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文檔簡介

ApplicationofRoutineNIRTestinginDairyNutritionalManagement

日常近紅外光譜檢測

在奶牛營養(yǎng)管理中的應(yīng)用RalphWard拉夫·沃爾德DanniYe葉丹妮CumberlandValleyAnalyticalServices

美國CVAS飼料分析1CumberlandValleyAnalyticalServices,

Maryland,USA

CVAS飼料分析,美國馬里蘭州

Forageandfeedtestinglaboratory

牧草和飼料分析實(shí)驗(yàn)室Largest“chemistry”foragelaboratoryinU.S.

全美最大的牧草化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)室Support18NIRlaboratoriesintheUSandothercountriesthroughouttheworld

支持美國及世界其他國家的18個近紅外光譜分析服務(wù)In2014weperformedanalysisonover250,000forageandfeedsamples.2014年,本公司為超過25萬個牧草和飼料樣品提供了分析服務(wù)2DairyProductivity乳業(yè)生產(chǎn)Whatdrivesdairyproductivity?

什么因素推動了乳業(yè)生產(chǎn)率Foragequalityandconsistency

粗飼料的質(zhì)量及穩(wěn)定性Cowcomfort奶牛舒適度Feedbunkmanagement飼槽管理Milkingmanagement擠奶管理Reproduction

繁殖Transitioncowmanagement

過渡期奶牛管理Costcontrol成本控制DairyProductivity乳業(yè)生產(chǎn)Whatdrivesdairyproductivity?

什么因素推動了乳業(yè)生產(chǎn)率Foragequalityandconsistency

粗飼料的質(zhì)量及穩(wěn)定性Cowcomfort奶牛舒適度Feedbunkmanagement飼槽管理Milkingmanagement擠奶管理Reproduction

繁殖Transitioncowmanagement

過渡期奶牛管理Costcontrol成本控制NIRTestingRoutineNIRtestinghasbeenakeymanagementtoolallowingforadvancementinefficiencyandprofitabilityoftheU.S.dairyindustry日常近紅外光譜(NIR)檢測是美國乳業(yè)高效運(yùn)作及盈利的重要管理工具5NowmoreavailableinChinaLowcost,routineanalysis<300RMBFastturnaround:Resultsprovidedthesamedayordayafterreceiptinthelaboratory近紅外的檢測方法?目前具備:低成本,日常檢測,<300元/樣品快速獲得檢測報(bào)告:樣品到達(dá)實(shí)驗(yàn)室的當(dāng)日或者次日出報(bào)告6NIRTesting

近紅外光譜分析ForageEvaluation–WhatisImportant?

牧草分析:什么是重要的?Takingthesample采樣Themostimportantpartoftheprocessofevaluationofhayoranyforage!采樣是任何干草或者其他牧草檢測的最重要的部分!Propertechniqueisrequiredifalotofhaycomposedofmanybalesistoberepresentedbythesample.草捆包中含大量干草時,需要適當(dāng)?shù)牟蓸蛹夹g(shù)才能采到具有代表性的樣品Manytonsaretoberepresentedbyperhapsa1kgsamplesenttothelab.1千克的樣品通常從上噸重的牧草中采集送至實(shí)驗(yàn)室分析789Howfrequentlyshouldwetest?

飼料分析應(yīng)當(dāng)多頻繁?Weneedtounderstandthequalityvariationinfeedsonanongoingbasis.我們必須了解飼料質(zhì)量的日常動態(tài)變化Frequencyoftestingdependsonperceived“rateofchange”inforagequality檢測頻率決定于觀察到的粗飼料變化速度Highrateofchange,testmorefrequently變化快->須檢測頻繁Highvolumeofuse,testmorefrequently

用量大->須檢測頻繁Testfrequentlyenoughtorecognizechange必須檢測足夠頻繁以幫助確認(rèn)飼料的變化11Howfrequentlyshouldwetest?

飼料分析應(yīng)當(dāng)多頻繁?InU.S.manysmallandlargedairyfarmstestforagesweekly,ormoreoften在美國,很多小型或大型牛場,每周甚至更頻繁,寄送粗飼料樣品進(jìn)行檢測12Howfrequentlyshouldwetest?

飼料分析應(yīng)當(dāng)多頻繁?Forexample,ifwearetestinganalfalfahaybyNIR,thecalibrationmustincludesamplesofalfalfahay.例如:我們用NIR檢測苜蓿干草時,NIR的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫就必須已包含苜蓿干草的樣品Ifthesamplespectrahasspectrasimilartowhatisinthedatabase,NIRwillpredictresultscorrectly.如果通過NIR掃描后的樣品的光譜,與數(shù)據(jù)庫中的某個光譜接近,則NIR預(yù)測的結(jié)果準(zhǔn)確;WhatfeedscanwetestbyNIR?

