酒糟饲料中粗蛋白和水分含量检测方案(近红外光谱仪)

维普资讯 http：//www.cqvip.com粮食与食品工业Cereal and Food Industry标准与检测Vol.13，2006，No.2 标准与检测方景春等：近红外分析仪在酒糟饲料生产控制及质量检测中的应用 近红外分析仪在酒糟饲料生产控制及质量检测中的应用 方景春，赵 敬 山东省八三厂((淄博 255311) 摘 要：将近红外分析仪应用于酒糟(DDGS)饲料生产控制及质量检测中，开发了 DDGS 饲料粗蛋白含量和水分测定的工厂校准，并对该校准进行了测试。试验证明该校准符合国家标准的要求。 关键词：近红外分析仪8620；粗蛋白；水分；校准；测试 中图分类号：TH744.411S816.4 文献标识码：B文章编号：1672-5026(2006)02-0051-03 Application of near infrared reflectance in production control andquality detection of lees feeds Fang Jingchun， Zhao JingShandong Basan Factory (Zibo 255311) Abstract： The calibration in factory of crude protein and water content of distiller’s dried grainswith solubles (DDGS) feed is developed by using near infrared reflectance during production. It isproved by test that the calibration satisfy the national standards. Key words； near infrared reflectance 8620； crude protein；water； calibration； test DDGS 是全价干酒糟 (Distiller’s dried grainswith solubles) 的简称，为谷物发酵生产酒精的副产物，经全价干燥制成，包括 DDG和 DDS，含有丰富的营养成分。DDGS作为一种单体饲料和配合饲料的原料在养殖业中占有重要地位。我公司采用玉米生料发酵生产酒精，同时生产 DDGS。生产过程中对 DDGS的水分及粗蛋白含量控制好坏，直接影响成品质量及公司效益。然而常规的检测方法耗时较长，即使采用快速法，水分测定也需40 min，粗蛋白测定则需3h，很难对生产起到有效的控制。我公司采用近红外分析仪对 DDGS 粗蛋白和水分测定，测一个样品只需2~3 min，大大提高了效率，节约了人力，且误差小，精度高。经验证，符合国家标准 ( 收稿日期：2006-01-14 修回日期：2006-02-22 ) ( 作者简介：方景春，男，1975年出生，助理工程师，从事食品检测工作。 ) 的要求。 红外反射光谱分析仪的原理1~3] 近红外光谱法分析技术是近年发展起来的精密测量技术，在国外已得到广泛应用，由于种种原因，国内应用尚不广且国产仪器也较少。近红外光谱法的基本原理是利用有机物中所含C-HN-H、O-H和C-C等化学键的泛频振动和转动，以漫反射方式获得在近红外区的吸收光谱，通过主成分分析、偏最小二乘法、人工神经网等现代化学和计量学的手段，建立物质光谱与待测成分含量间的线性和非线性模型，从而实现用物质近红外光谱信息对待侧成分含量的快速计算。近红外分析仪以一个经典的化学方法为基准，使这个基准与近红外仪各个波长的光的吸收情况发生联系，由于样品中有许多不同的物质，会对所测项目产生影响，这种影响与被测物质的含量有线性 关系，所以有多元线性方程(Y=Co+ClogAt+C2logA2+C3logA3+C4logA4+CslogA5+C6logA6+……)。在仪器开发和生产阶段，通过大量试验数据，利用线性回归可求出各个常数，建立一个数据模型，即定标方程。在校准测试阶段，用另一批样品检验该方程的适用性，即定标方程的校准、升级和检验，在分析阶段，仪器对样品进行扫描，测出各个波长的 log值，自动带人该方程输出结果。 2 近红外分析仪定标方程的校准 2.1 仪器和设备 近红外仪8620(瑞典产)；120实验磨(分析仪自带)；烘箱；分析天平(万分之一)；称量瓶；消化炉；消化管；自动蒸馏器等。 2.2 主要药品 浓硫酸；催化剂；盐酸标准溶液(0.01 mol/L)；40%氢氧化钠；指示剂(甲基红一溴甲酚绿)。 2.3 校准 2.3.1 样品的选择与制备 校准时对选用的样品要求很高，样品的水分和粗蛋白含量应均匀分布在一定范围内，即校准的测量范围由这些样品决定，所以应选择可能出现样品的含量范围，也可将常见的范围分成几段，分别做一个校准。本试验选择的样品的范围是：水分5.0%~13.0%，粗蛋白24.0%~33.0%，且分布比较均匀。将选择的样品按四分法 或分样器缩分至100g左右，然后用近红外分析仪配置的120型实验磨进行粉碎(本试验采用0.8 mm的筛子)。将其装在磨口样品瓶内备用。 