一種飼餵家禽用玉米中有效磷含量的快速測定方法和應用與流程
2023-05-23 03:56:01
本發明涉及飼料檢測
技術領域：
，具體涉及一種飼餵家禽用玉米中有效磷含量的快速測定方法和應用。
背景技術：
：磷是家禽必需的礦物元素之一，飼料中磷嚴重不足表現為生產性能低下，幼年動物患佝僂病，成年動物患軟化症(或稱骨質疏鬆症)。家禽對磷的需要量通常採用總磷(TP)、非植酸磷(NPP)和有效磷(AP)表述(NRC,1994；雞飼養標準,2004)。早先認為,植物性原料中總磷的1/3為NPP,另外2/3為不能被單胃動物所利用的植酸磷，所以簡單地將NPP等同於有效磷(NRC,1994)。然而已有一些學者的研究證明,動物在某種程度上可以利用植酸磷，而其利用率因原料種類不同而有較大差異,動物對植物性飼料原料中植酸磷利用率的差異與試驗設計、研究方法、飼料原料和營養組成、加工過程、分析方法、動物日齡和品種等因素有關，而實驗室測得的非植酸磷並不能被動物完全利用。因而總磷和非植酸磷都不能真正反映飼料原料中磷的效價，隨著研究工作的積累，有效磷必然取代非植酸磷作為評價磷利用率的指標。鑑於此，研究開發出一種能夠在家禽飼料生產中應用的簡便、快速、準確評定玉米中有效磷的方法，對於實現配製家禽精準飼養和飼料原料高效利用具有重要的意義。技術實現要素：為了克服現有技術的缺陷，本發明的目的是提供一種飼餵家禽用玉米中有效磷含量的快速測定方法，實現快速、準確測定飼餵家禽用玉米中有效磷的含量，提高飼料配製的準確性，減少磷汙染，節省飼料成本。同時，本發明還在於提供一種飼餵家禽用玉米中有效磷含量的快速測定方法在控制家禽玉米日糧飼料中磷含量方面的應用。為了實現以上目的，本發明所採用的技術方案是：一種飼餵家禽用玉米中有效磷含量的快速測定方法，包括以下操作步驟：1)取已知有效磷含量的標準玉米樣品，進行近紅外光譜掃描，採集玉米950～1650nm區間內的光譜信息；2)對光譜信息進行預處理之後，應用化學計量學軟體與已知有效磷含量的標準玉米樣品的有效磷含量進行關聯，採用偏最小二乘法建立近紅外光譜與玉米有效磷含量之間的定量模型；3)取待測玉米樣品進行近紅外光譜掃描，採集玉米950～1650nm區間內的光譜信息，對光譜信息進行預處理之後，將處理後的待測玉米樣品近紅外光譜信息導入步驟2)建立的定量模型，得出待測玉米樣品有效磷含量。進一步的，步驟1)和步驟3)中近紅外光譜掃描的光源為汞燈；參比光源為滷鎢燈；波長範圍950～1100nm採用矽檢測器，波長範圍110～1650nm採用二極體陣列檢測器，波長精度≤0.3nm，波長穩定性≤0.2nm/a；掃描環境要求：溫度2～40℃，相對溼度0～85％。進一步的，為了防止樣品發生黴變影響光譜採集，將採集到的樣品置於4℃冰箱中保存，掃描樣品前，提前24小時將樣品放置在常溫環境中平衡溫度，掃描開機之後預熱1h。進一步的，步驟2)和步驟3)中採用一階導數法結合多元散射校正法對近紅外光譜信息進行預處理。進一步的，步驟2)中還包括對建立的定量模型的預測性能進行評價，評價參數主要有定量模型決定係數R2cal、校正均方根差RMESS、驗證均方根差RMSEP、驗證決定係數R2val、主成分數Ranks、平均偏差Bias；篩選得到R2cal和R2val接近1、RMESS與RMSEP越小且越接近的定量模型。上述對步驟2)建立的定量模型的預測性能進行評價的具體方法為採用交互留一驗證，即從已知有效磷含量的標準玉米樣品中剔除一個樣品，用剩餘的其他樣品建立數學模型，並用建立的模型預測被剔除樣品中待測組分的濃度，對模型的預測效果進行評價。其中R2cal反應模型的擬合能力，R2cal越接近1，模型的擬合性越好，其計算公式為其中：ym－樣品實際測定值平均值；yi—第i個樣品實際測定值；—採用建立的近紅外光譜定量模型的第i個樣品的預測值；RMSEE計算公式為：其中，—樣品實際測定值平均值。RMSEP表示近紅外預測值與實際測定值之間的相近程度，數值越低準確性越高。其計算公式為：平均偏差是實際測定值與近紅外預測值的系統偏差，其計算公式為：其中：di－第i個樣品實際測定值與預測值之差。