О точности результатов измерений показателей кормов с помощью NIR-анализаторов

Что это за NIR-анализ? 

С древних времен человек наблюдал появление радуги во время гроз при прохождении через фронт осадков солнечных лучей. Однако только в 17 веке Исаак Ньютон, проведя опыт с двумя стеклянными призмами (монохроматоры – оптические элементы для спектрального анализа), показал, что солнечные лучи на самом деле состоят из всех цветов радуги (т.н. – оптический спектр видимой области). 

Этим самым было положено начало исследования спектров электромагнитного излучения и в других областях. В 1800 году Уильям Гершель выполнил эксперимент также со спектром в видимой области и обнаружил, что за красной областью видимого спектра присутствует тепловое излучение, невидимое для глазвоздействие которого можно обнаружить с помощью термометра: 

Спектр электромагнитного излучения

Так была обнаружена еще одна область спектра – инфракрасная область (область тепловых лучей) спектра электромагнитного излучения, которая, однако, практического значения на тот момент никакого не имела. 

Что же представляет собой понятие «спектр»? Спектр (spectrumлат., – представление, образ) электромагнитных излучений (далее – спектр) — это совокупность значений интенсивностей электромагнитного излучения, упорядоченных по частотам (длинам волн).Чаще всего рассматривают частотные или энергетические спектры, причем условно весь спектр разделяют на следующие спектральные области: 

Разделение электромагнитного спектра на области

Причем, согласно действующему международному стандарту ISO 20473: 2007  Opticsandphotonics — Spectralbands вся инфракрасная область спектра разбита на 3 диапазона (см. рис.), а наиболее интересующий нас спектральный диапазон – ближняя инфракрасная область (далее – БИК-или NIR-область) находится в диапазоне длин волн от 780 нм (красная граница видимой области) до 3000 нм. 

Как устроены NIR-анализаторы?  

NIR (БИК) – ближняя инфракрасная область 

С чем связан этот интерес к БИК-области? Мы не будем сейчас вникать в детали, но дело в том, что именно в этой области имеются спектральные полосы, которые могут характеризовать содержание различных органических веществ, в том числе и важнейших нутриентов кормов, что является основой методов их количественного спектрального анализа: 

Белок, крахмал, жир, влага, целлюлоза, сахар - спектральный анализ

Что такое спектральный анализ? 

Спектральный анализ – физический метод качественного и количественного определения элементного и молекулярного состава различных объектов, основанный на взаимодействии электромагнитного излучения и вещества. Ниже представлена условная оптическая схема построения спектрального NIR-анализатора, реализующего экспрессный неразрушающий метод физико-химического анализа образцов различной природы. При этом образец помещается в кювету: 

Оптическая схема построения спектрального анализатора

Именно это обстоятельство послужило практической основой бурного развития метода БИК-спектрометрии и ее приложений для анализа различных сельскохозяйственных объектов в 60-х годах прошлого века.Пионерской в этом направлении считается работа Карла Норриса (США), которая была выполнена в 1968 году, и когда NIR-анализатор впервые был применен для измерения содержания влаги, белка и жира в бобах сои. С тех пор БИК-технологии получили широкое распространение в практике анализа самых разнообразных объектов, начиная от пищевого сырья, кормов, фармацевтических препаратов, и заканчивая неразрушающими методами контроля селекционного материала и свежести куриных яиц. Поскольку все питательные вещества состоят из органических молекул, это делает БИК технологии полезным инструментом для их анализа. 

БИК-технология простыми словами

Принципы БИК-спектрометрии и виды NIR-анализаторов 

Теперь нам необходимо разобраться как строится схема спектрального анализа с использованием БИК-технологий: 

Принципы БИК-спектрометрии

Как видно из вышеприведенного рисунка, оптические схемы NIR-анализаторов, в основном, строятся по двум основным принципам:  

Также NIR-анализаторы можно разделить по их назначению на:  

Обзор анализатора на примере портативного NIR-анализатора кормов AgriNIR 

Назначение прибора 

В качестве наглядного примера рассмотрим портативный NIR-анализатор кормов AgriNIR, работающий на принципе БИК-отражения и выпускаемый итальянской компанией 
Dinamica Generale S.p.A.: 

Портативный БИК-анализатор кормов

NIR-анализатор AgriNIR™ представляет собой портативный оптический анализатор сочных и грубых кормов. Принцип работы анализатора основан на методе спектроскопии отражения в ближней инфракрасной области. 

