摘要：建立快速而有效的豬只飼糧消化評(píng)估方式，在國(guó)內(nèi)養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)上具有迫切的需求。體外仿生消化（invitrobionicsdigestion）藉由模擬動(dòng)物的消化道環(huán)境與條件的體外試驗(yàn)評(píng)估技術(shù)，可連續(xù)進(jìn)行取樣和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，優(yōu)點(diǎn)試驗(yàn)成本低效率高、重復(fù)性好，且對(duì)于實(shí)大幅降低。體外消化模型的發(fā)展可提供動(dòng)物飼糧的先期消化評(píng)估，并結(jié)合體內(nèi)試關(guān)性，提供后續(xù)預(yù)測(cè)飼糧喂飼營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，但是目前各種模擬豬只體外消化的操作大。消化模型以模擬的消化構(gòu)造區(qū)分，分為模擬單一器官的單部位（mono-compartmental）模型與連續(xù)消化道的多部位（multi-compartmental）模型。若以消化過(guò)程的主要操作方式，則可分為靜態(tài)（static）消化與動(dòng)態(tài)（dynamic）模擬。以模擬消化階段來(lái)分，除了模擬胃部與小腸消化外，也可利用豬只腸道內(nèi)容物或糞便接種腸道微生物進(jìn)行體外發(fā)酵，位消化操作。本報(bào)告以豬只體外消化評(píng)估為出發(fā)點(diǎn)，探討模擬豬只體外消化需考件，由消化環(huán)境之設(shè)定、使用之消化酵素、消化操作時(shí)間與消化產(chǎn)物的移除方式等進(jìn)行分析，最后對(duì)模擬豬只體外消化使用的各種操作方式在模擬消化生理吸收的缺陷與問(wèn)題進(jìn)行探討，以提供未來(lái)研究上可進(jìn)一步探（關(guān)鍵語(yǔ)：豬、飼糧評(píng)估、體外消化、體外發(fā)酵）配制動(dòng)物飼糧時(shí)，對(duì)飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行評(píng)定是準(zhǔn)確配制飼糧的關(guān)鍵法為評(píng)定飼料或原料只營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，常用且直接之方法，可獲得總能、礦物質(zhì)、粗蛋維和粗脂肪等基本資料。但利用近似分析所測(cè)得的飼料養(yǎng)分與動(dòng)物消化能吸收之養(yǎng)有很大差異，無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)所食飼料的實(shí)際營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。以重復(fù)性高而穩(wěn)定之方式準(zhǔn)料養(yǎng)分的生物學(xué)價(jià)值，可供動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)精準(zhǔn)需要量研究和優(yōu)化飼料配方的基礎(chǔ)，亦是效率、降低成本及節(jié)能減排的重要方法。采用直接飼養(yǎng)動(dòng)物之體內(nèi)法（invivo）測(cè)試飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，雖然可直接觀測(cè)動(dòng)物表現(xiàn)，并且取得真實(shí)的消化代謝數(shù)據(jù)與生理數(shù)值，但是費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、成本也高。另一方面，活體試驗(yàn)在不同操作條件下的試驗(yàn)結(jié)果，重復(fù)性性差，對(duì)于大量待測(cè)飼糧組合研究，無(wú)法有效率提供評(píng)估（Hasjimetal.,20體外仿生消化是針對(duì)動(dòng)物的消化道環(huán)境、消化道內(nèi)的物質(zhì)動(dòng)態(tài)移動(dòng)等消化工作擬的試驗(yàn)技術(shù)。在人類(lèi)消化評(píng)估中，常被應(yīng)用于功能性食品功效性、藥物緩釋、嬰方調(diào)整以及腸道益生菌的存活率等研究。此仿生評(píng)估可連續(xù)進(jìn)行取樣和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，物試驗(yàn)成本低、效率高、重復(fù)性好，且不會(huì)受到實(shí)驗(yàn)動(dòng)物），此在飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定方面占有重要地位。以單胃動(dòng)物而言，目前發(fā)展的動(dòng)態(tài)體外消化系統(tǒng)（dynamicinvitrodigestionsystem），用于評(píng)活體試驗(yàn)有很高的相關(guān)性，準(zhǔn)確度也相當(dāng)理想。靜態(tài)體外消化系統(tǒng)（staticinvitrodigestionsystem）可以批次操作較大數(shù)量與重復(fù)數(shù)，但是對(duì)于消化吸收的是模擬后腸發(fā)酵的評(píng)估。許多微生物及有機(jī)酸飼料添加物的作用機(jī)制，是利用改善來(lái)達(dá)成，而調(diào)整不同副產(chǎn)物取代飼料原料，也會(huì)影響動(dòng)物腸道發(fā)酵，并且在動(dòng)物體微生物族群變化而改變腸道中消化代謝產(chǎn)物的組成。如果體外試驗(yàn)缺乏后腸發(fā)酵之方法，無(wú)法有效進(jìn)行這些添加物驗(yàn)證。因此，開(kāi)發(fā)一個(gè)具有較高通量，有效比較并原料調(diào)整或添加物使用結(jié)果的平臺(tái)，來(lái)比較添加劑產(chǎn)品或飼糧調(diào)整對(duì)實(shí)際動(dòng)物生產(chǎn)效果，為體外消化評(píng)估重要的發(fā)展方向（Recharlaetal.,反芻動(dòng)物之體外消化評(píng)估，在1960年代建立以來(lái)，已經(jīng)發(fā)展為成熟且穩(wěn)定，因反芻動(dòng)物所食之飼糧先進(jìn)入瘤胃發(fā)酵，再進(jìn)入后腸消化，因此進(jìn)行模擬瘤胃體外發(fā)酵前，進(jìn)行模擬胃腸消化后才投入發(fā)酵基質(zhì)。但是單胃動(dòng)物在采食后需依序經(jīng)過(guò)胃及小腸的消化后，進(jìn)入大腸部位進(jìn)行發(fā)酵，完成整個(gè)消化程序，因此在體外消化的設(shè)計(jì)流程上與有很大的差異（Williamsetal.,2005）。