نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• جابر خانی یوسف رضا ¹
• علی اسدی الموتی ²
• مجتبی یاری ³

¹ گروه علوم دام و طیور، دانشکده فناوری کشاورزی ابوریحان، دانشگاه تهران، تهران، ایران. رایانامه: j_khani@ut.ac.ir

² نویسنده مسئول، گروه علوم دام و طیور، دانشکده فناوری کشاورزی ابوریحان، دانشگاه تهران، تهران، ایران. رایانامه: a.alamouti@ut.ac.ir

³ گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران. رایانامه: myari@malayeru.ac.ir

چکیده

هدف: ارزیابی دقیق ترکیبات شیمیایی و کیفیت تغذیه‌ای خوراک‌های دامی، به‌ویژه گیاهان علوفه‌ای، نقش کلیدی در تدوین جیره‌های متعادل، ارتقای عملکرد دام و کاهش هزینه‌های تولید دارد. در میان روش‌های موجود، طیف‌سنجی فروسرخ نزدیک (NIR) به‌عنوان روشی سریع، غیرمخرب، کم‌هزینه و بدون نیاز به مواد شیمیایی، جایگاه ویژه‌ای در آنالیز خوراک پیدا کرده است. این روش به‌دلیل سهولت اجرا و قابلیت تحلیل سریع نمونه‌ها، به‌ویژه در شرایط مزرعه، به‌عنوان جایگزینی عملی برای روش‌های شیمیایی مرسوم مطرح شده است. هدف این پژوهش، مقایسه دقت روش NIR با روش‌های آزمایشگاهی مرجع در برآورد ترکیبات شیمیایی، اجزای پروتئینی و کربوهیدراتی و شاخص‌های تغذیه‌ای گیاهان لگومینه با تمرکز بر مدل CNCPS بود.
روش پژوهش: نمونه‌های علوفه‌ای شامل دو رقم ماشک معمولی (Vicia sativa) و گل‌خوشه‌ای (Vicia villosa)، یک رقم نخود علوفه‌ای (Pisum arvense) و یونجه (Medicago sativa) به‌عنوان گیاه شاهد از نظر ماده آلی (OM)، پروتئین خام (CP)، الیاف نامحلول در شوینده خنثی (NDF)، الیاف نامحلول در شوینده اسیدی (ADF)، لیگنین (ADL)، نشاسته، خاکستر خام و بخش‌های پروتئین و کربوهیدرات براساس بخش­بندی مورداستفاده در سامانه کربوهیدرات و پروتئین خالص کرنلCNCPS  در سه تکرار اندازه‌گیری شدند. هم‌چنین شاخص‌های تغذیه‌ای شامل مصرف ماده خشک (DMI)، مجموع مواد مغذی قابل هضم (TDN)، انرژی قابل هضم (DE)، انرژی قابل متابولیسم (ME) و شاخص کیفیت (QI) با دو روش NIR و شیمی مرطوب برآورد شدند. برای بررسی تطابق آماری بین دو روش، از شاخص‌هایی مانند میانگین اختلاف (Bias)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، ضریب تطابق کونکوردنس (CCC) و حد توافق بلاند-آلتمان (LOA) استفاده شد.
یافته‌ها: یافته‌ها نشان دادند که روش NIR در برآورد ترکیبات شیمیایی کلیدی مانند پروتئین خام، ماده آلی، نشاسته و کربوهیدرات‌های کل (CHO) و بخشB1  از دقت بالا و همبستگی قوی با روش مرجع برخوردار بود (85/0CCC=). NIR هم‌چنین در تخمین شاخص‌های انرژی مانند TDN،DE  وME  تطابق قابل قبولی داشت. با این‌حال، در ارزیابی اجزای ساختاری نظیر ADL، NDF و دیگر بخش‌های پروتئین (ADIP وNDIP ) و بخش­های کربوهیدرات (B2، B3 و C) دقت و تطابق کاهش یافته و اختلاف‌های آماری معنی­داری با روش تجزیه شیمیایی مشاهده شد. این نتایج نشان می‌دهد که حساسیت طیفی روش NIR در تشخیص اجزای دیر‌هضم و غیرقابل تجزیه محدود بوده و برای تحلیل دقیق اجزای دینامیک مدل CNCPS مناسب نیست.
نتیجه‌گیری: روش NIR با توجه به قابلیت‌های منحصربه‌فرد خود، به‌ویژه سرعت، سهولت اجرا و سازگاری با آنالیزهای میدانی، می‌تواند به‌عنوان ابزاری کارآمد در غربال‌گری سریع، پایش کیفیت خوراک و کاربردهای روزمره در آزمایشگاه‌های تجزیه خوراک مورداستفاده قرار گیرد. با این‌حال، برای تحلیل دقیق اجزای مدل‌های دینامیکی تغذیه‌ دام مانند CNCPS و اجزای مقاوم‌تر، همچنان استفاده از روش‌های شیمیایی مرجع دارای مزیت است. تلفیق NIR به‌عنوان ابزار مکمل در کنار روش‌های کلاسیک، می‌تواند رویکردی بهینه در آنالیز جامع خوراک دام فراهم سازد.