2.3.2 理化分析和数据扫描 将制备好的样品进行试验室化学分析，因作为真实值(真值)对准确度要求较高，应由专业技术员操作。本试验所采用的化学分析法是《饲料水分测定方法(105℃)》(GB6435-1986)和《饲料粗蛋白的测定方法》(GB/T 6432-1994)。在进行理化分析的同时，用近红外分析仪进行数据扫描，扫描的数据为 log 值。本试验选择了20个滤光片，对360个样品进行分析和扫描。进样要正确一致，平行进两个，仪器有自动比较功能，两次的 log 值应不超过500，且尽量不超过200，精确度高的甚至在两位数以内。如误差过大，需重做或弃样。 2.3.3数据的整理分析并得出校准 整理扫描好的数据，对应输入试验室化学分析数据，仪器对试验室分析数据和扫描数据进行分析，删除差别大的样品数据(水分>0.3%，粗蛋白>0.5%)，但不得超过样品总数的10%，否则作废。本试验删除水分样品15个、粗蛋白样品25个。接着进行滤光片选择，经综合考虑，取水分滤光片5个，粗蛋白滤光片8个。经进一步分析，得出一系列的校准。将校准的相关参数及结果与国家标准的要求比较，确定本次校准符合标准。 表1 校准的相关参数及结果与国家标准的要求比较 项目 样本数 滤光 数据范围 相关性 预测标准 GB6435-1986 和 GB/T 6432-1994 片数 /% 系数 误差/% 标准要求/% DDGS水分 345 5 5.0-13.0 0.994 0.10 0.2 DDGS 粗蛋白 335 8 24.0-33.0 0.985 0.210 0.3 取水分和粗蛋白 DDGS样25个，对其进行检验。 3校准的检验 3.2检验的数据与结果 3.1样品的选取与制备 同样品的校准，至少选择20个样品，本试验各 见表2。以基准值为横轴、NIR值为纵轴做图，见图1和图2。 表2检验的数据与结果 项目 样本数 平均值 最大值 最小值 相关性 预测标准 GB6435-1986 和 误差 GB/T 6432-1994 /% /% /% 系数 /% 标准要求/% DDGS水分 25 8.6 12.8 5.2 0.996 0.14 0.2 DDGS粗蛋白 25 28.3 33.8 24.3 0.990 0.25 0.3 图1 水分校准验证曲线 通过检验发现，NIR法与基准法有较高的相关性和再现性，预测标准误差均小于标准要求值，可见DDGS水分和粗蛋白的校准符合要求。 3.3 实际工作中的改进 上述校准虽通过了检验，但在实际应用中还存在着问题，所测的水分和粗蛋白都是分析基而非收到基。因为在以上操作中，都是采用近红外仪所带 图2 粗蛋白校准验证曲线 的120型实验磨进行粉碎，试验证明，粉碎过程中，由于实验磨的转速较快，水分有不同程度的损失，且损失程度难以确定，这与玉米的原始水分、粉碎样品的多少和粉碎时间有关。因此采用国家标准(GB6435-1985)所规定的实验磨和粉碎粒度制样(比120磨稍粗)，对水分校准进行测试，发现该校准的测试结果符合要求。结果见表3，图3。 表3 水分校准测试 样本数 平均值 最大值 最小值 相关性 预测标准 GB6435-86 项目 /% /% /% 系数 误差/% 标准要求/% DDGS 原始水分 25 9.1 13.0 5.5 0.992 0.19 0.2 图3 原始水分校准验证曲线 由此可见， DDGS的粉碎粒度虽然对结果稍有些影响，但在一定范围内影响不大。结果仍符合要求，可用该校准测则 DDGS的原始水分。 3.4 重复性验证 为了验证仪器及校准的适用性，我们进行了重复性验证，即精密度的检验。随机选择在范围内的样品，分别对其进行水分和粗蛋白的分析，重复测量10次，水分测量极差为0.1%，粗蛋白测量极差为0.2%，小于《饲料水分测定方法(105℃)>(GB6435-1986)和《饲料粗蛋白的测定方法》(GB/T 6432-1994)标准要求。 4 样品的分析测定及计算 在对 DDGS 进行分析时，需分出两部分样品， 一部分用标准磨粉碎，测出原始水分Wo，另一部分用120磨粉碎，测出分析水W和粗蛋白含量 Si.最后计算如下： W(收到基)=Wo；S(收到基)=[S/(1-W1)]*(1-Wo)；S(干基)=S：/(1-W1) 5结论 ①通过对 DDGS 样品的化学分析和近红外测定，完成了外购近红外分析仪(瑞典产8620型)水分和粗蛋白定标方程的校准，并对校准进行了可操作性检验，与国标的允许分析误差对比，均符合要求。 ②通过试验找到了测定原始水分的方法，实践证明，该方法快速准确，符合要求。 ③近红外分析仪因其快速、准准、清洁等优点，适合 DDGS生产过程的实时在线控制和质量检测。 ( 参考文献 ) ( [1]丁丽敏.近红外光谱技术测定饲料中氨基酸和真可消化氨基酸含量的研究[D].北京：北京农业大学，1991. ) ( [2]禹山林，朱雨杰，闵 平，等.傅立叶近红外漫反射非破坏性测定花生种子蛋白质及含油量[J].花生学报， 2003，32(增刊)：138-143. ) ( [3]王文真，付翠真.利用近红外反射光谱快速测定大豆籽粒蛋白质、脂肪和部分氨基酸含量[J].作物品种资源， 1994(1)：31-32. )