Сравнение методов определения клетчатки в продуктах питания и кормах

Этот тематический обзор несет информацию о различных методах определения клетчатки, а также их относительных характеристик в анализе кормов для животных на базе результатов, полученных в рамках программы квалификационного тестирования Государственного контроля за качеством кормов для животных.

Сырая клетчатка

В так называемом методе Веенде (рис. 1) определяются сырой белок, сырой жир и сырая зола, а влагу и содержание углеводов можно затем рассчитать по разности:

Углеводы = полный образец – влага – сырой белок – сырой жир.

Кроме того, определение сырой клетчатки кислотным гидролизом в 1,25% H₂SO₄ используется для экстракции сахара и крахмала; после чего производится щелочной гидролиз в 1,25% NaOH, который убирает белки, часть гемицеллюлозы и лигнина. (рис. 2).

Сырая клетчатка, как правило, используется для определения качества пищевых продуктов растительного происхождения, так как она представляет их наименее удобоваримую фракцию. Безазотистые экстрактивные вещества (NFE) определяются как разность: общее содержание углеводов за вычетом сырой клетчатки.

Несмотря на то, что метод был разработан в начале XIX века, многие оценки пищевой ценности овощей и кормов по-прежнему рассчитываются на основе метода Веенде и значений сырой клетчатки, хотя и имеются некоторые проблемы с методом сырой клетчатки для оценки количества волокон или стенок клеток растений.

Рис.1. Метод Веенде	Рис.2. Анализ сырой клетчатки по методу Веенде

В среднем 80% гемицеллюлозы и пентозаны, и от 50 до 90% лигнина удаляются при последовательной кислотной и щелочной экстракции, в то время как восстановление целлюлозы составляет 50-80% (рис. 2).

Таким образом, большая часть гемицеллюлозы и лигнин появляется в безазотистом экстрактивном веществе (NFE) и засчитываются как доступные углеводы (рис. 1). NFE соломы и травы может содержать даже до 90% этих веществ (1). Из-за невозможности восстановления трудноперевариваемых веществ методом сырой клетчатки в значительном числе случаев NFE является менее усвояемым, чем сырая клетчатка. Для овощей и злаков ошибка меньше из-за относительно низкого содержания гемицеллюлозы и лигнина. Однако она может быть существенной.

Детергентная клетчатка

Предпринимались различные попытки заменить метод сырой клетчатки системой анализа, лучше характеризующей менее питательную фракцию пищи. Наиболее успешной была концепция детергентной клетчатки, разработанная Ван Соестом и коллегами (1) (рис. 3).

Рис.3. Метод Веенде, модифицированный согласно Ван Соеесту

Глобальные стандарты

Недавно в журнале FOSS In Focus были представлены некоторые новые глобальные стандарты для NDF (2) и ADF/ADL (3). В обоих используется так называемый метод Fibertec (или тигельный).

Критерием для оценки методов определения клетчатки является не только восстановление трудноперевариваемых растительных остатков, но и аналитические характеристики методов и их официальный статус.

Для определения сырой клетчатки может применяться множество методов, но лишь немногие достигли статуса международного стандарта (Таблица 1). ISO 5498 описывает общий метод, а ISO 6541 — метод для некоторых продуктов питания. ISO 12099 дает рекомендации по применению NIR-спектрометрии и подчеркивает важность использования проверенных стандартных методов для калибровки и проверки NIR-методов.

Один из самых распространенных методов — это так называемый метод Fibertec (или тигельный) согласно ISO 6865, который также был принят в качестве официального метода в Европейском союзе (4).

ISO 54981981 Сельскохозяйственные пищевые продукты Определение содержания сырой клетчатки — Общий метод ISO 6541:1981 Сельскохозяйственные пищевые продукты Определение содержания сырой клетчатки — Модифицированный метод Шаррера ISO 12099:2010 Корма для животных, зерновые и молотые зерновые продукты Рекомендации по применению спектрометрии ближнего ИК-диапазона ISO 6865:2000 Корма для животных Определение содержания сырой клетчатки — Метод с промежуточной фильтрацией

Таблица 1. Международные стандарты для определения сырой клетчатки

Оценка методов для анализа кормов для животных

Различные методы для определения клетчатки оценивались путем анализа результатов программы квалификационного тестирования (PTS) Американской ассоциации государственного контроля за качеством кормов для животных. Было задействовано около 300 лабораторий, представивших данные о сотнях различных методов и параметров. AAFCO PTS является одним из наиболее полных программ квалификационного тестирования.

В таблице 2 показаны различные методы определения клетчатки, о которых сообщалось в этой программе, с кодом отчета AAFCO в первом столбце. Для этого исследования отбирались образцы PTS 2011 г., как показано в таблице 3. Изучались присвоенные значения для различных методов, основанные на надежных статистических данных и их надежных стандартных отклонениях.

Оценено несколько тысяч представленных данных. В среднем около 130 лабораторий (100%) представили данные для сырой клетчатки для 12 образцов, в то время как 33% также представили данные для ADF и 27% — для NDF. Значимость различий между методами была определена как абсолютное отличие между результатами для соответствующих методов, деленное на стандартное отклонение. Если это значение превышало 3, можно было утверждать о существенном отличии. За некоторыми исключениями, в данном исследовании эти значения были меньше 1, то есть не наблюдалось никакого существенного различия между методами. Это свидетельствует о том, что наиболее распространенные методы, используемые в настоящее время, являются устойчивыми и надежными.

