拖 饲料工 ２辑靴醚瓶 癌ＦＥＥ鼢｝ 轴 ｊ嚣 ＲＹ ０１１－Ｎ。１１ ｍ１１￣ｌｆ ｍ 近红外光谱技术在我国饲料领域的应用现状 穆怀彬 。，侯向阳 ，米福贵 （１．中国农业科学院草原研究所，内蒙古呼和浩特０１００１０；２．内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古呼和浩特０１００１０） 摘 要：近红外光谱技术是一项快速、无损检测技术，在我国饲料领域中被应用于成分的定量检测、真假鉴别、原 料溯源以及在线检测与质量控制，它与传统分析方法相比有着更广泛的用途及重要的意义。结合目前国内在此 方面所做的研究，综述了近红外光谱技术在我国饲料领域的应用现状。 关键词：近红外光谱技术；定量分析；溯源；甄别；在线检测；质量控制；饲料 中图分类号：￥８１６．１７ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００３—６２０２（２０１１）１１—００６１—０３ 近红外光谱技术（Ｎｅａｒ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ 应用作一综述。 ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，简称ＮＩＲＳ）是２０世纪７０年代后发展 起来的一项无损检测技术。通过近红外光谱技术可 １ 定量分析 实现在线分析和生物体的非介入分析和监测，具有 近红外光谱技术在饲料成分的定量分析应用是 快速、方便、准确、非侵入式分析的优点。近年来，近 近红外光谱技术使用中人们最为熟知的一面。国外 红外光谱技术应用领域遍及农产品、食品、饲料、化 学者利用近红外光谱技术对饲料的常规营养成分分 工、医药、纺织工业等，特别是在农产品加工领域，如 析已做了大量的研究。我国近红外光谱技术研究起 饲料、面粉、油脂生产厂，近红外分析具有其独特的 步较晚，但在近几年已取得了不少的成绩，主要包 优势。我国饲料行业在２０世纪９Ｏ年代中期开始引 括：饲料的常规营养成分分析、饲料中氨基酸的测 进光谱技术，该技术在饲料行业中的使用得到逐步 定、矿物元素的检测以及有毒有害物质的检测等几 推广。现对近年来近红外光谱技术在饲料领域中的 个方面，所做的部分工作见表１。 表１ 近年我国利用ＮＩＲＳ对饲料成分的部分研究工作 秸秆青贮饲料 ｐＨ值、乳酸、乙酸、丙酸、丁 ｐＨ值的近红外漫反射光谱和透射光谱的分析效果均较好，校正模型决定系数Ｒ 和验证集的 相关系决定系数，都大于０．８０，干燥粉碎、新鲜和浸提液样品的相对分析误差ＲＰＤ值分别为 酸、氨态氮 ３．４４、２．５０和２．２７；３种状态样品的乳酸、乙酸、丁酸和氨态氮的Ｒ 在ｏ．６４～Ｏ．８５之间［ ］ 目前国内学者对饲料原料中化学成分的研究比 菜籽粕、麦麸、鱼粉中的粗蛋白质进行了近红外光谱 较多，起初以饲料水分、粗蛋白质、粗脂肪、糖、淀粉、 分析研究；苏彩珠等 ¨ 利用近红外透射技术初步建 纤维素等测定较多，如丁丽敏等 对豆粕、棉籽粕、 立了肉骨粉中蛋白质的检测方法；红等Ⅲ运用 收稿日期：２ｏｎ ｏ６ ０１；修回日期：２ｏ¨１ｏ—ｌ８ 作者简介：穆怀彬（１９７８一），女，博士，副研究员，从事草业科学方向研究工作。 ■ 穆怀彬等：近红外光谱技术在我国饲料领域的应用现状／２０１１年■１１明 料中肉骨粉含量的可行性，结果证明该技术可以很 好的检测各种饲料中肉骨粉的含量。国内牛智有等 学者，建立了鸡饲料、猪饲料和牛饲料中肉骨粉含量 的近红外光谱技术定量分析模型，可以较好的检测 饲料中肉骨粉含量。杨增玲等＿１。 