飼料蛋白質(zhì)加工中的計(jì)算機(jī)視頻數(shù)據(jù)采集應(yīng)用分析

馬 娟，王雅靜

（山西財(cái)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西太原 030031）

我國(guó)飼料工業(yè)在上世紀(jì)七十年代開始起步，通過多年發(fā)展，形成飼料工業(yè)體系。飼料產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，飼料工業(yè)法規(guī)、政策等不斷完善。不僅重視飼料營(yíng)養(yǎng)、安全，也關(guān)注飼料產(chǎn)品對(duì)環(huán)境，動(dòng)物產(chǎn)品的影響等。在畜禽養(yǎng)殖中，蛋白質(zhì)是畜禽所需的重要營(yíng)養(yǎng)之一。能量、蛋白質(zhì)是飼料的主體。蛋白質(zhì)是滿足畜禽生長(zhǎng)、發(fā)育所需營(yíng)養(yǎng)的核心。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)飼料蛋白質(zhì)資源有50%以上的缺口。過去在飼料生產(chǎn)中忽視蛋白質(zhì)的供應(yīng)，只重視能量供應(yīng)，導(dǎo)致飼料營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)不平衡。現(xiàn)代飼料蛋白質(zhì)越來越受到重視，在飼料蛋白質(zhì)加工中，要及時(shí)準(zhǔn)確地采集、處理相關(guān)信息，全面監(jiān)測(cè)，保證飼料產(chǎn)品的綜合效益。由于生產(chǎn)生活水平不斷提高，數(shù)據(jù)采集技術(shù)越來越被人們重視，應(yīng)用范圍不斷拓展。計(jì)算機(jī)視頻數(shù)據(jù)采集技術(shù)是一種重要的數(shù)據(jù)采集分析技術(shù)，用于飼料蛋白質(zhì)加工中，有利于蛋白質(zhì)的合理配比，避免對(duì)飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值造成不利影響。

1 飼料蛋白質(zhì)加工對(duì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的影響

在飼料加工中，溫度會(huì)影響蛋白質(zhì)。主要是蛋白質(zhì)溶解度發(fā)生改變。熱加工處理全價(jià)粉料，蛋白質(zhì)溶解度損失率大約在3.96%～40.28%。如果增加溫度，會(huì)降低蛋白質(zhì)溶解度損失率。其中時(shí)間作用也會(huì)發(fā)揮作用。但最主要的影響因素是溫度。觀察大豆粕進(jìn)蛋白質(zhì)溶解發(fā)現(xiàn)，溫度上升會(huì)破壞蛋白質(zhì)的天然高級(jí)結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)分子中的疏水性成分大量暴露。氫鍵和二硫鍵也被明顯破壞。由于溫度上升，會(huì)降低蛋白質(zhì)溶解度，氨基酸、還原糖出現(xiàn)美拉德反應(yīng)。

在配合飼料中，賴氨酸含量減少的首要因素是由于美拉德反應(yīng)。進(jìn)行飼料熱加工時(shí)，賴氨酸美拉德反應(yīng)更加迅速。由于溫度的增加，在美拉德反應(yīng)的作用下，賴氨酸含量逐漸減少。如果要減緩賴氨酸的損失速率，可以通過增加水分含量的方式。

由于延長(zhǎng)時(shí)間、增加溫度還會(huì)損耗還原糖，從而使還原糖含量明顯減少。增加水分可以減少還原糖的損失速率。羥甲糠醛是導(dǎo)致美拉德反應(yīng)的重要因素，在短時(shí)間內(nèi)溫度增加，羥甲糠醛含量會(huì)明顯減少，從而變?yōu)槊览潞肿兾镔|(zhì)。褐變物質(zhì)變化在增加水分后并不明顯，也有一定的緩慢增長(zhǎng)。同時(shí)，羥甲糠醛的轉(zhuǎn)變速度減緩，賴氨酸是蛋白質(zhì)的一種，在配合飼料加工中，由于美拉德反應(yīng)降低了賴氨酸含量。羰基化合物由還原糖、脂質(zhì)過氧化生成（陳影等，2019）。隨著水分含量的增加，脫水反應(yīng)減緩反應(yīng)速度。遇到高溫時(shí)，較高的水分含量產(chǎn)生歧化反應(yīng)，如果降低溫度會(huì)抑制高溫破壞賴氨酸的作用。增加水分可以減少其含量的損失。一些蛋白質(zhì)降解產(chǎn)物及部分氨態(tài)氮能溶于水。雖然延長(zhǎng)時(shí)間，增加溫度會(huì)損耗一定的蛋白質(zhì)，但適當(dāng)增加水分會(huì)減少蛋白質(zhì)損失，促進(jìn)其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。在配合飼料熱加工中，水分、時(shí)間、溫度互相抑制、互相推動(dòng)。溫度越高，時(shí)間越長(zhǎng)，破壞蛋白質(zhì)程度越高，蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值流失越嚴(yán)重。為保持飼料蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，需合理增加水分，適當(dāng)降低溫度，在實(shí)際生產(chǎn)中需要加強(qiáng)加工監(jiān)測(cè)。

