动物营养学报    2019, Vol. 31 Issue (6): 2875-2881    PDF    
聚酯网袋法测定饲料中粗纤维含量的研究
张晨 , 李泽民 , 张洁 , 张桂国 , 张崇玉     
山东农业大学动物科技学院, 山东省动物生物工程与疾病防治重点实验室, 泰安 271018
摘要: 本研究旨在探索一种快速测定饲料粗纤维(CF)含量的方法,同时评价聚酯网袋法测定饲料中CF含量的准确性和精密度。试验采用聚酯网袋法、传统法(GB/T 6434-2006)和Ankom纤维测定仪法,分别测定了豆粕、小麦麸、米糠粕、苜蓿、花生秧等18种饲料中CF的含量;不同地区10个实验室同期用聚酯网袋法测定小麦麸、米糠粕、葵花籽粕、猪配合饲料、兔颗粒配合饲料、苜蓿、花生秧、稻壳8种饲料样品中CF含量,用于检验该法的重复性限和再现性限。结果表明:聚酯网袋法测定饲料中CF含量的结果与传统法差异不显著(P>0.05),表明该法正确度高。实验室间聚酯网袋法测定小麦麸等8种饲料中CF含量的结果重复性变异系数在1.45%~3.64%,再现性变异系数在1.79%~5.64%;重复性限在0.57%~1.99%,再现性限在0.88%~3.47%,表明该法精密度高。综上所述,聚酯网袋法测定饲料中CF的含量,具有成本低、时间短、效率高、正确度和精密度高的优点,可用于大批量样品中CF含量的测定。
关键词: 聚酯网袋法    饲料    粗纤维    重复性限    再现性限    
Determination of Crude Fiber Content in Feeds Using Polyester Mesh Bag Method
ZHANG Chen , LI Zemin , ZHANG Jie , ZHANG Guiguo , ZHANG Chongyu     
Key Laboratory of Animal Biotechnology and Disease Control & Prevention of Shandong Province, College of Animal Science and Technology, Shandong Agricultural University, Tai'an 271018, China
Abstract: This study aimed to explore a rapid method of using polyester mesh bag to determine crude fiber (CF) content in feeds, and to evaluate the accuracy and precision of this method. The CF contents in 18 kinds of feeds such as soybean meal, wheat bran, rice bran, alfalfa and peanut vine and so on were analyzed using the polyester mesh bag method, traditional method(GB/T 6434-2006) and Ankom bag fiber determinator method. The CF contents in 8 kinds of feeds such as wheat bran, rice bran, peanut vine, swine compound feed, rabbit compound feed, alfalfa, peanut vine and rice hull were analyzed in 10 different laboratories using the polyester mesh bag method for assessing repeatability limit and reproducibility limit of this method. The results showed that there were no significant difference between the polyester mesh bag method and traditional method (P>0.05), indicating that the polyester mesh bag method had higher accuracy. The repeatability variability coefficients of 8 kinds of feeds used in this study, ranged from 1.45% to 3.64%, and the reproducibility variation coefficient was between 1.79% and 5.64%. The repeatability limit was between 0.57% and 1.99%, and the reproducibility limit was between 0.88% and 3.47%, indicating that the polyester mesh bag method had higher precision. In conclusion, the polyester mesh bag method for determining CF contents has the advantages of lower cost, shorter analysis time, higher efficiency and higher accuracy and precision; therefore, this method can determine CF contents of large quantities of samples.
Key words: polyester mesh bag method    feed    crude fiber    repeatability limit    reproducibility limit    

粗纤维(CF)是饲料中一种重要营养成分,饲料CF含量是指饲料经稀酸、稀碱处理后剩下的不溶性有机物含量,以纤维素为主,还含有少量的半纤维素和部分木质素[1]。饲料中CF含量是饲料常规分析项目之一,是评定饲料营养价值的重要指标,饲料中CF含量影响饲料的消化利用率。在国家强制性标准《饲料标签》中规定,饲料中CF含量指标是饲料产品及饲料原料等饲料标签中的产品成分分析保证值项目;CF含量指标也是《饲料原料目录》中某些原料中规定的强制性标示要求指标。当前,测定饲料中CF含量主要用传统法(GB/T 6434—2006)[2]和Ankom纤维测定仪法[3-5],然而现有传统法存在测定时间太长、效率太低、过滤抽滤太慢且易堵塞、操作步骤太繁琐、测定结果准确度或精密度不高、不适合批量样品的分析等缺点;多数纤维测定仪也有过滤步骤,也较繁琐,而且Ankom纤维测定仪设备昂贵,滤袋价格较高,国内也做了一些相关研究[6-11]。因此,我们需要寻求一种操作简单、成本低廉、效率高效、可批量测定、测定结果正确度和精密度高的方法,解决现有国标法中及各种纤维分析仪测定饲料CF方法中存在的问题和缺点。聚酯纤维筛网袋(简称聚酯网袋)符合CF含量测定的所有要求和条件,本试验采用聚酯网袋法测定饲料中CF含量,并与传统法进行比较,验证其正确度;研究该法在不同实验室之间的精密度,得出该法的重复性限和再现性限,从而验证聚酯网袋法用于测定CF含量的可行性。

1 材料和方法 1.1 试验材料

试验选用有代表性的饲料:豆粕、小麦麸、米糠粕、猪配合饲料、兔颗粒配合饲料、葵花籽粕、青贮玉米、玉米芯粉、玉米苞皮、稻壳粉、小麦秸、构树、构树叶、白三叶、苋菜、鲁梅克斯、苜蓿、花生秧,将其制成实验室半干样品或风干样品,按照GB/T 14014—2008[12]制备样品,粉碎过1.00 mm筛,然后将样品充分混合均匀,密封保存以备分析测定。

1.2 测定方法 1.2.1 饲料中CF含量的测定方法

传统法:按照GB/T 6434—2006[2]的方法测定饲料CF含量,每个饲料样品称1 g,做4个平行样。

Ankom纤维分析仪法:滤袋规格为F57,大小为4.5 cm×5.0 cm,孔径为25 μm,用Ankom 2000纤维测定仪测定饲料CF含量,每个饲料样品称1 g,做4个平行样。

聚酯网袋的标准和参数:大小规格为5 cm×6 cm(图 1-A),三面封口,一面开口。聚酯网型号规格为DPP185,平纹组织,片梭织机,经密为185根/cm,470目,丝径为30 μm,孔径为24 μm(图 1-B),符合国家标准GB/T 14014—2008[12]。聚酯网袋符合本试验的所有条件和要求,已在有关论文中进行了研究[13-14],其孔径为24 μm, 大小均匀一致,完全符合本试验纤维成分测定对筛孔径的要求;聚酯纤维强度大,熔点高,耐高温;不吸潮,105 ℃烘干前后质量不变;耐各种强酸、强碱、醇、醚、酮、中性和酸性洗涤剂,煮沸或浸泡处理后质量不变且不破袋;燃烧后无灰分;在试剂中煮沸既不漂浮,也不沉底,袋子处于直立状态(图 1-C)。

图 1 聚酯网袋 Fig. 1 Polyester mesh bag

聚酯网袋法测定饲料中CF含量的方法主要步骤如下,每个饲料样品做4个平行样:

1) 称样。取聚酯网袋,先用油性记号笔编号,称其质量,精确至0.1 mg,记为m1;称取试样1 g左右,精确至0.1 mg,记为m,装入聚酯网袋内,用封口机封口。

2) 预处理。脱脂,去碳酸盐。如果试样中脂肪含量高于10%,应预先脱脂。如果试样中碳酸盐含量高于5%,应预先除去碳酸盐。

3) 酸消煮。将装有试样的聚酯网袋20个放入3 L烧杯中,加入2 000 mL稀硫酸溶液(0.13 mol/L),至微沸并保持30 min。煮沸期间应加水保持溶液体积恒定。煮沸完毕取出聚酯网袋,用热水洗至中性,把袋内水分轻轻挤干。

4) 碱消煮。将酸消煮后的聚酯网袋20个放入3 L烧杯中,加入2 000 mL氢氧化钾溶液(0.23 mol/L),至微沸并保持30 min。煮沸完毕取出聚酯网袋,用热水洗至中性,把袋内水分轻轻挤干。

