飼料質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)的研究進(jìn)展

張 燕， 王 園， 杜 涓， 劉 娜， 齊景偉， 安曉萍

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010018；2.智慧畜牧自治區(qū)高等學(xué)校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/內(nèi)蒙古自治區(qū)高校智慧畜牧集成攻關(guān)大平臺(tái)/內(nèi)蒙古自治區(qū)草食家畜飼料技術(shù)研究中心/國(guó)家乳業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中心奶牛繁育與養(yǎng)殖技術(shù)研究中心，內(nèi)蒙古呼和浩特 010018）

隨著我國(guó)畜禽養(yǎng)殖業(yè)正向著集約化、 標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展，飼料的需求量迅速增加，因而對(duì)飼料品質(zhì)把控也越來(lái)越重視。 高品質(zhì)飼料不僅能夠?yàn)轱暳袭a(chǎn)業(yè)帶來(lái)良好的信譽(yù)及經(jīng)濟(jì)收益，同時(shí)也能夠?qū)︷B(yǎng)殖業(yè)的生產(chǎn)效益產(chǎn)生積極的影響。并且隨著人們生活水平的大幅提高， 消費(fèi)者對(duì)畜禽產(chǎn)品的需求量日益增多，若飼料中含有害成分，動(dòng)物食之不僅會(huì)對(duì)其機(jī)體造成危害， 殘留在動(dòng)物體內(nèi)的有害成分還會(huì)影響人體健康，因此，飼料安全與食品安全息息相關(guān)， 飼料及飼料添加劑的質(zhì)量檢測(cè)是一項(xiàng)必要性的工作（崔海軍，2022；韓文軍等，2022；陳菲等，2021）。 在目前的研究進(jìn)展中有多種方法可以對(duì)飼料的質(zhì)量進(jìn)行有效檢測(cè)，主要可將其分為兩大類(lèi)， 分別為傳統(tǒng)飼料檢測(cè)技術(shù)研究以及新興飼料檢測(cè)研究，如表1 所示。本文綜述了新興技術(shù)在飼料質(zhì)量檢測(cè)中的研究進(jìn)展，以期為研究飼料檢測(cè)技術(shù)提供參考。

表1 飼料檢測(cè)手段與技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)

1 傳統(tǒng)飼料評(píng)價(jià)方法分類(lèi)及技術(shù)問(wèn)題

1.1 傳統(tǒng)飼料評(píng)價(jià)方法分類(lèi)

1.1.1 感官評(píng)價(jià) 感官評(píng)價(jià)是通過(guò)飼料的氣味、色澤、 質(zhì)地判定飼料質(zhì)量的好壞， 操作較為簡(jiǎn)單（王林林，2014），可以對(duì)飼料進(jìn)行快速、直觀的了解（王洋等，2021）。 然而人體的感覺(jué)器官、身體狀況、偏好等各方面都有不同，導(dǎo)致感官測(cè)試的結(jié)果不統(tǒng)一，從而產(chǎn)生無(wú)法預(yù)測(cè)的后果。因此需要進(jìn)行專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)以及經(jīng)驗(yàn)積累（劉奇，2022），盡可能消除主觀性帶來(lái)的誤差。

1.1.2 傳統(tǒng)化學(xué)檢測(cè)法 化學(xué)分析方法是通過(guò)對(duì)飼料的物理性狀、營(yíng)養(yǎng)成分、有毒有害物質(zhì)等進(jìn)行定性定量研究，從而對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行全面、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。與感官評(píng)定相比，該方法具有更高的準(zhǔn)確性和客觀性，整體檢驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、成份多元化。 常見(jiàn)的飼料質(zhì)量檢測(cè)指標(biāo)如表2 所示， 但此方法較為繁瑣，耗時(shí)耗力，成本較大。

