近红外光谱法与常规化学分析法苜蓿营养成分的对比研究
2018-10-10扈登强
纳 嵘，扈登强
（1.宁夏职业技术学院生命科学技术系，宁夏 银川 750021；2.宁夏普瑞祥科技有限公司，宁夏 银川 750000）
紫花苜蓿是世界栽培面积最大的多年生豆科牧草，其富含粗蛋白、粗纤维、矿物质和多种氨基酸等营养成分，是优质的粗饲料和配合饲料原料。苜蓿产业的健康发展对促进节粮型畜牧业发展和保障牛奶品质具有重要作用，同时也是草畜产业健康发展的重要保障［1-2］。
饲料化学成分检测是保证饲料产品质量与安全的重要技术手段之一［3］。通常采用常规化学分析法对饲料中的水分、粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维等营养成分进行检测。但常规化学分析法操作步骤复杂、费时费力，需消耗大量化学试剂，还易造成环境污染。常规化学分析法的局限性已经制约了饲料生产，很难完成在实际生产中短时间内大量样品成分含量检测的工作需要［4］。 近红外光谱分析技术（NIRS）是国内外发展较快的一种新型定性、定量分析技术，主要用于有机物质定性和定量分析，近年来已逐步应用于饲料营养成分快速分析检测等方面的科学研究和生产实践。与常规化学分析法相比，近红外光谱分析法具有如下优点：①分析速度快，效率高；②分析过程简单，容易操作；③是一种绿色、无损、经济的分析技术；④可实现在线分析和远程控制［5-6］。
该试验选取20个不同来源的苜蓿样品作为研究对象，分别采用近红外光谱法和常规化学分析法进行检验，通过差异显著性检验对比分析2种方法的检测结果，验证近红外光谱分析法与常规化学分析法检测结果的符合程度，为近红外光谱技术在饲料分析检测中的应用提供参考数据［7-9］。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 试验材料：从2018年4—5月，共采集不同来源的苜蓿干草样品20个，所有样品粉碎后，通过40目的样品筛，制成苜蓿检测样品，备用。
1.1.2 试验设备：近红外光谱分析仪、分析筛、蛋白质测定仪、索氏抽提器、干燥箱、马福炉、试样粉碎机、消化炉、分光光度计、电热恒温箱、电子天平等。
1.1.3 试验试剂：硫酸、硫酸铜、氢氧化钠、硼酸、盐酸标准溶液、硫酸铵、硫酸钠、石油醚、丙酮、乙二胺四乙酸二钠、无水磷酸氢二钠等［10］。
1.2 方法
1.2.1 苜蓿常规化学分析法：按国家标准（见表1），利用实验室常规化学分析法对苜蓿样品中水分、粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维的含量进行测定，每个样品做3个平行，取均值作为常规化学分析法化学值。
1.2.2 近红外光谱测定方法：使用近红外光谱分析仪在1 100～2 498 nm波长范围内分别扫描20个苜蓿样品，并用近红外光谱分析仪自带的苜蓿近红外快速检测模型预测苜蓿样品中水分、粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维的含量，每个样品做3个平行，取其均值。
表1 苜蓿营养成分常规化学分析法
1.2.3 统计分析：采用Excel软件对2种试验方法检测值进行差异显著性分析。
2 结果与分析
利用近红外光谱法与常规化学分析法检测苜蓿样品中营养成分的结果分析对比见表2。由表2可知，通过差异显著性检验，近红外光谱法和常规化学分析法测定苜蓿样品中水分、粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维的P值分别为 0、0.111、0.158、0.585、0.284、0.409。 试验结果表明：利用近红外光谱法与常规化学分析法测定苜蓿样品中的粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量无显著差异 （P＞0.05），说明近红外光谱法和常规化学分析法的检测结果基本吻合，近红外光谱技术可以用于苜蓿样品中粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量的检测。
表2 近红外光谱法与常规法检测苜蓿样品营养成分的结果分析对比
利用近红外光谱法与常规化学分析法测定苜蓿样品中水分含量存在极显著差异 （P＜0.01），提示试验采用的近红外预测模型并不适用于苜蓿水分含量的检测，需要对已有的近红外预测模型进行调整及优化。
3 讨论
近红外光谱分析技术是一种高效、快速的现代分析技术，综合运用计算机技术、光谱技术和化学计量学等多个学科的最新研究成果，以其独特的优点在多个领域得到广泛的应用。近红外光谱分析技术已经成功应用于食品、油料、药物和饲料等领域的质量检测，随着应用领域逐步扩大，该项技术的稳定性和准确性也在不断提高。在饲料分析方面，近红外光谱分析技术不仅用于饲料常量成分分析，如水分、粗蛋白、粗纤维、粗脂肪、粗灰分、钙和磷等的测定，也用于微量成分，如氨基酸、维生素、植酸磷和棉酚等的检测，并且还能用于饲料营养价值评定。目前，我国一些大型饲料集团已相继建立了丰富且较为完善的近红外饲料预测模型数据库，随着国家相关饲料法律法规的不断完善以及大型饲料企业对原料检测快速性和准确性要求的提升，近红外光谱分析技术正逐步代替常规化学分析法成为大型饲料企业的主流分析方式［11］。
4 结论
该试验选取20个不同来源的苜蓿样品作为研究对象，分别使用近红外光谱法和常规化学分析法检测苜蓿样品中水分、粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维的含量。通过差异显著性检验对比分析2种方法检测结果，验证近红外光谱分析法与常规化学分析法检测的符合程度。结果表明：近红外光谱技术可以用于苜蓿样品中粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量的检测。但利用近红外光谱法与常规化学分析法测定苜蓿样品中水分含量存在极显著差异，说明试验中使用的近红外光谱预测模型并不适用于苜蓿水分含量的快速检测，需要对现有的近红外预测模型进行调整及优化。
