CN108088962A - 一种鉴别青贮发酵饲料品质的方法 - Google Patents

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戴求仲
王延周
刘头明
侯振平
唐守伟
吴端钦
郑霞
朱四元
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Abstract

本发明涉及饲料品质评价技术领域，具体而言，涉及一种鉴别青贮发酵饲料品质的方法，包括：利用电子鼻采集已知品质的参比样品以及未知品质的待测青贮样品气味的信号响应值，并对所述信号响应值进行主成分分析得到所述参比样品及所述待测青贮样品的PCA分析图谱；若所述待测青贮样品的PCA分析图谱与所述参比样品的PCA分析图谱的响应区域发生重叠，则说明所述待测青贮样品与所述参比样品的品质近似。该方法快速、便捷，且更加客观，能大幅降低评价人员主观因素的干扰，可为青贮发酵方法的改进提供指导，具有很好的推广意义。

Description

一种鉴别青贮发酵饲料品质的方法
技术领域
本发明涉及饲料品质评价技术领域，具体而言，涉及一种鉴别青贮发酵饲料品质的方法。
背景技术
牧草是草食家畜最主要的饲料之一，也是草食家畜植物性蛋白的主要来源。随着草食家畜养殖规模的不断扩大，极大地促进了草食畜牧业的发展，为优质饲草的生产提供了良好的发展机遇和广阔的市场空间，但与此同时，高产量、高品质的牧草也已成为发展畜牧业的关键因素。由于我国南方地区频繁降水，不利于将饲用苎麻等南方饲草加工调制成干草，而青贮加工则能有效地最大限度保留饲草的营养成分，减少营养损失。
目前，一般是通过感官评定和饲料品质分析来鉴别青贮饲料的好坏，此法比较费时费力，且感官评定存在人为误差，具有一定的不稳定性。此外，虽然有人建立了某些青贮饲料综合品质的近红外判断模型，但存在设备投资较大，且不便于室外检测。而有关食品领域应用较成熟的风味分析技术在青贮饲料品质检测方面还未见报道。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明涉及一种鉴别青贮发酵饲料品质的方法，包括：
利用电子鼻采集已知品质的参比样品以及未知品质的待测青贮样品气味的信号响应值，并对所述信号响应值进行主成分分析得到所述参比样品及所述待测青贮样品的PCA分析图谱；
若所述待测青贮样品的PCA分析图谱与所述参比样品的PCA分析图谱的响应区域发生重叠，则说明所述待测青贮样品与所述参比样品的品质近似。
本发明提供了一种基于电子鼻技术的快速鉴别青贮发酵饲料品质的方法，该方法快速、便捷，且更加客观，能大幅降低评价人员主观因素的干扰，可为青贮发酵方法的改进提供指导，具有很好的推广意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例2中将电子鼻对各比例条件下混合青贮时青贮饲料的气味响应值的PCA分析结果。
具体实施方式
本发明涉及一种鉴别青贮发酵饲料品质的方法，包括：
利用电子鼻采集已知品质的参比样品以及未知品质的待测青贮样品气味的信号响应值，并对所述信号响应值进行主成分分析得到所述参比样品及所述待测青贮样品的PCA分析图谱；
若所述待测青贮样品的PCA分析图谱与所述参比样品的PCA分析图谱的响应区域发生重叠，则说明所述待测青贮样品与所述参比样品的品质近似。
优选的，如上所述的鉴别青贮发酵饲料品质的方法，所述青贮发酵饲料的发酵原料包括农作物产品、副产品以及牧草中的一种或多种：
优选的，所述农作物产品包括玉米、全株玉米、水稻或高粱；
优选的，所述副产品包括玉米秸、稻壳粉、芦苇秸秆、麦秸以及地瓜秧；
优选的，所述牧草包括豆科、荨麻科或禾本科牧草；
更优选的，所述原料为全株玉米和/或苎麻。
优选的，如上所述的鉴别青贮发酵饲料品质的方法，所述参比样品的品质评定方法包括：
德国农业协会(DLG)评分法、弗氏评分法(Flieg)、Kaiser法或V-Score评分体系；
更优选为德国农业协会评分法。
德国农业协会(DLG)评分法为德国农业协会(Deutche LandwirtschaftsGesellschaft)根据嗅觉、结构、色泽3项进行评分，然后再按得分分成优、可、中、下4等进行感观评分。由于受每个评分者的主观因素影响较大，所以需要由训练有素的技术人员进行评分。由于不需要任何仪器设备，所以只要克服主观性仍不失为一种快速而有实用意义的方法。
Fileg法又称弗氏评分法，德国Flieg(1938)曾提出青贮饲料的评分方法，Zummer(1966)对弗氏法进行了修改，即为今日的弗氏青贮评分法，世界各地均有采用。其根据青贮饲料中乳酸、乙酸、丁酸所占的比例分别进行评分，最后得到总分，分为优、良、可、中、劣五个等级。