5) 脱脂。将聚酯网袋放入干净的烧杯中,用丙酮或石油醚浸泡5 min,用量以浸没样品袋为标准。去除残留脂肪,取出聚酯网袋放置通风橱中,将溶剂挥发干净。

6) 烘干。聚酯网袋于干燥箱中105 ℃干燥30 min至恒重,取出置称量瓶中冷却1 min后,立即准确称量,精确至0.1 mg,记为m2

7) 灰化。将内有残渣的聚酯网袋放入已知质量(m3)的坩埚中,在通风橱电炉上碳化后,于马福炉中500 ℃下灰化30 min,取出后置干燥器内冷却至室温,准确称量坩埚及灰分(m4),精确至0.1 mg。

8) 结果计算。

式中:ω试样中CF的质量分数;m为试样的质量;m1为聚酯网袋的质量;m2为聚酯网袋及其袋内残渣在105 ℃干燥后的质量;m3为坩埚的质量;m4为坩埚及其聚酯网袋残渣在500 ℃灰化后灰分的质量。

1.2.2 聚酯网袋法测定饲料中CF含量的重复性限和再现性限的方法

选用有代表性的8种饲料样品:小麦麸、米糠粕、葵花籽粕、猪配合饲料、兔颗粒配合饲料、苜蓿、花生秧、稻壳,每种饲料样品制作10份,在山东农业大学动物营养实验室、山东久久和牧农牧集团有限公司、泰安市新农方舟饲料有限公司、山东九牛饲料有限责任公司、临沂科牧饲料有限公司、山东美事达农牧科技有限公司等不同地区的10个实验室,分别测定饲料中CF含量,每实验室每样品做4个平行样,用于测定聚酯网袋法测定饲料CF含量的精密度、重复性限与再现性限[14-15]

式中:Sr为重复性标准差,SR为再现性标准差,

SrSR的计算参照GB/T 6379.2—2004[15]的方法。

1.3 统计分析方法

试验数据采用Excel 2010进行整理,使用SPSS 19.0统计软件中的t检验进行分析。P < 0.05为差异显著。试验结果用平均值和标准差表示。

2 结果与分析 2.1 聚酯网袋法与传统法测定饲料中CF含量结果比较

表 1可知,聚酯网袋法和传统法的测定结果一致,经重复配对样本检验试验统计分析表明,2种方法结果差异不显著(P>0.05)。

表 1 聚酯网袋法和传统法测定饲料中的CF含量结果比较(风干基础) Table 1 Comparison of diet CF content results between polyester mesh bag method and traditional method (air-dry basis)
2.2 聚酯网袋纤维测定仪法、Ankom纤维测定仪法与传统法测定饲料中CF含量结果比较

表 2可知,经重复配对样本检验试验统计分析表明,Ankom纤维测定仪法和传统法结果差异显著(P < 0.05),表明Ankom纤维测定仪法测定部分样品CF含量结果偏高;聚酯网袋纤维测定仪法和传统法结果基本一致,经重复配对样本检验试验统计分析表明,这2种方法结果差异不显著(P>0.05)。因此,聚酯网袋可以代替Ankom滤袋用于Ankom分析仪进行饲料CF含量测定。

表 2 聚酯网袋纤维测定仪法、Ankom纤维测定仪法与传统法测定饲料中CF含量结果比较(风干基础) Table 2 Comparison of diet CF content results between polyester mesh bag fiber determinator method, Ankom bag fiber determinator method and traditional method (air-dry basis)
2.3 聚酯网袋法测定饲料中CF含量的重复性限和再现性限

表 3可知,8种不同饲料的重复性变异系数在1.71%~3.26%,再现性变异系数在2.79%~ 5.31%;8种不同饲料的重复性限在0.48%~2.08%,再现性限在0.84%~5.15%。这说明该法具有较高的精密度,重复性好。

表 3 不同实验室间对8种不同饲料的CF含量分析结果比较 Table 3 Comparison of CF content results of 8 different feeds analyzed by different laboratories
3 讨论 3.1 饲料CF含量的不同测定方法的比较

传统法测定时间长,每个样品需要6~8 h;测定效率低,每个烧杯只能测定1个样品;操作过程繁琐,抽滤太慢,滤器容易堵塞;在煮沸及过滤过程中,样品残渣容易黏附烧杯壁上;影响结果的正确度和精密度的因素较多。

