AN-NIR-127
2025-07
Análisis de alimentación con espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS)
Determinación multiparamétrica sencilla y rápida de piensos para animales
Introducción
La producción ganadera es un proceso complejo que involucra muchas operaciones independientes e integradas. Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), la base para una producción ganadera exitosa es la disponibilidad de alimento para animales y una alimentación eficiente. El control de calidad (CC) del alimento y sus ingredientes es crucial para garantizar la producción de alimento para animales seguro y rico en nutrientes. Los parámetros típicos de CC que se miden durante la producción de alimento son grasa, humedad, proteína, fibra, cenizas y almidón. Sin embargo, el análisis de estos parámetros generalmente se realiza con química húmeda, lo que requiere diferentes procedimientos que consumen mucho tiempo, métodos de análisis complejos y reactivos químicos costosos. La espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) ofrece una predicción rápida y fiable del contenido de grasa, humedad, proteína, fibra, cenizas y almidón de diferentes tipos de alimento en pocos segundos, sin necesidad de preparar la muestra.
Equipo
Se analizaron alrededor de 500 muestras de alimento (p. ej., para aves, cerdos, ganado vacuno, cabras y ovejas) en un analizador NIR de Metrohm. Todas las mediciones se realizaron en modo de reflexión utilizando el recipiente grande. Las muestras se midieron en rotación para recopilar datos espectrales de varias áreas. El promedio espectral de las señales de varios puntos ayudó a reducir la influencia de la heterogeneidad de la muestra. Se utilizó el software de Metrohm para la adquisición de datos y el desarrollo del modelo de predicción.
Resultados
Todos los espectros NIR medidos se utilizaron para crear modelos de predicción que cuantificaran los parámetros clave de calidad del alimento.
Además, se crearon modelos de predicción de humedad, almidón, fibra, proteína, grasa y cenizas para alimentos individuales, por ejemplo, alimento para ganado, alimento para aves y alimento para cerdos.
La calidad de los modelos de predicción se evaluó mediante diagramas de correlación (Figuras 2-7), que muestran una alta correlación entre la predicción NIR y los valores de referencia. Las respectivas figuras de mérito (FOM) muestran la precisión esperada de una predicción durante el análisis rutinario de las pruebas NIR de alimentos (Tabla 1: alimento para aves, Tabla 2: alimento para cerdos y Tabla 3: alimento para ganado).
Resultado del contenido de grasa
R2 | SEC (%) | SECV (%) | SEP (%) |
---|---|---|---|
0.923 | 0.30 | 0.33 | 0.34 |
Resultado del contenido de almidón
R2 | SEC (%) | SECV (%) | SEP (%) |
---|---|---|---|
0.927 | 1.80 | 2.06 | 1.27 |
Resultado del contenido de proteínas
R2 | SEC (%) | SECV (%) | SEP (%) |
---|---|---|---|
0.873 | 0.81 | 0.86 | 0.80 |
Resultado del contenido de humedad
R2 | SEC (%) | SECV (%) | SEP (%) |
---|---|---|---|
0.938 | 0.41 | 0.42 | 0.31 |
Contenido de fibra resultante
R2 | SEC (%) | SECV (%) | SEP (%) |
---|---|---|---|
0.650 | 0.77 | 0.80 | 0.70 |
Contenido de cenizas resultante
R2 | SEC (%) | SECV (%) | SEP (%) |
---|---|---|---|
0.720 | 0.39 | 0.43 | 0.39 |
Figuras de mérito
Las siguientes tablas muestran las cifras de mérito de los modelos de predicción de productos alimenticios específicos: alimento para aves de corral (Tabla 1), alimento para cerdos (Tabla 2) y alimento para ganado (Tabla 3).
Tabla 1. Cifras de mérito para la predicción de fibra, cenizas, almidón, humedad, proteínas y grasas en alimentos para aves de corral.
