我國飼料領(lǐng)域近紅外光譜技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展

近紅外光譜技術(shù)（Ｎｅａｒ�。椋睿妫颍幔颍澹洹。颍澹妫欤澹悖簦幔睿悖澹螅穑澹悖簦颍铮螅悖铮穑�，簡稱ＮＩＲＳ）是２０世紀(jì)７０年代后發(fā)展起來的一項(xiàng)無損檢測技術(shù)。通過近紅外光譜技術(shù)可實(shí)現(xiàn)在線分析和生物體的非介入分析和監(jiān)測，具有快速、方便、準(zhǔn)確、非侵入式分析的優(yōu)點(diǎn)。近年來，近紅外光譜技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域遍及農(nóng)產(chǎn)品、食品、飼料、化工、醫(yī)藥、紡織工業(yè)等，特別是在農(nóng)產(chǎn)品加工領(lǐng)域，如飼料、面粉、油脂生產(chǎn)廠，近紅外分析具有其獨(dú)特的優(yōu)勢。我國飼料行業(yè)在２０世紀(jì)９０年代中期開始引進(jìn)光譜技術(shù)，該技術(shù)在飼料行業(yè)中的使用得到逐步推廣�，F(xiàn)對近年來近紅外光譜技術(shù)在飼料領(lǐng)域中的應(yīng)用作一綜述。
１　定量分析
近紅外光譜技術(shù)在飼料成分的定量分析應(yīng)用是近紅外光譜技術(shù)使用中人們最為熟知的一面。國外學(xué)者利用近紅外光譜技術(shù)對飼料的常規(guī)營養(yǎng)成分分析已做了大量的研究。我國近紅外光譜技術(shù)研究起步較晚，但在近幾年已取得了不少的成績，主要包括：飼料的常規(guī)營養(yǎng)成分分析、飼料中氨基酸的測定、礦物元素的檢測以及有毒有害物質(zhì)的檢測等幾個(gè)方面�！∧壳皣鴥�(nèi)學(xué)者對飼料原料中化學(xué)成分的研究比較多，起初以飼料水分、粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、糖、淀粉、纖維素等測定較多，如丁麗敏等對豆粕、棉籽粕、菜籽粕、麥麩、魚粉中的粗蛋白質(zhì)進(jìn)行了近紅外光譜分析研究；蘇彩珠等利用近紅外透射技術(shù)初步建立了肉骨粉中蛋白質(zhì)的檢測方法；王丹紅等運(yùn)用近紅外漫反射光譜技術(shù)定量測定進(jìn)口魚粉中的蛋白質(zhì)、脂肪、水分和灰分，等等。隨著對近紅外光譜技術(shù)的逐漸深入了解，使用近紅外光譜技術(shù)測定飼料成分由常規(guī)營養(yǎng)成分的定標(biāo)模型建立，逐漸向無機(jī)礦物質(zhì)元素的檢測過度，成功對魚粉等飼料成分中的常規(guī)營養(yǎng)成分及鈣、磷、鹽分等礦物元素建立了近紅外定量測定模型。近紅外光譜技術(shù)在飼料領(lǐng)域的使用逐步深入和廣泛，２００７年劉賢等建立了青貯秸稈飼料ｐＨ值、揮發(fā)性有機(jī)酸及氨態(tài)氮的近紅外定標(biāo)模型。近紅外光譜技術(shù)除了可測定飼料中的常量和微量營養(yǎng)成分外，還能快速測定飼料中的某些有毒有害成分、抗?fàn)I養(yǎng)因子及藥物成分，如棉酚、植酸磷和葡萄苷等，以及氨基酸、可消化氨基酸、消化能、代謝能的測定等，實(shí)現(xiàn)對飼料原料和成品營養(yǎng)成分的快速檢測。王文杰曾用近紅外光譜技術(shù)檢測預(yù)混料中ＶＡ、喹乙醇、土霉素。近紅外光譜技術(shù)應(yīng)用于飼料領(lǐng)域，顯示了檢測速度快，可同時(shí)測定多項(xiàng)指標(biāo)，獲取被測物信息全面，可更綜合表現(xiàn)被測物特異性等優(yōu)點(diǎn)。對于所建立的近紅外模型準(zhǔn)確率高可作為定量測定飼料成分的快速檢測手段，彌補(bǔ)傳統(tǒng)化學(xué)分析耗時(shí)長的不足。
