基于近红外光谱的青贮饲料快速分析方法与模型研究

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青贮饲料是草食家畜粗饲料的主要来源之一,其化学品质的快速检测对于畜牧业生产具有重要的意义。本研究广泛采集了142个不同地区、不同品种和不同调制处理的青贮饲料代表性样品,研究比较了基于干燥粉碎样品、新鲜样品和浸提液样品化学成分含量、pH值与发酵产物含量以及消化率的近红外光谱定量分析方法与模型。 1.利用近红外漫反射光谱(NIRS)对青贮饲料干燥粉碎和新鲜样品的干物质(DM)、粗蛋白(CP)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、酸性洗涤木质素(ADL)、粗灰分(CA)、半纤维素(Hem)和可溶性碳水化合物(WSC)含量进行了研究。结果表明,采用偏最小二乘(PLS)法的定量分析结果优于多元线性回归(MLR)和主成分回归(PCR)法。光谱预处理方法和数据规范化处理方法因样品状态和化学成分的不同而不同。对于干燥粉碎样品,光谱范围均采用10000~4000cm-1,对于新鲜样品,适当去除水分的强烈吸收谱区对DM、CP、NDF和WSC含量的定量分析结果均有所优化。研究发现,NIRS能够快速测定青贮饲料干燥粉碎和新鲜样品的DM、CP、NDF、ADF、ADL、CA、Hem和WSC含量,对其建立的NIRS定量分析模型,干燥粉碎样品的交互验证决定系数R2cv分别为0.9125、0.9121、0.8935、0.8668、0.6940、0.9155、0.7712和0.8007,新鲜样品的R2cv分别为0.9549、0.7916、0.8672、0.8777、0.7653、0.9011、0.7294和0.6448。 2.分别利用NIRS和近红外透射光谱(NITS)对青贮饲料干燥粉碎样品、新鲜样品和浸提液样品的pH值与乳酸、乙酸、丙酸、丁酸和氨态氮含量进行了研究。结果表明,PLS法的定量分析结果均优于MLR和PCR法。对于干燥粉碎样品,光谱范围均采用10000~4000cm-1,对于新鲜样品,适当去除水分的强烈吸收谱区对pH值、乙酸和氨态氮的定量分析结果均有所优化。研究发现,NIRS和NITS均可以测定青贮饲料干燥粉碎样品、新鲜样品和浸提液样品的pH值、乳酸、乙酸、丁酸和氨态氮含量,并分别建立了其近红外光谱定量分析模型。对于干燥粉碎样品,NIRS模型的R2cv分别为0.8968、0.7026、0.7301、0.7635和0.6799,对于新鲜样品,NIRS模型的R2cv分别为0.8959、0.7041、0.6741、0.7525和0.6116,对于浸提液样品,NITS模型的R2cv分别为0.7966、0.6385、0.8248、0.6420和0.6767。近红外光谱很难对丙酸含量进行定量分析。 3.利用NIRS对干燥粉碎和新鲜青贮饲料的DM消化率、CP消化率、NDF消化率和OM消化率进行了研究。结果表明,PLS法的定量分析结果均优于MLR和PCR法。对于新鲜样品,适当去除水分的强烈吸收谱区对CP消化率和OM消化率的定量分析结果均有所优化。研究发现,NIRS可以测定干燥粉碎和新鲜青贮饲料的DM消化率、CP消化率和NDF消化率,对OM消化率的预测效果不理想。分别建立了DM消化率、CP消化率和NDF消化率的NIRS定量分析模型,其中,干燥粉碎样品的R2cv分别为0.8406、0.9324和0.6717,新鲜样品的R2cv分别为0.7604、0.5527和0.7343。
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