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作者：Ralph Ward，Cumberland Valley Analytical Services (CVAS), Waynesboro, PA

Mary Beth de Ondarza，Paradox Nutrition, LLC. West Chazy, NY

譯者：張寶藝1, 陳曉琳1, 葉丹妮（Danni Ye）2, 仇學(xué)軍1

1 北京豐尊百奧生物科技有限公司, CVAS飼料分析中國(guó)服務(wù)中心

2 Cumberland Valley Analytical Services (CVAS), Waynesboro, PA

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因當(dāng)今谷物價(jià)格的上漲及產(chǎn)業(yè)利潤(rùn)空間的縮小，奶農(nóng)需更好地理解和控制日糧營(yíng)養(yǎng)成分的變化。因此，及時(shí)且精準(zhǔn)的牧草/粗飼料檢測(cè)在降低飼喂成本和提高產(chǎn)奶量中所起的作用日益重要。同時(shí)，精準(zhǔn)檢測(cè)也能讓奶農(nóng)更密切地關(guān)注商品飼料中營(yíng)養(yǎng)成分的變化，從而更加重視飼料品質(zhì)的一致性。

準(zhǔn)確度和精確度

目前有兩種檢測(cè)牧草及飼料的手段：濕化學(xué)分析和近紅外檢測(cè)（NIRS）。了解兩種檢測(cè)手段的差異性及適用性可幫助檢測(cè)者用最經(jīng)濟(jì)的方式獲取最有效的數(shù)據(jù)信息。

濕化學(xué)分析法在飼料及牧草營(yíng)養(yǎng)成分的檢測(cè)中是準(zhǔn)確度最高的，它是使用化學(xué)試劑和適當(dāng)加熱的方法將牧草降解為各類營(yíng)養(yǎng)成分。例如：NDF（中性洗滌纖維）就是將牧草置于中性洗滌液中煮沸后不能溶解的纖維殘?jiān)糠?。在化學(xué)和加熱處理前后精準(zhǔn)稱重，通過(guò)計(jì)算兩者之差即可估算某種營(yíng)養(yǎng)成分的值。但是，濕化學(xué)分析法比較耗時(shí)，成本較高，技術(shù)要求更高。

近紅外分析是使用光譜分析儀通過(guò)紅外線照射樣品所反射的光譜來(lái)分析。每種營(yíng)養(yǎng)成分因具備特定的分子結(jié)構(gòu)（如碳、氮、氫鍵）而擁有獨(dú)特的反射特征。該方法需將試樣的反射系數(shù)與一系列相似樣品（經(jīng)濕化學(xué)檢測(cè)成分已知）的反射系數(shù)進(jìn)行比對(duì)。近紅外檢測(cè)與濕化學(xué)檢測(cè)相比更省時(shí)省力。但是，同時(shí)近紅外也有它的技術(shù)難點(diǎn)，需要建立復(fù)雜的定標(biāo)模型，定期校準(zhǔn)儀器及有效控制恒定品質(zhì)，以此來(lái)保證結(jié)果的精準(zhǔn)性。

近紅外分析是一種間接分析方法，是以化學(xué)分析所獲得的營(yíng)養(yǎng)成分為參考的，它當(dāng)然不會(huì)比直接的濕化學(xué)方法準(zhǔn)確度更高。然而，作為一種分析手段，NIR通常比濕化學(xué)方法更快捷，精確度更高，可重復(fù)性也更高，可用來(lái)減少分析結(jié)果的變異性（表1）。

礦質(zhì)元素不會(huì)反射近紅外光。因此，利用近紅外分析礦質(zhì)元素含量實(shí)際是根據(jù)牧草中礦質(zhì)元素與其他營(yíng)養(yǎng)元素的特有關(guān)系而間接評(píng)估出來(lái)的。許多營(yíng)養(yǎng)師也使用近紅外方法進(jìn)行礦質(zhì)元素分析，但是應(yīng)多關(guān)注此結(jié)果可能存在的問題。如果奶牛出現(xiàn)了因礦質(zhì)元素引發(fā)的問題，那就應(yīng)盡量用濕化學(xué)分析法檢測(cè)礦質(zhì)元素指標(biāo)。

表1 近紅外與濕化學(xué)分析法檢測(cè)值的標(biāo)準(zhǔn)差比較 

建立近紅外定標(biāo)模型

實(shí)驗(yàn)室使用近紅外方法檢測(cè)就必須對(duì)飼料和牧草進(jìn)行濕化學(xué)分析來(lái)完成定標(biāo)。如果待測(cè)樣品在牧草類別、地理位置與生長(zhǎng)環(huán)境等諸多方面的特征值都處在定標(biāo)樣品的變異范圍內(nèi)的話，則近紅外方法檢測(cè)結(jié)果一般都是很準(zhǔn)確的。因此，需要將樣品準(zhǔn)確分類，才能選擇使用最適合的近紅外方程。