کلیدواژه‌ها

• توافق آماری
• روش مرجع اندازه‌گیری
• طیف‌سنجی فروسرخ نزدیک
• کیفیت علوفه
• CNCPS

عنوان مقاله [English]

Comparison of NIR and wet chemistry methods for evaluation of chemical composition and nutrient digestibility in forage legumes

نویسندگان [English]

• jaber khani yousef reza ¹
• Ali Asadi Alamouti ²
• Mojtaba Yari ³

¹ Department of Animal and Poultry Sciences, Aburayhan Faculty of Agricultural Technology, University of Tehran, Tehran, Iran. E-mail: j_khani@ut.ac.ir

² Corresponding Author, Department of Animal and Poultry Science, Aburayhan Faculty of Agricultural Technology, University of Tehran, Tehran, Iran. E-mail: a.alamouti@ut.ac.ir

³ Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, Malayer University, Malayer, Iran. E-mail: myari@malayeru.ac.ir

چکیده [English]

Objective: Understanding chemical composition and nutritional quality of feedstuffs, especially forage crops, are important components of ration formulation, livestock performance, and production costs. Near-infrared reflectance (NIR) spectroscopy is becoming popular as a rapid, non-destructive, and cost-effective alternative to traditional wet chemistry methods for determining chemical composition and nutritional quality of feedstuffs. The objective of this study was to compare the accuracy of NIR with standard laboratory procedures in determining chemical constituents, protein and carbohydrate fractions according to the Cornell Net Carbohydrate and Protein System (CNCPS), and nutritional attributes of four legume forages.
Method: Organic matter (OM), ash, acid detergent lignin (ADL), crude protein (CP), neutral detergent fiber (NDF), acid detergent fiber (ADF), starch, and CNCPS-based fractionation of protein and carbohydrates, and nutritional attributes such as potential dry matter intake (DMI), total digestible nutrients (TDN), digestible energy (DE), metabolizable energy (ME), and quality index (QI) were measured in forage samples from four species including two cultivars of common vetch (Vicia sativa) and hairy vetch (Vicia villosa), one cultivar of forage pea (Pisum arvense), and second-year alfalfa (Medicago sativa, used as the control crop). All analyses were conducted in parallel using NIR and the reference wet chemistry methods and statistical agreement and precision between the two methods were assessed using mean bias, root mean square error (RMSE), concordance correlation coefficient (CCC), and Bland–Altman limits of agreement (LOA).
Results: The NIR results were highly accurate and highly correlated (CCC> 0.85, P> 0.05) with wet chemistry methods for key components (CP, OM, starch, total carbohydrates, and fraction B1 (B1)), but acceptable precision was observed for predicting energy-related parameters (TDN, DE, and ME) which are critical for ration formulation. However, the accuracy and concordance declined, and statistically significant differences were observed for structural constituents (ADL, NDF,  protein fractions (ADIP, NADIP) and carbohydrates (B2, B3, and C). This indicates that NIR has limited spectral sensitivity when evaluating slowly degradable or indigestible fractions of carbohydrate and protein, which are the parameters of dynamic nutritional models such as CNCPS.
Conclusions: Owing to special advantages, particularly speed, ease of operation, and applicability to field analyses, NIR can replace routine proximate analysis in feed laboratories; but conventional chemical methods provide more benefits for evaluation of CNCPS model components, especially those that resist digestion. The NIR integrated with classical approaches may represent a rational cost-effective strategy for extensive feed analyses.

کلیدواژه‌ها [English]

• CNCPS
• Forage quality
• Near-infrared reflectance spectroscopy
• Reference analytical method
• Statistical agreement