表2 常見(jiàn)飼料檢測(cè)指標(biāo)及方法

1.2 傳統(tǒng)化學(xué)檢測(cè)技術(shù)存在的主要問(wèn)題 飼料的品質(zhì)與安全是關(guān)系到養(yǎng)殖戶經(jīng)濟(jì)利益的重要因素， 而劣質(zhì)的飼料則會(huì)對(duì)食用動(dòng)物產(chǎn)生直接或間接的損害。 因此飼料的質(zhì)量和安全性問(wèn)題日益受到人們的關(guān)注。 但是目前在飼料檢測(cè)的過(guò)程中存在一些不足，首先，由于檢驗(yàn)周期較長(zhǎng)，企業(yè)無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)做出選擇，避免風(fēng)險(xiǎn)（楊瑩等，2020）。其次，檢測(cè)儀器與化學(xué)試劑較為昂貴，成本較高。檢測(cè)人員如果不具備專(zhuān)業(yè)能力會(huì)造成樣品浪費(fèi)、設(shè)備故障和試劑中毒等問(wèn)題。

根據(jù)當(dāng)前飼料檢測(cè)情況分析，國(guó)內(nèi)雖建立了統(tǒng)一的質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)， 但是還需進(jìn)一步完善檢測(cè)體系。在飼料生產(chǎn)、技術(shù)檢驗(yàn)方面，一些企業(yè)不按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)，而按自己的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)。 對(duì)于此種現(xiàn)象，提高飼料檢測(cè)技術(shù)的適用性極其重要。

2 新興檢測(cè)技術(shù)分類(lèi)及應(yīng)用

目前， 我國(guó)飼料質(zhì)量的常規(guī)檢測(cè)技術(shù)已有較為成熟、完整的工藝過(guò)程，但一些技術(shù)仍無(wú)法同時(shí)達(dá)到客觀、快速和準(zhǔn)確的要求。一些傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)在添加劑等其他物質(zhì)檢測(cè)中不適用， 新興技術(shù)具有樣品檢測(cè)時(shí)間短，減少了樣品前處理、試劑配制和試驗(yàn)操作的時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)。 對(duì)檢測(cè)人員專(zhuān)業(yè)性要求也不高，操作較為簡(jiǎn)單。但是新型檢測(cè)技術(shù)有時(shí)也不能有效識(shí)別并檢測(cè)相關(guān)物質(zhì)。 因此依據(jù)目前發(fā)展情況， 需要將傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)與新型檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合，這樣能夠全方位、客觀的對(duì)飼料進(jìn)行質(zhì)量把關(guān)。

2.1 光譜技術(shù)

2.1.1 近紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用 近紅外光譜技術(shù)（NIRS）是一種結(jié)合計(jì)算機(jī)、光譜、化學(xué)計(jì)量學(xué)等先進(jìn)的定性定量檢測(cè)技術(shù)，其以漫反射的方式獲取近紅外區(qū)的光譜，并采用主成分分析、偏最小二乘法等化學(xué)計(jì)量方法，對(duì)所測(cè)成分進(jìn)行線性或非線性的定量預(yù)測(cè)（納嶸等，2022；Be等，2021；Caixia Zhang等，2017）。檢測(cè)時(shí)樣品不受氣體、液體、化學(xué)等特殊形狀的約束，而且在采集完數(shù)據(jù)后，可以返回生產(chǎn)線進(jìn)行處理，不會(huì)產(chǎn)生浪費(fèi)和污染。

許瑞軒等（2022）采集了苜蓿玉米套作系統(tǒng)的青貯飼料樣品， 并嘗試使用玉米青貯的近紅外模型預(yù)測(cè)此類(lèi)青貯玉米和少量苜蓿混合青貯飼料的化學(xué)營(yíng)養(yǎng)成分和發(fā)酵品質(zhì)， 結(jié)果表明干物質(zhì)和粗蛋白質(zhì)的預(yù)測(cè)精度達(dá)到要求。 Wajizah等（2020）采用近紅外分析技術(shù)對(duì)動(dòng)物飼料的幾種營(yíng)養(yǎng)參數(shù)進(jìn)行了預(yù)測(cè)，結(jié)果顯示，近紅外光譜技術(shù)可快速確定動(dòng)物飼料中營(yíng)養(yǎng)參數(shù)。 納嶸等（2021）建立了紫花苜蓿常規(guī)養(yǎng)分含量的近紅外分析模型，用于快速檢測(cè)紫花苜蓿中水分、粗蛋白質(zhì)、中性洗滌纖維的含量，但是無(wú)法精確地預(yù)測(cè)粗脂肪、酸性洗滌纖維和粗灰分的含量，需要進(jìn)一步調(diào)整和優(yōu)化。