Анализатор применяется для измерения содержания в анализируемом материале: 

С помощью анализатора AgriNIR™ можно за несколько секунд выполнить анализ показателей наиболее важных и меняющихся во времени составляющих рационов (кормов). Эти данные об их действительной питательной ценности можно использовать в реальном времени для составления сбалансированных рационов кормления животных. 

Принцип действия NIR-анализатора AgriNIR 

В основу принципа действия анализатора AgriNIR™ положена спектральная БИК-технология. БИК-анализатор сканирует образец и считывает спектр отражения образца в интервале длин волн, который соответствует ближней инфракрасной области спектра.  

Благодаря методам хемометрии (хемометрия – химическая дисциплина, изучающая химические процессы с применением математических и статистических методов), и сложным математическим алгоритмам, основанным на многомерном статистическом анализе, NIR-анализаторд AgriNIR™ способен рассчитывать в режиме реального времени значения показателей питательной ценности анализируемых образцов кормов по установленным в него градуировкам 

Эти градуировкидля каждого вида корма и показателя строятся по спектрам и референтным значениям показателей образцов этих видов корма, ранее проанализированных стандартизованными методами классического химического анализа. 

При выпуске БИК-анализаторы настраиваются и калибруются в соответствии с метрологическими требованиями к этому оборудованию (см. ГОСТ ISO 12099-2017), а затем при их запуске с помощью облачного программного обеспечения NIR Evolution происходит первоначальная валидация (проверка состояния) начальных калибровок анализатора (если нужно их подстройка) и постоянный мониторинг состояния калибровок через ПО NIR Evolution при условии действующего сервисного контракта. Это гарантирует пользователям постоянный контроль точности результатов измерений.  

Как происходит анализ кормов AgriNIR? 

Во время анализа образца на NIR-анализаторе выполняются следующие операции: 

  1. На образец, находящийся в кювете, воздействует, инфракрасное излучение от источника(излучатель), которое проникает в образец;

Кювета портативного БИК-анализатора

  1. Образец частично поглощает, частично отражает поток энергии излучения в соответствии с содержаниемв нем нутриентов;

Схема работы портативного БИК-анализатора

  1. Термостатируемый детектор БИК-излучения регистрирует спектр и измеряет уровень сигнала поглощения/отражения образца, преобразуя оптический сигнал в электрический, а затем – в цифровые данные для их последующей обработки;
  2. Данные передаются на микрокомпьютер, который обрабатывает их по специальным математическим алгоритмам для расчета показателей питательной ценности образцакорма;
  3. По окончании анализа результаты измерений отображаются на дисплее анализатора, а также могут быть распечатаны на встроенном термопринтере или сохранены для их последующей обработки наUSBнакопителе.

Результаты измерений на NIR-анализаторе AgriNIR 

Ниже представлены результаты измерений показателей силоса кукурузного, отображаемые на дисплее анализатора AgriNIR: 

результаты измерений показателей силоса кукурузного, отображаемые на дисплее анализатора

Эту же информацию можно распечатать на встроенном термопринтере анализатора. При этом в распечатке, кроме вышеприведенных результатов измерений также отображаются:  

Преимущества и ограничения БИК-спектрометрии 

БИК-анализаторы настолько прочно вошли сейчас в современную лабораторную практику, что ряд зарубежных лабораторий выполняет большинство анализов кормов именно методом БИК-спектрометрии, и при этом заказчики таких лабораторий даже не подозревают, что данные в протоколах исследований кормов получены с помощью БИК-анализаторов непосредственно в день поступления материала образцов в такую лабораторию. 

Однако, как и любой другой метод физико-химического анализа, БИК-спектрометрия имеет свои преимущества и ограничения. Поэтому, чтобы научиться правильно оценивать полученные этим методом результаты измерений,нужно обратиться снова к рассмотрению таких протоколов, и использовать ранее описанные нами метрологические подходы, как это мы делали в 2-х предыдущих статьях применительно к классическим методам химического анализа. 