２　溯源、甄別
飼料工業(yè)涉及農(nóng)產(chǎn)品、醫(yī)藥、化工等多個(gè)領(lǐng)域，需要完備的技術(shù)手段才能更好的保證飼料質(zhì)量與安全，才能有助于飼料行業(yè)的監(jiān)管以及養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展。而近紅外光譜技術(shù)不僅在飼料成分上可以與傳統(tǒng)化學(xué)分析方法相媲美，而且有著快速甄別成分產(chǎn)地以及真假判別的功能，這使近紅外光譜技術(shù)在飼料行業(yè)中有著特殊的作用。原料是影響飼料質(zhì)量的最基本因素。原料來源不同的配合飼料不僅直接影響動物機(jī)體對飼料吸收利用的效果，而且原料特性對動物生長存在著潛在的、復(fù)雜的、難以預(yù)測的影響，如動物源性蛋白用于反芻動物飼料中造成“瘋牛病”的大范圍傳播就是最具代表性的例子。我國農(nóng)業(yè)部也于２００１－０３－０１發(fā)布了《關(guān)于禁止在反芻動物精料補(bǔ)充料中添加和使用動物性飼料的通知》。因此，在評價(jià)飼料品質(zhì)時(shí)，飼料原料的來源關(guān)乎其安全性，對飼料來源的追溯越來越受到人們的重視。在肉骨粉檢測方面，國外學(xué)者Ｄｏｌｏｒｅｓ等利用近紅外光譜技術(shù)快速檢測飼料中肉骨粉含量的可行性，結(jié)果證明該技術(shù)可以很好的檢測各種飼料中肉骨粉的含量。國內(nèi)牛智有等學(xué)者，建立了雞飼料、豬飼料和牛飼料中肉骨粉含量的近紅外光譜技術(shù)定量分析模型，可以較好的檢測飼料中肉骨粉含量。楊增玲等利用近紅外反射光譜法分析了精補(bǔ)料中肉骨粉的含量。此項(xiàng)技術(shù)的完成，對于豐富我國飼料安全性快速檢測手段具有重要意義。飼料摻假是影響飼料質(zhì)量與安全的另一因素，也是影響飼料行業(yè)管理的一個(gè)難點(diǎn)。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所經(jīng)過多年不懈的努力，成功研究開發(fā)了“添加劑產(chǎn)品近紅外指紋圖譜鑒別技術(shù)”，將近紅外特征指紋圖譜技術(shù)創(chuàng)新性地應(yīng)用到飼料添加劑產(chǎn)品的鑒別中，從而將近紅外光譜技術(shù)作為一種直接的檢測技術(shù)來應(yīng)用。圖譜比較法建立的氯化膽堿等２５種添加劑產(chǎn)品的比較分析系統(tǒng)，對摻假含量５％以上的假冒產(chǎn)品的鑒別準(zhǔn)確率為１００％；模型判別法可以對產(chǎn)品進(jìn)行快速的定性定量分析，準(zhǔn)確判定產(chǎn)品的合格性，對摻假含量超過１％的樣品的鑒別準(zhǔn)確率為１００％。近紅外光譜技術(shù)對于產(chǎn)品的溯源管理和鑒別的應(yīng)用，為飼料行業(yè)的管理提供了新的技術(shù)支撐。
３　在線檢測及質(zhì)量控制
由于近紅外光在光纖中有良好的傳輸特性，通過光纖可以使儀器遠(yuǎn)離采樣現(xiàn)場，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離在線測量，生產(chǎn)中可以在生產(chǎn)流水線上裝配近紅外裝置。對原料和成品及半成品進(jìn)行連續(xù)在線檢測，及時(shí)監(jiān)測原料及產(chǎn)品品質(zhì)的變化，維持產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。