近紅外光譜技術(shù)可以快速、準(zhǔn)確地對(duì)飼料中的各種組分進(jìn)行分析，而且不會(huì)損失樣品，因此已在飼料原料及成品品質(zhì)檢測(cè)上得到了廣泛的應(yīng)用。

2.1.2 高光譜成像技術(shù)的應(yīng)用 高光譜成像是一種將計(jì)算機(jī)視覺(jué)和光譜技術(shù)相結(jié)合的高科技手段。通過(guò)對(duì)圖象的分析，可以利用其頻譜信息來(lái)探測(cè)樣品的內(nèi)在質(zhì)量（付苗苗等，2017）。與近紅外光譜技術(shù)相比， 高光譜分析技術(shù)可以對(duì)組分進(jìn)行更為全面的分析。

Kong 等（2022）通過(guò)高光譜成像和機(jī)器學(xué)習(xí)快速無(wú)損檢測(cè)海洋魚(yú)粉摻假，結(jié)果表明此種方法準(zhǔn)確率較高，為飼料廠提供了一種有前途的技術(shù)，可以識(shí)別含有羽毛粉，副產(chǎn)品魚(yú)粉或二元摻雜物的摻假魚(yú)粉。Pierna 等（2014）采用高光譜技術(shù)解決了豆粕中的三聚氰胺和氰尿酸污染問(wèn)題。試驗(yàn)使用光譜儀采集光譜數(shù)據(jù)并建立模型，結(jié)果顯示次項(xiàng)研究允許檢測(cè)低水平的三聚氰胺，并且還揭示了量化豆粕中三聚氰胺的可行性的一些局限性。高睿等（2019）為確定牧草粗蛋白質(zhì)含量的高光譜特征波段及最優(yōu)檢測(cè)模型，對(duì)牧草葉片進(jìn)行高光譜圖像采集，并且同時(shí)使用凱氏定氮法對(duì)采集的牧草樣本進(jìn)行粗蛋白質(zhì)化學(xué)值測(cè)定，結(jié)果表明模型精度較高，為指導(dǎo)草業(yè)生產(chǎn)開(kāi)拓了新的技術(shù)思路。

雖然對(duì)高光譜技術(shù)進(jìn)行了大量的研究， 但是在實(shí)際生產(chǎn)中，由于溫度、濕度、霉變等諸多因素的影響。另外，由于光譜數(shù)據(jù)采集所需的儀器設(shè)備價(jià)格較高， 對(duì)數(shù)據(jù)處理的專(zhuān)業(yè)性要求也較高，因此， 利用高光譜技術(shù)進(jìn)行飼料質(zhì)量檢測(cè)應(yīng)用范圍還很有限。

2.2 液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)合技術(shù)的應(yīng)用 色譜技術(shù)是一種高度分離的技術(shù)，質(zhì)譜技術(shù)可以定性地分析復(fù)合化合物的結(jié)構(gòu)， 而色譜-質(zhì)譜技術(shù)融合使用結(jié)合了兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)一些不能汽化的物質(zhì)通過(guò)液相系統(tǒng)分離后進(jìn)入質(zhì)譜系統(tǒng)進(jìn)一步分離和分析。