NIR能檢測哪些飼料?Ifthesamplespectraisnotwellrepresentedinthecalibrationdatabase,theNIRmaynotpredictresultscorrectly.如果樣品的光譜在校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫中沒有接近的光譜,則NIR預(yù)測結(jié)果可能不夠準(zhǔn)確。WhatfeedscanwetestbyNIR?

NIR能檢測哪些飼料?ExampleofSampleSpectranotMatchingCalibrationSpectra

舉例:樣品光譜與校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫的光譜不吻合NIRPredictionChallenges

NIR分析面臨的挑戰(zhàn)Whatshouldthelaboratorydowhenaforageorfeedsampledoesnothaveacalibrationthatpredictswell?當(dāng)某種牧草或飼料樣品的NIR預(yù)測結(jié)果不準(zhǔn)確時,作為實(shí)驗(yàn)室,該如何做?ThelaboratoryshouldrecognizewhenasampledoesnotpredictwellbyNIRandreportthistotheclient.首先,實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)NIR結(jié)果不準(zhǔn)確時應(yīng)當(dāng)告知客戶Thelaboratorymaychoosetoreportresultsas“potentiallynotaccurate”andtheverifyandreportbychemistrymethods.實(shí)驗(yàn)室應(yīng)當(dāng)在檢測報(bào)告中注明“NIR結(jié)果可能不準(zhǔn)確”,并通過化學(xué)分析進(jìn)行核對NIRPredictionChallenges

NIR分析面臨的挑戰(zhàn)ThelaboratorywillusetheresultsofchemistryanalysisonafeedthatisnotpredictedbyNIRto“improve”theNIRpredictionortoworktobuildanewpredictionequation.實(shí)驗(yàn)室將使用某種飼料的傳統(tǒng)化學(xué)分析結(jié)果來改善NIR的預(yù)測準(zhǔn)確度,或者建立新的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫NIRPredictionChallenges

NIR分析面臨的挑戰(zhàn)NIREvaluationofMinerals

礦物質(zhì)的NIR分析NIRtestingisbasedonthereflectanceofnearinfra-redlightfromorganicbondsinfeedmaterials.NIR是基于近紅外光在飼料中的有機(jī)化學(xué)鍵的反射的分析方法。Protein(aminoacids)willpredictwellbecausetheyarebasedonorganicbonds.因此,NIR對蛋白質(zhì)(氨基酸)的預(yù)測比較準(zhǔn)確Minerals(Ca,P,Mg,K)willnotpredictwellbecausethereislimitedorganicbonding.而礦物質(zhì),比如鈣磷鎂鉀,就無法檢測準(zhǔn)確,因?yàn)槿狈τ袡C(jī)化學(xué)鍵Ifunderstandingthemineralcontentinaforageorfeedisimportant,theusershouldrequestthatthemineralanalysisbeperformedbychemistrymethods,notbyNIRanalysis.如果礦物質(zhì)含量對某種牧草或飼料成分很重要,應(yīng)當(dāng)要求實(shí)驗(yàn)室通過傳統(tǒng)化學(xué)方法檢測,而不是NIRDietarycation-aniondifference(DCAD)foruseinestablishingdietsfordrycowsshouldnotbedeterminedbyNIR!同理,干奶期奶牛日糧中的陰陽離子平衡也不應(yīng)該用NIR檢測。NIREvaluationofMinerals

礦物質(zhì)的NIR分析ApplicationofNIRTesting

NIR分析的應(yīng)用Definefeedvariability定義“飼料變化”Recognizewhenchangeoccursinfeedstocks當(dāng)飼料存貨開始變化時,及時確認(rèn)Understandfeedqualitychallengesandpromotechange理解飼料品質(zhì)面臨的挑戰(zhàn)并優(yōu)化管理以提高飼料品質(zhì)Benchmarkchangeovertime長期關(guān)注飼料變化,建立參照基準(zhǔn)Monitorapparentwholecowstarchdigestibility監(jiān)測玉米淀粉的表觀消化率Qualitycontroloffeedmixinganddeliverprocess飼料混合及投料過程的質(zhì)量監(jiān)控Provideinputsforrationmodeling為配方模型提供信息InterpretationofResults

