本發(fā)明涉及飼料檢測(cè)
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種飼喂家禽用玉米中有效磷含量的快速測(cè)定方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：磷是家禽必需的礦物元素之一，飼料中磷嚴(yán)重不足表現(xiàn)為生產(chǎn)性能低下，幼年動(dòng)物患佝僂病，成年動(dòng)物患軟化癥(或稱(chēng)骨質(zhì)疏松癥)。家禽對(duì)磷的需要量通常采用總磷(TP)、非植酸磷(NPP)和有效磷(AP)表述(NRC,1994；雞飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn),2004)。早先認(rèn)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(dòng)物所利用的植酸磷，所以簡(jiǎn)單地將NPP等同于有效磷(NRC,1994)。然而已有一些學(xué)者的研究證明,動(dòng)物在某種程度上可以利用植酸磷，而其利用率因原料種類(lèi)不同而有較大差異,動(dòng)物對(duì)植物性飼料原料中植酸磷利用率的差異與試驗(yàn)設(shè)計(jì)、研究方法、飼料原料和營(yíng)養(yǎng)組成、加工過(guò)程、分析方法、動(dòng)物日齡和品種等因素有關(guān)，而實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的非植酸磷并不能被動(dòng)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(jià)，隨著研究工作的積累，有效磷必然取代非植酸磷作為評(píng)價(jià)磷利用率的指標(biāo)。鑒于此，研究開(kāi)發(fā)出一種能夠在家禽飼料生產(chǎn)中應(yīng)用的簡(jiǎn)便、快速、準(zhǔn)確評(píng)定玉米中有效磷的方法，對(duì)于實(shí)現(xiàn)配制家禽精準(zhǔn)飼養(yǎng)和飼料原料高效利用具有重要的意義。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種飼喂家禽用玉米中有效磷含量的快速測(cè)定方法，實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確測(cè)定飼喂家禽用玉米中有效磷的含量，提高飼料配制的準(zhǔn)確性，減少磷污染，節(jié)省飼料成本。同時(shí)，本發(fā)明還在于提供一種飼喂家禽用玉米中有效磷含量的快速測(cè)定方法在控制家禽玉米日糧飼料中磷含量方面的應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種飼喂家禽用玉米中有效磷含量的快速測(cè)定方法，包括以下操作步驟：1)取已知有效磷含量的標(biāo)準(zhǔn)玉米樣品，進(jìn)行近紅外光譜掃描，采集玉米950～1650nm區(qū)間內(nèi)的光譜信息；2)對(duì)光譜信息進(jìn)行預(yù)處理之后，應(yīng)用化學(xué)計(jì)量學(xué)軟件與已知有效磷含量的標(biāo)準(zhǔn)玉米樣品的有效磷含量進(jìn)行關(guān)聯(lián)，采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(cè)玉米樣品進(jìn)行近紅外光譜掃描，采集玉米950～1650nm區(qū)間內(nèi)的光譜信息，對(duì)光譜信息進(jìn)行預(yù)處理之后，將處理后的待測(cè)玉米樣品近紅外光譜信息導(dǎo)入步驟2)建立的定量模型，得出待測(cè)玉米樣品有效磷含量。進(jìn)一步的，步驟1)和步驟3)中近紅外光譜掃描的光源為汞燈；參比光源為鹵鎢燈；波長(zhǎng)范圍950～1100nm采用硅檢測(cè)器，波長(zhǎng)范圍110～1650nm采用二極管陣列檢測(cè)器，波長(zhǎng)精度≤0.3nm，波長(zhǎng)穩(wěn)定性≤0.2nm/a；掃描環(huán)境要求：溫度2～40℃，相對(duì)濕度0～85％。進(jìn)一步的，為了防止樣品發(fā)生霉變影響光譜采集，將采集到的樣品置于4℃冰箱中保存，掃描樣品前，提前24小時(shí)將樣品放置在常溫環(huán)境中平衡溫度，掃描開(kāi)機(jī)之后預(yù)熱1h。進(jìn)一步的，步驟2)和步驟3)中采用一階導(dǎo)數(shù)法結(jié)合多元散射校正法對(duì)近紅外光譜信息進(jìn)行預(yù)處理。