Способ определения качества консервированных кормов

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для определения качества консервированных кормов для собак и кошек. Техническим результатом является сокращение времени на подбор проб, анализ их стандартными методами и разработку единых градуировочных уравнений для анализа консервированных кормов, предназначенных для собак и кошек, одновременно по всем показателям качества. Для этого берут пробы консервированных кормов для собак и кошек различных стран производителей, готовят из общей пробы среднюю, сушат до воздушно-сухого состояния, измельчают, снимают с каждой пробы спектры диффузного отражения на ИК-анализаторе и одновременно анализируют их стандартными химическими методами на содержание азота с последующим пересчетом на "сырой" протеин, на содержание "сырой" клетчатки, "сырого" жира, "сырой" золы, кальция, фосфора и гигроскопической влаги. Вводят к спектру каждого образца данные по содержанию каждого из вышеперечисленных показателей качества, рассчитывают единые градуировочные уравнения методом дробных наименьших квадратов с использованием вторых производных и определяют оптимальные длины волн и коэффициенты для каждого из указанных выше 8 показателей качества. 8 табл.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к кормлению непродуктивных животных, и может быть использовано для определения качества консервированных кормов для собак и кошек на консервных и комбикормовых заводах, мясокомбинатах, питомниках, лабораториях ветеринарной и агрохимической службы и т.д., на любой стадии их приготовления, хранения и скармливания.

В настоящее время в народном хозяйстве развитых стран широкое распространение получило нормированное кормление непродуктивных животных, в первую очередь таких, как собаки и кошки. Разрабатываются и используются всевозможные рецепты консервированных кормов для собак и кошек всех возрастов, пород и назначений. При этом в состав консервированных кормов вводят разнообразные продукты: мясо птицы, крупного рогатого скота, кролика, субпродукты животного происхождения, океаническую и речную рыбу, хлебные злаки, овощи, витаминные и минеральные добавки и др.

Все корма имеют, как правило, высокую стоимость.

Контроль качества фактического химического состава и питательной ценности консервированных кормов для собак и кошек имеет большое значение при приготовлении, хранении и рациональном скармливании их.

Это обусловлено также и тем, что консервированные корма имеют определенный срок хранения и особенно при их разгерметизации.

Известен способ определения качества сухих кормов, в частности комбикормов, стандартными методами, предусматривающими мокрое озоление навески пробы кислотой при определении азота, сухое озоление при определении "сырой" золы, кальция и фосфора, экстрагирование навески пробы эфиром при определении " сырого" жира и т.д. Этот способ трудоемок по выполнению, на анализ каждой пробы по полной зоотехнической схеме затрачивают 2 - 3 дня, при этом требуется использование химических реактивов. Кроме того, этот способ не безопасен для исполнителей (1).

Наиболее близким (прототипом) является способ определения качества сухих кормов, например, комбикормов для сельскохозяйственных животных методом диффузного отражения проб в ближней инфракрасной области спектра (750 - 2500 нм) с использованием ИК-аналиэаторов. Метод включает подготовку пробы, снятие спектра и расчет содержания химического (состава по заранее разработанному градуировочному уравнению.

При этом одновременно может быть определен целый ряд показателей, по которым нормируется кормление: содержание "сырого" протеина, "сырой " клетчатки, "сырого" жира, "сырой" золы, кальция, фосфора, соли, влаги и др. Сам анализ длится 1,5-2 минуты (2).

Однако разработка градуировочного уравнения, по которому проводят анализ, требует большого объема работ по подбору проб кормов, подготовке их к анализу и анализ стандартными химическими методами.

Так, при разработке градуировочных уравнений для определения качества комбикормов, предназначенных для сельскохозяйственных животных, например свиней, было отобрано и проанализировано свыше 450 проб из различных регионов страны с учетом породы свиней, половозрастных групп, норм кормления и состава комбикормов в зависимости от соотношения ингредиентов. На выполнение этой работы было затрачено около 1 года.

Подготовка контрольных образцов для проверки полученных градуировочных уравнений заняла около 3 месяцев.