進一步的，所述標準玉米樣品中的有效磷含量採用強飼法測得，作為標準玉米樣品的已知有效磷含量，具體操作步驟為：A：選用體重1.8kg以上、體重相近、採食正常、強飼後無異常反應、無怪癖的健康海蘭褐公雞若干只，單籠飼養，飼養溫度為15～27℃，光照強度20Lx，每日光照時間為16小時，自由飲水、禁食砂石；B：被試公雞飼餵生長蛋雞全價飼料三天以上，並且最後一段飼餵待測玉米樣品後，進行禁食排空48小時，禁食期間通過飲水每雞每日補充葡萄糖50g；C：禁食結束後強飼質量為m(40～50g)的待測玉米樣品，連續收集48小時的排洩物；可以採用在被試公雞的瀉殖腔口外周處縫合60ml塑料瓶蓋，瓶蓋面中央挖一圓孔及對稱的4對小孔，以便糞尿排洩物通過及縫合固定瓶蓋用，在收集排洩物期間，擰上收集排洩物的塑料瓶收集排洩物；或者採用集糞盤收集排洩物；排洩物收集過程中每日收集若干次，每次收集後立即保存在4℃以下，或者直接在60～65℃下烘乾至恆重，裝瓶封存；D：按照步驟B同樣的方式飼餵被試公雞，被試公雞禁食結束後強飼與待測玉米樣品同等質量的無磷日糧，並按照步驟C同樣的方式收集被試公雞48h的排洩物；E：分別測定步驟C中收集的48h的排洩物中磷的含量m1；和步驟D收集的48h的排洩物匯總磷的含量m2；測定質量為m的待測玉米樣品中的總磷的含量m3；計算單位質量(1g)待測玉米樣品的有效磷含量m有效磷＝m3-(m1-m2)/m。上述排洩物和待測玉米樣品中的總磷含量採用楊勝在《飼料分析及飼料質量檢測技術》中公開的方法進行檢測。上述飼餵家禽用玉米中有效磷含量的快速測定方法在控制家禽玉米日糧飼料中磷含量方面的應用，具體為以採用上述測定方法檢測飼餵家禽用玉米中的有效磷含量作為指標，按照家禽日糧中對於磷含量的需求，確定玉米的用量，可有效提高日糧中磷的轉化效率，減少日糧浪費和磷汙染，降低飼養成本。本發明飼餵家禽用玉米中有效磷含量的快速測定方法，採用近紅外光譜技術，採集玉米950～1650nm區間內的光譜信息，快速準確的測定玉米中的磷含量，作為玉米飼餵家禽過程中的有效磷指標，具有操作簡單、準確性高的優點，能夠為飼料配製中的磷含量提供準確的數據指導，提高家禽玉米日糧中磷的利用率，減少磷的汙染，節省飼料成本。進一步的，在近紅外光譜檢測過程中，光譜掃描的解析度、檢測方式、光譜掃描範圍、掃描環境等均會影響近紅外光譜檢測的準確性，並且針對不同的測定樣品，其影響作用也是不確定的，尤其是光譜的預處理方法有很多種，那麼本發明中為了提高在檢測飼餵家禽用玉米中有效磷含量的準確性，創造性的選擇光譜掃描的參數條件，並結合一階導數法結合多元散射校正法對近紅外光譜進行預處理。進一步的，在近紅外光譜掃描過程中，建立的定量模型的準確性在很大程度上決定了最終測定結果的準確性，本發明中為了提高定量模型的可靠性、穩定性及動態適應性，採用強飼法測定標準玉米樣品中的有效磷含量。具體實施方式下面通過具體實施例對本發明的技術方案進行詳細說明。實施例一種飼餵家禽用玉米中有效磷含量的快速測定方法，包括以下操作步驟：1)取10～20份有效磷含量不同的標準玉米樣品，分別採用強飼法測定標準玉米樣品中的磷含量，作為標準玉米樣品的有效磷標準含量，具體操作步驟為：A：選用體重1.8kg以上、體重相近、採食正常、強飼後無異常反應、無怪癖的健康海蘭褐公雞若干只，單籠飼養，飼養溫度為15～27℃，光照強度20Lx，每日光照時間為16小時，自由飲水、禁食砂石；B：被試公雞飼餵生長蛋雞全價飼料三天以上，並且最後一段飼餵待測玉米樣品後，進行禁食排空48小時，禁食期間通過飲水每雞每日補充葡萄糖50g；C：禁食結束後強飼質量為m，40～50g，的待測玉米樣品，連續收集48小時的排洩物；採用在被試公雞的瀉殖腔口外周處縫合60ml塑料瓶蓋，瓶蓋面中央挖一圓孔及對稱的4對小孔，以便糞尿排洩物通過及縫合固定瓶蓋用，在收集排洩物期間，擰上收集排洩物的塑料瓶收集排洩物；每次收集後立即保存在4℃以下，裝瓶封存；D：按照步驟B同樣的方式飼餵被試公雞，被試公雞禁食結束後強飼與待測玉米樣品同等質量的無磷日糧，並按照步驟C同樣的方式收集被試公雞48h的排洩物；E：分別測定步驟C中收集的48h的排洩物中磷的含量m1；和步驟D收集的48h的排洩物匯總磷的含量m2；測定質量為m的待測玉米樣品中的總磷的含量m