進(jìn)一步的，步驟2)中還包括對(duì)建立的定量模型的預(yù)測(cè)性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)參數(shù)主要有定量模型決定系數(shù)R2cal、校正均方根差RMESS、驗(yàn)證均方根差RMSEP、驗(yàn)證決定系數(shù)R2val、主成分?jǐn)?shù)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(duì)步驟2)建立的定量模型的預(yù)測(cè)性能進(jìn)行評(píng)價(jià)的具體方法為采用交互留一驗(yàn)證，即從已知有效磷含量的標(biāo)準(zhǔn)玉米樣品中剔除一個(gè)樣品，用剩余的其他樣品建立數(shù)學(xué)模型，并用建立的模型預(yù)測(cè)被剔除樣品中待測(cè)組分的濃度，對(duì)模型的預(yù)測(cè)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。其中R2cal反應(yīng)模型的擬合能力，R2cal越接近1，模型的擬合性越好，其計(jì)算公式為其中：ym－樣品實(shí)際測(cè)定值平均值；yi—第i個(gè)樣品實(shí)際測(cè)定值；—采用建立的近紅外光譜定量模型的第i個(gè)樣品的預(yù)測(cè)值；RMSEE計(jì)算公式為：其中，—樣品實(shí)際測(cè)定值平均值。RMSEP表示近紅外預(yù)測(cè)值與實(shí)際測(cè)定值之間的相近程度，數(shù)值越低準(zhǔn)確性越高。其計(jì)算公式為：平均偏差是實(shí)際測(cè)定值與近紅外預(yù)測(cè)值的系統(tǒng)偏差，其計(jì)算公式為：其中：di－第i個(gè)樣品實(shí)際測(cè)定值與預(yù)測(cè)值之差。進(jìn)一步的，所述標(biāo)準(zhǔn)玉米樣品中的有效磷含量采用強(qiáng)飼法測(cè)得，作為標(biāo)準(zhǔn)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、采食正常、強(qiáng)飼后無(wú)異常反應(yīng)、無(wú)怪癖的健康海蘭褐公雞若干只，單籠飼養(yǎng)，飼養(yǎng)溫度為15～27℃，光照強(qiáng)度20Lx，每日光照時(shí)間為16小時(shí)，自由飲水、禁食砂石；B：被試公雞飼喂生長(zhǎng)蛋雞全價(jià)飼料三天以上，并且最后一段飼喂待測(cè)玉米樣品后，進(jìn)行禁食排空48小時(shí)，禁食期間通過(guò)飲水每雞每日補(bǔ)充葡萄糖50g；C：禁食結(jié)束后強(qiáng)飼質(zhì)量為m(40～50g)的待測(cè)玉米樣品，連續(xù)收集48小時(shí)的排泄物；可以采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(duì)稱(chēng)的4對(duì)小孔，以便糞尿排泄物通過(guò)及縫合固定瓶蓋用，在收集排泄物期間，擰上收集排泄物的塑料瓶收集排泄物；或者采用集糞盤(pán)收集排泄物；排泄物收集過(guò)程中每日收集若干次，每次收集后立即保存在4℃以下，或者直接在60～65℃下烘干至恒重，裝瓶封存；D：按照步驟B同樣的方式飼喂被試公雞，被試公雞禁食結(jié)束后強(qiáng)飼與待測(cè)玉米樣品同等質(zhì)量的無(wú)磷日糧，并按照步驟C同樣的方式收集被試公雞48h的排泄物；E：分別測(cè)定步驟C中收集的48h的排泄物中磷的含量m1；和步驟D收集的48h的排泄物匯總磷的含量m2；測(cè)定質(zhì)量為m的待測(cè)玉米樣品中的總磷的含量m3；計(jì)算單位質(zhì)量(1g)待測(cè)玉米樣品的有效磷含量m有效磷＝m3-(m1-m2)/m。上述排泄物和待測(cè)玉米樣品中的總磷含量采用楊勝在《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)》中公開(kāi)的方法進(jìn)行檢測(cè)。上述飼喂家禽用玉米中有效磷含量的快速測(cè)定方法在控制家禽玉米日糧飼料中磷含量方面的應(yīng)用，具體為以采用上述測(cè)定方法檢測(cè)飼喂家禽用玉米中的有效磷含量作為指標(biāo)，按照家禽日糧中對(duì)于磷含量的需求，確定玉米的用量，可有效提高日糧中磷的轉(zhuǎn)化效率，減少日糧浪費(fèi)和磷污染，降低飼養(yǎng)成本。本發(fā)明飼喂家禽用玉米中有效磷含量的快速測(cè)定方法，采用近紅外光譜技術(shù)，采集玉米950～1650nm區(qū)間內(nèi)的光譜信息，快速準(zhǔn)確的測(cè)定玉米中的磷含量，作為玉米飼喂家禽過(guò)程中的有效磷指標(biāo)，具有操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確性高的優(yōu)點(diǎn)，能夠?yàn)轱暳吓渲浦械牧缀刻峁?zhǔn)確的數(shù)據(jù)指導(dǎo)，提高家禽玉米日糧中磷的利用率，減少磷的污染，節(jié)省飼料成本。