(FOSS朱雨杰)近紅外飼料品質(zhì)分析儀網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)及非法添加物快速篩查

近紅外飼料品質(zhì)分析儀網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)

及非法添加物快速篩查技術(shù)

福斯公司朱雨杰2009年5月北京2024/5/71內(nèi)容提要一、近紅外網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)二、為什么近紅外儀器的標準化對網(wǎng)絡(luò)分析是必須的規(guī)程三、飼料領(lǐng)域近紅外定量分析技術(shù)應(yīng)用進展四、飼料中非法添加物的近紅外快速篩查技術(shù)2024/5/72近紅外網(wǎng)絡(luò)化分析技術(shù)第一局部2024/5/73近紅外飼料快速分析技術(shù)的誘惑簡便幾乎不用處理樣品或簡單的粉碎樣品鼠標點擊幾個按鈕就出結(jié)果快速一分鐘內(nèi)就可以得到水分、粗蛋白、粗脂肪、粗纖維等多種成分的定量結(jié)果裝樣也在十幾秒鐘就可以完成環(huán)保每年節(jié)省大量的化學試劑降低對環(huán)境和操作人員的化學危害2024/5/74近紅外飼料快速分析技術(shù)的困境樣品如何讓定標適合紛繁復雜的樣品？如何降低環(huán)境因子和樣品狀態(tài)對分析的干擾？分析如何保障不同儀器間分析結(jié)果的一致性？如何保障所有近紅外定標實驗室化學分析結(jié)果一致？人員(最根本的問題是人才的相對缺乏)如何讓每個近紅外實驗室都配備近紅外分析專家？如何讓每個近紅外定標實驗室都配備最好的化學分析人員？2024/5/75近紅外光譜分析定標技術(shù)介紹實驗室分析蛋白

脂肪水分多變量統(tǒng)計模型（定標方程）

預處理模型驗證（化學計量學）未知樣品預測蛋白

脂肪水分近紅外光譜定標樣品集2024/5/76近紅外分析儀網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)

解決近紅外應(yīng)用困境的途徑解決專業(yè)近紅外分析人員和化學分析人員相對缺乏的問題解決定標重復開發(fā)問題解決實驗室和分析人員帶來的不一致性問題解決定標和數(shù)據(jù)分析客觀性的問題節(jié)約管理本錢提高管理效率2024/5/77近紅外網(wǎng)絡(luò)分析系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)CalibrationCenter定標中心NetworkAdministrationCenter網(wǎng)絡(luò)管理中心

SteeringCommittee網(wǎng)絡(luò)中心委員會ReferenceLaboratory標準化學實驗室2024/5/78可以設(shè)定和提取儀器參數(shù)、實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步、數(shù)據(jù)分級管理、監(jiān)控分析過程和結(jié)果的系統(tǒng)性的專業(yè)操作軟件實現(xiàn)近紅外分析儀網(wǎng)絡(luò)化管理專用軟件平安性和權(quán)限快速自動同步數(shù)據(jù)〔目錄樹、定標、分析結(jié)果、儀器參數(shù)、監(jiān)控樣數(shù)據(jù)〕可以分級管理，按用戶要求任意設(shè)定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2024/5/79服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)管理員客戶端近紅外網(wǎng)絡(luò)化管理的最根本結(jié)構(gòu)2024/5/710從中心機到用戶機：儀器更新定標:新定標模型下傳更新定標模型下傳定標斜率和截距下穿在線定標保護，以防盜版〔可選〕產(chǎn)品樹:產(chǎn)品樹設(shè)置下傳下載產(chǎn)品樹更新設(shè)置下傳(報警限，目標值等)2024/5/711從用戶機到中心機：儀器監(jiān)控信息類型:診斷超限樣品統(tǒng)計實時狀態(tài)樣品數(shù)據(jù)上傳的信息可以使中心機:監(jiān)控診斷監(jiān)控定標性能監(jiān)控儀器總體狀態(tài)一旦用戶端儀器或軟件出現(xiàn)問題提供快速幫助關(guān)鍵信息通過E-mail傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)管理員在中心機編輯產(chǎn)品信息2024/5/712CP:GlobalRINANetworkRINAServer(Bangkok)NetworkManager(Thailand)NetworkManager(China)NetworkManager(Ex:India)正大集團近紅外網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)2024/5/713近紅外網(wǎng)絡(luò)中心委員會評估定標模型的分析性能，決定對定標是否需要調(diào)節(jié)和升級。然后通知定標中心完成定標的調(diào)節(jié)工作組織定標監(jiān)控樣品的收集組織標準化樣品的收集組織標準化學分析實驗室間的循環(huán)測試協(xié)調(diào)近紅外網(wǎng)絡(luò)的管理2024/5/714近紅外網(wǎng)絡(luò)化管理系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的職責網(wǎng)絡(luò)管理中心---維護效勞器、保障網(wǎng)絡(luò)通訊數(shù)據(jù)傳遞的通暢和平安以及數(shù)據(jù)的備份定標中心---負責分析定標樣品的代表性、修訂和調(diào)整定標以適應(yīng)客戶端的需求，對每天監(jiān)控樣數(shù)據(jù)進行分析、定期對組網(wǎng)儀器進行標準化標準化學實驗室---檢定標準分析方法所用的器具，參加實驗室循環(huán)比對，驗證參與建立定標樣品的標準化學值的準確性，保障監(jiān)控樣標準值的可靠性用戶端---按照定標中心的要求制備樣品、根據(jù)儀器廠商的操作規(guī)程操作儀器、確保樣品編號的正確2024/5/715國際上飼料領(lǐng)域近紅外聯(lián)網(wǎng)情況參與聯(lián)網(wǎng)的近紅外飼料分析儀涉及5大洲30多個國家.采用FOSS集團丹麥的RINAServer聯(lián)網(wǎng)的有85臺.還有260臺近紅外設(shè)備采用企業(yè)效勞器進行跨國聯(lián)網(wǎng).2024/5/716國內(nèi)飼料分析領(lǐng)域近紅外安裝情況正大中國地區(qū)37臺〔水產(chǎn)料生產(chǎn)線已經(jīng)聯(lián)網(wǎng)〕嘉吉普瑞納17臺〔已經(jīng)實現(xiàn)國際聯(lián)網(wǎng)〕六和飼料12臺〔擬聯(lián)網(wǎng)〕新希望6臺〔擬聯(lián)網(wǎng)〕各省飼料監(jiān)察部門及研究機構(gòu)15臺全國范圍共安裝約130臺2024/5/717北京農(nóng)科院信息中心和福斯公司合作

已經(jīng)創(chuàng)立了我國第一個近紅外網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已經(jīng)有20個來自不同省份的科研機構(gòu)和企業(yè)參加該網(wǎng)絡(luò)，我們準備建立有50臺設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化近紅外分析系統(tǒng)，目前這些參與聯(lián)網(wǎng)的近紅外儀器主要是用于主要農(nóng)作物谷物品質(zhì)分析2024/5/718什么是近紅外儀器的標準化