檢測報(bào)告的解讀Theremaybeashcontaminationinmanyforagesources.灰分受污染是很多牧草的重要因素Ashcontaminationfromsoilmayreducethequalityofthefermentationinsilages土壤造成的灰分污染會降低青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)Ashcontaminationmayreducepalatabilityofafeed灰分受污染會降低飼料的適口性Ashcontaminationshouldbeaqualityfactortoconsiderwhenpurchasingforage購買牧草時,灰分受污染應(yīng)當(dāng)是一個重要考慮因素Ifyouhaveanashvalueof12.4%inalfalfahay,doesthisindicatethatthereisaproblemwithashcontamination?如果您的苜蓿干草的灰分含量為12.4%,是否看得出灰分被污染?Weneedtohaveanunderstandingoftheaverageandrangeofash(oranynutrient)inafeedcategoryinordertounderstandhowtousetheinformation.要想正確解讀報(bào)告中的數(shù)據(jù),首先需要了解灰分(或者任何其他營養(yǎng)成分)在某類飼料類型中的平均值及分布范圍。InterpretationofResults

檢測報(bào)告的解讀DistributionofAsh,WesternStatesAlfalfaHay(Chemistry,CVAS2011)

美國西部苜蓿干草的粗灰分分布圖(化學(xué)分析,CVAS2011)N樣品數(shù)=1,520Ave.平均值=10.76St.Dev.標(biāo)準(zhǔn)差=1.29發(fā)樣品比例26RecognizingChangeinForageQuality

確認(rèn)飼料質(zhì)量的變化Starchcontentofcornsilagesamplesanalyzedovertime:玉米青貯隨時間所測的淀粉含量如下:May2 5月2日

34.4%June16月1日 31.7%June30th6月30日

26.5%

RecognizingChangeinForageQuality

確認(rèn)飼料質(zhì)量的變化Starchcontentofcornsilagesamplesanalyzedovertime:玉米青貯隨時間所測的淀粉含量如下:June10th

6月10日 32.4%June16th

6月16日 31.7%June24th

6月24日 33.6%June30th6月30日

26.5% July5th

7月5日 31.8%July12th

7月12日 34.1%

Average(blue)藍(lán)色部分平均值33.2%Theresultofonesampleanalysisdoesnotnecessarilyrepresentthetrueanalysisoftheforagematerialbeingsampled.某一個樣品的檢測結(jié)果不一定就代表所采集的牧草的真正結(jié)果Musttakefrequentsamplesovertimeanduseanaveragevalueforrationmodelingpurposes.必須長期采樣,在配方模型中使用平均值RecognizingChangeinForageQuality

確認(rèn)飼料質(zhì)量的變化FeedQualityEvaluationsbyNIR

NIR分析對飼料品質(zhì)的評估FermentationQuality發(fā)酵品質(zhì)FiberDigestibility纖維消化率StarchDigestibility淀粉消化率ParticleSize顆粒度FermentationQuality發(fā)酵品質(zhì)Extentoffermentation發(fā)酵程度Levelofratiooflacticacidtoaceticacid乳酸乙酸的濃比Presence

ofbutyricacidinhaysilage半干青貯中是否有丁酸的產(chǎn)生Levelofammonia發(fā)酵過程中的氨濃度FeedQualityEvaluationsbyNUR

NIR分析對飼料品質(zhì)的評估發(fā)樣品比例NH3CrudeProteinEquivalent%DMinTMR(CVAS2015)

全混合日糧中氨濃度(轉(zhuǎn)換為粗蛋白,干物質(zhì)基礎(chǔ))(CVAS2015)N樣本數(shù)=1204Ave.平均值=1.1St.Dev.標(biāo)準(zhǔn)差=0.5發(fā)樣品比例N樣本數(shù)=6285Ave.平均值=40.8Std.Dev.標(biāo)準(zhǔn)差=4.12Distributionof30hrInVitroDigestibilityinWesternAlfalfaHay(CVAS2014)

美國西部苜蓿干草30小時體外消化率分布圖(CVAS,2014)CornSilageProcessingScore

(CSPS)

(CVASData,2006to2014)

玉米青貯加工評分(CVAS數(shù)據(jù),2006-2014)收割年份CropYear樣品數(shù)Number平均值%Average最佳級別%PercentOptimum最低級別%Percent

Poor20069752.88.243.3200727252.39.237.9200825054.65.234.8200924451.16.148.0201037351.45.943.4201172655.512.333.1201287160.814.819.92013265864.626.222.12014463462.225.810.4AnExampleofBenchmarking

CSPSonadairyfarm

玉米青貯加工評分(CSPS)舉例CSPSbyYearCSPS按年2010 55.4%2011 57.1%2012 61.8%2013 62.5%2014 56.4%ProductionbyYear產(chǎn)量按年2010 29.5kg2011 30.9kg2012 31.2kg2013 33.8kg2014 30.8kgQualityEvaluationofCornSilage

玉米青貯的質(zhì)量評估CornSilage#1玉米青貯1DM干物質(zhì) 29.2%CP 粗蛋白 8.7%ADF 酸洗 24.8%NDF 中洗 42.6%Starch淀粉