本文將由模擬豬只之體外消化相關(guān)研究進(jìn)行探討，比較目前不同體外消化評(píng)估系統(tǒng)的特性，并針對(duì)體外發(fā)酵法應(yīng)用于模擬豬只消化可相對(duì)于動(dòng)態(tài)消化系統(tǒng)，靜態(tài)體外消化方法因?yàn)槠湟子谑褂茫ㄖ贸杀镜筒⑶也恍枰囟ǖ脑O(shè)備（Mulet-Caberoetal.,2020），因此目前仍經(jīng)常被使用。由于文獻(xiàn)中采用的許多實(shí)驗(yàn)條件與流程都有相當(dāng)?shù)牟町悾ㄏ瘯r(shí)pH和不同步驟的持續(xù)時(shí)間，消化酶和膽汁的數(shù)量等），使得各研究之間的結(jié)果很難進(jìn)行精確的比較。但是在歐洲發(fā)展的COST-Infogest組織（http://www.cost-infogest.eu/）與其研究者提出的相關(guān)試驗(yàn)準(zhǔn)則使得較為標(biāo)準(zhǔn)化的模擬人類(lèi)靜態(tài)體外消化方法，在國(guó)際上能廣泛使用并進(jìn)行比對(duì)（Minekusetal.,2014）。但是在動(dòng)物的消化評(píng)估上，由于消化道特性與實(shí)務(wù)狀況仍可使用。靜態(tài)體外消化模型的另一個(gè)主要弱點(diǎn)，是過(guò)于簡(jiǎn)化消化過(guò)程，并且無(wú)法考慮動(dòng)態(tài)變化，因此目前靜態(tài)體外消化模型比較常應(yīng)用于評(píng)估相同條件下相關(guān)食物的消化狀況，或是探討單一食物原料的消化變化（Dupontetal.,2010）。但提供探討食物在消化過(guò)程中，不同時(shí)間點(diǎn)中養(yǎng)分分子層次變化的機(jī)會(huì)（Benedeetal.,20單胃動(dòng)物體外消化模擬方法，簡(jiǎn)單分為單一消化酶法與復(fù)合消化酶法法因?yàn)樗弥囼?yàn)結(jié)果較受限，因此以下將以目前常進(jìn)行的復(fù)合消化酶法此兩階段法是單胃動(dòng)物體外消化模擬研究中應(yīng)用最多的方法，依據(jù)所使用消化酶來(lái)源不同又分為胃蛋白酶-胰酶法和胃蛋白酶－小腸液法。首先胃蛋白酶在酸性條件下完成飼料在胃內(nèi)的消化過(guò)程，再用胰酶或豬小腸液在中性條件下繼續(xù)消化，完成養(yǎng)分在小腸內(nèi)的消化過(guò)程，最后將已消化養(yǎng)分與未消化養(yǎng)分分離收集計(jì)算消化率。根據(jù)分離已消化養(yǎng)分的方式可再分為不移除消化產(chǎn)物（離心、沈淀和過(guò)濾）和移除消化產(chǎn)物（透析法）兩種處理（Fernández-Garcíaetal.,2009）。（一）不移除消化產(chǎn)物法該方法的主要特點(diǎn)利用消化酶消化飼料養(yǎng)分的過(guò)程中，已消化養(yǎng)分和未消化在。體外消化結(jié)束后，利用酸沈淀、離心或過(guò)濾等方法將已消化養(yǎng)分和未消化養(yǎng)分進(jìn)行分離，屬于批次消化（batchdigestion）的操作方式。在分離已消化養(yǎng)分與殘?jiān)鼤r(shí)，先利用三氯乙酸將可溶性肽和蛋白質(zhì)沈淀出來(lái)，然后用飼糧纖維分析的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)濾網(wǎng)袋過(guò)濾消化食糜液，分離已消化養(yǎng)分（BoisenandFernandez,1995）。BoisenandFernandez（1997）利用此模式所建立的體外消化模擬方法，顯示此方式對(duì)于測(cè)定飼料干物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)、量營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)體外消化率與體內(nèi)消化率之間均存在顯著正相關(guān)性，在預(yù)測(cè)豬只體內(nèi)基酸的回腸消化率上準(zhǔn)確度良好（與活體試驗(yàn)間之決定系數(shù)可達(dá)0.9），但與動(dòng)物體內(nèi)實(shí)際情況相比，要達(dá)到預(yù)測(cè)整體養(yǎng)分消化的高精確性，仍會(huì)受到動(dòng)態(tài)吸收狀況模擬條除，不斷累積產(chǎn)物造成的反應(yīng)抑制導(dǎo)致體外養(yǎng)分消化率降低，影響其預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。另外，此體外消化方法將不被酸沈淀的養(yǎng)分認(rèn)為是已消化養(yǎng)分，已消化和未消化養(yǎng)分方法，僅適用于分離蛋白質(zhì)的消化產(chǎn)物，淀粉和脂肪以三氯乙酸或磺基水楊酸方法來(lái)分離（Büchmann,1979）。況之酸鹼值、鹽類(lèi)濃度與消化酵素存在時(shí)，來(lái)模擬已消化養(yǎng)分在小腸內(nèi)的（二）移除消化產(chǎn)物法為了解決消化產(chǎn)物積累對(duì)酵素反應(yīng)之抑制作用，Mauronetal.（1955）和Robbinsetal.（1978）利用不連續(xù)透析法，將小腸消化過(guò)程于透析袋內(nèi)配合外部中性緩沖液，明顯降低消化產(chǎn)物積累對(duì)水解反應(yīng)的抑制作用，不但提高飼料養(yǎng)分體外消化率，也使分離已消化養(yǎng)分與未消化養(yǎng)分的過(guò)程過(guò)于簡(jiǎn)單化。Caveetal.（1988）在評(píng)估透析孔徑與方法對(duì)總胺基酸體外和體內(nèi)消化率間的相關(guān)性影響時(shí)，發(fā)現(xiàn)體內(nèi)外消化率之相關(guān)性為：10,000Da間歇過(guò)濾類(lèi)似500Da連續(xù)過(guò)濾，但大于50消化。此結(jié)果顯示，在去除消化產(chǎn)物時(shí)透析膜的截留孔徑的選擇與透析流速模式，Gauthieretal.（1982）指出，大多數(shù)體外消化模擬技術(shù)所采用分離已消化產(chǎn)物的方法，文獻(xiàn)中對(duì)于評(píng)估蛋白質(zhì)消化率所推薦的透析袋消化條件，以選擇截留分子量為1,000Da的透析袋，使部份胺基酸和分子量小于1,000Da的勝肽（8~10個(gè)胺基酸）能夠自由通過(guò)透析袋。配合連續(xù)透析能夠?qū)⑾a(chǎn)物不斷轉(zhuǎn)移的效應(yīng)，使透析袋內(nèi)外始終保持較高養(yǎng)分濃度差，使消化率明顯高于間歇透析之方法。