Pietruk 等（2015）采用液相色譜-質(zhì)譜分析法對(duì)飼料中殘留水平的15 種球蟲(chóng)抑制劑進(jìn)行了分析，試驗(yàn)結(jié)果表明可以解釋某些球蟲(chóng)抑制劑定量的問(wèn)題。李彩虹等（2022）采用超高效液相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用法， 建立玉米籽粒中11 種生物毒素的快速檢測(cè)方法，結(jié)果表明此種方法快速高效，具備較強(qiáng)實(shí)用性。Ouakhssase 等（2019）采用高壓液相色譜與串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用測(cè)定玉米中的黃曲霉毒素，結(jié)果表明該方法可用于玉米黃曲霉毒素的常規(guī)分析，并且需要較少的溶劑消耗，從而減少了分析的時(shí)間和成本。

當(dāng)前液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)非常適合在飼料檢測(cè)領(lǐng)域中開(kāi)展對(duì)違禁藥物的檢測(cè)、 未知添加藥物的分析，具有檢測(cè)精度高、靈敏度高、檢出限低等特點(diǎn)。 但在應(yīng)用中受到諸多因素的影響，如飼料添加劑發(fā)生變異、儀器昂貴等問(wèn)題，限制了該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用。

2.3 計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)（CVs）是一種一定程度上可實(shí)現(xiàn)人類(lèi)視覺(jué)功能的智能系統(tǒng)（Huang，1996）。 該方法的主要目的是通過(guò)對(duì)圖像進(jìn)行檢測(cè)， 再由圖像處理系統(tǒng)將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。 在此基礎(chǔ)上，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行特征提取，以完成對(duì)目標(biāo)的識(shí)別與探測(cè)。 該方法具有分析簡(jiǎn)單、快速、無(wú)損的優(yōu)點(diǎn)。 何沖等（2016）運(yùn)用了計(jì)算機(jī)線陣光學(xué)成像技術(shù)系統(tǒng)， 對(duì)顆粒飼料自動(dòng)動(dòng)態(tài)掃描以獲取飼料顆粒圖像，并對(duì)圖像進(jìn)行特征分析，實(shí)現(xiàn)了顆粒飼料基本物理特性參數(shù)的檢測(cè)與粉碎機(jī)篩網(wǎng)破碎自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。Gamara 等（2020）提出了一種基于模糊邏輯的蝦飼料類(lèi)型分類(lèi)系統(tǒng)， 得出了93.33%的正確分類(lèi)準(zhǔn)確率， 由此可以得出結(jié)論，可以利用模糊邏輯來(lái)確定與輸入特征相對(duì)應(yīng)的合適的蝦飼料類(lèi)型。

計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)在工業(yè)、 食品等行業(yè)都有廣泛涉及，但在飼料檢測(cè)方面仍鮮有報(bào)道，隨著畜牧業(yè)的快速發(fā)展，飼料品質(zhì)將面臨更多的挑戰(zhàn)，而此檢測(cè)法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)新物質(zhì)組分的檢測(cè)， 具有很好的擴(kuò)展性。

2.4 電化學(xué)檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用 電子鼻和電子舌分析技術(shù)是一種通過(guò)嗅覺(jué)特征的指紋識(shí)別技術(shù)。此技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)， 包括食品評(píng)價(jià)（Tan 等，2020）、酒類(lèi)評(píng)價(jià)（Viejo 等，2020）、紅茶發(fā)酵監(jiān)測(cè)（Sharmilan 等，2020）等方面。 與傳統(tǒng)的感官評(píng)價(jià)相比較， 電子鼻和電子舌片具有高靈敏度、易于制備、操作安全、快速、檢測(cè)費(fèi)用低廉等特點(diǎn)。

Ottoboni 等 （2018） 采用電子鼻聯(lián)合側(cè)流免疫的方法測(cè)定在玉米樣品中的黃曲霉毒素和伏馬菌素，試驗(yàn)結(jié)果顯示，電子鼻可以檢測(cè)玉米仁庫(kù)存中黃曲霉毒素、伏馬菌素或二者的污染。 鮑偉等（2019）對(duì)巴馬香豬的精制飼料中加入金槍魚(yú)進(jìn)行了研究， 并利用電子舌檢測(cè)技術(shù)和高效液相色譜法對(duì)其進(jìn)行了分析， 發(fā)現(xiàn)兩種主要成分累積方差貢獻(xiàn)率為99.41%， 可以反映出豬肉的味道變化。