為什么標準化對網(wǎng)絡(luò)分析是必須的規(guī)程第二局部2024/5/719近紅外網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)儀器要點所有參與組網(wǎng)的儀器必須進行標準化處理標準化是使兩臺儀器(如子機對主機)對于同一個樣品得出相同的光譜〔區(qū)別于單個實驗室的趨勢分析〕這樣才能保障定標在兩臺儀器間傳遞而不需調(diào)整。允許從所有參加標準化的儀器收集數(shù)據(jù)，一并參與定標。2024/5/720標準化Standardisation收集樣品(一組代表性樣品)準備樣品分發(fā)樣品在所有儀器上掃描母機／子機計算每臺儀器對主機的偏差批準各儀器調(diào)整的幅度(網(wǎng)絡(luò)中心委員會)把調(diào)整信息通過網(wǎng)絡(luò)軟件傳遞給子機(網(wǎng)絡(luò)管理中心)2024/5/721儀器間的差異與定標轉(zhuǎn)移樣品的制備樣品的表征方式的變化儀器的波長外部雜散光光路設(shè)計電子部件設(shè)計溫度的變化檢測器和光度計相應(yīng)差異帶寬差異在不同儀器對同一樣品的掃描其光譜產(chǎn)生的差異，可歸結(jié)為以下原因:2024/5/722儀器標準化前2024/5/723標準化后2024/5/724定標模型的升級收集樣品的掃描數(shù)據(jù)及實驗室分析數(shù)據(jù)準備文件定標模型擴展評價和優(yōu)化:精度(新、舊定標〕轉(zhuǎn)移性重復性溫度穩(wěn)定性計算每一臺儀器的調(diào)整值.(現(xiàn)有標準化文件)批準使用新的定標模型(網(wǎng)絡(luò)中心委員會〕將新定標模型傳輸?shù)矫恳慌_子機2024/5/725近紅外光譜分析技術(shù)—光譜量化應(yīng)用GlobalH=3.0NeighborhoodH=0.6定標的完善：利用所得定標進行日常分析過程中，可通過GH和NH繼續(xù)選擇新的樣品填補原有數(shù)據(jù)庫中的空白點，進一步完善定標。2024/5/726定標模型的監(jiān)控分析：

(化學值、近紅外)在近紅外網(wǎng)頁上登記樣品決定是否需要截距調(diào)整〔網(wǎng)絡(luò)中心委員會)向網(wǎng)絡(luò)子機傳輸所需要調(diào)整的截距圖形表示及統(tǒng)計學數(shù)據(jù)(近紅外網(wǎng)頁)收集定標監(jiān)控樣品(不同品種、地域，收獲時間等)需要YES不需要NO2024/5/727采用標準監(jiān)控樣監(jiān)視所有組網(wǎng)儀器2024/5/728近紅外在飼料領(lǐng)域的定量分析應(yīng)用進展第三局部2024/5/729近紅外定量分析在飼料質(zhì)量分析中的公認標準1975年加拿大谷物委員會正式確定NIR為該國官方的蛋白質(zhì)分析方法1979年NIR成為官方分析油料中單葡萄糖苷的快速測定方法1983年成為快速測定油料中不飽和脂肪酸的官方分析方法1984美國公職分析家學會(AOAC)

