和动物代谢笼装置等配套设备组成，装置组成和气路设计分别见图1和图2。性能指标：（1）采用国际先进的“开放回流式”技术流程，创建了合理的多通道气路系统，实现了多气体（氧气、二氧化碳、甲烷、氨气、氢气等）和环境数据（温度、湿度和气压）的采集分析及计算自动化，可全天候、长时间（＞7天）在线监测各种动物呼吸代谢情况，测定动物种类齐全，测试体重范围50克～1000公斤，整体技术达国际先进水平。（2）根据测试动物的种类及体重自动控制呼吸代谢舱的进、排气体流量；利用温、湿度控制仪自动调节代谢舱内环境条件，完全消除了国际同类设备由于进、排气量不同和气候因素影响导致的系统误差。（3）配套的标气气路通过程序控制按设定时间自动对气体传感器进行标定，解决了同类设备在长期检测中气体传感器产生漂移的国际性难题。（4）气体检测回流控制系统具备良好的暂态响应性和长期稳定性，实现了每套呼吸代谢舱气体循环采集，保证了长时间分析过程中舱内气体容积恒定，有效提高了测定结果的精确度，达到国际先进水平。（5）异地气候条件跟踪控制系统温度测量准确度为±0.5℃，最短采集传输间隔为1分钟；本地数据接收软件可接收8套异地终端数据，并可同步控制8套本地代谢舱内温、湿度控制仪，为国内外首创。（6）分别采用外标法（标准气体标定）和内标法（混合气体标定）进行气体回收率双重检验，系统装置气体（氧气、二氧化碳和甲烷）回收率达到95%～102%，超越了国外指标。创新点：（1）国际上认可的“开发回流式”呼吸测热法原气路设计系统基础上，创新研发出新的合理气路工艺流程系统，更加科学。（2）在国际上首创了公认经典的“密闭回流式”呼吸测热法测定动物呼吸熵值与现代“开放回流式”呼吸测热法测定动物呼吸熵值之间的误差系数为0.02，即：经典的“密闭回流式”测定动物的呼吸熵值为0.85，即现代“开放回流式”呼吸测热法测定动物的呼吸熵值为0.83。（3）首创研发出“开放回流式”呼吸测热法系统装置测定其稳定性与精度性的检测方法。（4）在国际上，首次在吉林省农业科学院内创建了不同物种的不同类型的“开放回流式”呼吸测热系列设备。系统装置的作用：在准确测定各种动物呼吸代谢的耗氧量、产生二氧化碳量和甲烷量的基础上，可以精确自动计算出动物呼吸熵。并结合消化代谢实验，可计算出消化能、代谢能、热增耗、净能和甲烷能损失等多项数据。主要技术发明点：（1）发明了多功能大、中、小和微型动物能量代谢测定装置系统。（2）发明了多功能动物能量代谢气体在线检测分析和数据采集控制系统。（3）发明了动物能量代谢测定装置自动化配套设备。获发明专利3件、实用新型专利10件，发表SCI论文4篇，中文核心期刊论文30余篇。