Unterschätzen Sie nicht die Genauigkeit von NIRS

Es ist allgemein anerkannt und etabliert, dass Futterproduzenten Futter analysieren sollten, um den Nährstoffgehalt und letztendlich die Qualität des Futters zu bestimmen. Es gab jedoch viel Verwirrung darüber, ob Futter mit nasschemischen Methoden oder Nahinfrarot-Reflexionsspektroskopie (NIRS) analysiert werden sollte.

Viele Ernährungswissenschaftler lehnen NIRS schnell ab und führen die schlechte Genauigkeit der Methode an. Allerdings hat NIRS einen langen Weg von seiner Einführung in die Futteranalyse zurückgelegt. Die Instrumentierung wurde verbessert, und das NIRS Forage &Feed Testing Consortium (NIRSC) hat große Fortschritte bei der Standardisierung und Optimierung der Verwendung von NIRS in der gesamten Branche gemacht.

NIRS ist eine Analysemethode, die die gleichen Prinzipien wie viele nasschemische Methoden verwendet. Nasschemische Analysemethoden verwenden eine Standardkurve, um eine unbekannte Probe mit bekannten Konzentrationen zu vergleichen, um Nährwerte zu bestimmen. NIRS verwendet Spektren, die von einem Detektor erzeugt werden, der die Reflexion von nahem Infrarotlicht auf einer Probe misst.

Eine Bibliothek von Probenspektren mit bekannten Bestandteilen (z. B. Prozent Protein und Prozent Säurewaschmittelfaser (ADF)), bestimmt durch Industriestandard-Nasschemieverfahren, wird mit den Spektren einer unbekannten Probe verglichen. Basierend darauf, wie die Spektren der unbekannten Probe mit denen in der bekannten Bibliothek verglichen werden, können Nährwerte bestimmt werden.

Die Verwendung von NIRS bietet mehrere Vorteile. Erstens ist die Zeit des Technikers ohne chemische Zusätze der einzige wirkliche Kostenfaktor für eine NIRS-Analyse. In nur einem NIRS-Scan können mehrere Bestandteile aus einer größeren Testportion gemessen werden, anstatt mehrere nasschemische Analysen mit mehreren Testportionen einzurichten. Daher ist NIRS eine kostengünstige Analyse.

Zweitens müssen die Proben nur getrocknet und gemahlen werden. Es sind keine Extraktionen erforderlich, sodass es sich bei geringer Probenvorbereitung um eine schnelle Turnaround-Analyse handelt. Drittens ist das Verfahren zerstörungsfrei. Dies ermöglicht es Forschern, ihre Proben aufzubewahren, und Produzenten können mehr nasschemische Analysen anfordern, z. B. Mineralien oder Nitrate. Viertens werden keine gefährlichen Abfälle produziert, da für die Analyse keine Chemikalien erforderlich sind, was NIRS zu einer umweltfreundlichen Lösung macht.

Da der Techniker den zu scannenden Becher einfach auf das Instrument lädt, gibt es schließlich weniger Quellen für potenzielle menschliche Fehler. Ein Bericht, der mit Gleichungen aus dem NIRSC erstellt wurde, das 15 Bestandteile hat, würde 179 Techniker erfordern, die Ereignisse für Nasschemie handhaben. Das sind 179 Punkte, an denen menschliche Fehler auftreten könnten, im Vergleich zu einem für NIRS!

Nachgewiesene Wiederholbarkeit

Das NIRSC hat Daten zusammengestellt, um zu zeigen, dass NIRS-Methoden die Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit gegenüber nasschemischen Methoden verbessern. Sieben NIRSC-Mitgliedslabore teilten ihre Daten von 33 Luzerne-Heuproben, die von 2013 bis 2019 im Rahmen der Teilnahme an den Eignungsprüfungen der National Forage Testing Association (NFTA) analysiert wurden.

Die Grafik zeigt die Rohproteinergebnisse im Vergleich zum Referenzmethodendurchschnitt (RMA). Die Referenzmethode für Protein ist die nasschemische Analyse von Stickstoff nach der Kjeldahl-Methode. Die RMA ist das durchschnittliche Ergebnis, das von allen Labors gemeldet wird, die die angegebene Methode verwenden. Obere und untere Akzeptanzgrenzen werden von der NFTA für jede Runde der Eignungsprüfung festgelegt.

Nahezu alle von den NIRS-Labors gemeldeten Rohproteinergebnisse liegen innerhalb der von der NFTA zugewiesenen Akzeptanzfenster auf der Grundlage der nasschemischen Methode. Daher ist dies ein robuster Beweis dafür, dass NIRS so genau ist wie Nasschemie. Wir möchten darauf hinweisen, dass die NIRS-Kalibrierungen für dieses Ergebnis auf präziser, genauer und robuster Nasschemie basieren müssen.

Das Horwitz-Verhältnis ist ein Index, der verwendet wird, um die Genauigkeit einer Methode über Labore hinweg zu messen (Reproduzierbarkeit). Niedrigere Verhältnisse weisen auf eine bessere Reproduzierbarkeit hin. Bei Anwendung auf Labortestergebnisse sind die NIRS-Horwitz-Verhältnisse insgesamt niedriger als bei der Nasschemie. Wir kommen zu dem Schluss, dass NIRS-Kalibrierungsmodelle, die auf der Grundlage guter Wissenschaft entwickelt und richtig angewendet werden, eine bessere Laborpräzision beibehalten als nasschemische Methoden.

Bessere Hardware

Die Instrumentierung für die NIRS-Analyse hat sich im Laufe der Jahre verbessert. Neue Technologien haben zu besseren Vorhersagen geführt. Laut David McIntosh vom NIRSC Instrument Hub an der University of Tennessee in Knoxville gibt es derzeit weniger Unterschiede von Instrument zu Instrument als zuvor.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die NIRS-Analyse von Futter ein akzeptabler Weg ist, um Nährwerte und Futterqualität zu bestimmen. Es ist erschwinglich, schnell, zerstörungsfrei, wiederholbar und umweltfreundlich. Die Instrumentierung für die NIRS-Analyse hat sich im Laufe der Jahre verbessert und spiegelt sich in genauen Ergebnissen wider. •

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