989.03:NIR成為分析飼料中蛋白，酸性洗滌纖維，中性洗滌纖維的標準方法1985年國際谷物技術(shù)協(xié)會采用NIR技術(shù)測定蛋白2024/5/730近紅外技術(shù)在我國飼料研究與應(yīng)用進展七五期間，近紅外定標軟件的研制列入國家攻關(guān)方案。在此期間以中國農(nóng)科院畜牧研究所為首，全國近20家研究所聯(lián)合完成了飼料用玉米等九個能量飼料大豆粕等4個蛋白飼料苜蓿粉等7個粗飼料蛋雞配合料6個飼料的消化能和代謝能含量分析大麥等4個飼料原料的氨基酸分析米糠餅等6個飼料的植酸磷分析飼料添加劑中喹乙醇分析的定標工作干物質(zhì)，粗蛋白，粗纖維，和灰分組分的定標數(shù)據(jù)庫建立和定量分析工作2024/5/731NIR技術(shù)2002年已正式列入我國飼料國標GB/T18868-2002飼料中水分、粗蛋白、粗纖維、粗脂肪、賴氨酸、蛋氨酸、快速測定近紅外光譜法Methodfordeterminationofmoisture,crudeprotein,crudefiber,crudefat,lysineandmethinione饌寫人國家飼料質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心楊曙明宋榮全國已經(jīng)安裝的設(shè)備達130多套，包括嘉吉、正大、六和、新希望等幾十家企業(yè)和局部省部級飼料檢測機構(gòu)2024/5/732近紅外技術(shù)在飼料企業(yè)的監(jiān)控點投料口混合機冷卻機儲運庫2024/5/733飼料及飼料原料分析豬飼料、牛飼料、家禽飼料〔雞飼料、鴨飼料等〕、寵物飼料、魚飼料、干草及青儲飼料等。飼料原料：豆粕、菜粕、玉米、小麥、麥麩、魚份、肉骨粉、玉米蛋白粉等2024/5/734目前可進行近紅外分析的14類飼料原料TR-37502024/5/735飼料定標簡介原料-豆粕儀器型號及配置Model5000,TransportModule,ReflectanceDetector成分定標范圍定標樣品數(shù)量定標誤差相關(guān)系數(shù)水分9.32-15.622460.150.95蛋白39.79-52.7452100.380.97脂肪0-3.006500.160.90纖維1.01-9.061000.380.96灰份4.60-8.004060.150.722024/5/736飼料定標簡介原料-玉米儀器型號及配置Model5000,TransportModule,ReflectanceDetector成分定標范圍定標誤差(SECV)定標樣品數(shù)量相關(guān)系數(shù)水分8.68-17.640.245000.98蛋白6.54-10.120.184600.92油分2.09-5.530.151900.94灰分0.23-1.920.091940.84纖維1.17-4.910.221000.91淀粉63.00-68.870.18350.96P0.17-0.290.0061500.922024/5/737飼料定標簡介原料-玉米蛋白粉儀器型號及配置Model5000,TransportModule,ReflectanceDetector原料品種成分定標范圍定標誤差(SECV)定標樣品數(shù)量相關(guān)系數(shù)水分4.4-12.20.273380.96蛋白41.0-75.00.703390.98玉米蛋白纖維0.0-2.80.17360.85油分0.0-9.70.271150.98灰分0.2-3.50.291270.682024/5/738原料定標舉例-魚粉成分樣品個數(shù)最小濃度最大濃度定標誤差相關(guān)系數(shù)水分20532.1313.330.3060.97蛋白218254.2677.240.760.91脂肪18853.5312.870.390.94灰份20029.1323.980.720.91鈣13582.106.000.310.77磷13571.303.440.150.81鹽12940.006.330.300.94蛋氨酸1471.542.070.0270.91賴氨酸1684.345.900.0780.91胱氨酸1470.450.700.00680.972024/5/739配合飼料定標舉例儀器型號及配置

Model5000,TransportModule,ReflectanceDetector典型定標一覽配合料(5000-2000)包括蛋雞、蛋鴨，肉雞、肉鴨、種雞/鴨、仔豬、生長豬等各種配合料成分樣品個數(shù)最小濃度最大濃度定標誤差相關(guān)系數(shù)水分114339.4513.990.230.90蛋白1262511.4326.030.430.96脂肪115811.366.410.170.96灰份84093.068.160.340.84鈣115320.491.280.100.69磷110840.410.860.0420.87鹽101360.00130.860.0690.872024/5/740其它可提供的原料定標原料分析指標玉米水分、蛋白、脂肪、纖維、灰分、鈣、磷麥麩水分、蛋白、脂肪、纖維、灰分、鈣、磷次分水分、蛋白、脂肪、纖維、灰分、鈣、磷棉籽粕水分、蛋白、脂肪、纖維、灰分、鈣、磷豆粕水分、蛋白、脂肪、纖維、灰分、鈣、磷菜籽粕水分、蛋白、脂肪、纖維、灰分、鈣、磷玉米酒糟DDGS水分、蛋白、脂肪、纖維、灰分、鈣、磷膨化大豆水分、蛋白、脂肪、纖維、灰分、鈣、磷2024/5/741其它可提供的原料定標原料分析指標準糠水分、蛋白、脂肪、纖維、灰分、鈣、磷肉骨粉水分、蛋白、脂肪、纖維、灰分、鈣、磷玉米蛋白粉水分、蛋白、脂肪、纖維、灰分、鈣、磷膨化大豆水分、蛋白、脂肪、纖維、灰分、鈣、磷羽毛粉水分、蛋白、脂肪、纖維、灰分、鈣、磷花生粕水分、蛋白、脂肪、纖維、灰分、鈣、磷米糠餅水分、蛋白、脂肪、纖維、灰分、鈣、磷2024/5/742飼料中非法添加物的近紅外快速篩查技術(shù)第四局部2024/5/743定性分析采用模式識別算法劃分為兩局部:鑒定-告訴你是什么產(chǎn)品定性-告訴你這個產(chǎn)品與過去接受的產(chǎn)品有多么一致2024/5/744模式識別算法包括…CorrelationinWavelengthSpace波長空間相關(guān)度分析MaximumDistanceinWavelengthSpace波長空間最大距離分析MahalanobisDistanceinPrincipalComponentSpace主成分空間馬氏距離分析ResidualVarianceinPrincipalComponentSpace主成分空間剩余變量分析PartialLeastSquareDiscriminantAnalysis偏最小二乘法鑒定分析2024/5/745采用近紅外技術(shù)實現(xiàn)飼料中非法添加物快速篩查NY/T1423-2007