V-Score法为2001年日本评分体系，其去除了乳酸，将氨态氮、乙酸、丙酸、丁酸作为评定指标，根据评分将青贮饲料品质分为良好、尚可、不良三个等级。
Kaiser法为2005年所提出的青贮评定标准，将丁酸和乙酸作为评价标准，将饲料分为5个等级。
优选的，如上所述的鉴别青贮发酵饲料品质的方法，所述电子鼻为便携式电子鼻；
更优选的，所述电子鼻为PEN3型电子鼻。
优选的，如上所述的鉴别青贮发酵饲料品质的方法，在利用电子鼻采集已知品质的参比样品以及未知品质的待测青贮样品气味的信号响应值时，所述采集条件为：
样品准备时间4s～6s，传感器归零时间4s～6s，采样间隔时间0.7s～1.3s，进样流量500mL/min～700mL/min，传感器自动清洗160s～200s，信号采集时间50s～90s；
更优选的，所述采集条件为：
样品准备时间5s，传感器归零时间5s，采样间隔时间1s，进样流量600mL/min，传感器自动清洗180s，信号采集时间70s。
优选的，如上所述的鉴别青贮发酵饲料品质的方法，运用WinMuster软件对电子鼻传感器检测的第58秒至第62秒的待测青贮样品气味的信号响应值与参比样品气味的信号响应值进行主成分分析。
优选的，如上所述的鉴别青贮发酵饲料品质的方法，所述参比样品选用品质评价最高的青贮样品。
优选的，如上所述的鉴别青贮发酵饲料品质的方法，所述参比样品及所述待测青贮样品的制备方法包括：
将青贮原料经摊晒和/或切割处理后发酵。
优选的，如上所述的鉴别青贮发酵饲料品质的方法，所述切割处理包括揉切处理、联合收割处理或铡切处理；
其中所述揉切处理优选为9RZ-50型秸秆揉切机或机械揉丝处理；
所述联合收割优选为波叶涅兹联合收割机处理；
所述铡切处理优选为9ZP-04型风动式动力铡草机。
优选的，如上所述的鉴别青贮发酵饲料品质的方法，在进行所述发酵时，还包括：
向所述青贮原料中添加青贮剂；
更优选的，所述青贮剂包括微生物添加剂、碳水化合物、纤维酶制剂中的一种或多种；
其中微生物添加剂可选用乳酸菌等菌种，可产生大量乳酸，降低pH值。从而抑制有害微生物的活动，减少干物质的损失，提高青贮质量。
碳水化合物可以保证乳酸菌有足够的养分，促进乳酸发酵。
纤维素酶制剂对于秸秆饲料中的纤维素分解为单糖，为乳酸菌等微生物发酵提供能源，而且还可以改善饲料的消化率。
除此之外，青贮剂中还可以添加营养添加剂例如尿素、盐类等，还可添加防腐剂。
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
以麦秸与苜蓿这两种原料混合青贮发酵生产青贮饲料为例。本实施方案采用北京盈盛科技有限责任公司出产的PEN3便携式电子鼻。
(1)标准气味指纹建立，即参比青贮饲料气味数据采集：
a.原料处理：苜蓿收割后自然摊晒一段时间(控制其水分含量在65％～75％)后，与麦秸分别进行机械揉丝等预处理后，备用。
b.青贮发酵：将麦秸与苜蓿按不同的质量比例混合，同时喷洒适量的青贮剂，装袋或罐，压紧密封，于室温下避光发酵50d。
c.品质评价：感官评定参照Flieg法。根据青贮饲料中乳酸、乙酸、丁酸所占的比例分别进行评分，最后得到总分。综合评定，筛选品质评价最高的青贮样品作为标准青贮饲料，即参比样品。
d.标准气味指纹建立：取适量标准青贮饲料样品，利用电子鼻采集分析各传感器对该参比样品气味的响应值，其中电子鼻的检测条件为：样品准备时间4s，传感器归零时间6s，采样间隔时间1.3s，进样流量500mL/min，传感器自动清洗200s，信号采集时间80s。
(2)待测青贮样品气味响应值采集：针对于同样原料(麦秸与苜蓿)厌氧发酵获得的青贮样品(不管是否添加青贮剂，不分袋式、罐式或其他何种青贮方式)，取适量该样品，与(1)d中方法一样，利用电子鼻采集分析各传感器对该待测样品气味的响应值。
(3)运用PEN3型传感器自带的WinMuster软件对选取传感器检测的第58秒至第62秒的待测样品的信号响应值与参比样品气味的信号响应值数据进行主成分分析，即PCA分析。若某个待测样品与参比样品的响应区域有较大重叠，说明该样品的香韵结构与参比样品(优良等级的青贮饲料)是相似的，即可大致判定为青贮成功的发酵饲料。
实施例2
以饲用苎麻与全株玉米这两种原料混合青贮发酵生产青贮饲料为例。本实施方案采用北京盈盛科技有限责任公司出产的PEN3便携式电子鼻。
(1)标准气味指纹建立，即参比青贮饲料气味数据采集：
a.原料处理：饲用苎麻收割后自然摊晒一段时间(控制其水分含量在70％以内)，进行机械揉丝等预处理后，备用；全株玉米收割后直接进行机械揉丝等预处理后，备用。
b.青贮发酵：将饲用苎麻与全株玉米按不同的质量比例混合，同时喷洒适量的青贮剂，装袋或罐，压紧密封，于室温下避光发酵50d。
