近红外光谱技术不仅能测定饲料中的常规成分,如水分、粗蛋白、粗纤维、粗脂肪、粗灰分,而且能测定饲料中的微量成分,如氨基酸、维生素、有毒有害物质,现在近红外光谱技术已经向饲料营养价值评定方面发展。
一、常规成份的检测
近红外光谱分析技术(NIRS)用于测定谷实类、油料作物籽实的水分、粗蛋白质可获得满意的结果。许多学者在这方面做了研究工作。Norris最早应用NIRS法测定了谷物的粗蛋白、水分和脂肪含量,其后Law(1979)、Williams(1985)、Hartwig(1990)等用NIRS测定了谷实类、油料籽实的粗蛋白质和水分含量。到1978年加拿大和美国两国的谷物协会已将近红外光谱分析方法作为公用方法。 国内也有许多学者在这方面做了研究工作,如农科院畜牧所的任鹏(1993)用NIRS对四种能量饲料(玉米、小麦、高梁、米糠)及两种蛋白饲料(米糠饼、豆粕)做了水分和粗蛋白质的定标和检测。水分分析的准确性基本达到烘干减量法水平,其定标的相关系数为0.94~0.99;预测标准误差为0.14~0.34%;变异系数为1.4~ 4.9%(表1) 。
能量饲料粗蛋白质NIRS 测值与化学法测值的相关系数达0.95以上(表2)。米糠饼和豆粕的粗蛋白估测值效果较差,只能达到粗估水平。对粗纤维、粗灰分的估测效果不理想,需作进一步的研究。李大群等(1989)测定了大麦和小麦中粗蛋白含量,结果表明NIRS 法与常规法有较好的相关性。冯平(1986)用NIRS法测定的麦麸粗蛋白和粗纤维值与常规法测值相当近似,但粗脂肪和粗灰分的NIRS法测值与常法比只能达到粗估水平。
二、NIRS进行氨基酸的检测
Williams(1984)用NIRS测定了小麦的氨基酸含量,结果表明近红外预测值与实测值的标准差小于2.07%,变异系数除蛋氨酸外均小于0.8%;大麦14种氨基酸中除蛋氨酸外,化学法测值与近红外值间的相关系数(r)为0.93~0.99,变异系数均小于6.5%。吴秀琴(1985)用近红外仪测定了小麦种子中的赖氨酸含量,化学法测值与NIRS值间的相关系数达0.95,相对误差不超过5%。 冯平(1986)测定了小麦麸中赖、精、苏、缬、亮、组氨酸的定标,相关系数在0.84~0.97之间,相对偏差在5%以下。魏瑞兰(1987)作了花生粕中赖、精、组、缬、亮、异亮、苏、苯丙氨酸的定标及检验。定标相关系数均在0.970以上,残余标准差(RSD)分别为0.04%、0.16%、0.03%、0.05%、 0.08% 0.06% 、0.3% 和0.03%,变异系数均在3.7%以下,达到了定量水平。陆国权等(1987)做了甘著干中氨基酸的定标,9种必需氨基酸的NIRS测值与化学法的测值的复相关系数为0.92~0.98,其中蛋氨酸为0.84,残余标准差在0.02% 以下,8种必需氨基酸变异系数为3.4%~11.4%,蛋氨酸的变异系数为13.4%;15个检验样品的上述两值间的相关系数为0.55~0.91,变异系数为6.2~22.6%。除蛋氨酸外,其它氨基酸均达到了实用程度。杜荣等(1990)用40个裸大麦进行了11种氨基酸的定标,除蛋氨酸和胱氨酸外,其余9种氨基酸的相关系数均大于0.95,变异系数小于6%。10个样品的检验结果表明,相关系数在0.88~0.99之间,变异系数为2.25~6.50%。D.A.Jackson(1996)等做了动物产品(肉骨粉、鱼粉和家禽副产品)及植物产品(玉米、小麦、大麦)的通用定标方程,及肉骨粉、鱼粉和豆粕、玉米的定标方程,相关指数(R2)都大于0.90,标准差介于平均值的5%~10%之间,取得了令人满意的定标效果。
