Analiza pasz metodą NIRS

Kwestia jakości pasz stosowanych w żywieniu zwierząt była podejmowana w artykułach wielokrotnie. Podawanie spleśniałych, zagrzybionych kiszonek jest początkiem problemów zdrowotnych zwierząt, i wpływa na zmniejszenie wydajności mlecznej, w efekcie generuje dodatkowe koszty opieki weterynaryjnej lub pozbawia hodowców oczekiwanych zysków. W większości przypadków ocena organoleptyczna jest wystarczająca by stwierdzić jakieś nieprawidłowości. Spleśniały czy zagrzybiały materiał paszowy jest łatwy do identyfikacji „gołym” okiem.

Podobnie wiele pisze się o wartości pokarmowej pasz.
Nieznajomość wartości pokarmowej pasz stosowanych w żywieniu jest poważnym błędem żywieniowym.

Brak znajomości rzeczywistego składu to często dawkowanie „na oko”, a decyzję o ilości pasz w dawce hodowca podejmuje na podstawie własnego wyczucia. Takie postępowanie ma niewiele wspólnego z nowoczesnym, żywieniem. Poznanie rzeczywistego składu chemicznego pasz, zwłaszcza sian i kiszonek pozwala z jednej strony na prawidłową wycenę wartości pokarmowej, z drugiej na ustalenie optymalnej ich ilości w dawce (dokładne pokrycie zapotrzebowania zwierząt), co pozwala wydawać pieniądze tylko na to, co konieczne. Niechęć hodowców do zlecania analiz laboratoryjnych pasz wynika prawdopodobnie z wysokich kosztów samej analizy (około 400zł za jedną paszę), jak również konieczności przygotowania paczki i jej wysyłki.

Jakie składniki analizować?

Jak wiadomo tak zwana podstawowa analiza chemiczna pasz dotyczy 5 głównych składników: suchej masy, popiołu, białka ogólnego, włókna surowego oraz tłuszczu. W większości przypadków zarówno doradcy jak i hodowcy chcą wiedzieć więcej, zatem dodatkowo analizują zawartość skrobi i NDF, a w kiszonkach często pH i ADIN. W zależności od zakresu doradztwa i przyjętego poziomu produkcji mleka tych analizowanych składników może być jeszcze więcej. Wiedzę uzupełniają analizy struktury dawki oraz kału wykonywane za pomocą odpowiednich sit.

Metody analiz

Tradycyjnie pasze przesyłane są do laboratorium i poddawane tak zwanej „mokrej” analizie chemicznej. Analiza pasz w laboratorium ma jedną zaletę i trzy wady. Niewątpliwą zaletą jest fakt, że uzyskane wyniki są bardzo dokładne. Najdokładniejsze z możliwych. Dlatego metody chemiczne nazywany również metodami referencyjnymi (odniesieniowymi). A wady to: czas, pieniądz i środowisko. Czas oczekiwania na wyniki to około 5 do 7 dni, bo oprócz samych analiz, które trwają często 2-3 dni, trzeba próbkę wysuszyć i zmielić. Zajmuje do dodatkowo minimum 48 godzin. Koszty analiz są wysokie z powodu robocizny, drożejących mediów i odczynników chemicznych. W zależności od liczby analizowanych składników, mogą wynosić kilkaset złotych za jedna paszę. Trzecim problemem, na który zwraca się uwagę, są odpady chemiczne, które najczęściej lądują w kanalizacji.

Jak często analizować pasze?

Stojąc przed problemem efektywnego żywienia można zadać sobie pytanie jak często muszę analizować pasze. Szukając oszczędności można się ograniczyć do wybranych składników (na przykład sucha masa, białko, NDF, skrobia) lub ograniczyć ilość wykonywanych analiz do 1-2 w roku lub wybierać tylko niektóre pasze do analizy. Żaden z tych sposobów nie jest dobry, bo przypomnijmy, że analizę trzeba wykonać:

za każdym razem kiedy:

• kupujemy nową paszę (analiza paszy)
• zmieniamy dawkę (analiza dawki)
• zmieniamy skład TMR
• zmieniamy (otwieramy) silos z kiszonką.

Dobrze jest wykonać analizy jeszcze przed otwarciem silosu, w połowie i pod koniec skarmiania. Zaleca się regularne oznaczanie poziomu suchej masy TMR za pomocą kuchenki mikrofalowej, ta analiza praktycznie nic kosztuje.