Теорией и практикой установлено, что разработку градуировочных уравнений при анализе кормов методом ближней ИК- спектроскопии ведут для каждого вида сельскохозяйственных животных и птицы отдельно, причем эта работа требует затрат большого количества времени на отбор проб, подготовку их к анализу и проведение анализа стандартными химическими методами (3).

Цель изобретения - сокращение времени на подбор проб, их анализ стандартными методами и разработку единых градуировочных уравнений для анализа консервированных кормов, предназначенных для собак и кошек, одновременно по всем показателям качества.

Заявленное техническое решение отличается от известного тем, что анализ консервированных кормов, предназначенных для таких разных видов животных, какими являются собаки и кошки, проводят по единым градуировочным уравнениям, а подготовку проб консервированных кормов к анализу методом ИК-спектроскопии осуществляют путем высушивания их до воздушно-сухого состояния с последующим измельчением и пропусканном через сито с диаметром отверстий в 1 мм.

Поставленная цель достигается тем, что берут пробы консервированных кормов для собак и кошек, отбирают среднюю пробу, высушивают, измельчают на мельнице и пропускают через сито с диаметром ячеек в 1 мм, помещают в кюветы и снимают спектры на ИК-анализаторе. Вводят данные химического анализа для каждого показателя и рассчитывают единые градуировочные уравнения методом дробных наименьших квадратов. После этого снимают ИК-спектр анализируемого (контрольного) образца и по единым градуировочным уравнениям анализируют его на основные показатели качества кормов независимо от того, кому предназначен корм - собакам или кошкам.

Отличительной особенностью предложенного способа является то, что определение оптических длин волн при получении единых градуировочных уравнений методом дробных наименьших квадратов с использованием для преобразования спектральных данных первой или второй производных спектра, а не непосредственных значений оптической плотности, позволяет с высокой точностью анализировать консервированные корма для собак и кошек на содержание основных показателей качества.

При этом на отбор проб и проведение анализа консервированных кормов для собак и кошек по единым градуировочным уравнениям затрачивают времени в 5-4 раза меньше, чем при разработке градуировочных уравнений для каждого вида животным в отдельности.

Точность результатов анализа консервированных кормов для собак и кошек методом ИК-спектроскопии по единым градуировочным уравнениям не ниже, чем по градуировочным уравнениям для каждого вида животным в отдельности.

Способ осуществляют следующим образом.

Пример 1. Отбирают 56 проб консервированных кормов, в том числе 28 (двадцать восемь) для собаки 1. Миокане, мясные ломтики (Италия), 2. Миокане, мясное ассорти (Италия), 3. Миокане, мясные ломтики с овощами (Италия), 4. Миокане, ломтики с говядиной (Италия), 5. Педигpи, с говядиной, 6. Педигри, для щенков, 7. Цезарь, 8. Бутчерс, с говядиной, 9. Бутчерс, смесь мяса,
10. Вов, мясное ассорти,
11. Напф,
12. Бигваль,
13. Терри,
14. Рускан,
15. Др.Филдерс, печень, рубец (Германия),
16. Чойс,
17. Др. Алдерс, сочные кусочки, рубец и сердце (Германия),
18. Толлайсан, с сердцем (Германия),
19. Др.Алдерс, мясное блюдо из рубца (Германия),
20. Дарлинг, говядина фарш (Польша),
21. Дарлинг, телятина фарш (Германия),
22. Дарлинг, печень (Германия),
23. Дарлинг, ягненок фарш (Германия),
24. Др. Андерс, мясное блюдо из птицы (Германия),
25. Др. Андерс, сочные кусочки с говядиной (Германия),
26. Др. Алдерс, сочные кусочки с птицей (Германия),
27. Пит-бон, мясное ассорти (Испания),
28. Егле, мясо с рисом, (Польша),
и 28 (двадцать восемь) проб для кошек:
1. Китекэт с говядиной (Германия),
2. Китикэт с тунцом (Германия),
3. Китикэт с океанической рыбой (Германия),
4. Китикэт с курицей (Германия),
5. Вискас с тунцом (Германия),
6. Вискас супер-мясо тунец (Германия),
7. Вискас с сардинами и хекома (Германия),
8. Тинка с мясом и овощами,
9. Тинка с рыбой,
10. Тинка срочные кусочки с курицей (Германия),
11. Тинка рыбное ассорти,
12. Катинка сочные кусочки с кроликом,
13. Катинка с рыбой,
14. Mиoгaттo с рыбой,
15. Шеба с лососиной,
16. Фрискис фрикассе,
17. Вист,
18. Пурина кэт чау,
19. Киплайн,
20. Гокатт,
21. Чосси,
22. Др.Алдерс, сочные кусочки из морской рыбы (Германия),
23. Вискас, супермясо с дичью, (Россия, совместное пр-во),
24. Др.Андерс, сочные кусочки из дичи (Германия),
25. Др.Алдерс, сочные кусочки из птицы (Германия),
26. Пурина, мясные кусочки,
27. Канине, мясное ассорти,
28. Толлисан, мясо с овощами, (Германия).