31.5%

CornSilage#2玉米青貯2DM 干物質(zhì) 31.6%CP 粗蛋白 7.4%ADF 酸洗 26.2%NDF 中洗 44.6%Starch淀粉 29.5%CornSilage#1玉米青貯1Lactic乳酸 3.4% Acetic乙酸 4.7%NDFD30 54.5%IVSD768.2%CSPS加工評分48.9%CornSilage#2玉米青貯2Lactic乳酸 5.3%Acetic乙酸 2.7%NDFD30 58.5%IVSD7 76.2%CSPS加工評分

67.1%

QualityEvaluationofCornSilage

玉米青貯的質(zhì)量評估NDFD30:30hNDF消化率IVSD7:7h體外淀粉消化率CornSilage#1玉米青貯1DM干物質(zhì) 29.2%CP粗蛋白 8.7%ADF 酸洗 24.8%NDF 中洗 42.6%Starch淀粉 31.5%Lactic乳酸 3.4%Acetic乙酸 4.7%NDFD30 54.5%IVSD7 68.2%CSPS 加工評分48.9%CornSilage#2玉米青貯2DM干物質(zhì) 31.6%CP粗蛋白 7.4%ADF 酸洗 26.2%NDF 中洗 44.6%Starch淀粉 29.5%Lactic乳酸 5.3%Acetic乙酸 2.7%NDFD30 58.5%IVSD7 76.2%CSPS 加工評分67.1%QualityEvaluationofCornSilage

玉米青貯的質(zhì)量評估NDFD30:30hNDF消化率IVSD7:7h體外淀粉消化率發(fā)樣品比例DistributionofStarchValuesinCattleFeces(CVAS2012)

牛糞便淀粉含量分布圖

(CVAS2012)N樣本數(shù)=2,267Ave.平均值=6.74St.Dev.標(biāo)準(zhǔn)差=8.94MonitoringStarchDigestibility

淀粉消化率Opportunitytomonitortotaltractstarchdigestibility助于監(jiān)測全消化道淀粉消化率PullasampleofTMRandevaluateforstarchcontent

采集TMR樣,檢測淀粉含量TakeasampleofassociatedfecalmaterialandevaluatebyNIRforstarch

采集對應(yīng)的糞便樣品,用NIR檢測淀粉含量Canestimatetotaltractstarchdigestibilityfromthisinformation

通過計(jì)算可得全消化道淀粉消化率ApparentStarchDigestibilityInLactatingDairyCattle(CVAS,2014)

泌乳奶牛的淀粉表觀消化率(CVAS,2014)N樣本數(shù)=375Ave.平均值=93.6SD標(biāo)準(zhǔn)差=3.83RationDevelopmentandModeling

日糧配方NewerrationmodelingprogramssuchastheCornellModel,AMTS,orNDSrequiremanyinputs.新的日糧模型軟件比如康奈爾模型,AMTS或NDS都需要大量的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)NIRcanprovidetheseinputsrapidlyatverylowcostcomparedtochemistryanalysis.NIR能快速提供所需數(shù)據(jù),相比傳統(tǒng)化學(xué)分析,成本低很多DM干物質(zhì)CP粗蛋白NH3氨NDF-CP中洗不溶蛋白

NDFom中洗(有機(jī)物基礎(chǔ))Ash灰分FattyAcids脂肪酸NDFD30HR中洗30h消化率NDFD120HR中洗120h消化率NDFD240HR中洗240h消化率FermentationAcids發(fā)酵酸AnalysisbyNIR:基礎(chǔ)NIR分析:300RMB

300元/樣1-2daysinlaboratory

1至2天出報(bào)告

Analysisbytraditionalchemistrymethods:傳統(tǒng)化學(xué)分析:>900RMB

>900元/樣>4daysinlaboratory

>4天出報(bào)告>12daysforlongtermdigestibilitydata

>12天出120h或者240h消化率數(shù)據(jù)RationDevelopmentandModeling

日糧配方NIRisanexcellenttooltoprovideinformationformanagementdecisionsregardingfeedqualityandfeedingmanagement.NIR分析是飼料品質(zhì)及飼喂管理決策的極好的工具。However,NIRmustbeusedandinterpretedproperlyinorderprovidethemostvalue.然而,NIR分析必須正確使用及解讀,以最大化其用途。44Conclusions

總結(jié)Takeasampleofforageusinggoodsamplingprotocol–thesampleneedstoberepresentativeofthematerialfedtothecows.嚴(yán)格遵守標(biāo)準(zhǔn)操作程序科學(xué)采樣,因?yàn)樗杉臉悠繁仨毘浞执砟膛K鶖z入的飼料Forageandfeedsource

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