電子鼻檢測(cè)技術(shù)可以對(duì)飼料的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)原材料的質(zhì)量進(jìn)行追蹤和分析，但不會(huì)對(duì)產(chǎn)品造成損害。 電子舌分析技術(shù)在食品與水果新鮮度檢測(cè)應(yīng)用比較廣泛， 在飼料品質(zhì)檢測(cè)工業(yè)中有極少報(bào)道， 但對(duì)飼料分析的應(yīng)用則是可能的和預(yù)見(jiàn)得到的。

3 新興技術(shù)便攜化

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展， 利用新興飼料檢測(cè)技術(shù)結(jié)果更加準(zhǔn)確、客觀。 隨著應(yīng)用場(chǎng)景逐漸增多，在實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)無(wú)法滿足部分需求， 所以移動(dòng)檢測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)作為較方便的檢測(cè)手段逐漸被應(yīng)用于大部分市場(chǎng)中。 檢測(cè)儀器小型化已經(jīng)成為其較為重要的發(fā)展趨勢(shì)。

劉輝等（2010）研制了一種用于測(cè)定飼料中揮發(fā)性鹽基氮 （TVB-N） 含量的電子鼻測(cè)量系統(tǒng)，該設(shè)備體積小便于攜帶，但是有誤差，因此還有必要尋求更為有效的建模方法， 同時(shí)電子鼻系統(tǒng)的準(zhǔn)確度需要進(jìn)一步的提高。 Yue Ma 等（2019）研究使用便攜式光譜儀檢測(cè)飼料及桑葉中的營(yíng)養(yǎng)成分， 預(yù)測(cè)效果較為滿意。 郭麗麗等（2021）利用便攜式近紅外儀在反芻動(dòng)物飼料質(zhì)量分析中采用兩種儀器采集光譜， 采用PLS 法建立各種指標(biāo)模型，結(jié)果顯示數(shù)據(jù)良好，這為現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)提供了重要數(shù)據(jù)參考。

4 總結(jié)與展望

隨著人民生活水平的提高， 對(duì)高質(zhì)量的畜產(chǎn)品的需求日益增長(zhǎng)， 傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式已無(wú)法適應(yīng)市場(chǎng)的需要。 而飼料品質(zhì)及安全與畜禽產(chǎn)品息息相關(guān)，對(duì)此飼料檢測(cè)技術(shù)將尤為重要。感官評(píng)審可以對(duì)飼料進(jìn)行快速、直觀地了解，但此方法具有主觀因素。 高端儀器的研發(fā)促進(jìn)了化學(xué)成分分析檢測(cè)的發(fā)展，支持并獲取高精準(zhǔn)度數(shù)據(jù)，并且?guī)?dòng)了飼料工業(yè)的發(fā)展。 利用新興技術(shù)可以對(duì)飼料質(zhì)量進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)。 在飼料檢驗(yàn)中，各種檢驗(yàn)技術(shù)反映了不同的發(fā)展趨勢(shì)并且映射出各自的優(yōu)點(diǎn)，反映了各自的測(cè)試領(lǐng)域并且得到廣泛運(yùn)用。

綜上所述，傳統(tǒng)技術(shù)雖有一定的局限性，但隨著新技術(shù)的發(fā)展，新型的檢測(cè)技術(shù)應(yīng)向?qū)嵱?、精?xì)化、信息化方向發(fā)展，提高其使用效率，為飼料質(zhì)量及安全提供技術(shù)支撐。 最后， 要強(qiáng)化市場(chǎng)質(zhì)量控制，推進(jìn)飼料生產(chǎn)機(jī)械化，打破專(zhuān)家的依賴性，推動(dòng)飼料質(zhì)量的研究。