三、NIRS进行有效能的检测
NIRS技术向评定饲料营养价值方向发展,已有一些学者在此方面进行了研究工作。冯平等(1986)用NIRS对小麦麸猪的消化能(DE)及鸡的代谢能(AME)进行了测定,相关系数在0.96以上。DE的残余标准差(RSD)为0.07兆卡/千克,变异系数为3%,AME的 RSD为0.11兆卡/千克,变异系数为5.6%。杜荣(1992)等用NIRS进行了鸡代谢能(AME)和猪消化能(DE)的定标,相关系数分别为0.863和0.897,残余标准差(RSD)为0.06兆卡/千克,变异系数为2.0%和1.9%,达到了粗估水平。陆国权(1992)用NIRS进行了甘薯干代谢能和猪消化能的估测,相关系数分别为0.912和0.694,残余标准差(RSD)为0.06和0.10兆卡/千克,变异系数为2.1%和3.0%。叶继丹等做了向日葵仁粕的有效能定标,鸡表观代谢能(AME)和猪离体消化能(IVDE)的相关系数为0.991和0.995,残余标准差(RSD)为0.26和0.25兆焦/千克,估测变异系数为5.0%和3.4%。
四、NIRS进行可消化氨基酸的估测
NIRS技术用于预测饲料中真可消化氨基酸的研究还处于探索阶段,是本领域研究的热点和方向,在此方向研究的国内外学者并不多。魏瑞兰(1987)等用NIRS进行了花生饼表观可利用氨基酸(AAAA)的定标,结果指出生物学法测值与NIRS法测值间呈强相关(0.85~0.982),估测变异系数分别为3.2~9.9%。除赖氨酸AAAA测试精度较差外,NIRS法AAAA测值均达到了与动物法测值相近似的水平,表明通过系统的标样及软件研制工作,NIRS分析技术可作为饲料可消化氨基酸的一种快速评定手段。
D.A.JACKSON(1996)用NIRS进行真可消化氨基酸的定标研究。结果表明,动物蛋白(包括肉骨粉、鱼粉和家禽副产品)、谷物(包括玉米、小麦和大麦)的通用定标及肉骨粉、鱼粉和豆粕(见表3)特殊定标方程的相关系数均在0.90以上,认为NIRS能够替代体内法预测可消化氨基酸。D.A.JACKSON研究的定标方程以通用定标方程为主,特殊定标方程的研究是将来研究的方向。
但这些体外方法都存在以缺点:耗费时间或价格昂贵。对于那些花费时间长,程序繁琐或者非常昂贵的预测方法根本无法应用于日常分析,它们与NIRS技术相比,是没有多少实际意义的。
相反,NIRS技术却适应这种需要快速分析的要求,它的精度虽低于实测值,但与查书面值和某些其他体外预测方法相比,进行实际的应用是可行的,也只有通过NIRS技术才能使以可利用氨基酸配合日粮成为可能。
五 应用前景和有待近一步研究的问题
NIRS技术有广阔的应用前景。测定成份由测定水分、粗蛋白质、脂肪、糖、淀粉、纤维素等成份发展到测定烟草中的尼古丁、 咖啡碱及饲料中的某些有害成份,如,棉酚、总葡萄苷、植酸磷以及氨基酸、可利用氨基酸和有效能的测定。测试准确性来看,在测定饲料原料水分、大多数谷物及牧草的蛋白质含量、动物性副产品、豆饼及大多数饲料原料、脂肪含量低于5%饲料的脂肪及油分方面,均可达到较好的预测效果。 对于动物性副产品,鱼粉或含较高动物性副产品及鱼粉的配合饲料的蛋白质的测定,准确性稍差。对饲料的粗灰分、粗饲料中的矿物元素的测定,虽然NIRS 法与化学法存在一定相关,但仍不能达到实用程度。
除此之外,NIRS还用于产品质量及原料的在线分析。
1992