某種特定營(yíng)養(yǎng)成分的近紅外校正水平受許多因素影響，需要建立并形成近紅外反射光譜與待測(cè)營(yíng)養(yǎng)成分之間的特征性對(duì)應(yīng)關(guān)系。對(duì)于水分和大多數(shù)有機(jī)成分，近紅外分析法能達(dá)到很好的檢測(cè)效果。為了更好地建立預(yù)測(cè)模型，待測(cè)營(yíng)養(yǎng)成分的檢測(cè)值需要覆蓋較廣的范圍，而且建立關(guān)聯(lián)模型時(shí)，用近紅外光譜測(cè)得的數(shù)據(jù)要和用化學(xué)分析方法測(cè)得的真實(shí)數(shù)據(jù)之間有較高的可重復(fù)性。原則上，營(yíng)養(yǎng)成分?jǐn)?shù)值的覆蓋范圍應(yīng)是檢測(cè)誤差的10倍。

對(duì)于大部分植物種類，其蛋白質(zhì)含量的覆蓋范圍較廣，其分析方法通常很精確，這就為建立極好的定標(biāo)模型創(chuàng)造了條件。相反，苜蓿中淀粉含量的預(yù)測(cè)就沒有那么好，因?yàn)檐俎１旧硭牡矸鬯捷^低，淀粉檢測(cè)值就沒有那么精準(zhǔn)。

如何鑒別定標(biāo)的好與不好

不同實(shí)驗(yàn)室間針對(duì)特定營(yíng)養(yǎng)成分開發(fā)近紅外方程的定標(biāo)水平有很大差異。近紅外營(yíng)養(yǎng)成分定標(biāo)的好壞是通過(guò)對(duì)大量定標(biāo)樣品的測(cè)量值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析來(lái)實(shí)現(xiàn)的。表2顯示了Cumberland Valley Analytical Services（CVAS）實(shí)驗(yàn)室對(duì)某些營(yíng)養(yǎng)成分的定標(biāo)值統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。表中展現(xiàn)了每一種粗飼料所用的定標(biāo)樣品數(shù)量，營(yíng)養(yǎng)成分檢測(cè)結(jié)果的平均值，預(yù)估的標(biāo)準(zhǔn)誤差。R平方是決定系數(shù)，反映因變量的全部變異能通過(guò)回歸關(guān)系被自變量解釋的比例。標(biāo)準(zhǔn)誤差越小，R平方即決定系數(shù)越大，結(jié)果越接近真實(shí)值。利用近紅外分析法預(yù)測(cè)營(yíng)養(yǎng)成分值時(shí)R平方值至少應(yīng)在0.95以上，若該值低于0.80則意味著此預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確。

蛋白質(zhì)這個(gè)指標(biāo)的濕化學(xué)方法分析結(jié)果一般可重復(fù)性高，且在大部分粗飼料中該指標(biāo)值的區(qū)間范圍較大。在建立干草蛋白質(zhì)指標(biāo)的定標(biāo)模型時(shí)，定標(biāo)樣品群體樣本量很大，標(biāo)準(zhǔn)誤差小，R平方值大。因此該定標(biāo)模型預(yù)測(cè)同類牧草蛋白質(zhì)的準(zhǔn)確性就高。

雖然建立面包渣淀粉方程時(shí)所用的定標(biāo)樣品較少，但是淀粉指標(biāo)值相對(duì)比較一致，因此預(yù)測(cè)效果也很好。標(biāo)準(zhǔn)誤差較低，R平方值較大。

另一方面，用于預(yù)測(cè)酒糟中嘔吐毒素的標(biāo)準(zhǔn)誤差比常見的嘔吐毒素的標(biāo)準(zhǔn)誤差較大，R平方值比其他傳統(tǒng)指標(biāo)低很多。因此，利用近紅外檢測(cè)嘔吐毒素相對(duì)不太準(zhǔn)確，檢測(cè)硝酸鹽值也存在類似問題。

營(yíng)養(yǎng)成分及纖維分析

隨著先進(jìn)定標(biāo)體系及運(yùn)算技術(shù)的發(fā)展，利用近紅外方法進(jìn)行成分分析越來(lái)越被認(rèn)可。近紅外牧草與飼料檢測(cè)協(xié)會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用近紅外和濕化學(xué)兩種分析方法測(cè)得的蛋白質(zhì)含量不一致時(shí)，再次進(jìn)行濕化學(xué)方法檢測(cè)，有80%的樣品化學(xué)分析值與近紅外預(yù)測(cè)值相同。同樣，若換做檢測(cè)酸性洗滌纖維（ADF）和中性洗滌纖維（NDF）時(shí)，這個(gè)比例則降低至50%。

中性洗滌纖維消化率（NDFD）是通過(guò)利用奶牛瘤胃中的微生物進(jìn)行體外消化試驗(yàn)獲得的。NIRS近紅外分析法可用于NDFD的常規(guī)分析。預(yù)測(cè)青貯玉米30小時(shí)中性洗滌纖維消化率時(shí)的R平方值和標(biāo)準(zhǔn)誤差都在合理范圍內(nèi)，因此用近紅外法分析NDFD是個(gè)不錯(cuò)的選擇。不過(guò)，在重點(diǎn)要確定牧草品質(zhì)和查找相關(guān)問題時(shí)，適當(dāng)結(jié)合體外消化試驗(yàn)的結(jié)果仍然不失為明智之舉。

表2  更可靠的營(yíng)養(yǎng)成分預(yù)測(cè)（帶有高R平方值）