طراحی، ساخت و ارزیابی سامانه اتوماتیک اندازه‌گیری تولید گاز برای تعیین کینتیک تخمیر میکروبی مواد خوراکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه علوم دامی دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان

2 کارشناسی ارشد علوم دامی دانشگاه شیراز

3 گروه علوم دامی دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهانگروه علوم دامی دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان

4 مکاترونیک دانشگاه آزاد اسلامی خمینی شهر

5 گروه علوم دامی دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

زمینه مطالعاتی: اندازه­گیری گاز تولیدی به روش دستی در تکنیک اندازه­گیری تولید گاز طاقت فرسا، نیازمند نیروی انسانی زیاد، و تکرار پذیری کمی دارد، که نیاز به استفاده از سیستم­های اتوماتیک اندازه گیری تولید گاز را ضروری می­نماید. هدف: اهداف این مطالعه شامل ساخت و تایید صحت کارکرد یک سامانه کاملا اتوماتیک اندازه­گیری تولید گاز برای تسهیل مطالعات کینتیک تخمیر میکروبی بودند. روش­کار: سه نمونه خوراک شامل کنجاله سویا، یونجه خشک و کنسانتره گاوه شیرده به همراه 60 میلی­لیترمایع شکمبه داخل ویال­های کالیبره شده ریخته شد. در سامانه اتوماتیک، فشار گاز از فضای بالای هر بطری با کمک رابط­ استیل با شیلنگ مخصوص کاملا نفوذ ناپذیر به دی اکسید کربن به سنسور فشار انتقال داده شد. در سامانه اتوماتیک، داده­های فشار گاز هر 30 دقیقه یک­بار در بازه 72 ساعته انکوباسیون در نرم افزار اکسل ثبت شدند. فشار گاز تجمع یافته در ویال­ها بلافاصله پس از ثبت فشار بطور اتوماتیک توسط شیر برقی تخلیه شد. به منظور تایید صحت کارکرد سامانه اتوماتیک، بطور همزمان و در آزمایشی دیگر حجم گاز بر اساس جابه­جا شدن سطح آب در ستون شیشه ای در زمان­های 2، 4، 6، 8، 12، 16، 24، 48 و 72 ساعت نیز اندازه­گیری و نتایج به دست آمده با نتایج حاصل از سامانه اتوماتیک مقایسه شدند. نتایج: ضریب همبستگی پیرسون برای داده­های حجم تجمعی گاز در زمان های 6، 24، 48 و 72 ساعت پس از شروع تخمیر و همچنین پتانسیل تولید گاز بین دو روش اندازه­گیری اتوماتیک و دستی بیش از 90 درصد بود (001/0P<) که صحت کارکرد سامانه اتوماتیک را تایید می­کند. نتیجه­گیری نهایی: در مقایسه با روش اندازه­گیری دستی، سیستم کاملا اتوماتیک جدید با دقت بالا و در عین حال زحمت کمتر و بدون خطاهای فردی فشار گازی تولید حاصل از تخمیر میکروبی را تعیین کرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Design, development and evaluation of a fully automated system for gas production measurement and microbial fermentative kinetic of feeds

نویسندگان [English]