>> Статья 1. О точности лабораторных анализов кормов 

>> Статья 2. О точности лабораторных анализов кормов. Продолжение 

С этой целью рассмотрим нижеприведенный макет лабораторного протокола исследования барды зерновой сухой. 

Макетфрагмента протокола из лаборатории (БИК-анализ) 


На бланке измерительной лаборатории 

Адрес, контактная информация 


ПРОТОКОЛ ИСПЫТАНИЙ № YYY/NIR* 

от 05.06.2020 

Заказчик: фермерское хозяйство «Прогресс» (территориальная принадлежность) 

Предъявитель образцов: молочно-товарная ферма ФХ «Прогресс» 

Наименование образцов: барда зерновая сухая 

Количество образцов: 1 (один) 

Входной № образца: 6231/20 (в скобках может указываться № образца, назначенный заказчиком) 

Место отбора проб (кем выполнен): ферма, отбор проб выполнен персоналом фермы 

Дата отбора проб: 03.06.2020 

Дата поступления проб: 05.06.2020 

Дата проведения испытаний: 05.06.2020 

 

Результаты анализа NIR по показателям, заявленным заказчиком: 

Образец № 6231/20 

Макет протокола: Результаты анализа NIR

*ПРИМЕЧАНИЕ: макет протокола носит чисто информационный характер, любое совпадение параметров, внешнего вида или других деталей с каким-либо реальным протоколом исключено. 


Специально обращаем внимание читателей: в этом макете фрагмента протокола также как и в реальных протоколах ряда известных зарубежных лабораторий и их филиалов указано, что ВСЕ результаты измерений получены на БИК-анализаторе, и отсутствуют, вообще, как указано в этом протоколе, данные «мокрой» химии(выделено красным эллипсом). 

Также в протоколе отсутствуют сведения об использованном анализаторе, погрешностяхизмеренных показателей и описание БИК-метода анализа или ссылки на его описание. Мы еще вернемся к рассмотрению деталей этого протокола, а пока более детально представим сам метод БИК-анализа и основные требования к его выполнению. 

Основные требования к методу БИК-анализа 

Полнее всего и лаконичнее об этом излагается в межгосударственном стандартеГОСТ ISO 120992017 КОРМА, ЗЕРНО И ПРОДУКТЫ ЕГО ПЕРЕРАБОТКИ. Руководство по применению спектрометрии в ближней инфракрасной области.В частности, в этом документе говорится о ключевом факторе, определяющем главные метрологические характеристики этого метода анализа, – о градуировке БИК-анализатора, требованиях к ней, ее проверке перед использованием и о руководящих указаниях по применению БИК-метода в целом. 

Таким образом, можно сказать, что пользователь анализатора видит и оценивает его работу по результатам работы установленных в него градуировок. 

Что в БИК- анализе мы понимаем под термином «градуировка» или «калибровка»? 

Во-первых, если речь идет о процессе, то – это построение математической модели связи между спектральными данными БИК-анализа (спектр, регистрируемый БИК-анализатором) и предсказываемым свойством (например, определенный показатель питательной ценности корма). 

В метрологии под термином градуировка, определяющим этот процесс понимается «Определение градуировочной характеристики средства измерительной техники». 

Во-вторых, по завершении процесса построения математической модели эту самую полученную модель также называют «градуировка» или «калибровка». Это будет итоговое выражение (формула связи или преобразование), которое позволяет анализатору по спектрам неизвестного образца предсказать (вычислить) его показатель, например, массовую долю сухого вещества в образце корма, для которого имеется в анализаторе уже установленная готовая градуировка. 

Таким образом, по сутиБИК-анализатор измеряет не показатель, а БИК-спектр образца в своем рабочем диапазоне, а потом уже на его основе вычисляет показатель по градуировке! 

Принципы градуировки (калибровки) 

В метрологии используется следующее определение градуировки как результата процесса градуировки «Зависимость между значениями измеряемой величины на выходе и входе средства измерений, полученная в ходе градуировки, и составленная в виде таблицы, графика или формулы». 