3；計算單位質量(1g)待測玉米樣品的有效磷含量m有效磷＝m3-(m1-m2)/m；2)取步驟1)已測得有效磷含量的標準玉米樣品，粉碎後放入小樣品杯裝載，將過量樣品裝入樣品杯中，使用直尺將多餘部分刮去，並保證裝入樣品在樣品杯中表面平整，將裝滿樣品的樣品杯放置在旋轉託架上，進行近紅外光譜掃描，採集光譜範圍在950～1650nm區間內的光譜信息，每隔5nm採集一個光譜數據，總共採集到141個光譜數據，每隔樣品重複測量2次，重複裝樣2次；掃描結束後，為減小掃描的光譜誤差，結合每次掃面的光譜信息導出光譜信息的平均值；3)對步驟2)採集到的所有的已測得有效磷含量的標準玉米樣品的光譜信息採用一階導數法結合多元散射校正法進行預處理，將預處理後的光譜信息用應用化學計量學軟體與標準玉米樣品的已測得的有效磷含量進行關聯，採用偏最小二乘法建立近紅外光譜與玉米有效磷含量之間的定量模型；4)取待測玉米樣品粉碎後放入小樣品杯裝載，將過量樣品裝入樣品杯中，使用直尺將多餘部分刮去，並保證裝入樣品在樣品杯中表面平整，將裝滿樣品的樣品杯放置在旋轉託架上，進行近紅外光譜掃描，採集光譜範圍在950～1650nm區間內的光譜信息，每隔5nm採集一個光譜數據，總共採集到141個光譜數據，每隔樣品重複測量2次，重複裝樣2次，對採集到的光譜信息採用一階導數法結合多元散射校正法進行預處理，將預處理後的待測玉米樣品近紅外光譜信息導入步驟3)建立的定量模型，得出待測玉米樣品有效磷含量。上述近紅外光譜掃描光源為汞燈；參比光源為滷鎢燈；波長範圍950～1100nm採用矽檢測器，波長範圍110～1650nm採用二極體陣列檢測器，波長精度≤0.3nm，波長穩定性≤0.2nm/a；掃描環境要求：溫度2～40℃，相對溼度0～85％。試驗例1試驗方法：分別採用實施例所述的方法和強飼法測定五種產地不同的玉米樣品的有效磷含量，比較本發明方法測定飼餵家禽用玉米中有效磷含量的準確性，測定結果如下表1所示：強飼法測定過程中每一種待測玉米樣品設置6個重複組，每個重複組至少4隻雞，組間平均體重差異不超過100g，每組試驗可進行至少兩次重複測定，每次重複測定與上一次測定需要間隔10～14天供被試雞進行體能恢復，體能恢復過程中自由飲水，飼餵生長蛋雞全價飼料。表1產地預測值(％)實測值(％)差值陝西0.150.140.01東北0.120.130.01河北0.170.140.03河南0.120.140.02東北0.130.110.02平均0.1380.1320.018表1中，預測值為採用實施例所述方法測定的1g待測玉米樣品中有效磷百分含量；實測值為採用上述強飼法測定的1g待測玉米樣品中有效磷百分含量。由上述試驗結果可知，5種玉米樣品的變異幅度為0.01～0.03，可見本發明方法對於飼餵家禽用玉米中的有效磷含量測定結果準確。試驗例2試驗方法：採集兩種產地不同的玉米樣品，記為樣品1和樣品2，預測組採用實施例所述方法測定樣品1和樣品2中有效磷含量，並以該測定的數據為參考，配製飼餵雞用日糧，記為試驗日糧；對照組通過飼料資料庫查玉米的非植酸磷值，並以該數據為參考，配製飼餵雞用日糧，記為對照日糧。試驗選用1日齡AA健康肉仔雞360隻，公母各半，隨機分為4組(預測組1，2和對照組1，2)，其中預測組1飼餵由樣品1配製的試驗日糧，對照組1飼餵由樣品1配製的對照日糧，預測組2飼餵由樣品2配製的試驗日糧，對照組2飼餵由樣品2配製的對照日糧，每組6個重複，每個重複15隻雞。試驗雞籠養，自由採食飲水，常規免疫，雞舍內溫度、溼度、光照和衛生指標符合肉雞飼養標準，試驗期42天。比較對照組和預測組肉雞生產性能及屠宰性能的影響，結果如下表2和表3所示：表2表3上述表2和表3數據顯示，預測組1和預測組2的平均日採食量顯著低於對照組1和對照2，平均日增重明顯高於對照組1和對照組2，耗料增重比明顯高於對照組1和對照組2，屠宰性能均無顯著差異。該結果表明用本發明方法預測的玉米有效磷與使用非植酸磷數值配製的肉雞飼料相比可有效提高飼料的轉化效率，減少飼料浪費，降低養殖成本。由此可見，本發明方法構建的近紅外定標模型適用於玉米有效磷的快速評定，而且能夠保證飼料配合的準確性，保障肉雞生產性能的發揮。當前第1頁1 2 3