Проводят органолептическую оценку консервов, тщательно перемешивают, отбирают среднюю пробу массой около 400 г и ставят сушить при температуре 60-65.

Высушенную пробу измельчают, пропускают через сито с отверстиями ячеек в 1 мм, хорошо перемешивают, помещают в стеклянные банки с притертыми пробками и хранят в холодильнике.

Из каждой подготовленной таким образом пробы берут навески для определения общего азота (с последующим пересчетом на "сырой" протеин), "сырой" клетчатки, "сырого" жира, "сырой" золы, кальция, фосфора и влаги. Одновременно размолотые пробы кормов помещают в специальные кюветы. Спектры диффузного отражения исследуемых проб консервированных кормов в ближней инфракрасной области снимают с помощью компьютеризированного спектрофотометра модели 4500 фирмы NIRSystems(США). Спектрофотометр обеспечивает сканирование спектра в диапазоне 1300-2598 нм. После снятия спектров к спектральным данным каждого образца вводят результаты химических анализов по перечисленным выше показателям, которые характеризуют химический состав и качество консервированных кормов.

Диапазон содержания "сырого" протеина в консервированных кормах для собак и кошек, перечисленных выше, составил от 22.44 до 4-9.81% на сухое вещество, "сырой" клетчатки - 3.20 - 7.23%, "сырого" жира - 13.64 - 41.36%, "сырой" золы - 7,55-14.55%, кальция 0.85 - 2.42%, фосфора - 0.96-1.67 и влаги (гигроскопической) - 4.50 - 10.34% соответственно.

Рассчитывают градуировочные уравнения по перечисленным выше показателям качества кормов и выбирают оптимальные длины волн для каждого из показателей.

Задача статистической обработки спектральной информации сводится к рассчету коэффициентов уравнения множественной линейной регрессии следующего вида;
Y = В(0) + В(1)X1 + В (2)X2 + ... + B(N)Xn
где Y - определяемый показатель качества сухого корма;
В(0), b(1), B(2)...В(n) - коэффициенты уравнения репрессии;
X1, X2,...Xn - независимые переменные при длинах волн 1, 2...n соответственно.

В качестве независимых переменных используют значения второй производной спектра при 1,2...n-ой длине волны.

Лучшее градуировочное уравнение для определения "сырого" протеина имеет коэффициенты и длины волн, приведенные в табл. 1 в конце описания.

В качестве независимых переменных в данном уравнении берут вторые производные при указанных длинах волн. Производные рассчитывают по интервалу в 8 нм.

Содержание "сырого" протеина в исследуемых пробах консервированных кормов для собак и кошек, установленное стандартным методом колеблется от 22.44 до 49.81%, составляя в среднем 37,88%.

Из приведенных данных видно, что все коэффициенты градуировочного уравнения статистически значимы при доверительной вероятности P = 0,99.

Наиболее существенным с точки зрения практического применения является величина среднеквадpатической погрешности, характеризующая точность определения "сырого" протеина по спектральным данным (спектру). В данном случае эта величина составила 1,15%, что подтверждает возможность определения "сырого" протеина ИК-методом.