В стандарте ГОСТ ISO 120992017 прямо говорится о принципах градуировки и необходимости ее валидации (начальной проверки) качества градуировки перед применением БИК-анализатора для выполнения измерений. Положения этого стандарта настолько важны, что необходимо их отдельно прокомментировать. 

Набор образцов для построения градуировки 

В первую очередь это касается набора образцов для построения градуировки иее последующей валидации. Специально подчеркивается, что такие образцы должны бытьрепрезентативные (т.е., представительные – отражающие свойства совокупности образцов, характерных для определенного вида корма) и охватывать следующие варианты:  

В стандарте особо подчеркивается, что даже только для надежной валидации (не для разработки новой градуировки) требуется не менее 20 образцов (см. раздел 5 ГОСТ ISO 12099-2017). 

Все вышеперечисленные факторы являются определяющими в плане точности результатов измерений на БИК-анализаторе. В стандарте особо отмечается (см. п.п. 5.5.) влияние на точность результатов изменений критичных условий при выполнении измерений. Это настолько важно для понимания как оценивать это влияние, что мы вынуждены процитировать целиком этот фрагмент: 

 «Градуировка, проведенная на силосе из одного района, может не дать такую же точность на силосе из другого района, если не совпадают параметры генетики, выращивания и переработки. 

Изменения в отборе и подготовке пробы или условиях измерений (например, температуры), не учтенные в градуировочной выборке, также могут повлиять на результат». 

Качество контрольной выборки образцов для валидации градуировки

Особое внимание в ГОСТ ISO 12099-2017 (см. п. 6.1.) уделяется также качеству контрольной выборки образцов для валидации градуировки. В данном случае  

«Эта выборка состоит из проб, независимых от градуировочной выборки. На предприятии – это новые партии, в сельском хозяйстве  это новый урожай или новое место проведения исследования».  

Выборка должна быть проанализирована стандартизованными методами, причем «прецизионность результатов выборки для валидации важнее, чем для проб, используемых на этапе градуировки». 

Специально подчеркивается «Для вычисления статистики с определенной достоверностью число проб для валидации должно быть не менее 20». 

А теперь после изучения особенностей использования БИК-анализаторов мы снова можем обратиться к макету лабораторного протокола, имитирующего реальные протоколы ряда зарубежных лабораторий и их филиалов. Что в нем не так? 

Перечислим следующие недостатки этого макета протокола: 

В результате возникает резонный вопрос: а как такой протокол может быть согласован с требованиями законов об обеспечении единства измерений? 

Одним словом такой протокол НЕ полностью СООТВЕТСТВУЕТ требованиям ГОСТ ИСО/МЭК 17025-2009в части, касающейся требований к протоколу измерений (см. раздел 5.1). В частности, в протоколе отсутствуют какие-либо сведения о референтных методах химического анализа, которые применялись при градуировке конкретного БИК-анализатора. 

В результате рассмотрения таких протоколов возникает законный вопрос: «Зачем отправлять для анализа тогда образцы за рубеж?».Тот же анализ и теми же методами можно выполнить в аккредитованной отечественной лаборатории или на БИК-анализаторе, который имеет локализованные (привязанные к конкретной территории) калибровки и для которого обеспечивается постоянный мониторинг их состояния.Ответ прост – люди верят ярлыкам и цветастой упаковке, не вникая в суть вопроса. Оценку реальных максимальных погрешностей методов химического анализа см. в конце этой статьи в информационном Приложении А. 

Что влияет на результат измерений 

В то же самое время на результат измерений в случае применения БИК-анализа непосредственно влияют: 

Состоянию и качеству образцов, отправляемых на анализ в лабораторию,в подавляющем числе случаев не уделяется должное внимание на фермах в практике организации анализов. А эти требования особенно существенны, как уже было отмечено, в случае применения БИК-анализаторов. Можно констатировать, что пробоотбор и пробоподготовка являются существенными этапами классического химического анализа, и они также важны и при выполнении измерений БИК-методом. 

Некондиционный образец – камень преткновения для БИК-анализатора 

Обязательно надо отметить принципиальную разницу влияния состояния образца на результат измерения в случае, если образец некондиционный, т.е. его характеристики и свойства не соответствуют требованиям, установленным в НД (ГОСТ, ТУ) на данный вид корма или кормового сырья. 

