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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紅外線照射樣品所反射的光譜來分析。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)的好壞是通過對(duì)大量定標(biāo)樣品的測(cè)量值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析來實(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，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）