利用近红外反射 近红外漫反射光谱技术定量测定进口鱼粉中的蛋白 质、脂肪、水分和灰分，等等。随着对近红外光谱技 术的逐渐深入了解，使用近红外光谱技术测定饲料 成分由常规营养成分的定标模型建立，逐渐向无机 矿物质元素的检测过度，成功对鱼粉等饲料成分中 的常规营养成分及钙、磷、盐分等矿物元素建立了近 红外定量测定模型。鱼粉常规成分的近红外光谱分 析定标结果为：决定系数Ｒ。和交互验证标准差分 别为０．９５５ ９和０．２１６（水分），０．９６５ １和ｏ．３８６（粗 蛋白质），０．９４２ １和０．２８８（粗脂肪），０．８８９ ９和 光谱法分析了精补料中肉骨粉的含量。此项技术的 完成，对于丰富我国饲料安全性快速检测手段具有 重要意义。 饲料掺假是影响饲料质量与安全的另一因素， 也是影响饲料行业管理的一个难点。中国农业科学 ｏ．２４９（钙），ｏ．９５５ ３和ｏ．０８５（ｅＩ），０．９２３ ５和０．１３５ （盐分）；验证结果：决定系数Ｒ 和标准差ＲＭＳＥＰ 分别为０．９３９ ５和０．３１４（水分），０．９０８和０．８２７（粗 蛋白质），０．９１０ １和０．６１３（粗脂肪），０．８３５ ３和 ０．４７４（钙），０．８３和０．２９４（总磷），０．９２３ ８和ｏ．３９３ （盐分）。近红外光谱技术在饲料领域的使用逐步深 入和广泛，２００７年刘贤等建立了青贮秸秆饲料ｐＨ 值、挥发性有机酸及氨态氮的近红外定标模型。近 红外光谱技术除了可测定饲料中的常量和微量营养 成分外，还能快速测定饲料中的某些有毒有害成分、 抗营养因子及药物成分，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、代谢能的测 定等，实现对饲料原料和成品营养成分的快速检测。 王文杰［２ 曾用近红外光谱技术检测预混料中ＶＡ、 喹乙醇、土霉素。 近红外光谱技术应用于饲料领域，显示了检测 速度快，可同时测定多项指标，获取被测物信息全 面，可更综合表现被测物特异性等优点。对于所建 立的近红外模型准确率高可作为定量测定饲料成分 的快速检测手段，弥补传统化学分析耗时长的不足。 ２溯源、甄别 饲料工业涉及农产品、医药、化工等多个领域， 需要完备的技术手段才能更好的保证饲料质量与安 全，才能有助于饲料行业的监管以及养殖业的健康 发展。而近红外光谱技术不仅在饲料成分上可以与 传统化学分析方法相媲美，而且有着快速甄别成分 产地以及真假判别的功能，这使近红外光谱技术在 饲料行业中有着特殊的作用。 原料是影响饲料质量的最基本因素。原料来源 不同的配合饲料不仅直接影响动物机体对饲料吸收 利用的效果，而且原料特性对动物生长存在着潜在 的、复杂的、难以预测的影响，如动物源性蛋白用于 反刍动物饲料中造成“疯牛病”的大范围传播就是最 具代表性的例子。我国农业部也于２００１—０３—０１发 布了《关于禁止在反刍动物精料补充料中添加和使 用动物性饲料的通知》。因此，在评价饲料品质时， 饲料原料的来源关乎其安全性，对饲料来源的追溯 越来越受到人们的重视。在肉骨粉检测方面，国外 学者Ｄｏｌｏｒｅｓ等＿１。 利用近红外光谱技术快速检测饲 院饲料研究所经过多年不懈的努力，成功研究开发 了“添加剂产品近红外指纹图谱鉴别技术”，将近红 外特征指纹图谱技术创新性地应用到饲料添加剂产 品的鉴别中，从而将近红外光谱技术作为一种直接 的检测技术来应用。图谱比较法建立的氯化胆碱等 ２５种添加剂产品的比较分析系统，对掺假含量５ 以上的假冒产品的鉴别准确率为１００ ；模型判别 法可以对产品进行快速的定性定量分析，准确判定 产品的合格性，对掺假含量超过１ 的样品的鉴别 准确率为１００ ９／６。