С точки зрения применения классических методов химического анализа это не оказывает влияния на результаты измерений – в протоколах будут приведены результаты для образцов в любом их состоянии. Другое дело, возможно ли будет в дальнейшем использовать такие результаты для корректировки рационов. 

Для БИК-анализатора некондиционный образец – камень преткновения. Либо будет выдано сообщение об ошибке анализа, либо результат будет вовсе неправильный. Почему это так? Дело в том, что БИК-спектр некондиционного образца также будет аномальным (некондиционным), поэтому и результат измерения – неверный. 

На практике, например, приходится часто сталкиваться с некондиционными образцами силосов и сенажей, при закладке которых нарушались технологии силосования. Это также могут быть переходящие запасы предыдущего года 

Бывает, что образцы сочных и зеленых кормов паковались в вакуумную упаковку перед их отправкой в лабораторию без какой-либо предварительной сушки или замораживания. При транспортировке в лабораторию материал таких образцов их материал подвергается деградации в результате воздействия температур, развития микроорганизмов, и к началу анализа в лаборатории состав их очень сильно меняется. Такие деградированные образцы непригодны как для химического анализа, так и для БИК-спектрометрии. 

Часто считают, какая разница: взять для БИК-анализа цельное зерно пшеницы или, например, плющенное. Для химической лаборатории – это один и тот же объект: сушим зерно, измельчаем, выполняем химические процедуры, выдаем результат в протоколе. В тоже время БИК-спектр цельного зерна пшеницы полностью отличается от БИК-спектра плющенного зерна пшеницы, и если в перечне калибровок анализатора отсутствует такой объект измерения, то применение калибровок для цельного зерна пшеницы в случае плющенного совершенно исключается. 

Таким образом, можно сделать вывод, что классические методы химического анализа более универсальны с точки зрения объектов измерений, а БИК-метод в этом смысле более ограничен. 

Калибровки для БИК-анализаторов 

Методы расчета калибровки 

Теперь, когда мы познакомились с тем, как устроены БИК-анализаторы и каким требованиям должны удовлетворять образцы и условия выполнений измерений, рассмотрим ключевой фактор, определяющий качество работы анализатора, а именно – калибровки. 

Калибровка БИК-анализатора – это самый сложный и длительный процесс в его производстве. 

Калибровка – это математическая модель связи спектра и показателя любого БИК-анализатора, и она выполняется по набору специально подобранных для этой цели калибровочных образцов, имеющих установленные значения показателей, измеренных стандартизованными методами в референтной химической лаборатории.  

Основных методов расчета калибровки четыре:  

Большинство БИК-анализаторов калибруется по методу PLSМинимальное количество калибровочных образцов по этому методу составляет 50. Для сравнения расчет калибровки по методу ANN требует не менее 500 калибровочных образцов, и поэтому, он практически не находит широкого применения. Требования к калибровочным образцам и образцам для валидации калибровок можно найти в ГОСТ ISO 12099-2017 (см. разделы 5 и 6 этого НД).  

Процесс калибровки БИК-анализатора 

Согласно ГОСТ ISO 12099-2017 все БИК-анализаторы калибруются исключительно по данным стандартизованных химических методов из протоколов лабораторий, аккредитованных по требованиям стандарта ГОСТ ИСО/МЭК 17025-2009.При этом локализация калибровок может потребоваться в случае, если для данного вида корма регистрируется большое количество выбросов (образцов того же материала, но сильно отличающихся по спектрам и их не менее 5 или более) или пользователь хочет повысить точность измерений конкретного показателя на основании новых данных из референтной лаборатории. 

Процесс калибровки БИК-анализатора условно можно представить схемой: 

Процесс калибровки БИК-анализатора

О погрешностях измерений БИК-анализаторов 

Метод БИК-анализа – это косвенный метод анализа. Для его выполнения требуется предварительная градуировка или калибровка (построение шкалы БИК-анализатора) по данным референтного химического анализа и спектрам референтных образцов. 

Поэтому, в идеале, если у нас адекватная градуировка, то погрешность измерения показателя стремится к погрешности измерения его в референтной лаборатории стандартизованным методом классического химического анализа. Поэтому и погрешность измерения какого-либо показателя корма на БИК-анализаторе близка по своему значению к погрешности результата измерения в лаборатории стандартизованным методом. 

