[发明专利]一种通过数学模型预测猪饲料磷表观全肠道消化率的方法

权利要求书

1.一种通过数学模型预测猪饲料磷表观全肠道消化率的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、收集前期猪体内和体外有关磷代谢的数据，并整理成数据库，以提供模型建立所需参数及辅助后期模型灵敏性检测；

步骤二、确定模型的总体结构，结合猪消化道结构和磷代谢特点将模拟过程分为四个部分：胃、小肠近端、小肠远端和大肠，且每一部分都设有可溶植酸磷、不溶植酸磷、可溶非植酸磷、不溶非植酸磷；

步骤三、根据收集的数据整理结果设置参数，包括：胃中参数、小肠近端参数、小肠远端参数和大肠参数；

步骤四、将所有参数输入模拟软件进行模拟；每次模拟结束后将结果与试验数据对比，根据对比结果如果有需要调整的参数，分析后进行恰当的调整，然后再次运行，如此反复操作，直至模拟数据和观测数据的误差在规定范围内后确定最终参数；

步骤五、完成初步建模后对模型灵敏度进行检测。

2.如权利要求1所述的通过数学模型预测猪饲料磷表观全肠道消化率的方法，其特征在于，所述步骤一中，磷代谢的数据来源于128个试验中430个观测值，包含体内和体外数据。

3.如权利要求1所述的通过数学模型预测猪饲料磷表观全肠道消化率的方法，其特征在于，所述步骤三中，设置参数的过程将影响磷代谢的因素包括在内，主要过程包括：溶解、不溶解、水解、吸收、分泌和排出；影响过程的主要因素包括：管腔pH值、消化产物通过每一阶段的通过率、植酸酶和钙浓度。

4.如权利要求1所述的通过数学模型预测猪饲料磷表观全肠道消化率的方法，其特征在于，所述步骤三中，根据饲料磷来源假设植酸磷来源于植物，非植酸磷则来源于植物、动物和矿物质；所以在胃中必须考虑到不同来源饲料磷的代谢过程有所差异；则胃中参数的设置包括：

A、根据以下公式计算消化产物从胃中转移到小肠近端的通过率：

R_{胃-小肠近端}＝K_胃×S_胃

其中，R_{胃-小肠近端}表示S_胃的通过率；K胃为1/MRT，MRT设置为171min；S_胃表示为饲料总磷的投入量，根据饲料投入量×饲料总磷的浓度得出；MRT表示消化物在各阶段的滞留时间；

B、胃中消化过程和pH紧密相连，而pH值是胃酸分泌的一种表示，因此通过以下公式对胃中的H⁺(mol)的分泌以及PH的值进行计算：

pH值＝-log(胃分泌H⁺浓度+饲粮中H⁺浓度)

公式中H⁺分泌最大增长率为0.031，单位为l/min；分泌抑制常数为0.03，半饱和常数为6,000,000.00，单位为mol/L；因猪采食后胃中的pH值迅速由1-2升高至3.5-5，而胃酸分泌会使PH值逐渐降低到最佳水平，设置采食后120min达到胃酸分泌的最高锋，即分泌时间为120min；饲料中H⁺浓度为0.00001mol/L；

C、投入的植酸磷以不溶植酸磷进入胃中，但在被植酸酶水解前部分溶解成可溶植酸磷，此后，又有部分可溶性植酸磷变成不溶性植酸磷；因此，需要用以下公式估计可溶植酸磷的不溶解速率和不溶植酸磷的溶解速率：

可溶植酸磷的不溶解速率＝可溶植酸磷的不溶解常数×可溶植酸磷

不溶植酸磷的溶解速率＝不溶植酸磷的溶解常数×不溶植酸磷

其中，可溶植酸磷的不溶解常数为0.14；不溶植酸磷的溶解常数与可溶植酸磷的不溶解常数和植酸磷的可溶部分有关，用以下公式计算：

因不溶植酸磷的溶解变量随胃中pH的变化而变化，根据以下公式计算：

其中，K1为当pH＝0，不溶解植酸磷的溶解常数，其值为0.02；K2为当pH值为无限时，不溶解植酸磷的溶解常数，其值为1.0；K4为胃中的pH变量，K3的值取决于pH值，并根据以下公式计算：

K5为当不溶植酸磷溶解50％时的PH常数，其值为5.6～6.4；

D、可溶植酸磷的水解速率根据以下公式计算：

其中，K6为植酸酶水解植酸磷的最大速率常数，其值为0.002，单位为g/min per FTU；K7、K8分别为微生物植酸酶、植物植酸酶的功效系数，其值为0.0012；K9、K10分别为微生物植酸酶、植物植酸酶的亲和力常数值，其值分别为46、30，单位为g；K11为植物植酸酶的降解系数，其值为0.6；

E、因为钙和磷结合影响磷的消化吸收，因此需通过以下公式来估算不溶植物钙的溶解率：

其中，磷和钙的摩尔质量分别为30.97和40.08，单位为g/mol；植物钙和植酸磷的比例是一个变量，设置Ca：P＝1:1.5；而不溶植酸磷的溶解速率根据C中公式计算得出。