Metoda NIRS – co trzeba wiedzieć

NIRS jest angielskim skrótem od Near Infrared Reflectance Spectroscopy, co możemy przetłumaczyć jako „spektroskopia odbiciowa w bliskiej podczerwieni”. Jest to metoda fizyczna, to znaczy nie używa odczynników chemicznych, a polega na analizie widma (promieniowania elektromagnetycznego) o długości fal z zakresu bliskiej podczerwieni (780 do 2500 nm). Sama podczerwień jest powszechnie wykorzystywana w życiu codziennym. Wystarczy wspomnieć piloty zdalnie sterujące odbiornikami audio-wideo, czy grzejące żarówki tzw. „kwoki”. Jest rutynowo wykorzystywana w analizie składu mleka w mleczarniach. Specjalistyczne zastosowanie znajduje też w wojsku, w noktowizorach.

Do analizy metodą NIRS potrzeba aparatu, który nazywamy fachowo spektroskopem. Służy on do zbierania widm, które następnie przetwarzane są przez komputer. Sam pomiar jest prosty w wykonaniu. Próbkę umieszcza się w odpowiednim naczyńku pomiarowym i wkłada do aparatu. Po chwili analiza jest skończona. Najważniejsze rzeczy dzieją się w środku urządzenia.

W trakcie analizy na próbka paszy oświetlana jest specjalną żarówką. Monochromator rozdziela widmo złożone na poszczególne fragmenty (długości fal). Część promieniowania, które pada na próbkę jest przez nią selektywnie pochłaniana, a pozostała część - odbita. Tą odbitą rejestrują odpowiednie detektory, a komputer wylicza ilość pochłoniętą. Promieniowanie pochłaniają wiązania cząsteczkowe różnych składników paszy. Na przykład wiązania peptydowe (-CO-NH-), NH2- dla białek, H-O dla wody czy C=O i C-H dla tłuszczów. Każdy składnik ma swoje „ulubione” fragmenty widma w których pochłania najmocniej. Dzięki temu, widmo absorpcyjne podczerwieni umożliwia ustalenie jakie grupy funkcyjne występują w analizowanej próbce. Na tej podstawie można określać jakie związki chemiczne wchodzą w skład paszy. Ilość pochłanianego promieniowania jest zatem zależna od ilości takich wiązań. Czyli im więcej jakiegoś składnika w próbce, tym większa absorpcja promieniowania. Na rysunku 1 pokazano, jak zmienia się widmo w zależności od ilości białka w próbkach nasion bobiku. Na niebiesko zaznaczono widmo próbki o najniższej, na czerwono, o najwyższej zawartości białka.

Ustaleniem zależności pomiędzy kształtem widmem a zawartością składników zajmuje się specjalistyczne oprogramowanie. W pierwszym etapie uczenia potrzebny jest zbiór próbek paszy (o znanym widmie), w którym metodą referencyjną określa zawartość składników. Oprogramowanie określa matematyczne zależności pomiędzy przebiegiem (kształtem) widma poszczególnych próbek, a zmianami w nich zawartości badanego składnika. Nazywamy to kalibracją aparatu i często w obliczeniach wykorzystuje się sztuczną inteligencję. Właściwa analiza NIRS (wykonywana w gospodarstwie) polega na zebraniu widma badanej próbki i podstawieniu danych spektralnych do wcześniejszej wyliczonego równania kalibracyjnego. W efekcie otrzymywany jest wynik wyrażający zawartość składników w paszy.

Dodatkową zaletą analizy metodą NIRS jest fakt, że próbki można analizować na świeżo, bez wcześniejszego mielenia i suszenia, co jest bardzo wygodne. Dzięki temu można oszacować zawartość wszystkich najważniejszych składników paszy w 1 minutę!

Spektrofotometry NIRS trafiły pod strzechy

Współczesne spektrofotometry są bardzo zaawansowanymi technologicznie urządzeniami, a przez to stosunkowo drogimi. Można je podzielić na stacjonarne - pracujące w laboratoriach i mobilne, które można wziąć ze sobą pod silos z kiszonką lub wejść do obory. Zasilane mogą być z gniazdka, zapalniczki samochodowej lub mają własny akumulator. To z takim urządzeniem przyjeżdża do Państwa Wasz doradca żywieniowy. Brak odczynników i konieczności specjalnego przygotowania próbki umożliwia wykonanie w gospodarstwie nawet kilkunastu analiz dziennie i jest znacznie tańsze niż analiza chemiczna. A wynik jest dostępny od razu.

Duże gospodarstwa hodowlane krów mlecznych od dawna analizują regularnie pasze, bo wiedzą, że tak wydane pieniądze zwracają się bardzo szybko w postaci wyższej wydajności krów, bądź niższych kosztów żywienia. Korzystając z usług doradcy taką możliwość mają i mniejsze gospodarstwa, dla których wydanie kilkuset złotych na analizy było problematyczne. Chyba warto korzystać z okazji.