后續(xù)研究對(duì)于透析使用的緩沖液析用流速進(jìn)行評(píng)估（SavoieandGaut），的透析袋截流孔徑，在評(píng)估蛋白質(zhì)體內(nèi)外消化達(dá)到良好的相關(guān)性。但是大多數(shù)相關(guān)要用于飼料蛋白質(zhì)的評(píng)定和預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)體內(nèi)消化率，對(duì)于評(píng)估及預(yù)測(cè)其它養(yǎng)分消化少利用混合完成的實(shí)際喂飼用飼糧做為樣品來(lái)進(jìn)經(jīng)胃蛋白酶消化后，再利用動(dòng)物之小腸液添加，以測(cè)定飼料體外消化率時(shí)，除胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶等主要消化酶外，胰臟分泌的微量物質(zhì)、肝臟腸酶等一些影響?zhàn)B分消化的成分，均可通過(guò)動(dòng)物小腸液來(lái)獲得，使體外消化模擬過(guò)更接近（Furuyaetal.,1979）。此方法所測(cè)得的動(dòng)物體外養(yǎng)分消化率與體內(nèi)消化率之間存在很高的相關(guān)性（相關(guān)系數(shù)達(dá)0.98），可用于預(yù)測(cè)多種飼料蛋白消化率。但是此方法需要對(duì)動(dòng)物進(jìn)行廔管手術(shù)以取得腸液，或是利用屠宰后之動(dòng)物得腸液，在利用建立體外消化評(píng)估以取代動(dòng)物試驗(yàn)上，因具有代表性的腸液取得較不容易，在畜禽后段消化道內(nèi)，腸道微生物發(fā)酵對(duì)飼料養(yǎng)分利用產(chǎn)生很大影響etal.,1980）。因此，只利用模擬胃與小腸之消化下，對(duì)預(yù)測(cè)動(dòng)物飼糧養(yǎng)分完整的消化率，因缺乏模擬后腸發(fā)酵之階段，因此仍有不足的地方。Rogeretal.（19與豬后段消化道內(nèi)微生物間的組成和發(fā)酵原理有許多共同點(diǎn)，Veraekeetal.（1989）利用瘤胃微生物處理經(jīng)胃蛋白酶和胰酶消化后的食糜，模擬食糜在豬后段消化道的發(fā)酵過(guò)此方法未考慮到瘤胃微生物的組成所適應(yīng)的飼糧組成與胃腸消化殘余物有相檔大的結(jié)腸的微生物組成以細(xì)菌為主，其組成種類(lèi)也與瘤胃微生物有很大的不同，無(wú)法真畜禽后段消化道對(duì)飼料養(yǎng)分的影響，主要是由微生物產(chǎn)生的各種分解酶來(lái)完成。因此，利用加入各種微生物之非淀粉多糖酶，模擬微生物對(duì)飼料中于小腸消化的胰酶消化時(shí)添加了脂肪酶、膽酸鹽和微生物淀粉酶以及纖維素酶，結(jié)果顯示此方法便有機(jī)物之消化率，但精確度并不佳，可見(jiàn)單獨(dú)利用酵素模擬微生物消化過(guò)程的效定。BoisenandFemandez（1997）利用含有纖維素酶、半纖維素酶、阿拉伯聚糖酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶和果膠酶等復(fù)合酶的Viscozyme，模擬胃與小腸消化后的飼料可消化纖維進(jìn)行分解，發(fā)現(xiàn)與胃蛋白酶－胰酶－瘤胃液法的結(jié)果有相當(dāng)高的一致性。目前文獻(xiàn)結(jié)果顯示，利用胃蛋白酶－胰酶－碳水化合物復(fù)合酶的三階段消化法，對(duì)于預(yù)測(cè)單胃動(dòng)物化能，與體內(nèi)試驗(yàn)相關(guān)性高（相關(guān)系數(shù)都可接近0.9）且操作穩(wěn)定，但是利用純化之酵素模擬消化時(shí)，仍無(wú)法模擬后腸微生物的生長(zhǎng)與發(fā)酵影響。因此發(fā)酵產(chǎn)物的評(píng)估無(wú)法利到所需資料，添加微生物制劑的效應(yīng)，無(wú)法以此食物消化是一系列復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過(guò)程，涉及食物在通過(guò)胃腸道時(shí)不同部位的順序涉及與上皮和免疫系統(tǒng)的復(fù)雜交互作用，因此使用靜態(tài)體外消化模式來(lái)模擬消化過(guò)程，在預(yù)測(cè)體內(nèi)消化表現(xiàn)會(huì)因?yàn)闊o(wú)法模擬吸收而受到限制。但是對(duì)于蛋白質(zhì)消化的評(píng)估而言，靜態(tài)體外消化可以作為真實(shí)消化率的潛在預(yù)測(cè)指標(biāo)，可應(yīng)用于不同的蛋白質(zhì)來(lái)源消化率排序比較（Minekusetal.,2014）。當(dāng)比較靜態(tài)消化體外試驗(yàn)和體內(nèi)實(shí)際測(cè)試結(jié)果時(shí)，可觀察到相似的分解產(chǎn)物生物活性模式，因此體外模型可用于預(yù)測(cè)消化道中生物活性物質(zhì)的釋放與分解狀況（Eggeretal.,2016）。因應(yīng)人體營(yíng)養(yǎng)學(xué)上的評(píng)估需求，近年來(lái)的動(dòng)態(tài)體外消化系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展出許多的評(píng)估設(shè)備模塊，依照其模擬消化道的階段，可分為模擬單一消化器官的單部位系統(tǒng)（mono-etal.,2012）。這些動(dòng)態(tài)體外消化系統(tǒng)，在模擬消化道pH值與維持溫度上，都已依照動(dòng)物生理?xiàng)l件進(jìn)行設(shè)定，但是在使用的緩沖液及酵素使用或消化物移轉(zhuǎn)上，還是有相當(dāng)大的差目前常應(yīng)用于模擬單一器官消化的系統(tǒng)設(shè)備包括模擬胃部消化的TheDynamicGastric），arti?cialcolon（ARCOL）。各系統(tǒng)模擬的條件與特性如下：（一）DGM此消化模型是由InstituteofFoodResearch（Norwich,UK）所發(fā)展出來(lái)的系統(tǒng)，可以對(duì)實(shí)際采食的食品，模擬動(dòng)物在正常生理范圍內(nèi)胃部的混合，排空和分解狀況。該系算出的排空速度和食物狀態(tài)來(lái)調(diào)整鹽酸和胃蛋白酶的添加量，因此可用于進(jìn)食和禁比較，以及研究不同食物狀態(tài)的影響。此系統(tǒng)在評(píng)估食物黏度對(duì)胃部消化的影響，（二）HGS此操作模型由UniversityofCalifornia基于模擬只進(jìn)行的活體試驗(yàn)顯示，以此操作模式評(píng)估米食（人類(lèi)食物）及其他種類(lèi)固體食物化狀況時(shí)，此系統(tǒng)在胃部之消化率及環(huán)境參數(shù)，與活體試驗(yàn)所得的結(jié)果非常接近（Bornhetal.,2013），但是操作時(shí)間高于3小時(shí)之后，消化物的pH值會(huì)因消化產(chǎn)物的緩沖狀況而開(kāi)始與活體試驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)差異（Phinney,2013）。