Код AAFCO Стандарт Описание 004.00 АОАС 962.09 ISO 5498:2000 Сырая клетчатка, старый общий метод 004.01 AOCS Ba6-84 Метод однократной фильтрации 004.03 АОАС 978.1 Метод с фриттованным стеклом 004.06 ISO 6865:2000 Метод Fibertec 004.07 AOCS Ba6a-05 Метод Ankom 004.11 ISO 12099:2010 NIR-анализ 004.99 Нестандартная сырая клетчатка Прочие методы 008.02 AOAC 973.18 ISO 13906:2008 Кислотно-детергентная клетчатка, стандартный метод 008.05 нестандартный ADF Метод кислотно-детергентной размельченной клетчатки 008.08 нестандартный ADF Кислотно-детергентная клетчатка, метод Ankom 008.99 нестандартный ADF Прочие методы 009.04 нестандартный NDF Методы без ферментов. Предварительная обработка. 009.07 AOAC 2002.04 ISO 16472:2006 Нейтрально-детергентная клетчатка с ферментами. Предварительная обработка. Стандартный метод 009.09 нестандартный NDF Метод Ankom 009.99 нестандартный NDF Прочие методы

№ AAFCO Образец квалификационных испытаний CF Различие Ftec - Ankom Значимость (откл./ст.откл) Погрешность, отн. ст. откл. % 201121 Ростовой гранулированный концентрат для поросят 3,75 0,39 1,40 11,80 201122 Стартер для поросят старшего возраста 2,74 0,03 0,10 15,90 201123 Стартер для новорожденных поросят 2,48 0,08 0,20 16,00 201124 Стартер для ягнят 6,25 0,39 0,90 8,00 201125 Сухой корм для собак 4,65 0,18 0,50 11,10 201126 Стартер для цыплят 3,98 0,25 0,70 8,30 201127 Заменитель молока для телят 0,25 -0,29 -1,50 78,30 201128 Специальная партия корма для коров 9,15 -0,93 -1,20 8,50 201129 Стартер для поросят 2,28 0,19 0,70 15,80 201130 Стартер для цыплят 3,44 0,30 1,00 9,50 201131 Кукурузный белковый концентрат 1,28 0,22 1,10 16,20 201132 Ростовой концентрат для поросят 3,11 0,15 0,50 10,30

Таблица 2. Оцененные методы. Стандартные методы показаны жирным текстом, глобальные официальные методы подчеркнуты

Таблица 3. Изученные образцы и средние результаты для сырой клетчатки (СF), нейтрально-детергентной клетчатки (NDF) и кислотно-детергентной клетчатки (ADF)

Средняя значимость различий для сырой клетчатки составляет 0,2 для ADF и 0,3 для NDF.

Среднее относительное стандартное отклонение сообщаемых результатов составило около 10%.

Были обнаружены значительные различия в представленных значениях ADF и NDF в образце заменителя цельного молока для телят, полученных методами Fibertec и пакетным методом Ankom.

Однако представленные значения были довольно низкими, ниже пределов количественной оценки для этих методов. Для образца из специальной партии корма для крупного рогатого скота сообщалось о значительно более высоких значениях для Fibertec, чем для пакетного метода Ankom. Для ADF сообщалось о 13,6 против 11,9% и для NDF 22,5 против 20,8%. Причина расхождений не понятна. Также представленные значения NDF для образца кукурузного белкового концентрата показывают существенные различия.

Заключение

Хотя альтернативные методы могут быть быстрее и позволяют обрабатывать большее количество образцов, применение официальных методов является обязательным в случае споров и для целей маркировки. Возможности автоматизации официальных методов еще более повышают их надежность и обеспечивают высокую эффективность потребления ресурсов.

Литература

• (1) Van Soest, P.J. and McQueen, R.W.: The chemistry and estimation of fibre, Proc. Nutr. SOC. (1973), vol. 32, p 123-130
• (2) Möller, J.: Feed Control — New Standard for Determination of Amylase-Treated Neutral Detergent Fibre (aNDF), In Focus, Vol. 29, No 2, 2005, p 12-14
• (3) Möller, J.: Animal feeding stuff — Global Standard for the Determination of Acid Detergent Fibre (ADF) and Lignin, In Focus, Vol. 32, No 2, 2008, p 22-24
• (4) Постановление комиссии (ЕС) № 152/2009 от 27 января 2009 года, устанавливающее методы отбора проб и анализа для официального контроля кормов, опубликовано 26.02.2009 в Официальном журнале Европейского союза L 54/1.

См. также:

Анализаторы азота, белка
Анализаторы (экстракторы) жира
Искусственные нейронные сети как гарант достоверности результатов оценки качества зерна
Новый уровень поточного анализа зерна и кормов. Как повысить точность анализа в десять раз
Технология проточной цитометрии и имунного анализа для определения микотоксинов в зерне, MycoFoss, Foss

Ниже вы можете задать вопрос или оставить запрос в свободной форме: