本发明涉及饲料检测
技术领域：
，具体涉及一种饲喂家禽用玉米中有效磷含量的快速测定方法和应用。
背景技术：
：磷是家禽必需的矿物元素之一，饲料中磷严重不足表现为生产性能低下，幼年动物患佝偻病，成年动物患软化症(或称骨质疏松症)。家禽对磷的需要量通常采用总磷(TP)、非植酸磷(NPP)和有效磷(AP)表述(NRC,1994；鸡饲养标准,2004)。早先认为,植物性原料中总磷的1/3为NPP,另外2/3为不能被单胃动物所利用的植酸磷，所以简单地将NPP等同于有效磷(NRC,1994)。然而已有一些学者的研究证明,动物在某种程度上可以利用植酸磷，而其利用率因原料种类不同而有较大差异,动物对植物性饲料原料中植酸磷利用率的差异与试验设计、研究方法、饲料原料和营养组成、加工过程、分析方法、动物日龄和品种等因素有关，而实验室测得的非植酸磷并不能被动物完全利用。因而总磷和非植酸磷都不能真正反映饲料原料中磷的效价，随着研究工作的积累，有效磷必然取代非植酸磷作为评价磷利用率的指标。鉴于此，研究开发出一种能够在家禽饲料生产中应用的简便、快速、准确评定玉米中有效磷的方法，对于实现配制家禽精准饲养和饲料原料高效利用具有重要的意义。技术实现要素：为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种饲喂家禽用玉米中有效磷含量的快速测定方法，实现快速、准确测定饲喂家禽用玉米中有效磷的含量，提高饲料配制的准确性，减少磷污染，节省饲料成本。同时，本发明还在于提供一种饲喂家禽用玉米中有效磷含量的快速测定方法在控制家禽玉米日粮饲料中磷含量方面的应用。为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种饲喂家禽用玉米中有效磷含量的快速测定方法，包括以下操作步骤：1)取已知有效磷含量的标准玉米样品，进行近红外光谱扫描，采集玉米950～1650nm区间内的光谱信息；2)对光谱信息进行预处理之后，应用化学计量学软件与已知有效磷含量的标准玉米样品的有效磷含量进行关联，采用偏最小二乘法建立近红外光谱与玉米有效磷含量之间的定量模型；3)取待测玉米样品进行近红外光谱扫描，采集玉米950～1650nm区间内的光谱信息，对光谱信息进行预处理之后，将处理后的待测玉米样品近红外光谱信息导入步骤2)建立的定量模型，得出待测玉米样品有效磷含量。进一步的，步骤1)和步骤3)中近红外光谱扫描的光源为汞灯；参比光源为卤钨灯；波长范围950～1100nm采用硅检测器，波长范围110～1650nm采用二极管阵列检测器，波长精度≤0.3nm，波长稳定性≤0.2nm/a；扫描环境要求：温度2～40℃，相对湿度0～85％。进一步的，为了防止样品发生霉变影响光谱采集，将采集到的样品置于4℃冰箱中保存，扫描样品前，提前24小时将样品放置在常温环境中平衡温度，扫描开机之后预热1h。进一步的，步骤2)和步骤3)中采用一阶导数法结合多元散射校正法对近红外光谱信息进行预处理。进一步的，步骤2)中还包括对建立的定量模型的预测性能进行评价，评价参数主要有定量模型决定系数R2cal、校正均方根差RMESS、验证均方根差RMSEP、验证决定系数R2val、主成分数Ranks、平均偏差Bias；筛选得到R2cal和R2val接近1、RMESS与RMSEP越小且越接近的定量模型。上述对步骤2)建立的定量模型的预测性能进行评价的具体方法为采用交互留一验证，即从已知有效磷含量的标准玉米样品中剔除一个样品，用剩余的其他样品建立数学模型，并用建立的模型预测被剔除样品中待测组分的浓度，对模型的预测效果进行评价。其中R2cal反应模型的拟合能力，R2cal越接近1，模型的拟合性越好，其计算公式为其中：ym－样品实际测定值平均值；yi—第i个样品实际测定值；—采用建立的近红外光谱定量模型的第i个样品的预测值；RMSEE计算公式为：其中，—样品实际测定值平均值。RMSEP表示近红外预测值与实际测定值之间的相近程度，数值越低准确性越高。其计算公式为：平均偏差是实际测定值与近红外预测值的系统偏差，其计算公式为：其中：di－第i个样品实际测定值与预测值之差。进一步的，所述标准玉米样品中的有效磷含量采用强饲法测得，作为标准玉米样品的已知有效磷含量，具体操作步骤为：A：选用体重1.8kg以上、体重相近、采食正常、强饲后无异常反应、无怪癖的健康海兰褐公鸡若干只，单笼饲养，饲养温度为15～27℃，光照强度20Lx，每日光照时间为16小时，自由饮水、禁食砂石；B：被试公鸡饲喂生长蛋鸡全价饲料三天以上，并且最后一段饲喂待测玉米样品后，进行禁食排空48小时，禁食期间通过饮水每鸡每日补充葡萄糖50g；C：禁食结束后强饲质量为m(40～50g)的待测玉米样品，连续收集48小时的排泄物；可以采用在被试公鸡的泻殖腔口外周处缝合60ml塑料瓶盖，瓶盖面中央挖一圆孔及对称的4对小孔，以便粪尿排泄物通过及缝合固定瓶盖用，在收集排泄物期间，拧上收集排泄物的塑料瓶收集排泄物；或者采用集粪盘收集排泄物；排泄物收集过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，装瓶封存；D：按照步骤B同样的方式饲喂被试公鸡，被试公鸡禁食结束后强饲与待测玉米样品同等质量的无磷日粮，并按照步骤C同样的方式收集被试公鸡48h的排泄物；E：分别测定步骤C中收集的48h的排泄物中磷的含量m1；和步骤D收集的48h的排泄物汇总磷的含量m2；测定质量为m的待测玉米样品中的总磷的含量m3；计算单位质量(1g)待测玉米样品的有效磷含量m有效磷＝m3-(m1-m2)/m。上述排泄物和待测玉米样品中的总磷含量采用杨胜在《饲料分析及饲料质量检测技术》中公开的方法进行检测。上述饲喂家禽用玉米中有效磷含量的快速测定方法在控制家禽玉米日粮饲料中磷含量方面的应用，具体为以采用上述测定方法检测饲喂家禽用玉米中的有效磷含量作为指标，按照家禽日粮中对于磷含量的需求，确定玉米的用量，可有效提高日粮中磷的转化效率，减少日粮浪费和磷污染，降低饲养成本。本发明饲喂家禽用玉米中有效磷含量的快速测定方法，采用近红外光谱技术，采集玉米950～1650nm区间内的光谱信息，快速准确的测定玉米中的磷含量，作为玉米饲喂家禽过程中的有效磷指标，具有操作简单、准确性高的优点，能够为饲料配制中的磷含量提供准确的数据指导，提高家禽玉米日粮中磷的利用率，减少磷的污染，节省饲料成本。进一步的，在近红外光谱检测过程中，光谱扫描的分辨率、检测方式、光谱扫描范围、扫描环境等均会影响近红外光谱检测的准确性，并且针对不同的测定样品，其影响作用也是不确定的，尤其是光谱的预处理方法有很多种，那么本发明中为了提高在检测饲喂家禽用玉米中有效磷含量的准确性，创造性的选择光谱扫描的参数条件，并结合一阶导数法结合多元散射校正法对近红外光谱进行预处理。进一步的，在近红外光谱扫描过程中，建立的定量模型的准确性在很大程度上决定了最终测定结果的准确性，本发明中为了提高定量模型的可靠性、稳定性及动态适应性，采用强饲法测定标准玉米样品中的有效磷含量。具体实施方式下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。实施例一种饲喂家禽用玉米中有效磷含量的快速测定方法，包括以下操作步骤：1)取10～20份有效磷含量不同的标准玉米样品，分别采用强饲法测定标准玉米样品中的磷含量，作为标准玉米样品的有效磷标准含量，具体操作步骤为：A：选用体重1.8kg以上、体重相近、采食正常、强饲后无异常反应、无怪癖的健康海兰褐公鸡若干只，单笼饲养，饲养温度为15～27℃，光照强度20Lx，每日光照时间为16小时，自由饮水、禁食砂石；B：被试公鸡饲喂生长蛋鸡全价饲料三天以上，并且最后一段饲喂待测玉米样品后，进行禁食排空48小时，禁食期间通过饮水每鸡每日补充葡萄糖50g；C：禁食结束后强饲质量为m，40～50g，的待测玉米样品，连续收集48小时的排泄物；采用在被试公鸡的泻殖腔口外周处缝合60ml塑料瓶盖，瓶盖面中央挖一圆孔及对称的4对小孔，以便粪尿排泄物通过及缝合固定瓶盖用，在收集排泄物期间，拧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，装瓶封存；D：按照步骤B同样的方式饲喂被试公鸡，被试公鸡禁食结束后强饲与待测玉米样品同等质量的无磷日粮，并按照步骤C同样的方式收集被试公鸡48h的排泄物；E：分别测定步骤C中收集的48h的排泄物中磷的含量m1；和步骤D收集的48h的排泄物汇总磷的含量m2；测定质量为m的待测玉米样品中的总磷的含量m3；计算单位质量(1g)待测玉米样品的有效磷含量m有效磷＝m3-(m1-m2)/m；2)取步骤1)已测得有效磷含量的标准玉米样品，粉碎后放入小样品杯装载，将过量样品装入样品杯中，使用直尺将多余部分刮去，并保证装入样品在样品杯中表面平整，将装满样品的样品杯放置在旋转托架上，进行近红外光谱扫描，采集光谱范围在950～1650nm区间内的光谱信息，每隔5nm采集一个光谱数据，总共采集到141个光谱数据，每隔样品重复测量2次，重复装样2次；扫描结束后，为减小扫描的光谱误差，结合每次扫面的光谱信息导出光谱信息的平均值；3)对步骤2)采集到的所有的已测得有效磷含量的标准玉米样品的光谱信息采用一阶导数法结合多元散射校正法进行预处理，将预处理后的光谱信息用应用化学计量学软件与标准玉米样品的已测得的有效磷含量进行关联，采用偏最小二乘法建立近红外光谱与玉米有效磷含量之间的定量模型；4)取待测玉米样品粉碎后放入小样品杯装载，将过量样品装入样品杯中，使用直尺将多余部分刮去，并保证装入样品在样品杯中表面平整，将装满样品的样品杯放置在旋转托架上，进行近红外光谱扫描，采集光谱范围在950～1650nm区间内的光谱信息，每隔5nm采集一个光谱数据，总共采集到141个光谱数据，每隔样品重复测量2次，重复装样2次，对采集到的光谱信息采用一阶导数法结合多元散射校正法进行预处理，将预处理后的待测玉米样品近红外光谱信息导入步骤3)建立的定量模型，得出待测玉米样品有效磷含量。上述近红外光谱扫描光源为汞灯；参比光源为卤钨灯；波长范围950～1100nm采用硅检测器，波长范围110～1650nm采用二极管阵列检测器，波长精度≤0.3nm，波长稳定性≤0.2nm/a；扫描环境要求：温度2～40℃，相对湿度0～85％。试验例1试验方法：分别采用实施例所述的方法和强饲法测定五种产地不同的玉米样品的有效磷含量，比较本发明方法测定饲喂家禽用玉米中有效磷含量的准确性，测定结果如下表1所示：强饲法测定过程中每一种待测玉米样品设置6个重复组，每个重复组至少4只鸡，组间平均体重差异不超过100g，每组试验可进行至少两次重复测定，每次重复测定与上一次测定需要间隔10～14天供被试鸡进行体能恢复，体能恢复过程中自由饮水，饲喂生长蛋鸡全价饲料。表1产地预测值(％)实测值(％)差值陕西0.150.140.01东北0.120.130.01河北0.170.140.03河南0.120.140.02东北0.130.110.02平均0.1380.1320.018表1中，预测值为采用实施例所述方法测定的1g待测玉米样品中有效磷百分含量；实测值为采用上述强饲法测定的1g待测玉米样品中有效磷百分含量。由上述试验结果可知，5种玉米样品的变异幅度为0.01～0.03，可见本发明方法对于饲喂家禽用玉米中的有效磷含量测定结果准确。试验例2试验方法：采集两种产地不同的玉米样品，记为样品1和样品2，预测组采用实施例所述方法测定样品1和样品2中有效磷含量，并以该测定的数据为参考，配制饲喂鸡用日粮，记为试验日粮；对照组通过饲料数据库查玉米的非植酸磷值，并以该数据为参考，配制饲喂鸡用日粮，记为对照日粮。试验选用1日龄AA健康肉仔鸡360只，公母各半，随机分为4组(预测组1，2和对照组1，2)，其中预测组1饲喂由样品1配制的试验日粮，对照组1饲喂由样品1配制的对照日粮，预测组2饲喂由样品2配制的试验日粮，对照组2饲喂由样品2配制的对照日粮，每组6个重复，每个重复15只鸡。试验鸡笼养，自由采食饮水，常规免疫，鸡舍内温度、湿度、光照和卫生指标符合肉鸡饲养标准，试验期42天。比较对照组和预测组肉鸡生产性能及屠宰性能的影响，结果如下表2和表3所示：表2表3上述表2和表3数据显示，预测组1和预测组2的平均日采食量显著低于对照组1和对照2，平均日增重明显高于对照组1和对照组2，耗料增重比明显高于对照组1和对照组2，屠宰性能均无显著差异。该结果表明用本发明方法预测的玉米有效磷与使用非植酸磷数值配制的肉鸡饲料相比可有效提高饲料的转化效率，减少饲料浪费，降低养殖成本。由此可见，本发明方法构建的近红外定标模型适用于玉米有效磷的快速评定，而且能够保证饲料配合的准确性，保障肉鸡生产性能的发挥。当前第1页1 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