Parámetro (Rango) | Número Spectra | SEC (%) | SECV (%) | SEP (%) | R2 |
---|---|---|---|---|---|
Fibra (2.4–5.2%) | 182 | 0.15 | 0.15 | 0.18 | 0.917 |
Ceniza (3.9–5.9%) | 159 | 0.18 | 0.19 | 0.17 | 0.790 |
Almidón (41.7–48.2%) | 158 | 0.66 | 0.75 | 0.79 | 0.667 |
Humedad (11.0–13.2%) | 171 | 0.09 | 0.09 | 0.10 | 0.943 |
Proteína (13.9–20.7%) | 204 | 0.40 | 0.44 | 0.41 | 0.927 |
Grasa (2.7–6.0%) | 207 | 0.17 | 0.17 | 0.16 | 0.968 |
Tabla 2. Cifras de mérito para la predicción de fibra, cenizas, almidón, humedad, proteína y grasa en el alimento para cerdos.
Parámetro (Rango) | Número Spectra | SEC (%) | SECV (%) | SEP (%) | R2 |
---|---|---|---|---|---|
Fibra (2.7–7.9%) | 88 | 0.27 | 0.28 | 0.29 | 0.954 |
Ceniza (4.3–5.2%) | 115 | 0.14 | 0.14 | 0.15 | 0.816 |
Almidón (38.4–48.1%) | 96 | 0.76 | 0.86 | 0.92 | 0.922 |
Humedad (10.7–13.2%) | 106 | 0.08 | 0.08 | 0.11 | 0.961 |
Proteína (14.9–17.6%) | 108 | 0.25 | 0.29 | 0.27 | 0.765 |
Grasa (2.4–6.0%) | 121 | 0.10 | 0.12 | 0.13 | 0.986 |
Tabla 3. Figuras de mérito para la predicción de fibra, cenizas, almidón, humedad, proteína y grasa en el alimento para ganado.
Parámetro (Rango) | Número Spectra | SEC (%) | SECV (%) | SEP (%) | R2 |
---|---|---|---|---|---|
Fibra cruda (3.3–10.8%) | 319 | 0.34 | 0.44 | 0.57 | 0.876 |
Ceniza (4.0–9.8%) | 253 | 0.53 | 0.54 | 0.55 | 0.859 |
Almidón (13.5–59.9%) | 337 | 1.01 | 1.09 | 1.28 | 0.973 |
Humedad (10.4–13.0%) | 329 | 0.12 | 0.12 | 0.13 | 0.915 |
Proteína (9.9–33.7%) | 336 | 0.53 | 0.55 | 0.56 | 0.988 |
Grasa (2.5–6.5%) | 331 | 0.21 | 0.21 | 0.24 | 0.908 |
Conclusión
Esta Nota de Aplicación demuestra la viabilidad de determinar múltiples parámetros clave de calidad del alimento mediante análisis NIRS. Generalmente se requieren varios métodos analíticos para medir el almidón, las cenizas, la fibra, la proteína, la humedad y la grasa en el alimento para animales (Tabla 4). El análisis NIR de alimentos ofrece una alternativa más sencilla con alta precisión y resultados en tiempo real.
Parámetro | Método |
---|---|
Almidón | ISO 6493:2000 Alimentos para animales — Determinación del contenido de almidón — Método polarimétrico |
Ceniza cruda | ISO 5984:2002 Alimentos para animales — Determinación de cenizas brutas |
Fibra cruda | ISO 6865:2000 Piensos para animales — Determinación del contenido de fibra cruda — Método con filtración intermedia |
Proteína cruda | ISO 5983:1997 Piensos para animales: determinación del contenido de nitrógeno y cálculo del contenido de proteína cruda: método Kjeldahl |
Humedad | ISO 6496:1999 Alimentos para animales: determinación del contenido de humedad y otras materias volátiles |
Grasa | ISO 6492:1999 Alimentos para animales: determinación del contenido de grasa |