Ankom纤维分析仪是使用滤袋技术(FBT)由美国康奈尔大学和加拿大合作开发并获得专利,该技术目前在世界上被多个国家政府和研究机构所采用,我国对该法也进行了一些研究[6-7, 16-19],主要用于饲料和食品中CF、NDF、ADF等含量的测定[3, 20]。Ankom滤袋是用特殊材料制成的具有一定孔隙的三维结构袋,省去了抽滤,具有批量测定、分析成本相对较低、操作步骤自动化和标准化等优点。但Ankom纤维分析仪价格昂贵,滤袋成本较高。本试验结果表明,与传统法相比,对部分样品测定结果偏高,可能的原因是Ankom滤袋是合成纤维的三维结构无纺布制成的,质地致密,厚度较大;而聚酯网袋法中的聚酯袋是筛孔直径为24 μm的单丝聚酯纤维筛网制成的,试剂能够自由进出聚酯网袋,更容易将样品中可溶性成分充分析出,这是本文中Ankom纤维测定仪法测定结果比传统法和聚酯网袋法偏高的原因。

本研究方法所使用的聚酯网袋熔点高,密度大,聚酯网袋在煮沸的试剂中处于直立状态;而Ankom滤袋熔点低,比重轻,Ankom滤袋在煮沸的试剂中处于漂浮状态;聚酯网袋价格低廉;聚酯网袋既可用于网袋法测定饲料CF含量,也可代替Ankom滤袋用于仪器法测定饲料CF的含量。

聚酯网袋法省去了抽滤,具有可批量测定、操作简单、成本低廉、效率高效和准确度高的优点,并且聚酯网袋可标准化,不需要任何纤维测定仪。

3.2 影响饲料中CF含量的测定结果的重复性限和再现性限

影响饲料中CF含量的测定结果的因素有很多,如饲料的粉碎粒度大小[19, 21]和煮沸时间[7]、酸与碱的浓度和用量、过滤坩埚孔径或滤网袋孔径大小、不同的测定方法、洗涤温度以及在操作过程中的偶然误差和系统误差。饲料CF是在公认强制规定的条件下,测出的概略养分,CF不是一个确切的化学实体,其中以纤维素为主,还含有少量的半纤维素和部分木质素[1]。因此,测定饲料中CF含量的方法必须标准化,详细的规定各种条件,建立标准测量方法。一种标准测量方法必须具有较高的正确度和精密度。一种测量方法的准确度用2个术语“正确度”与“精密度”来描述,正确度指大量测试结果的平均值与真值或接受参照值之间的一致程度;而精密度指测试结果之间的一致程度,重复性限与再现性限是表示标准测定方法的2种条件下的精密度[15]

聚酯网袋法测定饲料CF含量的测试结果与国标法一致,说明该法正确度高。聚酯网袋法测定8种饲料的重复性限在0.48%~2.08%,再现性限在0.84%~5.15%,与ISO 6865 : 2000法[22]测定的向日葵饼粕粉、棕榈仁饼粕、牛颗粒饲料、玉米谷蛋白质饲料、木薯、狗粮和猫粮等7种饲料的重复性限在0.27%~1.94%、再现性限在0.64%~4.25%的结果基本一致,说明该法具有较高的精密度。因此,聚酯网袋法测定饲料CF含量具有较高的正确度和精密度。

4 结论

① 用于测定饲料CF含量的聚酯网袋的标准规格为DPP185,经密为185根/cm,470目,丝径为30 μm,孔径为24 μm。

② 聚酯网袋法测定饲料中CF含量的结果,与国标法测定结果一致。

③ 聚酯网袋代替Ankom滤袋用安康分析仪进行饲料CF含量测定,与国标法测定结果一致。

④ 不同实验室间,聚酯网袋法测定小麦麸等8种饲料CF含量的重复性限在0.48%~2.08%,再现性限在0.84%~5.15,测定结果重复性好。

⑤ 聚酯网袋法测定饲料中CF含量,具有成本低、时间短、效率高、准确度和精密度高的优点,可用于大批量样品中CF含量的测定。

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