此系統(tǒng)雖可用于評(píng)估較大的基質(zhì)量（最大1L），以提供大量樣品進(jìn)行分析，但是一套所使用的設(shè)備可以將系統(tǒng)一次清空采集樣品，以表示胃排空，或者在某些消化樣進(jìn)行詳細(xì)的胃內(nèi)特性分析。但是該模型并無(wú)法提供口腔與腸道的消化利用信息，品的混合狀態(tài)和物理性質(zhì)變化還需要通過(guò)體內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行更完整的驗(yàn)證，不過(guò)此設(shè)備（三）ARCOL此模型可以視為是人工結(jié)腸，用于重現(xiàn)動(dòng)物結(jié)腸環(huán)境的單一階段發(fā)酵國(guó)的UniversityofClermontAuvergne所開(kāi)發(fā)。此模型的特色在通過(guò)接種微生物群進(jìn)行消化代謝的系統(tǒng)，可提供結(jié)腸部位發(fā)酵的產(chǎn)物及相關(guān)吸收評(píng)估。ARCOL已用于評(píng)估人類(lèi)、仔牛與豬之結(jié)腸消化與發(fā)酵表現(xiàn)，對(duì)于脂肪酸產(chǎn)量及菌相組成變化，可提供相當(dāng)接近動(dòng)物的結(jié)果（Thevenotetal.,2015）。在生菌劑相關(guān)添加物的評(píng)估上，與活體試驗(yàn)也有高相關(guān)性的表現(xiàn)（Cordonnieretal.,2015）。ARCOL通過(guò)接種腸道菌群來(lái)維持透析管以模仿微生物產(chǎn)品的被動(dòng)吸收，利用ARCOL可以重復(fù)評(píng)估目標(biāo)基質(zhì)（食物成分、益生菌、藥物、抗生素等）對(duì)腸道菌群組成和活性但是ARCOL在設(shè)定上，沒(méi)有模擬不同生物各段結(jié)腸的pH值、停留時(shí)間、基質(zhì)可用性與微生物群的變化，仍屬于批次培養(yǎng)的模式。目前ARCOL模型正在整合模擬消化道粘膜接觸表面特性，希望能進(jìn)一步模擬結(jié)腸中的粘膜和發(fā)酵微環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化（Thevenotetal.,官的消化評(píng)估精確性都相當(dāng)好，但是缺乏上下游消化系統(tǒng)模擬的整合。使用的基質(zhì)性雖然相當(dāng)廣泛，但是在多種類(lèi)或是添加劑量測(cè)試樣品的評(píng)估上，礙于其設(shè)備的成Table1.Operationconditionsandmajorappli模擬系統(tǒng)*胃+--胃+---++*DGM:TheDynamicGastricModel;HGS:HumanGastricSimulator;ARCOL:Theartificial（一）Gastro-intestinaldynamicdigestion（DIDGI?)system此消化模擬系統(tǒng)由法國(guó)國(guó)家農(nóng)業(yè)研究院（INRA）所建立，目的評(píng)估模擬消化過(guò)程中食物的分解和水解過(guò)程的動(dòng)力學(xué)。主要模擬胃與小腸之消化，對(duì)應(yīng)生理上的實(shí)際狀況的移動(dòng)采用Elashoffetal.（1982）提出的指數(shù)方程式，計(jì)算胃與腸的消化物移出速度，系統(tǒng)所得的消化評(píng)估結(jié)果與利用仔豬進(jìn)行體內(nèi)試驗(yàn)的結(jié)果比對(duì)，在水解程度與消化動(dòng)測(cè)上，兩者有良好的相關(guān)性（Ménardetal.,2014本篇文獻(xiàn)試驗(yàn)對(duì)象是嬰兒或仔豬請(qǐng)?jiān)俅_此系統(tǒng)的構(gòu)造較基本而堅(jiān)固耐用，可以實(shí)時(shí)查看消化過(guò)程中食物結(jié)構(gòu)生物化學(xué)（酶和消化液）和物理（胃和腸排空）消化。但是在消化容器中拌，腸部模擬也未使用透析膜模擬吸收，以消化動(dòng)態(tài)來(lái)看，此系統(tǒng)是介于（二）TNOGastro-IntestinalModel（TIM）TIM系統(tǒng)是為解決進(jìn)行靜態(tài)消化的問(wèn)題而發(fā)展的動(dòng)態(tài)消化模型，利用控制程序結(jié)合收縮幫浦及消化液添加管線，精確模擬消化過(guò)程的各步驟，再利用透析膜進(jìn)行吸收模擬。其中整合胃和小腸模型（TIM-1）在1995年開(kāi)發(fā)并開(kāi)始應(yīng)用，并在歐盟和美國(guó)獲得了專(zhuān)利，后續(xù)加入開(kāi)發(fā)了整合大腸消化的模塊（TIM-2Minekusetal.,1999）。結(jié)合大腸的模塊中，可以利用單一動(dòng)物或不同動(dòng)物的混合糞便樣品進(jìn)行微生物發(fā)酵接種，也可以利理狀態(tài)（如肥胖或老年）的動(dòng)物糞便進(jìn)行（Aguirre），但是TIM模型的限制性在于：(1)在胃腸道條件下，沒(méi)有考慮食物能量密度的高低；(2)利用透析法移除可溶性養(yǎng)分，但是因無(wú)法模擬腸道粘膜或組織，所以在吸收代謝交互作用研究上，仍有不足的地方（Westerhoutetal.,2014）；(3)其對(duì)于大腸部位的消化模擬狀況，比較缺乏發(fā)酵產(chǎn)物及產(chǎn)氣狀況的評(píng)估。目前的TIM模型是一個(gè)相當(dāng)適合評(píng)估食物可利用性的穩(wěn)定系統(tǒng)，但是在評(píng)估消化后殘余物的相關(guān)指標(biāo)上，并非其開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)，對(duì)評(píng)估數(shù)量上，一次進(jìn)行一個(gè)樣品的處理，因此無(wú)法同時(shí)比較不同處理的結(jié)果（Nayloretal.,（三）SimulatorortheHumanIntestinalMicrobialEcosystem（SHIME?)此系統(tǒng)由比利時(shí)的GhentUniversity所開(kāi)發(fā)，主要功能在研究胃腸道微生物生態(tài)學(xué)和生理學(xué)。SHIME?由相連結(jié)的五個(gè)反應(yīng)單元組成模擬胃腸道的不同部分。前兩個(gè)反應(yīng)器具有進(jìn)料和排出的功能，可模擬食物攝取和消化的不同步驟，依靠蠕動(dòng)幫浦添加消化液與酵素，藉由控制程序模擬十二指腸，空腸和回腸的生理狀況。最后三個(gè)槽室由具有恒定體積和pH控制的連續(xù)攪拌的反應(yīng)器構(gòu)成（Possemiersetal.,2004）。利用改變不同反應(yīng)器部位的保留時(shí)間和pH，模擬胃腸道不同部位的條件。后端各槽室于接種糞便微生物群后，以反應(yīng)器模擬升結(jié)腸、橫結(jié)腸和降結(jié)腸，以建立各段結(jié)腸代表性的微生物群落。進(jìn)階的M-SHIME?在槽體中覆蓋有取自腸道粘蛋白的微生物，模擬粘膜微生物定殖，以保持個(gè)體微生物的完整狀況（vandenAbbeeleetal.,SHIME系統(tǒng)用于實(shí)驗(yàn)?zāi)康膬?yōu)勢(shì)，除了可以處理接近動(dòng)物體內(nèi)體積的樣品體積外，因?yàn)檫B續(xù)發(fā)酵的進(jìn)行使結(jié)腸隔室中培養(yǎng)腸道菌群可長(zhǎng)達(dá)數(shù)月，有助于觀察每日重復(fù)給對(duì)于微生物群的活性和組成的影響。利用M-SHIME可以準(zhǔn)確模擬粘膜微生物定殖，系統(tǒng)中的結(jié)腸懸浮液可以與宿主上皮細(xì)胞直接接觸，提供評(píng)估腸道菌屏障通透性和與炎數(shù)（Vigsnaesetal.,2013）。SHIME與任何其他體外代謝與調(diào)控反應(yīng)，而模擬結(jié)腸隔室中并沒(méi)有模擬水和代謝物的吸收，使用腸道黏有動(dòng)物提供新鮮來(lái)源。此系統(tǒng)在設(shè)備操作上需要的空間較大，先期建置及維持成本相當(dāng)高，但是可以同時(shí)進(jìn)行多樣品且長(zhǎng)時(shí)間的比較，此系統(tǒng)是相當(dāng)適合于對(duì)后腸發(fā)酵及相（四）EngineeredStomachandsmallINtestiESIN系統(tǒng)由法國(guó)的UniversityofAuvergne發(fā)展，主要目的在克服多槽室反應(yīng)器的消化物流出狀態(tài)問(wèn)題，利用可以分別調(diào)整固體及液體流出胃部的設(shè)備，模擬消化道生理溫度與pH環(huán)境條件，再以外部程序調(diào)控添加消化酵素及膽鹽及消化液。ESIN最大的特色為其模擬胃腔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，可重現(xiàn)體內(nèi)觀察到的胃排空中固體與液體的差異。在應(yīng)用于食品評(píng)估時(shí)，因?yàn)橄|(zhì)混合物移動(dòng)的速度差異，會(huì)影響生物可利用性（AlricandDenis,2009），而ESIN是目前唯一設(shè)計(jì)可用于模擬消化道對(duì)實(shí)際食物顆粒真實(shí)移動(dòng)狀況的系統(tǒng)，但是由于ESIN是較新發(fā)展的系統(tǒng)，因此到目前為止，對(duì)于固體食品消化過(guò)程以及在營(yíng)養(yǎng)或微生物發(fā)酵的評(píng)估，并未有較多的的體外動(dòng)態(tài)消化系統(tǒng)，并非處于同一開(kāi)發(fā)階段，技術(shù)成熟度也有很大差異。但是的使用結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)，動(dòng)態(tài)的體外消化系統(tǒng)在設(shè)置時(shí)，可以達(dá)到生理相關(guān)參數(shù)程的復(fù)雜性。但不同的食物或動(dòng)物飼糧應(yīng)用模擬消化系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，仍須考慮適合對(duì)此樣品進(jìn)行評(píng)估，使用的系統(tǒng)中是否能考慮食物結(jié)構(gòu)的差異等問(wèn)題。另一能在于這些體外模擬系統(tǒng)的高建置成本是否為一般常規(guī)實(shí)驗(yàn)室可負(fù)擔(dān)，操作的養(yǎng)材需求，可能都會(huì)影響最后的選擇。利用動(dòng)態(tài)消化模擬系統(tǒng)有助于提高評(píng)估準(zhǔn)確性，但是每一組設(shè)備一次只能操作一個(gè)樣品，目前所有系統(tǒng)的最大限制，對(duì)于動(dòng)物飼糧調(diào)整或多濃度及各種組合添加劑使用量的評(píng)估上，可能無(wú)法很有效率的提供篩選結(jié)果。整理近期有關(guān)體外模擬胃腸消化模型的吸收評(píng)估限制與未來(lái)在消化條件與程序），表2.不同多部位消化模擬系統(tǒng)之條Table2.Operationconditionsandmajorapplicationofdifferent模擬系統(tǒng)*+-腸液＋膽鹽+-++腸液＋膽鹽++++腸液＋膽鹽++（含腸道++腸液＋膽鹽++*DIDGI:gastro-intestinaldynamicdigestionsystem;TIM-2:TNOGastro-IntestinalModel2;HIME:SimulatorortheHumanIntestinalMicrobialEcosystem;dTable3.Thelimitationsandimprovingrequirementsofcurrent體外消化的評(píng)估進(jìn)行，首先需要先提供近似于動(dòng)物各階段消化道的環(huán)境生理一步考量吸收及消化物轉(zhuǎn)移的方式，最后再解決模擬胃與小腸消化后殘余物的酵或微生物發(fā)酵評(píng)估問(wèn)題。這些適當(dāng)?shù)臈l件參數(shù)需要依賴(lài)過(guò)去活體試驗(yàn)所得的資料在過(guò)去文獻(xiàn)中，人類(lèi)的消化道生理參數(shù)與相關(guān)酵素使用（Huretal.,2011;Guerraetal.,2012）已有相當(dāng)完整的探討，但是在單胃畜產(chǎn)動(dòng)物上，整合體內(nèi)外消化試驗(yàn)的為主的體外消化參數(shù)，以下將以豬只相關(guān)試驗(yàn)所得的試（一）消化道pH值變化豬只胃液中之主要胃酸來(lái)源為鹽酸（HCl）分泌提供，平均濃度約在0.1M左右，但是胃液中的pH則會(huì)受到食物采食進(jìn)入后混合的影響，因此在豬只采食后30分鐘內(nèi)，pH值會(huì)提高到5.0以上，在之后逐漸下降，并于4小時(shí)左右降到p豬只胃蛋白酶的適當(dāng)作用pH值范圍約在pH2.0至3.5，因此在胃部消化過(guò)程中，胃蛋白酶實(shí)際作用的時(shí)間需要在胃部?jī)?nèi)容物的pH值降低后才會(huì)有效發(fā)揮，大約在采食60分鐘之后，豬只胃部的蛋白質(zhì)消化才會(huì)開(kāi)始顯著進(jìn)行（Chiangetal.,2008）。以生長(zhǎng)豬的小腸活體測(cè)量資料來(lái)看，腸道pH值由靠近胃端的5.6~5.9，逐漸提升到小腸末端的6.5~6.8（Yen,2001），但是日糧蛋白質(zhì)含量及來(lái)源對(duì)生長(zhǎng)豬腸道pH則沒(méi)有顯著影響，這與腸液中存在大量的碳酸鹽緩沖有關(guān)（Hickson,1970）。結(jié)腸部位的pH值則因?yàn)槲⑸锇l(fā)酵產(chǎn)生的有機(jī)酸影響，使其pH值會(huì)較小腸部位略為降低，在生長(zhǎng)豬的結(jié)腸內(nèi)容物，pH值在5.9~6.2之間（Canibeetal.,2005）。因此在考量模擬體外消化之pH值時(shí)，參考活體實(shí)際的環(huán)境pH值，而非依照消化酵素的適當(dāng)作用pH值來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)，應(yīng)該是較接近正常消化生理的作用。（二）消化液鹽類(lèi)濃度與離子強(qiáng)度豬空腸液中主要離子濃度，并沒(méi)有顯著影響?？赡芘c腸道內(nèi)的水和日糧來(lái)源的礦被腸道吸收有關(guān)（Partridgeetal.,1982）。但是若以生長(zhǎng)時(shí)期來(lái)看，不同生長(zhǎng)期的豬只腸液在鎂離子與鈉離子的濃度上會(huì)出現(xiàn)差異，如果以相同生長(zhǎng)期的豬只來(lái)看，給飼的來(lái)源與使用量高低，對(duì)于消化液的離子濃度影響并不明顯（胡等，2（三）消化酵素使用種類(lèi)與濃度胃蛋白酶的分泌活性與其飼糧的型態(tài)有關(guān)，如給飼濕料的狀況下，胃蛋白酶的分泌活性會(huì)較低，但是干飼料胃蛋白酶的分泌與其他類(lèi)似的主要原料組成，并沒(méi)有明顯的差異（Lawrence,1972）。胃蛋白酶的分泌活性在離乳到生長(zhǎng)豬的階段，大約在每公克胃黏膜胰腺與腸腺可分泌的各種消化酶，一頭體重40kg的生長(zhǎng)豬一天可分泌的消化液平均為2.5L（Corring,1980）,足夠?qū)⒆儺惲亢艽蟮牟墒硟?nèi)容物進(jìn)行有效的消化。胡等（2010）將以玉米為主能量來(lái)源的豬只飼糧，搭配蛋白質(zhì)來(lái)源分別為大豆粕、棉籽粕和菜籽粕三合，結(jié)果顯示飼糧的蛋白質(zhì)來(lái)源對(duì)生長(zhǎng)豬空腸液四種主要消化酶（淀粉酶、胰蛋白酶乳蛋白酶與脂肪酶）活性無(wú)顯著影響，顯示豬腸液中主要消化酶對(duì)飼料蛋白質(zhì)的來(lái)源范圍的適應(yīng)性，此結(jié)果與早期豬胰液與消化道酶活性對(duì)魚(yú)粉、花生粕及酪蛋白等蛋白不敏感的結(jié)果類(lèi)似（Lowetal.,1982）。以能量原料來(lái)看，飼糧能量飼料來(lái)源（大麥、小麥與淀粉等）及飼糧纖維水平（%或是含量）與文獻(xiàn)中空腸道消化液所測(cè)得的胰蛋白酶活性55~80unit/mL（以N-p-tosyl-L-argininemethylesterhydrochloride,TAME），），使蛋白質(zhì)含量不同，比活性并無(wú)顯著差異（胡等，201只體外消化時(shí)，因可取得穩(wěn)定的豬只胃蛋白酶之商業(yè)酵素來(lái)源，因此較無(wú)問(wèn)題，但量酵素添加活性的高低（Eggeretal.,2016）。從營(yíng)養(yǎng)生理學(xué)的角度來(lái)看，成年動(dòng)物分泌進(jìn)），在此前提下，消化酶的活性與日糧養(yǎng)分消化率間應(yīng)該無(wú)顯著相關(guān)性，但若因飼糧因化酶的過(guò)量分泌，可能導(dǎo)致內(nèi)源性損失增加（3.利用胰臟萃取物冷凍干燥制備的胰酶（pancre在消化酶的種類(lèi)完整性與使用來(lái)源便利性上，胰酶的使用最為廣泛。前，仍須對(duì)其主要消化酶活性進(jìn)行確認(rèn)，提供體外消化使用的標(biāo)準(zhǔn)化依據(jù)（Minekus,etal.,2014）。體外消化使用的消化酵素濃度，需要以測(cè)試消化物的特性進(jìn)行調(diào)整，消化物的濃度、組成以及消化內(nèi)容物的留存時(shí)間都需考慮在內(nèi)，否則就需要使用較高量的消化此部分的研究并不完全，大多集中在測(cè)定不同蛋白質(zhì)或能量的飼料或原料，所需的積產(chǎn)物的負(fù)反饋抑制問(wèn)題，大多會(huì)偏向使用較高的酵素添加濃度，每毫升模擬腸道（四）消化內(nèi)容物濃度與停留時(shí)間動(dòng)物采食后的食物混合消化液進(jìn)行消化，在胃與腸道因分泌的消化與物漸漸呈現(xiàn)食糜的型態(tài)以利在消化道中移動(dòng)。豬只消化道各部位的干物質(zhì)含量，會(huì)受到采食飼糧型態(tài)的影響，Canibeetal.（2005）在生長(zhǎng)豬的喂飼試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，其胃部的消量在采食精細(xì)粉碎打粒的飼糧采食下為18.6%，低于粗粉碎未打粒的飼糧為25.0%，但是到達(dá)小腸后的差異就不明顯，直到盲腸部位都相當(dāng)穩(wěn)定在11%左右，而結(jié)腸部位會(huì)漸次提高到15~22%。另一方面，飼糧顆粒大小對(duì)于胃排空速率的影響，也較飼糧的不溶性纖維含量來(lái)得大，但是當(dāng)飼糧中可溶性纖維含量愈多時(shí)，豬只胃部?jī)?nèi)容物之保水性愈高，會(huì)使滯留于胃內(nèi)的時(shí)間隨之增加（Potkinsetal.,1991），但是胃部的食物滯留時(shí)間（retentiontime）平均約為3hr。成熟豬只小腸長(zhǎng)度約為16~20m，約占豬只總消化道長(zhǎng)度65%，但是內(nèi)容式，因此在不同飼糧型態(tài)下，模擬胃部消化的時(shí)間應(yīng)納入考量。但是在體外消化模化時(shí)，以較短的作用時(shí)間進(jìn)行消化時(shí)，會(huì)與活體消化的消化率有相當(dāng)大的差異，因模擬消化的時(shí)間上，使用透析法模擬吸收或是批次非吸收的消化方式，需要詳細(xì)評(píng)（五）靜態(tài)體外消化過(guò)程之吸收與消化物轉(zhuǎn)移在體外消化實(shí)驗(yàn)中，采用不同消化酶模擬不同段消化道的消化過(guò)程，養(yǎng)分和不可吸收養(yǎng)分進(jìn)行分離，分離時(shí)進(jìn)行的離心、抽濾、沈淀和過(guò)濾等方法，但誤差值較大，無(wú)法有效反應(yīng)實(shí)際吸收的特性。