近红外光谱技术对于产品的溯源 管理和鉴别的应用，为饲料行业的管理提供了新的 技术支撑。 ３在线检测及质量控制 由于近红外光在光纤中有良好的传输特性，通 过光纤可以使仪器远离采样现场，实现远距离在线 测量，生产中可以在生产流水线上装配近红外装置。 对原料和成品及半成品进行连续在线检测，及时监 测原料及产品品质的变化，维持产品质量的稳定。 近红外光谱技术的在线检测功能与传统化学分析方 法相比有着显著的特点，避免了以往化学分析结果 的滞后性，达到了瞬间检测的效果，测试成本低，分 析速度快，便于在线实时监测，可满足现场测量的 要求。 杨海锋等＿ｌ ］通过选择大豆原料、浸出粕、豆粕 成品作为在线监控位点，并针对每一监控位点的监 控指标，研究建立相应的定标模型，完成了对豆粕生 产过程质量的在线监控。 另外，近红外光谱分析技术还可用于在线监控 产品加工中物理参数的变化，如物料的混合均匀度、 粉碎粒度、淀粉糊化度、硬度等与加工质量直接相关 的指标。ＬＵ等建立了淀粉糊化度、黏度等理化特 性的近红外光谱预测模型，可进一步用于监控饲料 生产过程中的调质和制粒效果；Ｆｒｅｔａｓ等以高效液 相色谱法为对照方法，发现可用近红外光谱分析技 术分析药片的溶解度和溶解曲线，建立的预测模型 的相关系数达到０．８Ｏ～Ｏ．９２，此技术可推广用于测 定水产颗粒饲料崩解速度，从而对生产参数做出相 应调整，更有效的监控和保证饲料的质量。 穆怀彬等：近红外光谱技术在我国饲料领域的应用现状／２０１１年■ｌ１圈 ■ ４近红外光谱技术在饲料业应用的展望 近红外光谱技术在饲料质量安全控制领域的应 用仅有２０多年历史，但与化学分析法、生物试验、饲 养试验等传统的饲料质量评价方法相比，该技术具 有快速无损、样品前处理简单、无需化学试剂，能同 时分析多项指标等传统分析方法无法比拟的优势， 而且更为重要的是该技术的准确性能够满足饲料工 业的要求；２００２年底，国家正式颁布了近红外分析 的国家标准（ＧＢ／Ｔ １８８６８－－２００２），这标志着这项检 ［２］王文杰，穆淑琴，刘兰兰，等．近红外光谱法检测预混料中的维 生素Ａ［Ｊ］．天津畜牧兽医，Ｉ９９８，１５（２）：１２—１４． ［３－１赵枝新，金岭梅．粉碎粒度对近红外分析仪测定鱼粉和豆粕氨 基酸含量的影响［Ｊ］．中国饲料，２００２（６）：２１—２２． ［４］ 红，吴文听，冯劲华．进Ｅｌ鱼粉品质的ＮＩＲＳ定量分析与验 证［Ｊ］．检验检疫科学，２００４，１４（１）：１８—２１． ［５］方景春，赵敬．近红外分析仪在酒糟饲料生产控制及质量检 测中的应用［刀．粮食与食品工业，２００６，１３（２）：５１－５３． ［６］韩冉，王康宁，李静．傅里叶近红外快速测菜籽粕的中、酸 性洗涤纤维的研究［Ｊ］．饲料工业，２００７，２８（１７）：３６—３８． ［７－１刘贤，韩鲁佳，杨增玲，等．近红外光谱快速分析青贮饲料 测技术在我国已成为标准的饲料检测方法。因此， ｐＨ值和发酵产物口］．化学分析，２００７，３５（９）：１ ２８５—１ ２８９． 近红外光谱技术成为饲料质量和安全监控中不可缺 ［８］牛智有，韩鲁佳．基于近红外光谱的反刍动物饲料营养指标的 少的技术 。 检测方法研究［Ｊ］．华中农业大学学报，２００７，２６（５）：６５７—６６０． ［９］ 董娟娟．传统检测方法与近红外分析技术检测饲料营养成分值 近红外光谱技术最初应用于农副产品中，相对 差异分析［Ｊ］．饲料工业，２０１０，３１（１１）：４３—４５． 其他领域而言，近红外光谱技术对农副产品的检测 ［１０－１丁丽敏．近红外光谱技术预测饲料中氨基酸和真可消化氨基 较为成熟，具有更好的研究基础。