近紅外光譜技術(shù)的在線檢測功能與傳統(tǒng)化學(xué)分析方法相比有著顯著的特點(diǎn)，避免了以往化學(xué)分析結(jié)果的滯后性，達(dá)到了瞬間檢測的效果，測試成本低，分析速度快，便于在線實(shí)時(shí)監(jiān)測，可滿足現(xiàn)場測量的要求。楊海鋒等通過選擇大豆原料、浸出粕、豆粕成品作為在線監(jiān)控位點(diǎn)，并針對每一監(jiān)控位點(diǎn)的監(jiān)控指標(biāo)，研究建立相應(yīng)的定標(biāo)模型，完成了對豆粕生產(chǎn)過程質(zhì)量的在線監(jiān)控。另外，近紅外光譜分析技術(shù)還可用于在線監(jiān)控產(chǎn)品加工中物理參數(shù)的變化，如物料的混合均勻度、粉碎粒度、淀粉糊化度、硬度等與加工質(zhì)量直接相關(guān)的指標(biāo)。ＬＵ等建立了淀粉糊化度、黏度等理化特性的近紅外光譜預(yù)測模型，可進(jìn)一步用于監(jiān)控飼料生產(chǎn)過程中的調(diào)質(zhì)和制粒效果；Ｆｒｅｔａｓ等以高效液相色譜法為對照方法，發(fā)現(xiàn)可用近紅外光譜分析技術(shù)分析藥片的溶解度和溶解曲線，建立的預(yù)測模型的相關(guān)系數(shù)達(dá)到０．８０～０．９２，此技術(shù)可推廣用于測定水產(chǎn)顆粒飼料崩解速度，從而對生產(chǎn)參數(shù)做出相應(yīng)調(diào)整，更有效的監(jiān)控和保證飼料的質(zhì)量。
４　近紅外光譜技術(shù)在飼料業(yè)應(yīng)用的展望
近紅外光譜技術(shù)在飼料質(zhì)量安全控制領(lǐng)域的應(yīng)用僅有２０多年歷史，但與化學(xué)分析法、生物試驗(yàn)、飼養(yǎng)試驗(yàn)等傳統(tǒng)的飼料質(zhì)量評價(jià)方法相比，該技術(shù)具有快速無損、樣品前處理簡單、無需化學(xué)試劑，能同時(shí)分析多項(xiàng)指標(biāo)等傳統(tǒng)分析方法無法比擬的優(yōu)勢，而且更為重要的是該技術(shù)的準(zhǔn)確性能夠滿足飼料工業(yè)的要求；２００２年底，國家正式頒布了近紅外分析的國家標(biāo)準(zhǔn)（ＧＢ／Ｔ　１８８６８—２００２），這標(biāo)志著這項(xiàng)檢測技術(shù)在我國已成為標(biāo)準(zhǔn)的飼料檢測方法。因此，近紅外光譜技術(shù)成為飼料質(zhì)量和安全監(jiān)控中不可缺少的技術(shù)。近紅外光譜技術(shù)最初應(yīng)用于農(nóng)副產(chǎn)品中，相對其他領(lǐng)域而言，近紅外光譜技術(shù)對農(nóng)副產(chǎn)品的檢測較為成熟，具有更好的研究基礎(chǔ)。從近紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展過程：首先用于飼草原料和谷物類原料中水分和粗蛋白質(zhì)含量的檢測，隨后利用該技術(shù)分析鑒定飼草原料的品質(zhì)，測定常規(guī)營養(yǎng)成分含量，后對飼料的氨基酸成分進(jìn)行逐項(xiàng)檢測，并且發(fā)展到從常規(guī)成分的測定到維生素、無機(jī)物的測定以及青貯飼料中發(fā)酵產(chǎn)生的揮發(fā)性等物質(zhì)的測定的發(fā)展過程。近紅外光譜技術(shù)在飼料領(lǐng)域的發(fā)展，要依靠社會的進(jìn)步、企業(yè)的認(rèn)知來一步一步完成。隨著近紅外光譜技術(shù)的日趨完善，它在飼料領(lǐng)域的應(yīng)用將具有更廣闊的發(fā)展前景。