2 計(jì)算機(jī)視頻數(shù)據(jù)采集技術(shù)特點(diǎn)

2.1 計(jì)算機(jī)視頻數(shù)據(jù)采集技術(shù)原理和過程 數(shù)據(jù)采集技術(shù)是一種自動(dòng)采集數(shù)據(jù)的技術(shù)。數(shù)據(jù)采集是計(jì)算機(jī)連接外部物理世界的橋梁。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，數(shù)據(jù)采集越來越重要。不同類型的信號(hào)在采集上也有不同的難易程度。計(jì)算機(jī)視頻數(shù)據(jù)采集是將采集的視頻信號(hào)向數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化。數(shù)據(jù)收集整理設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、數(shù)據(jù)收集設(shè)備等都是其組成部分。傳感設(shè)備在數(shù)據(jù)采集中發(fā)揮重要作用。自動(dòng)圖像采集技術(shù)的電路較復(fù)雜，成本較高。但使用專用圖像采集芯片，主處理器不參與采集過程，不占用CPU的時(shí)間?；谔幚砥鞯膱D像采集技術(shù)電路簡(jiǎn)單，成本低，在CPU控制下采集圖像，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，要求較高的處理器速度。

在數(shù)據(jù)收集階段。使用攝像、鏡頭、電視設(shè)備等收集視頻數(shù)據(jù)。攝像設(shè)施通過光信號(hào)收集需要收集的數(shù)據(jù)。然后通過光電傳感轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，轉(zhuǎn)換視頻數(shù)據(jù)采集。圖像傳感器發(fā)揮重要作用，通過收集設(shè)備收集視頻信號(hào)。光源信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，需要圖像傳感器。CMOS、CCD是常用的圖像傳感技術(shù)。這一階段的主要工作是將光源信號(hào)轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)。攝像鏡頭也十分重要，屬于光學(xué)設(shè)備，采集光信號(hào)。鏡頭的好壞與視頻數(shù)據(jù)的清晰、完整密切相關(guān)。攝像過程中，攝像設(shè)備的安裝、固定是云臺(tái)。方便推來、挪移攝像設(shè)備，使監(jiān)控范圍擴(kuò)大。

在數(shù)據(jù)傳輸階段，將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。視頻數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的范圍、組網(wǎng)方式，依據(jù)數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。過去使用有線傳輸技術(shù)、光纖傳輸技術(shù)、傳輸基帶信號(hào)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。現(xiàn)代主要使用無線連接的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，利用視頻編碼器壓縮視頻信號(hào)，形成IP流，視頻解碼器的設(shè)備在另一端，將視頻信號(hào)還原。無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展減少了傳輸成本，增加了傳輸數(shù)據(jù)的傳輸距離，促進(jìn)視頻數(shù)據(jù)采集技術(shù)的進(jìn)步（孟瑩瑩等，2019）。

在數(shù)據(jù)收集整理階段，處理視頻數(shù)據(jù)并進(jìn)行保存。視頻數(shù)據(jù)進(jìn)入收集系統(tǒng)后，由于其特殊性，或者需要有一定的保存時(shí)間，要再次整理。過去大部分使用錄像設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。如錄像帶保存、錄像設(shè)備存儲(chǔ)等。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷進(jìn)步，自動(dòng)保存技術(shù)、視頻處理進(jìn)一步發(fā)展。二次處理電子模擬信號(hào)可以去除干擾信號(hào)，轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)。實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)通常也會(huì)使用。

2.2 計(jì)算機(jī)視頻數(shù)據(jù)采集技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)主要包括：第一，光程的精確度要求不高。第二，簡(jiǎn)單、快速，不消耗樣品，沒有繁瑣的前處理。第三，可用透射模式，對(duì)固體樣品直接分析。穿透性高強(qiáng)。第四，檢測(cè)過程無污染，有環(huán)保效果。第五，所用視頻材料便宜，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，并且儀器構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，方便維護(hù)，檢測(cè)范圍不斷拓展。第六，多個(gè)樣品檢測(cè)不同的化學(xué)指標(biāo)可以同時(shí)完成。