利用具有特定通透孔徑的透析膜進(jìn)行模擬吸收，可將體外消化酶進(jìn)行作用時(shí)的反應(yīng)和產(chǎn)物分離過(guò)程同時(shí)進(jìn)行，使消化產(chǎn)物不斷的去除，消除產(chǎn)物對(duì)消化酶反應(yīng)后產(chǎn)生的負(fù)反饋?zhàn)饔?，這類(lèi)似于動(dòng)物腸道的吸收，可得到更物體試驗(yàn)的養(yǎng)分生物學(xué)效應(yīng)資料（D'SouzaandDeLuca,2005）。應(yīng)用于模擬豬只的體外消化使用的透析條件，如表4所示。主要模擬胃和小腸的消化，先在酸性條件下進(jìn)行胃的消化，再利用透析袋模擬小腸的消化和吸收。進(jìn)行豬只飼糧的有效能量評(píng)定時(shí)，則會(huì)加入的消化模擬操作，以計(jì)算微生物消化對(duì)能量整體轉(zhuǎn)換表4.透析法模擬豬只體外消化之Table4.Theoperationparametersforinvitrodigestionexperi使用消化酶*（消化時(shí)間）（消化時(shí)間）（kDa）(℃)1（30min）透析袋的孔徑是影響飼料養(yǎng)分體外消化率的主要因素。Gauthieretal.（1982）指出，選用不同孔徑的透析袋會(huì)導(dǎo)致分離出來(lái)的蛋白質(zhì)消化產(chǎn)物分子量偏大或偏小，因此選的截留孔徑應(yīng)該與畜禽消化道能夠同時(shí)吸收胺基酸和小分子勝肽的實(shí)際情況相符。留孔徑大小對(duì)飼料養(yǎng)分消化率的影響與消化時(shí)間長(zhǎng)短有直接關(guān)系，采用不同孔徑的消化較長(zhǎng)時(shí)間后，隨著消化時(shí)間的延長(zhǎng)，大部分蛋白質(zhì)被分解成小分子勝肽與胺基過(guò)截留分子量較小的透析袋，造成測(cè)定的體外消化率無(wú)顯著差異（研究認(rèn)為飼料養(yǎng)分在體外消化過(guò)程中大部分仍是以大分子的形式存在，當(dāng)采用孔徑析袋時(shí)，粗蛋白和淀粉的消化率均顯著高于截留分子量小的透析袋，如果采用截留小的透析袋，則會(huì)將一些在體內(nèi)可消化吸收的養(yǎng)分被視為不可吸收部分（Savoie,1984）。用的透析袋孔徑約在8~14kDa之間，從不同透析方法對(duì)蛋白質(zhì)體外消化率的影響研究發(fā)現(xiàn)，增加透析液的更新頻率加氮的消化率，而用間歇置換透析液的方法測(cè)得的蛋白質(zhì)的消化率較低，當(dāng)置換透隔越長(zhǎng)消化率越低，可見(jiàn)分解產(chǎn)物對(duì)消化酶之分解反應(yīng)有顯著的抑制作用，因此透移走，使透析袋內(nèi)外始終保持較高的已消化養(yǎng)分濃度差，因此蛋白質(zhì)消化率明顯高對(duì)于操作體積而言，連續(xù)透析的操作單元設(shè)備會(huì)較為復(fù)雜，而單一次操作量也比較小，當(dāng)同時(shí)使用多個(gè)透析袋時(shí)，透析槽中的透析液流動(dòng)均勻度也是問(wèn)題。間歇透析的操作量大，設(shè)備需求相對(duì)較低，但是文獻(xiàn)中相當(dāng)缺乏兩者在不同飼料下的比較評(píng)估。若能建立的良好操作方法與透析時(shí)間對(duì)于截留孔徑的相關(guān)性，搭配透析程度監(jiān)控指標(biāo)，將有自1950年代起，通過(guò)體外法或原位法之發(fā)展，逐步建立易于標(biāo)準(zhǔn)化并可反應(yīng)飼料養(yǎng)分基于模擬消化液和消化道水解酵素狀況進(jìn)行配合，以達(dá)到理化環(huán)境類(lèi)似于動(dòng)物體內(nèi)的條件（BoisenandFernández,1997）。近年來(lái)動(dòng)態(tài)消化模擬深入探討吸收問(wèn)題，利用透析袋之半透膜特性進(jìn)行養(yǎng)分吸收模擬，以達(dá)到留至大腸部位發(fā)酵利用之飼糧基質(zhì)更近似于真實(shí)狀態(tài)（Zhuangetal.,2012）。但是在連續(xù)性體外模擬單胃及緩沖液模擬大腸部位之消化，缺少腸道微生物發(fā)酵特性的考量，對(duì)于實(shí)際飼糧因?yàn)槟c道醱酵造成的氨氣與其他異味排放，無(wú)法有效進(jìn)行評(píng)估（Colesetal.,2013）。），降解情形，并結(jié)合數(shù)學(xué)方程式計(jì)算其基質(zhì)于invivo之降解率。此體外氣體生成技術(shù)主要是在體外由微生物發(fā)酵測(cè)試之基質(zhì)，產(chǎn)生氣體，并紀(jì)錄其氣體生成量，此氣體生微生物發(fā)酵基質(zhì)產(chǎn)生或間接由緩沖液中和SCFA（短鏈脂肪酸）所釋出之二氧化碳。氣體生成技術(shù)之優(yōu)點(diǎn)是容易且直接得知基質(zhì)發(fā)酵之情況，藉由氣體生成之曲線評(píng)估不同原特性及發(fā)酵之動(dòng)態(tài)過(guò)程（Theodorouetal.,1994），目前體外產(chǎn)氣技術(shù)也陸續(xù)用于非反芻動(dòng)物后腸發(fā)酵及飼料營(yíng)養(yǎng)之研究（Boveraetal.,2007）。發(fā)酵液與發(fā)酵期間氣體的采集，可提供實(shí)際發(fā)酵產(chǎn)物之分析，以評(píng)估異味物質(zhì)的生成與排放狀況（Donalsonetal.,2008），因此結(jié)合體外模擬胃部與小腸吸收，再配合接種豬只糞便進(jìn)行后腸微生物發(fā)酵測(cè)試，將完整之消化吸收結(jié)果，同時(shí)可評(píng)估飼糧之最終發(fā)酵產(chǎn)物。發(fā)酵過(guò)程中微生物的數(shù)量長(zhǎng)，配合發(fā)酵之產(chǎn)物，更可提供飼糧調(diào)整改進(jìn)的直接參考（Huangetal.,2003）。豬只糞便接種源的取得，考量其內(nèi)的厭氧菌特性，可利用直腸取樣后，立即置入經(jīng)二氧化碳）：微生物發(fā)酵所產(chǎn)生之短鏈脂肪酸幾乎90%以上都很快被腸道上皮細(xì)胞吸收，其中丁酸提供腸腔上皮細(xì)胞約70%以上之能量需求，若以總能之1/3估計(jì)為凈能，此由大腸發(fā)酵產(chǎn)具有很強(qiáng)之抑制增生效果，同時(shí)丁酸也有協(xié)助修復(fù)被損害之上皮細(xì)胞的能力。發(fā)酵酸及丙酸均有助于維持結(jié)腸細(xì)胞之完整性，而短鏈脂肪酸吸收增加伴隨著鈉及水分高，調(diào)整腸道內(nèi)容物的干物質(zhì)比例，具有降低下痢發(fā)生的作用（Royalletal.,1990）。