Необходимо отметить, что разброс данных от линии регрессии обусловлен не только погрешностями инфракрасной спектроскопии, но и погрешностями химического метода. Поскольку для градуировки взяты результаты серийного (массового) анализа консервированных кормов, то в этих условиях стандартный метод допускает отклонения от среднего до 1,9%. В связи с этим полученные результаты вполне приемлемы и указывают на возможность применения метода инфракрасной спектроскопии для определения "сырого" протеина в консервированных кормах для собак и кошек.

Лучшее градуировочное уравнение для определения содержания "сырой" клетчатки имеет коэффициенты и длины волн, приведенные в табл. 2 в конце описания.

В качестве независимых переменных в данном уравнении берут вторые производные при указанных длинах волн. Производные рассчитывают с интервалом в 8 нм.

Содержание "сырой" клетчатки в пробах консервированных кормов по результатам химических анализов составило от 3.20 до 7.23%, а в среднем - 5.14%.

Из приведенных данных видно, что все коэффициенты градуировочного уравнения статистически значимы при доверительной вероятности 0.99.

Величина среднеквадратического отклонения от регрессии, характеризующая точность определения "сырой" клетчатки в консервированных кормах методом инфракрасной спектроскопии, равна 0.91%. Но разброс данных от линии регрессии вызван не только погрешностями инфракрасной спектроскопии, но и погрешностями химического метода. При определении "сырой" клетчатки стандартный метод допускает отклонения от среднего до 1.81%. Таким образом, полученные результаты вполне приемлемы и указывают на возможность использования метода инфракрасной спектроскопии для определения "сырой" клетчатки в консервированных кормах для собак и кошек одновременно.

Лучшее градуировочное уравнение для определения "сырого" жира имеет коэффициенты и длины волн, приведенные в табл. 3 в конце описания.

В качестве независимых переменных в данном уравнении берут вторые производные при указанных длинах волн. Производные рассчитывают по интервалу в 8 нм.

Содержание "сырого" жира в исследуемых пробах консервированных кормов для собак и кошек, установленное стандартным методом, колеблется от 13.64 до 41.36, составляя в среднем 26.28%.

Из приведенных данных видно, что все коэффициенты градуировочного уравнения статистически значимы при доверительной вероятности P=0,99.

Наиболее существенным с точки зрения практического применения является величина среднеквадратической погрешности, характеризующая точность определения "сырого" жира по спектральным данным (спектру). В данном случае эта величина составила 1.26%, что подтверждает возможность определения "сырого" жира ИК- методом.

Необходимо отметить, что разброс данных от линии регрессии обусловлен не только погрешностями инфракрасной спектроскопии, но и погрешностями химического метода. Поскольку для градуировки взяты результаты серийного (массового) анализа консервированных кормов, то в этих условиях стандартный метод допускает отклонения от среднего до 1,80%.

В связи с этим полученные результаты вполне приемлемы и указывают на возможность применения метода инфракрасной спектроскопии для определения "сырого" жира в консервированных кормах для собак и кошек.

Лучшее градуировочное уравнение для определения "сырой" золы имеет коэффициенты и длины волн, приведенные в табл. 4 в конце описания.

В качестве независимых переменных в данном уравнении берут вторые производные при указанных длинах волн. Производные рассчитывают по интервалу в 8 нм.

Содержание "сырой" золы в исследуемых пробах консервированных кормов для собак и кошек, установленное стандартным методом, колеблется от 7.55 до 14.55,8%, составляя в среднем 10.78%.

Из приведенных данных видно, что все коэффициенты градуировочного уравнения статистически значимы при доверительной вероятности P=0,99.

Наиболее существенным с точки зрения практического применения является величина среднеквадратической погрешности, характеризующая точность определения "сырой" золы по спектральным данным (спектру). В данном случае эта величина составила 0,65%, что подтверждает возможность определения "сырой" золы ИК-методом.