从近红外光谱技 酸含量的研究［Ｄ］．北京：中国农业大学动物科技学院，１９９７． 术的应用发展过程：首先用于饲草原料和谷物类原 ［１１］苏彩珠，伊平河，肖 昕，等．近红外透射技术检测肉骨粉中蛋 白质地方法及初步应用［Ｊ］．粮食与饲料工业，２００３（９），４８－ 料中水分和粗蛋白质含量的检测，随后利用该技术 ４９． 分析鉴定饲草原料的品质，测定常规营养成分含量， ｒ１２］Ｄｏｌｏｒｅｓ Ｃ，Ｇａｒｒｉｄｏ Ａｎａ，Ｇｕｅｒｒｅｒｏ Ｊ Ｅ，ｅｔ ａ１．Ｎｅａｒ－ｉｎｆｒａｒｅｄ ｒｅ— 后对饲料的氨基酸成分进行逐项检测，并且发展到 ｆｌｅｃｔａｎｃｅ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＮＩＲＳ）ｆｏｒ ｔｈｅ ｍａｎｄａｔｏｒｙ ｌａｂｅｌｉｎｇ ｏｆ 从常规成分的测定到维生素、无机物的测定以及青 ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｆｅｅｄｉｎｇ ｓｔｕｆｆ，ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｐｅｎ－ｄｅｃｌａ— 贮饲料中发酵产生的挥发性等物质的测定的发展过 ｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ａｎｉｍａｌ Ｆｅｅｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００４，１１６ （２４）：３３３－３４９． 程。近红外光谱技术在饲料领域的发展，要依靠社 ［１３］杨增玲，韩鲁佳，李琼飞，等．反刍动物精料补充料中肉骨粉 会的进步、企业的认知来一步一步完成。随着近红 快速检测近红外光谱法［Ｊ］．光谱学与光谱分析，２００８（６）： 外光谱技术的日趋完善，它在饲料领域的应用将具 ｌ ２７８—１ ２８２． 有更广阔的发展前景。 ［１４－１杨海锋，吕小文，秦玉昌．近红外光谱技术在豆粕质量监控中 的应用研究［Ｊ］．饲料工业，２００６，２７（１９）：３１—３４． ［１５－１李辉，秦玉昌．近红外光谱分析技术在饲料质量安全评价 ［参考文献］ 中的应用研究进展［Ｊ］．农业工程学报，２００６（２２）：２６４—２６８． ［１］ 刘晓敏．ＮＩＲ １５０１型近红外分析仪检测饲料的研究［Ｊ］．中国 （责任编辑：苏幔） 饲料，１９９６（１６）：３５—３６． 《农业机械・粮油加工》杂志２０１２年征订启事 （月刊） 《农业机械・粮油加工》（原《粮油加工》）是中国粮油学会油脂专业分会会刊。该刊为全国中文核心 期刊、中国科技核心期刊、中国科学引文数据库来源期刊、中国学术期刊全文人编期刊、万方数据期刊数 字化期刊群收录期刊等。 《农业机械・粮油加工》杂志将继续坚持“全面、领先、实用”的办刊宗旨，奉行“立足粮油工业，关注行 业热点，探求行业发展，注重实用技术”的办刊理念。 《农业机械・粮油加工》杂志国内统一刊号：ＣＮｌｌ一１８７５／Ｓ，国际标准连续出版物号：ＩＳＳＮ １０００— ９８６８，广告经营许可证：京朝工商广字第０００４号。 《农业机械・粮油加工》杂志，自办发行，每月１８日出版，大】６开本，每期定价１Ｏ．Ｏ０元，全年１２０． Ｏ０元，需订阅者可随时与杂志社联系订阅。 地址：（１０００８３）北京德胜门外北沙滩１号１６信箱《农业机械・粮油加工》杂志社 电话：（０１ｏ）６４８８２６￣３ ６４８８２５６５ 传真：（ｏｌｏ）６４８８２３２９ ６４８７０８０３ Ｅ—ｍａｉｌ：ｃｎｌｙｊｇ＠１６３．ｔｏｍ 联系人：赵克平