Для сочных кормов и общего смешанного рациона (далее – ОСР) по главным показателям (СВ и СП) абсолютные погрешности БИК-анализатора составляют 2-3 %. Знаете ли вы, что погрешности стандартизованных методов анализа, применяемых в лабораториях в случае сочных и зеленых кормов могут достигать 2,5 % абсолютных по СВ и 1,3 – 1,5 % абсолютных по СП (см. предыдущие статьи на тему точности лабораторных анализов)? 

Мы должны просто принять следующее положение вещей: если метод измерения на БИК- анализаторе – косвенный, то как минимум, допускаемые расхождения в пределе не могут быть меньше, чем для стандартизованных методов химического анализа.  

Например, для метода измерения СВ это будет – до 3 % абсолютных (2-х ступенчатая сушка = 1-я фаза – при температуре до 60 оС и 2-я фаза при температуре – 105 оС), а для сырого протеина (метод Къельдаля) – до 1,8 %. Таким образом, расхождение в этих пределах или немного больше – допустимые. 

Реальные большие расхождения для БИК-анализатора– это приблизительно в 2 раза больше, чем вышеприведенные лабораторные, и они могут быть связаны с отличием в природе данного образца с места от тех образцов, которые использовались при калибровке БИК-анализатора (цвет, состояние, ботанический состав и т.д.), а также с некондиционным состоянием такого образца. 

Как и для любого другого метода физико-химического анализанормативная база БИК-метода анализа постоянно расширяется и совершенствуется. В этой связи мы отметим межгосударственный стандарт ГОСТ ISO 12099-2017– общие требования к методу; ГОСТ Р 8.593-2002– методика поверки БИК-анализаторов; ASTM Е 1655-99 – требования к количественному многокомпонентному ИК-анализу. 

 

Итак, подведем итоги: что заставляет все шире применять БИК-метод в исследованиях, на производстве, на фермах и в поле? 

Отметим следующие неоспоримые преимущества спектрального БИК-анализа: 

  1. Обеспечивает экспрессный и мобильный анализ сельскохозяйственного сырья и продукции по выбранным показателямнепосредственно в производственных условиях. 
  2. Позволяет выполнять контроль технологических процессов в режиме реального времени. 
  3. Не требует применения химических реактивов, больших затрат энергии и труда. Обычно не требуется дополнительная пробоподготовка. 
  4. Применим для широкого круга объектов: цельное зерно, мука, отруби, сено, силос, сухое молоко, творог, мясо, жмыхи и шроты, дрожжи, рыбная и мясокостная мука. 
  5. Допускает повышение точности измерений путем доработки базовых градуировок. 
  6. Реализует неразрушающий метод контроля, что бывает важно при проведении селекционной работы или, если материал образца относительно дорогой и его мало (фармпрепарат). 

Однако при использовании БИК-анализа, как и любого другого физико-химического метода анализа, надо учитывать и принимать во внимание некоторые ограничения: 

  1. Метод измерений – косвенный. Требуется предварительная градуировка анализатора по образцам с надежными результатами физико-химического анализа в условиях лаборатории. 
  2. Точность измерения показателей качества ниже, чем у стандартизованных методов измерений, которые использовались при градуировке. 
  3. Метод не является арбитражным. 
  4. Метод не может применяться в случае, если невозможно обеспечить постоянный качественный состав объектов измерений (например, в состав ОСР вводится какой-то новый компонент, по которому ранее такие калибровки не строились или используется кормовое сырье, полученное по другой технологии). В этом случае требуется подстройка установленных в анализатор градуировок или даже разработка новых. 
  5. Для надежной и точной работы всегда требуется дополнение базовых градуировок градуировочными образцами с места для учета разнообразия образцов и местных условий. 
  6. Необходим выборочный контроль результатов измерений с помощью стандартизованных физико-химических методов, т.к. метод не такой универсальный в отношении материала образцов в сравнении с арбитражными методами анализа. 
  7. Относительно высокая стоимость БИК-анализатора, которая, однако,компенсируется за счет повышения продуктивности и здоровья стада (в случае молочных ферм), а также за счет массового анализа разнообразных объектов в производственных условиях. 