進(jìn)一步的，在近紅外光譜檢測(cè)過(guò)程中，光譜掃描的分辨率、檢測(cè)方式、光譜掃描范圍、掃描環(huán)境等均會(huì)影響近紅外光譜檢測(cè)的準(zhǔn)確性，并且針對(duì)不同的測(cè)定樣品，其影響作用也是不確定的，尤其是光譜的預(yù)處理方法有很多種，那么本發(fā)明中為了提高在檢測(cè)飼喂家禽用玉米中有效磷含量的準(zhǔn)確性，創(chuàng)造性的選擇光譜掃描的參數(shù)條件，并結(jié)合一階導(dǎo)數(shù)法結(jié)合多元散射校正法對(duì)近紅外光譜進(jìn)行預(yù)處理。進(jìn)一步的，在近紅外光譜掃描過(guò)程中，建立的定量模型的準(zhǔn)確性在很大程度上決定了最終測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性，本發(fā)明中為了提高定量模型的可靠性、穩(wěn)定性及動(dòng)態(tài)適應(yīng)性，采用強(qiáng)飼法測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)玉米樣品中的有效磷含量。具體實(shí)施方式下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例一種飼喂家禽用玉米中有效磷含量的快速測(cè)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(biāo)準(zhǔn)玉米樣品，分別采用強(qiáng)飼法測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)玉米樣品中的磷含量，作為標(biāo)準(zhǔn)玉米樣品的有效磷標(biāo)準(zhǔn)含量，具體操作步驟為：A：選用體重1.8kg以上、體重相近、采食正常、強(qiáng)飼后無(wú)異常反應(yīng)、無(wú)怪癖的健康海蘭褐公雞若干只，單籠飼養(yǎng)，飼養(yǎng)溫度為15～27℃，光照強(qiáng)度20Lx，每日光照時(shí)間為16小時(shí)，自由飲水、禁食砂石；B：被試公雞飼喂生長(zhǎng)蛋雞全價(jià)飼料三天以上，并且最后一段飼喂待測(cè)玉米樣品后，進(jìn)行禁食排空48小時(shí)，禁食期間通過(guò)飲水每雞每日補(bǔ)充葡萄糖50g；C：禁食結(jié)束后強(qiáng)飼質(zhì)量為m，40～50g，的待測(cè)玉米樣品，連續(xù)收集48小時(shí)的排泄物；采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(duì)稱(chēng)的4對(duì)小孔，以便糞尿排泄物通過(guò)及縫合固定瓶蓋用，在收集排泄物期間，擰上收集排泄物的塑料瓶收集排泄物；每次收集后立即保存在4℃以下，裝瓶封存；D：按照步驟B同樣的方式飼喂被試公雞，被試公雞禁食結(jié)束后強(qiáng)飼與待測(cè)玉米樣品同等質(zhì)量的無(wú)磷日糧，并按照步驟C同樣的方式收集被試公雞48h的排泄物；E：分別測(cè)定步驟C中收集的48h的排泄物中磷的含量m1；和步驟D收集的48h的排泄物匯總磷的含量m2；測(cè)定質(zhì)量為m的待測(cè)玉米樣品中的總磷的含量m3；計(jì)算單位質(zhì)量(1g)待測(cè)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(cè)得有效磷含量的標(biāo)準(zhǔn)玉米樣品，粉碎后放入小樣品杯裝載，將過(guò)量樣品裝入樣品杯中，使用直尺將多余部分刮去，并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(zhuǎn)托架上，進(jìn)行近紅外光譜掃描，采集光譜范圍在950～1650nm區(qū)間內(nèi)的光譜信息，每隔5nm采集一個(gè)光譜數(shù)據(jù)，總共采集到141個(gè)光譜數(shù)據(jù)，每隔樣品重復(fù)測(cè)量2次，重復(fù)裝樣2次；掃描結(jié)束后，為減小掃描的光譜誤差，結(jié)合每次掃面的光譜信息導(dǎo)出光譜信息的平均值；3)對(duì)步驟2)采集到的所有的已測(cè)得有效磷含量的標(biāo)準(zhǔn)玉米樣品的光譜信息采用一階導(dǎo)數(shù)法結(jié)合多元散射校正法進(jìn)行預(yù)處理，將預(yù)處理后的光譜信息用應(yīng)用化學(xué)計(jì)量學(xué)軟件與標(biāo)準(zhǔn)玉米樣品的已測(cè)得的有效磷含量進(jìn)行關(guān)聯(lián)，采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(cè)玉米樣品粉碎后放入小樣品杯裝載，將過(guò)量樣品裝入樣品杯中，使用直尺將多余部分刮去，并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(zhuǎn)托架上，進(jìn)行近紅外光譜掃描，采集光譜范圍在950～1650nm區(qū)間內(nèi)的光譜信息，每隔5nm采集一個(gè)光譜數(shù)據(jù)，總共采集到141個(gè)光譜數(shù)據(jù)，每隔樣品重復(fù)測(cè)量2次，重復(fù)裝樣2次，對(duì)采集到的光譜信息采用一階導(dǎo)數(shù)法結(jié)合多元散射校正法進(jìn)行預(yù)處理，將預(yù)處理后的待測(cè)玉米樣品近紅外光譜信息導(dǎo)入步驟3)建立的定量模型，得出待測(cè)玉米樣品有效磷含量。