魚粉和反芻動物精料補充料中肉骨粉快速定性檢測近紅外反射光譜法本標準規(guī)定了魚粉和反芻動物精料補充料中肉骨粉的近紅外反射光譜快速篩選方法本標準適用于含有肉骨粉的各種魚粉和反芻動物凈料補充料的定性判別和定量分析

中國農(nóng)業(yè)大學,國家飼料監(jiān)督檢驗中心2024/5/746魚粉中肉骨粉定性分析實驗定標樣品集的信息收集魚粉樣本90個，全部來自黃埔商檢局。肉骨粉45個，來自全國抽檢樣品和河北石家莊高蛋白飼料廠樣本通過旋風磨粉碎后，使之全部通過0.5mm的篩孔，樣品密封后與冰柜中以適宜的溫度保存。肉骨粉的質(zhì)量百分數(shù)定標集驗證集樣品總數(shù)0%（真庫）6030901-10%(假庫)603090樣品總數(shù)120601802024/5/747魚粉中肉骨粉定性分析實驗定標樣品集定標結(jié)果

2024/5/748魚粉中肉骨粉定性分析實驗定量分析實驗結(jié)論

用驗證樣品集對NIRS定標模型的預測精確度和可靠性進行了檢驗其真值與NIRS預測值的決定系數(shù)R2=0.920,預測標準差SEP=0.261,相對分析誤差RPD=3.390，獲得了較理想的預測準確度利用近紅外分析技術(shù)定量分析魚粉中肉骨粉的含量是可行的，并能獲得較理想的精度。2024/5/749采用近紅外技術(shù)進行快速鑒定分析-某些應(yīng)用舉例:紅魚粉與白魚粉的定性快速鑒定富馬酸亞鐵的摻假鑒定氯化膽堿的摻假鑒定2024/5/750波長空間相關(guān)度分析相關(guān)度分析指光譜的相似度分析相關(guān)度分析對光譜的吸收峰和谷敏感相比較峰高變化，相關(guān)度分析對峰的位移更為敏感相關(guān)度分析處于“宏觀“水平，從整體上來看整個光譜模式變化而不是看光譜的某一局部。2024/5/751相關(guān)度分析當一個相關(guān)度方法建立后，在鑒定和定性一個新的“未知”樣品時,比較“未知”樣品光譜和已確立的每一個產(chǎn)品光譜庫，計算一個匹配指數(shù).當匹配指數(shù)高于用戶設(shè)定限時，新的“未知”樣品被鑒定為某一類產(chǎn)品2024/5/752波長空間最大距離分析波長空間最大距離是看局部，即分別看每個波長(而相關(guān)度分析是看整個譜帶模式變化)因為這個特點,對嚴格控制成分限的產(chǎn)品和鑒別微小含量的污染物產(chǎn)品而這些污染物在訓練集中不存在等應(yīng)用，這個方法十分有效。這個方法通常用于定性而不是鑒定。2024/5/753主成分空間馬氏距離算法主成分空間馬氏距離算法用一個主成分模型計算每一個產(chǎn)品庫分析過程中，首先采用每個產(chǎn)品庫的模型計算新“未知”樣品光譜的得分并計算馬氏距離。采用幾率(推薦)或匹配值算法，當馬氏距離在設(shè)定限時，新樣品那么被鑒定為為某一類產(chǎn)品2024/5/