缺點(diǎn)主要包括：第一，建模難度大，計(jì)量學(xué)方法的選擇都會(huì)影響分析結(jié)果。第二，靈敏度比較差。測(cè)定的是合頻吸收、倍頻吸收。

3 計(jì)算機(jī)視頻數(shù)據(jù)采集技術(shù)在飼料蛋白質(zhì)加工檢測(cè)中的應(yīng)用

3.1 檢測(cè)常規(guī)成分 早期檢測(cè)谷物類原料中的脂肪、水分、粗蛋白質(zhì)等，使用視頻數(shù)據(jù)采集技術(shù)。隨著技術(shù)的發(fā)展，在飼草原料品質(zhì)檢測(cè)中有良好的效果。檢測(cè)豆類的氮含量時(shí)，建立良好的定標(biāo)模型也會(huì)應(yīng)用視頻數(shù)據(jù)采集技術(shù)。

3.2 檢測(cè)氨基酸 在研究蛋白質(zhì)代謝模型、動(dòng)物飼養(yǎng)等中，檢測(cè)氨基酸具有重要意義。構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位是氨基酸。賴氨酸是合成體蛋白不可缺少的成分，對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)、繁殖和發(fā)育有直接或間接的影響（梁世岳等，2019）。飼料原料的氨基酸含量可以使用視頻數(shù)據(jù)采集技術(shù)快速檢測(cè)。也可以在線監(jiān)測(cè)氨基酸含量，從而調(diào)整飼料配比，提高飼料質(zhì)量。

3.3 其他檢測(cè) 視頻數(shù)據(jù)采集技術(shù)也用于飼料維生素、礦物質(zhì)等檢測(cè)。國(guó)際上首次應(yīng)用其檢測(cè)大豆的Zn、Mn、Fe、Na等是在2000年，獲得良好的結(jié)果。

3.4 飼料品質(zhì)的評(píng)價(jià) 視頻數(shù)據(jù)采集技術(shù)可以評(píng)估飼料品質(zhì)，能快速、有效的采集數(shù)據(jù)。從而檢測(cè)飼料中的礦物質(zhì)、酸性纖維、粗蛋白質(zhì)等。也可以間接從動(dòng)物排泄物中預(yù)測(cè)飼料品質(zhì)（李敬等，2018）。為飼料原料咨詢者、研究員、家畜營(yíng)養(yǎng)學(xué)家等提供參考。

目前，現(xiàn)代混合飼料比傳統(tǒng)單一青貯飼料、飼草飼料等應(yīng)用更加廣泛，不斷擴(kuò)充不同地域的樣品，檢測(cè)的樣品種屬分類更加豐富（于菲等，2019）。建立完善的模型數(shù)據(jù)庫(kù)，獲取不同模型的定標(biāo)方程。

4 計(jì)算機(jī)視頻數(shù)據(jù)采集技術(shù)的應(yīng)用前景

飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值需要通過合理的檢測(cè)手段獲取，飼料工業(yè)需要準(zhǔn)確、快速地獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)，從而合理評(píng)估飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，滿足市場(chǎng)需求。在滿足動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)需求的同時(shí)合理設(shè)置配方，降低飼料企業(yè)成本（趙艷等，2018）。隨著采集技術(shù)不斷發(fā)展，視頻數(shù)據(jù)采集發(fā)展前景廣闊。在飼料分析中不僅可以檢測(cè)分析蛋白質(zhì)等常量成分，也可以檢測(cè)有毒有害等微量成分。另外，可以對(duì)預(yù)混添加劑中的物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。從而綜合評(píng)估飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。也能在線監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)飼料加工中的營(yíng)養(yǎng)成分，保證飼料產(chǎn)品的質(zhì)量。

5 結(jié)語

總之，蛋白質(zhì)是配合飼料的核心部分，可以應(yīng)用視頻數(shù)據(jù)采集技術(shù)檢測(cè)飼料蛋白質(zhì)加工中的相關(guān)成分，評(píng)估飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。但計(jì)算機(jī)及其配套軟件、近紅外儀器操作技術(shù)、定標(biāo)樣品的選擇等也會(huì)影響應(yīng)用效果。因此，要實(shí)行系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化操作，應(yīng)用專業(yè)的采集分析儀器，保證檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。