上述近紅外光譜掃描光源為汞燈；參比光源為鹵鎢燈；波長(zhǎng)范圍950～1100nm采用硅檢測(cè)器，波長(zhǎng)范圍110～1650nm采用二極管陣列檢測(cè)器，波長(zhǎng)精度≤0.3nm，波長(zhǎng)穩(wěn)定性≤0.2nm/a；掃描環(huán)境要求：溫度2～40℃，相對(duì)濕度0～85％。試驗(yàn)例1試驗(yàn)方法：分別采用實(shí)施例所述的方法和強(qiáng)飼法測(cè)定五種產(chǎn)地不同的玉米樣品的有效磷含量，比較本發(fā)明方法測(cè)定飼喂家禽用玉米中有效磷含量的準(zhǔn)確性，測(cè)定結(jié)果如下表1所示：強(qiáng)飼法測(cè)定過(guò)程中每一種待測(cè)玉米樣品設(shè)置6個(gè)重復(fù)組，每個(gè)重復(fù)組至少4只雞，組間平均體重差異不超過(guò)100g，每組試驗(yàn)可進(jìn)行至少兩次重復(fù)測(cè)定，每次重復(fù)測(cè)定與上一次測(cè)定需要間隔10～14天供被試雞進(jìn)行體能恢復(fù)，體能恢復(fù)過(guò)程中自由飲水，飼喂生長(zhǎng)蛋雞全價(jià)飼料。表1產(chǎn)地預(yù)測(cè)值(％)實(shí)測(cè)值(％)差值陜西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(yù)測(cè)值為采用實(shí)施例所述方法測(cè)定的1g待測(cè)玉米樣品中有效磷百分含量；實(shí)測(cè)值為采用上述強(qiáng)飼法測(cè)定的1g待測(cè)玉米樣品中有效磷百分含量。由上述試驗(yàn)結(jié)果可知，5種玉米樣品的變異幅度為0.01～0.03，可見(jiàn)本發(fā)明方法對(duì)于飼喂家禽用玉米中的有效磷含量測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確。試驗(yàn)例2試驗(yàn)方法：采集兩種產(chǎn)地不同的玉米樣品，記為樣品1和樣品2，預(yù)測(cè)組采用實(shí)施例所述方法測(cè)定樣品1和樣品2中有效磷含量，并以該測(cè)定的數(shù)據(jù)為參考，配制飼喂雞用日糧，記為試驗(yàn)日糧；對(duì)照組通過(guò)飼料數(shù)據(jù)庫(kù)查玉米的非植酸磷值，并以該數(shù)據(jù)為參考，配制飼喂雞用日糧，記為對(duì)照日糧。試驗(yàn)選用1日齡AA健康肉仔雞360只，公母各半，隨機(jī)分為4組(預(yù)測(cè)組1，2和對(duì)照組1，2)，其中預(yù)測(cè)組1飼喂由樣品1配制的試驗(yàn)日糧，對(duì)照組1飼喂由樣品1配制的對(duì)照日糧，預(yù)測(cè)組2飼喂由樣品2配制的試驗(yàn)日糧，對(duì)照組2飼喂由樣品2配制的對(duì)照日糧，每組6個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)15只雞。試驗(yàn)雞籠養(yǎng)，自由采食飲水，常規(guī)免疫，雞舍內(nèi)溫度、濕度、光照和衛(wèi)生指標(biāo)符合肉雞飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)期42天。比較對(duì)照組和預(yù)測(cè)組肉雞生產(chǎn)性能及屠宰性能的影響，結(jié)果如下表2和表3所示：表2表3上述表2和表3數(shù)據(jù)顯示，預(yù)測(cè)組1和預(yù)測(cè)組2的平均日采食量顯著低于對(duì)照組1和對(duì)照2，平均日增重明顯高于對(duì)照組1和對(duì)照組2，耗料增重比明顯高于對(duì)照組1和對(duì)照組2，屠宰性能均無(wú)顯著差異。該結(jié)果表明用本發(fā)明方法預(yù)測(cè)的玉米有效磷與使用非植酸磷數(shù)值配制的肉雞飼料相比可有效提高飼料的轉(zhuǎn)化效率，減少飼料浪費(fèi)，降低養(yǎng)殖成本。由此可見(jiàn)，本發(fā)明方法構(gòu)建的近紅外定標(biāo)模型適用于玉米有效磷的快速評(píng)定，而且能夠保證飼料配合的準(zhǔn)確性，保障肉雞生產(chǎn)性能的發(fā)揮。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3