Необходимо отметить, что разброс данных от линии регрессии обусловлен не только погрешностями инфракрасной спектроскопии, но и погрешностями химического метода. Поскольку для градуировки взяты результаты серийного (массового) анализа консервированных кормов, то в этих условиях стандартный метод допускает отклонения от среднего до 0,88%. В связи с этим полученные результаты вполне приемлемы и указывают на возможность применения метода инфракрасной спектроскопии для определения "сырой" золы в консервированных кормах для собак и кошек.

Лучшее градуировочное уравнение для определения кальция имеет коэффициенты и длины волн, приведенные в табл. 5 в конце описания.

В качестве независимых переменных в данном уравнении берут вторые производные при указанных длинах волн. Производные рассчитывают по интервалу в 8 нм.

Содержание кальция в исследуемых пробах консервированных кормах для собак и кошек, установленное стандартным методом, колеблется от 0.85 до 2.42%, составляя в среднем 1,75%.

Из приведенных данных видно, что все коэффициенты градуировочного уравнения статистически значимы при доверительной вероятности P=0.99.

Наиболее существенным с точки зрения практического применения является величина среднеквадратической погрешности, характеризующая точность определения кальция по спектральным данным (спектру). В данном случае эта величина составила 0,14%, что подтверждает возможность определения кальция ИК-методом.

Необходимо отметить, что разброс данных от линии регрессии обусловлен не только погрешностями инфракрасной спектроскопии, но и погрешностями химического метода. Поскольку для градуировки взяты результаты серийного (массового) анализа консервированных кормов, то в этих условиях стандартный метод допускает отклонения от среднего до 0,20%.

В связи с этим полученные результаты вполне приемлемы и указывают на возможность применения метода инфракрасной спектроскопии для определения кальция в консервированных кормах для собак и кошек.

Лучшее градуировочное уравнение для определения фосфора имеет коэффициенты и длины волн, приведенные в табл. 6 в конце описания.

В качестве независимых переменных в данном уравнении берут вторые производные при указанных длинах волн. Производные рассчитывают по интервалу в 8 нм.

Содержание фосфора в исследуемых пробам консервированных кормов для собак, и кошек, установленное стандартным методом, колеблется от 0,96 до 1,67%, составляя в среднем 1,27%.

Из приведенных данных видно, что все коэффициенты градуировочного уравнения статистически значимы при доверительной вероятности F=0,99.

Наиболее существенным с точки зрения практического применения является величина среднеквадратической погрешности, характеризующая точность определения фосфора по спектральным данным (спектру). В данном случае эта величина составила 0,12%, что подтверждает возможность определения фосфора ИК-методом.

Необходимо отметить, что разброс данных от линии репрессии обусловлен не только погрешностями инфракрасной спектроскопии, но и погрешностями химического метода. Поскольку для градуировки взяты результаты серийного (массового) анализа консервированных кормов, то в этих условиях стандартный метод допускает отклонения от среднего до 0,21.

В связи с этим полученные результаты вполне приемлемы и указывают на возможность применения метода инфракрасной спектроскопии для определения фосфора в консервированных кормах для собак и кошек.

Лучшее градуировочное уравнение для определения влаги гигроскопической имеет коэффициенты и длины волн, приведенные в табл. 7 в конце описания.

В качестве независимых переменных в данном уравнении берут вторые производные при указанных длинах волн. Производные рассчитывают по интервалу в 8 нм.

Содержание влаги гигроскопической в исследуемых пробах консервированных кормов для собак и кошек, установленное стандартным методом, колеблется от 4,50 до 10.34%, составляя в среднем 6.90%.

Из приведенных данных видно, что все коэффициенты градуировочного уравнения статистически значимы при доверительной вероятности P=0,99.

Наиболее существенным с точки зрения практического применения является величина среднеквадратической погрешности, характеризующая точность определения гигроскопической влаги по спектральным данным (спектру).

В данном случае эта величина составила 0,50%, что подтверждает возможность определения ИК-методом.

Необходимо отметить, что разброс данных от линии регрессии обусловлен не только погрешностями инфракрасной спектроскопии, но и погрешностями химического метода. Поскольку для градуировки взяты результаты серийного (массового) анализа консервированных кормов, то в этих условиях стандартный метод допускает отклонения от среднего до 0,70%.