ВЫВОДЫ 

  1. В условиях современного сельскохозяйственного и промышленного производства БИК-спектрометрия представляет реальную альтернативу традиционным методам «мокрой» химии, поскольку данный метод обеспечивает реальную и немедленную помощь в контроле качества производства прямо на месте. 
  2. БИК-анализаторы в зависимости от решаемых задач и областей применения условно подразделяются на: лабораторные, промышленные, бортовые, портативные и ручные. Их технические характеристики и состав калибровок определяются их назначением, и это нужно учитывать при выборе конкретной модели БИК-анализатора. 
  3. Точность результатов измерений при БИК-анализе справедливо сравнивать с точностью результатов измерений при химическом анализе (см. Приложение А), с помощью которого строилась градуировка для анализатора. Как следствие этого – точность БИК-анализа, как правило, немного ниже точности соответствующего референтного метода химического анализа. 

Приложение А 

(информационное) 

Метрологические характеристики методик химического анализа кормов 

(методики применяются в зарубежных лабораториях) 

Таблица:Метрологические характеристики методик химического анализа кормов
# 

 

ISO Standard Designation 

Обозначение стандарта ISO 

Parameter 

Показатель 

Unit 

Единица 

Range* 

Диапазон 

R 

Прециз. 

****Δ 

Погр. 

1.  ISO 6496 Animal feeding stuffs — Determination of moisture and other volatile matter content  Moisture 

Влажность 

%  7,9 – 86,1  3,5  2,5 
2.  ISO 15914 Animal feeding stuffs — Enzymatic determination of total starch content  Starch 

Крахмал 

%  23,3 – 70,4  5,0  3,6 
3.  ISO 5983-1 Animal feeding stuffs — Determination of nitrogen content and calculation of crude protein content — Part 1: Kjeldahl method  CP 

СП 

%  3,0 – 81,1  3,4  2,4 
4.  ISO 5983-2 Animal feeding stuffs — Determination of nitrogen content and calculation of crude protein content — Part 2: Block digestion/steam distillation method  CP 

СП 

%  7,1 – 79,1  2,6  1,9 
5.  ISO 13906 Animal feeding stuffs — Determination of acid detergent fibre (ADF) and acid detergent lignin (ADL) contents  ADF 

КДК 

%  3,5 – 72,6  6,9  4,9 
6.  ISO 16472 Animal feeding stuffs — Determination of amylase-treated neutral detergent fibre content (aNDF)  NDF 

НДК 

%  0,1 – 88,7  8,1  5,8 
7.  ISO 5984 Animal feeding stuffs — Determination of crude ash  Ash 

Зола 

%  2,0 – 18,0  0,9  0,7 
8.  ISO 6492 Animal feeding stuffs — Determination of fat content  Fat 

Жир 

%  **Кат. A 

1,5 – 17,7 

***Кат. B 

2,3 – 25,1 

 

1,3 

 

1,6 

 

0,9 

 

1,1 

9.  ISO 6865 Animal feeding stuffs — Determination of crude fibre content — Method with intermediate filtration  Fibre 

Клетчатка 

%  3,0 – 22,3  4,3  3,0 
10.  Межгосударственный стандарт ГОСТ 31640-2012 Корма. Методы определения содержания сухого вещества  СВ  %  5,0 – 95,0  2,9  2,0 

ПРИМЕЧАНИЯ: 

Все данные по содержанию (массовая доляпересчитаны из (г/кг) в (%) для удобства их сравнения 

*Диапазоны показателей указаныисходя из описанного в НД межлабораторного эксперимента 

**Категория А – образцыдля которых не требуется гидролиз 

***Категория В – образцыдля которых требуется гидролиз) 

****Δ– Погрешности (макс.) по диапазону рассчитаны, исходя из значений R (макс.) – межлабораторной прецизионностиуказанных в соответствующих НД. 


Автор статьи: Владимир Шептун, к.х.н., методическая поддержка приложений и обслуживание клиентов компании Dinamica Generale S.p.A.в странах СНГ, специально для soft-agro.com.


С нетерпением жду отзывы и комментарии. Большое Вам спасибо!