腸道部位發(fā)酵速率會(huì)影響腸道上皮細(xì)胞之吸收效率，因此造成短鏈脂肪酸在腸道內(nèi)容物中累積，導(dǎo)致大腸之pH降低，此酸化之環(huán)境適合包含乳酸菌及雙叉乳桿菌等的生長(zhǎng)，同時(shí)抑制病原菌，而維護(hù)腸道健康（MosenthinandZimmermann,20（二）氨（Ammonia,NH3）：腸內(nèi)氨濃度受到飼糧蛋白質(zhì)、纖維及碳水化合物之影響，營(yíng)養(yǎng)分間具攝取各飼糧后于腸道內(nèi)產(chǎn)生氨之濃度有差異。消化殘余物之蛋白質(zhì)成分是大腸中氨源，高蛋白飼糧會(huì)刺激結(jié)腸上皮細(xì)胞增生，而這刺激可能為氨所導(dǎo)致，但是氨又會(huì)代謝之功能，進(jìn)而對(duì)結(jié)腸細(xì)胞生長(zhǎng)與分化具有負(fù)面影響，且過(guò)量之氨會(huì)造成早期離（一）發(fā)酵氣體腸道厭氧發(fā)酵過(guò)程中，因微生物發(fā)酵代謝路徑需求，會(huì)生成包含氫氣等主要?dú)怏w腸道之甲烷生成菌等，會(huì)再利用氫氣將二氧化碳還原生成甲烷，此作用維持低的氫分壓，但是后續(xù)排放時(shí)也會(huì)出現(xiàn)溫室氣體之效應(yīng)（Wolinetal.,1997）。發(fā)酵氣體的來(lái)源可在微生物發(fā)酵基質(zhì)時(shí)直接生成，也間接由代謝產(chǎn)生短鏈脂肪酸之過(guò)程中化碳。腸道發(fā)酵氣體生成的量，依靠基質(zhì)發(fā)酵及短鏈脂肪酸之生成多寡而決定，發(fā)酵會(huì)與短鏈脂肪酸脂產(chǎn)量成正比（Williamsetal.,2005）。但是過(guò)多之氣體生成，會(huì)造成動(dòng)物（二）消化道微生物之生物指標(biāo)消化道微生物與宿主間復(fù)雜之交互作用，是消化道微生物組（microbiota）用來(lái)調(diào)節(jié)器官和系統(tǒng)（例如大腦和免疫系統(tǒng)）功能的主要途徑（Marchesietal.,2015），常用于探討消化腸道微生物組的生物標(biāo)志物（biomarker），胃腸道微生物組的特點(diǎn)句具有很高的功能重疊度（functionalredundancyMoussavietal.,2007），不同的微生物可以執(zhí)行類(lèi)似的功能，代謝相同的基質(zhì)并產(chǎn)生相似的代謝產(chǎn)物。因此，分析消化道道微生物組的活性，可能更適合評(píng)估實(shí)際微生物所造成的影響。組或代謝組的技術(shù)大幅促進(jìn)對(duì)腸道生態(tài)學(xué)的理解，但是豬的消化道研究顯示，在微生物組和微生物的活性沿著胃腸道的不同部分而有異（IsaacsonandKim,2012），家禽消化道的研究顯示其糞便樣品可物群的某些變化和反應(yīng)，糞便微生物群在質(zhì)量上與盲腸微生物群相似，但在數(shù)量上不同（Stanleyetal.,20Table5.Thebiomarkerofdigastrictractmicrobiota有機(jī)酸可以穿過(guò)腸粘膜進(jìn)入血血液、消化內(nèi)容物、液，可應(yīng)用于進(jìn)行腸道通透性的酚類(lèi)化合物由芳香族胺基酸經(jīng)微生物發(fā)酵產(chǎn)生，此類(lèi)揮發(fā)性有機(jī)化合物可以通過(guò)電子鼻和其他偵與飼糧中蛋白質(zhì)濃度有關(guān)，高蛋白質(zhì)含量導(dǎo)致微生物過(guò)度發(fā)酵蛋硫化氫（H2S）糞與飼糧中蛋白質(zhì)濃度相關(guān)，飼糧中含高量含硫胺基酸與無(wú)機(jī)硫時(shí)乳酸（lactate）和琥珀酸（succinate）通常在生理?xiàng)l件下會(huì)很快由微生物代謝為乙酸鹽（acetate），丁酸鹽（butyrate）和丙酸鹽（propionate），因此在胃腸道中的濃度相當(dāng)?shù)停∕acfarlaneandMacfarlane,2007）。琥珀酸參與了部分氧化還原平衡和炎癥的調(diào)節(jié)過(guò)程，患有結(jié)腸炎小鼠之結(jié)腸中的琥珀酸濃度升高，而琥珀酸可能是誘發(fā)結(jié)腸炎期間潰瘍性病變的原因之一（Ariakeetal.,2000）。在豬只試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，血漿中D-乳酸濃度升高與腸道通透性增加和細(xì)菌轉(zhuǎn)移有關(guān)，消化道中較低的D-乳酸濃度顯示腸通透性降低（Xunetal.,2015）。血清中D-乳酸濃度增高，也使蛋雞的腸道通透性增加，這些結(jié)果顯示D-乳酸可用于豬和雞腸通透性評(píng)估的生物標(biāo)志物（Gilanietal.,2016）。酪胺酸（Tyrosine）、苯丙胺酸（phenylalanine）和色胺酸（tryptophan）芳香族胺基酸，被腸道微生物組發(fā)酵后會(huì)產(chǎn)生酚類(lèi)化合物，例如酚（phenol）and，對(duì)甲酚（p-cresol）和吲哚（indolZhangandDavies,2016）。從生理上講，這些化合物在動(dòng)物體內(nèi)的濃度非常低，因?yàn)樗鼈儠?huì)被胃腸道粘膜迅速吸收并在尿液中被清除，但是在糞便中則會(huì)有排出（ZhangandDavie,2016）。在豬體腸壁內(nèi)以苯酚刺激時(shí)，在結(jié)腸中會(huì)誘發(fā)類(lèi)似于人類(lèi)克隆氏癥（Crohn'sdisease）的炎癥反應(yīng)，體外研究則顯示對(duì)甲酚可通過(guò)抑制結(jié)腸上皮細(xì)胞增殖和呼吸作用，降低其ATP含量并增加DNA損傷（Andriamihajaetal.,2015）。食人類(lèi)用高蛋白飲食會(huì)增加結(jié)腸中甲酚的濃度（Geypensetal.,1997），而飲食中食用富含抗性淀粉或益生菌會(huì)降低甲酚的濃度（Birkettetal.,1996）。由過(guò)去的相關(guān)體內(nèi)研究顯示，在幾道疾病中則會(huì)觀察到糞便中吲哚類(lèi)化合物的濃度降低（Garneretal.,2007）。雖然目前缺乏對(duì)經(jīng)濟(jì)動(dòng)物的深入研究，但是糞便樣品中揮發(fā)性有機(jī)物（volatileorga的特征，可能有助于做為快速的非侵入性工具來(lái)監(jiān)測(cè)胃腸功能。經(jīng)濟(jì)動(dòng)物飼喂超過(guò)其實(shí)際所需之高蛋白質(zhì)飼糧，確保生產(chǎn)表現(xiàn)。未轉(zhuǎn)化為動(dòng)物體蛋白質(zhì)的多余含氮物會(huì)由尿液和糞便排泄，糞尿混合后的分解過(guò)程中，進(jìn)一步的微生物作用使尿素轉(zhuǎn)為氨釋放到環(huán)境中，造成臭味問(wèn)題（Velthofetal.,2015）。單羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白