c.品质评价：感官评定参照德国农业协会青贮质量感官评分等级方法。化学成分分析主要测定调制后样品中干物质、粗蛋白、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、半纤维素、碳水化合物等含量。发酵品质分析主要检测浸提液pH、氨态氮、有机酸(乳酸、乙酸、丙酸、丁酸)等含量。综合评定，筛选品质评价最高的青贮样品作为标准青贮饲料，即参比样品。
d.标准气味指纹建立：取适量标准青贮饲料样品，利用电子鼻采集分析各传感器对该参比样品气味的响应值，其中电子鼻的检测条件为：样品准备时间5s，传感器归零时间5s，采样间隔时间1s，进样流量600mL/min，传感器自动清洗180s，信号采集时间70s。
(2)待测青贮样品气味响应值采集：针对于同样原料(饲用苎麻与全株玉米)厌氧发酵获得的青贮样品(不管是否添加青贮剂，不分袋式、罐式或其他何种青贮方式)，取适量该样品，与(1)d中方法一样，利用电子鼻采集分析各传感器对该待测样品气味的响应值。
(3)运用PEN3型传感器自带的WinMuster软件对选取传感器检测的第58秒至第62秒的待测样品的信号响应值与参比样品气味的信号响应值数据进行主成分分析，即PCA分析。若某个待测样品与参比样品的响应区域有较大重叠，说明该样品的香韵结构与参比样品(优良等级的青贮饲料)是相似的，即可大致判定为青贮成功的发酵饲料。
前期试验已经证明，饲用苎麻与全株玉米按质量比例20:80混合青贮时，获得的青贮饲料整体上品质良好，而将电子鼻对其他比例条件下混合青贮时青贮饲料的气味响应值与20:80比例的气味响应值进行PCA分析后得出图1结果。从图中可明显看出混合比例40:60和50:50的响应区域与20:80的响应区域有较大重叠，说明饲用苎麻与全株玉米按40:60和50:50这两个比例混合青贮时也能获得品质较佳的青贮饲料。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种鉴别青贮发酵饲料品质的方法，其特征在于，包括：
利用电子鼻采集已知品质的参比样品以及未知品质的待测青贮样品气味的信号响应值，并对所述信号响应值进行主成分分析得到所述参比样品及所述待测青贮样品的PCA分析图谱；
若所述待测青贮样品的PCA分析图谱与所述参比样品的PCA分析图谱的响应区域发生重叠，则说明所述待测青贮样品与所述参比样品的品质近似。
2.根据权利要求1所述的鉴别青贮发酵饲料品质的方法，其特征在于，所述青贮发酵饲料的发酵原料包括农作物产品、副产品以及牧草中的一种或多种：
优选的，所述农作物产品包括饲用玉米、全株玉米、水稻或高粱；
优选的，所述副产品包括玉米秸、稻壳粉、芦苇秸秆、麦秸以及地瓜秧；
优选的，所述牧草包括豆科、荨麻科或禾本科牧草；
更优选的，所述原料为全株玉米和/或苎麻。
3.根据权利要求1所述的鉴别青贮发酵饲料品质的方法，其特征在于，所述参比样品的品质评定方法包括：
德国农业协会评分法、弗氏评分法、Kaiser法或V-Score法评分体系。
4.根据权利要求1所述的鉴别青贮发酵饲料品质的方法，其特征在于，所述电子鼻为便携式电子鼻；
优选的，所述电子鼻为PEN3型电子鼻。
5.根据权利要求4所述的鉴别青贮发酵饲料品质的方法，其特征在于，在利用电子鼻采集已知品质的参比样品以及未知品质的待测青贮样品气味的信号响应值时，所述采集条件为：
样品准备时间4s～6s，传感器归零时间4s～6s，采样间隔时间0.7s～1.3s，进样流量500mL/min～700mL/min，传感器自动清洗160s～200s，信号采集时间50s～90s。
6.根据权利要求5所述的鉴别青贮发酵饲料品质的方法，其特征在于，运用WinMuster软件对电子鼻传感器检测的第58秒至第62秒的待测青贮样品气味的信号响应值与参比样品气味的信号响应值进行主成分分析。
7.根据权利要求1所述的鉴别青贮发酵饲料品质的方法，其特征在于，所述参比样品选用品质评价最高的青贮样品。
8.根据权利要求1所述的鉴别青贮发酵饲料品质的方法，其特征在于，所述参比样品及所述待测青贮样品的制备方法包括：
将青贮原料经摊晒和/或切割处理后发酵。
9.根据权利要求8所述的鉴别青贮发酵饲料品质的方法，其特征在于，所述切割处理包括揉切处理、联合收割处理或铡切处理；
优选的，所述揉切处理具体为机械揉丝处理。
10.根据权利要求8所述的鉴别青贮发酵饲料品质的方法，其特征在于，在进行所述发酵时，还包括：
向所述青贮原料中添加青贮剂；
优选的，所述青贮剂包括微生物添加剂、碳水化合物、纤维酶制剂中的一种或多种。
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