Нашли этот материал полезным? Поделитесь с коллегами в соцсетях или отправьте ссылку прямо на почту!

Подписывайтесь на наш телеграм-канал, чтобы первыми получать уведомления о выходе новых материалов.

Telegram-канал →

Получите бесплатный доступ к интернет-курсу "Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных"

Хотите получить больше информации по технологиям производства комбикормов? Подписывайтесь на наш новый вводный (бесплатный) курс «Технология производства комбикормов»

6 комментариев "О точности результатов измерений показателей кормов с помощью NIR-анализаторов"

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

  1. Приблизительно 3-4 раза в месяц исследуем силос и сенаж используемый для кормления дойного стада(или чаще, при падении молока). Оказывают нам эти услуги одна фирма. Через мои руки прошло много образцов, прежде чем остановились на них. Все дело в калибровках. Если они “правильные”, то сходимость результатов с мокрой химией очень велика. А когда на твоих глазах свежая люцерна (бутонизация) выдает 14 % СП – кроме улыбки это ничего не вызывает. Очень удобно, оперативно и информативно в тех случаях,когда нет времени ждать, а нужно немедленно принимать кормленческо-управленческие решения, когда погрешность с мокрой химией нивелируется выигрышем по времени.Вывод. Хорошо откалиброванный NIR – лучший друг кормленца. А вообще – частые исследования очень информативны т.к корм бывает не однороден и чем раньше это увидеть, тем лучше…

  2. Здравствуйте.
    Очень неплохая статья. Предполагал, будет чудодейственная сила прибора описана. По факту, очень реалистичная картина. То есть то, что есть на самом деле.
    P.s. ИК-анализатор-хороший помощник на ККЗ, экономит много времени для контроля качества выпускаемой продукции и принимаемого сырья. Но это никак не замена «мокрой» химии и опытных рук и глаз лаборантов.
    Методика отбора проб-очень важный момент, от которого в т.ч. зависит и результат.
    Но сколько же требуется времени и сил для корректной настройки прибора, не указано. А это пара хороших лет. По хорошему, не менее 100 образцов мокрой химии на вид сырья с грамотным отбором проб, проводимыми исследованиями, правильной отработкой результатов…

  3. Лет 30 назад наш ВУЗ решил приобрести прибор для определения состава кормов физическим способом. Побывал в городе Воронеже (название учреждения забыл). Принцип работы прибора был таким же, как описан в статье. Но развалился СССР и затея не удалась. Что можно сказать? Погрешности есть и у химических способов. Они зависят от квалификации и добросовестности лаборанта. Вспоминаю такой случай. При анализе пробы корма на сырой протеин по методу Кьельдаля был получен невероятный результат. Заменили рассохшиеся соединитительные трубки. Получили нормальный результат. В советские времена строгий завлаб, чтобы не допустить склок между бездельничающими лаборантками назначала повторные анализы и помечала пробы, заменив их нумерацию. Если расхождение превышало 10% исполнительницу ждал нагоняй. Поэтому считаю физический метод, откалиброванный по качественно выполненным лабораторным исследованиям классическим способом более надежным: нет зависимости от человеческого фактора. Еще удобства: отпадает нужда в вытяжных шкафах, не нужно оборудовать хранилище химреактивов, уменьшается риск травматизма и профессиональных заболеваний.

  4. Прошу подсказать как можно приобрести NIR-АНАЛИЗАТОР и приблизности сколько стоит по US доллар

    • Цена будет зависеть от совести продавца, но в зависимости от установленных спектров такой как изображен в этой статье варьирует от 30 до 40 тыс уе

      • Доброго времени суток! Соглашусь с тем что NIR невероятно удобен, для получения оперативной инфы ну просто не заменим! Говорю со знанием дела. Считаю что может полностью заменить мокрую химию для контроля рационов на ферме. Сразу тем кто про погрешность: а какая погрешность у весов вашего кормороздатчика? Любой анализ корма это отправная точка- далее всё смотрится на кормовом столе и навозных проходах так как лучший анализатр кормов это корова!

Хотите подробно узнать о ключевом кормовом сырье, которое используется в кормлении животных и производстве комбикормов? Записывайтесь на наш онлайн-курс!