В связи с этим полученные результаты вполне приемлемы и указывают на возможность применения метода инфракрасной спектроскопии для определения гигроскопической влаги в консервированных кормах для собак и кошек.

Проверку работы единых градуировочных уравнений с использованием перечисленных выше коэффициентов и длин волн для анализа консервированных кормов, предназначенных собакам и кошкам, проводят по 10 пробам, в том числе по 5 пробам для собак и 5 пробам для кошек.

Результаты анализа контрольных образцов по единым градуировочным уравнениям для собак и кошек приведены в табл. 8 (см. в конце описания).

Как видно из данных табл. 8, разность между данными ИК-анализа и данными химических анализов укладывается в пределы допустимых отклонений.

Таким образом, данные анализа консервированных кормов для собак и кошек по единым градуировочным уравнениям хорошо согласуются с данными, полученными стандартными методами.

Источники информации
1. Марнов Д.И., Шумилин И.C. Горшкова Г.И. и др. Pукoводcтво по анализам кормов. М.: Колос, 1982.

2. Государственный стандарт. Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Метод определения содержания сырого протеина, сырой клетчатки, сырого жира и влаги с применением спектроскопии в ближней инфракрасной области. ГОСТ Р 50817 - 95.

3. Государственный стандарт. Комбикорма, комбикормовое сырье. Метод определения содержания сырой золы, кальция и фосфора с применением спектроскопии в ближней инфракрасной области. ГОСТ Р 50852-96.

4. Крищенко В.П. Ближняя инфракрасная спектроскопия. М., 1997, с. 333, 336-339.

5. Муллард И. Анализ кормов в ближней инфракрасной области в сб. Сельскохозяйственное использование спектроскопии в ближней инфракрасной области, 2-ой сб. научных тр. по ИКС, M. 1986, с. 37-42.

Формула изобретения

Способ определения качества кормов для сельскохозяйственных животных, включающий отбор проб, составление средней пробы, измельчение, снятие спектра в ближней ИК-области и получение результатов анализа на содержание "сырого" протеина, "сырой" клетчатки, "сырого" жира, "сырой" золы, кальция, фосфора и влаги с использованием определенных длин волн и коэффициентов, отличающийся тем, что анализ консервированных кормов для собак и кошек проводят по единым градуировочным уравнениям, представляющим уравнения множественной линейной регрессии
Y = B(0) + В(I)X1 + B(2)X2 + ... + B(n)Xn,
где Y - определяемый показатель;
Xn - значение второй производной спектра оптической плотности диффузного отражения, рассчитанной по интервалу 8 нм, при n-й длине волны;
B(n) - коэффициент регрессии при n-й переменной,
при этом для содержания "сырого" протеина используют длины волн: 2116,0, 1924,0 и 1556,0 нм и коэффициенты В(0) = 42,03, В(1) = 6142,60, В(2) = 850,42, В(3) = 1779,93; для "сырой" клетчатки: 2188,0, 2068,0 нм и коэффициенты В(0) = 4,87, В(1) = 2520,20, В(2) = -563,03; для "сырого" жира: 1740,0, 2280,0 2256,0 2312,0 нм и коэффициенты В(0) = 11,43, В(1) = 747,88, В(2) = 1083,52, В(3) = 527,20, В(4) = -50,61; для "сырой" золы: 2188,0, 1808,0, 1896, 1824 нм и коэффициенты В(0) = 11,93, В(1) = -2227,10, В(2) = -4375,91, В(3) =305,66, В(4) = 5661,88; для кальция: 1380,0, 2284,0 нм и коэффициенты В(0) = 2,40, В(1) = -281,66, В(2) = -44,17; для фосфора: 1804,0, 1912,0, 1620,0, 1712,0 нм и коэффициенты В(0) = 1,58, В(1) = -564,98, В(2) = 33,05, В(3) = -783,58, В(4) = -56,12; для влаги гигроскопической: 2272,0, 1388,0, 1956,0, 2148,0 нм и коэффициенты: В(0) = 9,07, В(1) = 602,07, В(2) = 264,47, В(3) = -819,87, В(4) = -526,70.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9