开发一种计算机控制的闭环呼吸量热系统，以确定肉鸡的饮食能量利用情况

《Journal of Animal Science》：Development of a computer-controlled closed-circuit respiratory calorimetry system to determine dietary energy utilization in broilers

本研究开发了一台计算机控制的封闭式呼吸热值仪，用于精确测量肉鸡的氧气消耗和二氧化碳生成，从而评估其能量代谢效率。通过燃烧不同量的乙醇验证仪器准确性，结果显示氧气消耗和二氧化碳生成的实测值与理论值偏差仅为0.4%-2.8%，环境控制参数（温度、湿度、氧气浓度）的组间变异系数均低于1.53%。进一步采用三个实验组（每组6台仪器，每台含3只948±14g Arbor Acres肉鸡）测试系统重复性，发现能量代谢指标（表观代谢能、总产热、净能量沉积等）的组间变异系数在0.21%-3.19%之间，且与体重和采食量的相关性达R2≥0.889。系统成功实现了家禽能量代谢的高精度、高重复性监测。

　　

摘要

净能量（NE）是衡量肉鸡饮食能量的最精确指标，但其准确测定需要一个可靠的呼吸量热计。本研究开发了一种计算机控制的封闭式呼吸量热计，用于测量肉鸡的氧气（O?）消耗量、二氧化碳（CO?）产生量以及能量利用率，并评估了其准确性和重复性。三组各六个呼吸量热计被随机分配用于燃烧100克、150克或200克纯度≥99.7%的乙醇，以评估O?使用量和CO?产生量的准确性。随后，使用三组各六个呼吸量热计（每组包含三只体重为948±14克的Arbor Acres公肉鸡）作为实验单元，测试了腔室环境控制的重复性、生长性能以及肉鸡饮食能量利用率的测定。传感器自动记录温度、湿度、O?和CO?浓度、O?消耗量、体重（BW）和日均增重（ADG）。数据分析采用SAS 9.4软件中的MEANS、GLM和REG程序进行。实际O?消耗量和CO?产生量与理论值（来自乙醇完全燃烧）的相对比率分别为100.4%至101.3%（P=0.326）和102.7%至102.8%（P=0.981），所有变异系数（CV）均低于1.53%，证明了该系统在量化呼吸气体交换方面的准确性和精确性。组间差异（CV_inter-group）分别为：温度0.08%（P=0.664）、湿度1.14%（P=0.726）和O?浓度0.09%（P=0.203）；日均增重（ADG）、日均饲料摄入量（ADFI）和饲料转化率的组间差异分别为3.09%（P=0.551）、2.24%（P=0.580）和2.11%（P=0.364）；O?消耗量和CO?产生量的组间差异分别为1.21%（P=0.903）和1.86%（P=0.758），且这两个因素都与体重（BW）的0.70次方和日均饲料摄入量（ADFI）呈线性相关（R2≥0.889，P<0.010）。表观代谢能、总热量产生量、热量增量、净能量（NE）以及以蛋白质或脂肪形式储存的能量的组间差异范围为0.21%至3.19%（0.236≤P≤0.903）。这些结果表明该系统在维持环境条件、监测肉鸡生长性能和能量分配方面具有高重复性和精确性。因此，该系统是准确评估肉鸡能量利用率的宝贵工具。

简要总结

本研究开发了一种计算机控制的封闭式呼吸量热计系统，可准确测量肉鸡的氧气（O?）消耗量和二氧化碳（CO?）产生量，这些数据对于确定总热量产生量至关重要。该系统包括控制腔室环境、量化O?使用量、过滤空气和吸收CO?的组件。通过燃烧100克、150克和200克纯度≥99.7%的乙醇，测试了系统的准确性，将实际O?消耗量和CO?产生量与理论值进行比较。使用三组各六个封闭式呼吸量热计（每组包含三只25天大的Arbor Acres公肉鸡）评估了饮食能量利用率的重复性。结果显示，测量的O?消耗量和CO?产生量与理论值非常接近（100.4%至102.8%）。代谢体重与O?消耗量和CO?产生量之间存在强相关性，这些参数也与日均饲料摄入量之间存在相关性。各组之间的能量值和利用率没有显著差异，组间能量效率的变异系数低于3.19%。这些发现表明该系统能够提供可靠、准确且可重复的肉鸡能量利用率测量结果。