  • A R 1
  • F A 2
  • HR M 3
  • SM R 4
  • H Kh 5
1 Associated Professor, Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
Chen X, 1995. Fitcurve Macro. IFRU, The Macaulay Institute, Aberdeen, UK.
Cone JW, Van Gelder AH, Visscher GJW and Oudshoorn L, 1996. Influence of rumen fluid and substrate concentration on fermentation kinetics measured with a fully automated time related gas production apparatus. Animal Feed Science and Technology 61: 113–128.
Davies Z, Mason D, Brooks A, Griffith G, Merry R and Theodorou M, 2000. An automated system for measuring gas production from forages inoculated with rumen fluid and its use in determining the effect of enzymes on grass silage. Animal Feed Science and Technology 83: 205–221.
Fedorak PM and Hrudey SE, 1983. A simple apparatus for measuring gas production by methanogenic cultures in serum bottles. Environmental Technology 4: 425–432.
Getachew G, Blümmel M, Makkar HPS and Becker K, 1998. In vitro gas measuring techniques for assessment of nutritional quality of feeds: a review. Animal Feed Science and Technology 72: 261–281.
Gatachew G, Makkar HPS and Becker K, 2002. Tropical browse: contents of phenolic compounds, in vitro gas production and stoichiometric relationship between short chain fatty acid and in vitro gas production. The Journal of Agricultural Science 139: 341–352.
Groot JCJ, Cone JW, Williams BA, Debersaques FMA and Lantinga EA, 1996. Multiphasic analysis of gas production kinetics for in vitro fermentation of ruminant feeds. Animal Feed Science and Technology 64: 77–89.
Hervás G, Frutos P, Giráldez FJ, Mora MJ, Fernández B and Mantecón ÁR, 2005. Effect of preservation on fermentative activity of rumen fluid inoculum for in vitro gas production techniques. Animal Feed Science and Technology 123–124: 107–118.
Lanzas C, Fox D and Pell A, 2007. Digestion kinetics of dried cereal grains. Animal Feed Science and Technology 136: 265–280.
Mauricio RM, Mould FL, Dhanoa MS, Owen E, Channa KS and Theodorou MK, 1999. A semi-automated in vitro gas production technique for ruminant feedstuff evaluation. Animal Feed Science and Technology 79: 321–330.
Menke K, Raab L, Salewski A, Steingass H, Fritz D and Schneider W, 1979. The estimation of the digestibility and metabolizable energy content of ruminant feedingstuffs from the gas production when they are incubated with rumen liquor in vitro. The Journal of Agricultural Science 93: 217–222.
Menke KH and Steingass H, 1988. Estimation of the energetic feed value obtained from chemical analysis and in vitro gas production using rumen fluid. Animal Research and Development 23:103–116.
Nagadi S, Herrero and M Jessop NS, 2000. The influence of diet of the donor animal on the initial bacterial concentration of ruminal fluid and in vitro gas production degradability parameters. Animal Feed Science and Technology 87: 231–239.
Omed, HM, Axford RFE, Chamberlain AG and Givens DI, 1989. A comparison of three laboratory techniques for estimation of the digestibility of feedstuffs for ruminants. The Journal of Agricultural Science 44: 35–39.
Ørskov E, Hovell F and Mould F, 1980. The use of the nylon bag technique for the evaluation of feedstuffs. Tropical Animal Production 5: 195–213.
Ørskov E and McDonald I, 1979. The estimation of protein degradability in the rumen from incubation measurements weighted according to rate of passage. The Journal of Agricultural Science 92: 499–503.
Rymer C, Williams BA, Brooks AE, Davies DR and Givens DI, 2005. Inter-laboratory variation of in vitro cumulative gas production profiles of feeds using manual and automated methods. Animal Feed Science and Technology 123–124: 225–241.
Pell A and Schofield P, 1993. Computerized monitoring of gas production to measure forage digestion in vitro. Journal of Dairy Science 76: 1063–1073.
SAS Institute. 2002. SAS User’s Guide: Statistics. Release 9.1. SAS Institute Inc., Cary, NC.
Tagliapietra F, Cattani M, Hansen HH, Hindrichsen IK, Bailoni L and Schiavon S, 2011. Metabolizable energy content of feeds based on 24 or 48 h in situ NDF digestibility and on in vitro 24 h gas production methods. Animal Feed Science and Technology 170: 182–191.
Theodorou MK, Williams BA, Dhanoa MS, McAllan AB and France J, 1994. A simple gas production method using a pressure transducer to determine the fermentation kinetics of ruminant feeds. Animal Feed Science and Technology 48: 185–197.
Tilley JM and Terry RA, 1963. A two-stage technique for the in vitro digestion of forage crops. Grass and Forage Science 18: 104–111.
Van Soest PJ, Wine RH and Moore LA, 1966. Estimation of the true digestibility of forages by the in vitro digestion of cell walls. Pp. 438–441. Proceedings of the 10th International Congress on Grassland. Helsinki, Finland.