A laborból kiszabadult NIR technika

A NIR spektroszkópiára alapozott minőségvizsgálat számos területen bizonyított már a nehézipartól az élelmiszeriparon át a mezőgazdaságig. Segítségével gyorsan és hatékonyan gyűjthetünk adatot a mérendő anyagokról, melyeket a legtöbb esetben semmilyen mintaelőkészítésnek nem kell alávetnünk a mérést megelőzően.

A nagy termelési kapacitással rendelkező telepek számára rendkívül fontos, hogy pontos beltartalmi információkkal rendelkezzenek a tehenek elé kerülő teljes takarmánykeverék (TMR, total mixed ration) összeállításához használt egyes komponensekre vonatkozóan. Ezekre a telepekre általánosan jellemző, hogy a tartósított tömegtakarmányokat (pl. szilázs, szenázs) saját maguk állítják elő. Ám még ha igaz is, hogy felügyelni tudják a silózás folyamatát, tisztában vannak azzal a ténnyel, hogy az egyes silódepók a táplálóanyag- és energiatartalom tekintetében igen különbözőek lehetnek. A táplálóanyagok minősége ráadásul az egyes silódepókon belül, a horizontális és vertikális rétegek között is hatalmas eltéréseket mutathat. A gyakori mintavétel és laboratóriumi vizsgálat természetesen többletinformációval látja el a szakembereket, azonban a hagyományos kémiai analízisek esetén a válasz néhány napos, akár hetes késéssel érkezik. Ez idő alatt az állatokat 1-2 héttel korábbi adatok és számítások alapján takarmányozzák, ami érthető hibákat eredményezhet.

Napi kétszeri etetést alkalmazva, és nagy állatlétszámot feltételezve igen jelentős mennyiségű erjesztett tömegtakarmány kerül felhasználásra naponta. Az aktuálisan kitermelt takarmány összetételének ismerete annak fentiekben említett változékonysága miatt igen hasznos lehet. A tételek telepi körülmények között történő gyors elemzése révén a szakemberek a laborvizsgálatok miatti időveszteség nélkül is hozzáférhetnek ezekhez az információkhoz.

A kézi NIR készülékek használata nagyon előnyösnek tűnő megoldás a szilázsok/szenázsok könnyen kivitelezhető, rendszeres mérésére. Azonban az, hogy miként mérjük a mintákat, további jelentős kihívást jelent. Ideális esetben a szakember kézbe veszi a NIR eszközt, odalép és megméri a szilázst ott, ahol éppen akarja. A problémát viszont éppen az jelenti, hogy a legnagyobb változékonyságot a mintavétel okozza. Több helyről kell megfelelő mennyiségű mintát venni, azokat például egy vödörben összekeverni, majd ebből kell további mintavételekkel eljutni a mérendő tételig, esetleg tételekig. Erre viszont sokan már azt mondják, ennyi erővel telepi környezetbe tervezett asztali eszközt is használhatnának a kézi helyett.

A kézi NIR eszközök másik problémája lehet a megbízhatóság. Az eszközök kialakítása reprodukálható mérési körülményeket kell, hogy biztosítson, különben jelentősen csökkenhet az eredmények megbízhatósága az asztali megoldásokkal összevetve. Ha ugyanis ez a körülmény nem áll fenn, a felhasználó felelőssége marad, hogy miként helyezi a mintát a mérőegység elé, milyen a minta és az eszköz közötti viszony – ennek változása jelentős eltéréseket okozhat az eredményekben. Emellett gyakori kitétel, hogy robusztus eszközre van szükség, hiszen a kézi készülékek jellemzően jóval nagyobb mértékben vannak kitéve a környezeti hatásoknak, mint a laboratóriumi műszerek.

Napjaink technológiai fejlődését figyelembe véve még tartja magát az a megállapítás, hogy az asztali spektrométerek előnyösebbek a mérési eredmények minősége szempontjából. Érzékelhető azonban már a kézi NIR spektrométerek piacának bővülése, és a kiváló minőségű eszközök megjelenésével ez az irány gyakorlati megoldást jelenthet a jövőben az erjesztett tömegtakarmány még gyorsabb telepi vizsgálatára, melyek során azonban körültekintően kidolgozott protokollokat kell majd betartani a megbízhatóság szinten tartása érdekében. Ezek pontos kidolgozásáig inkább az asztali műszerek javasolhatóak, melyek jobb méréseket és pontosabb eredményeket adnak – természetesen jelentősen nagyobb beruházási igényt támasztva.

Legyen szó asztali vagy kézi NIR eszközzel mért eredményekről, kiemelt jelentőséggel bír az, hogy a szakemberek értsék, és fel is tudják használni a kapott információkat. Mielőtt megtörténik egy technológiai fejlesztés, egy telepi beruházás, tisztában kell lenni azzal, miként tud beépülni az új és sokkal rendszeresebben érkező NIR eredmény a TMR számításokba. Ezeket a számításokat legtöbbször takarmányozási szaktanácsadó vagy szakspecialista végzi, aki nem feltétlenül érhető el a hét minden napján. Ezért lényeges szempont, hogy azok a telepek, melyek a szilázsok/szenázsok rendszeres NIR mérése révén kívánják javítani a keverékek táplálóanyag-összetételét, tudatában legyenek annak, miként tudják használni eredményeiket a TMR összeállítása során.

Végezetül, fel kell hívni a figyelmet arra is, hogy a NIR alapú minőségvizsgálatok során a mért NIR spektrumból történő eredményszámítás, beltartalom-becslés körül is bekövetkezhetnek hibák. Körültekintően kell eljárni a felhasznált adatbázisok terén. Bizonyos esetekben, ha például saját mintáink jelentősen eltérnek a becslés alapját adó mintaállománytól, ezért pontatlan eredményeket kapunk, akár saját becslő adatbázis felépítése is indokolt lehet.

A műszeres aromaelemzés által kínált lehetőségek

A NIR technikával nehezen mérhető illékony komponensek nagyon fontos információt adnak az erjesztett tömegtakarmányok minőségére vonatkozóan, legyen szó pl. illózsírsav (ecetsav, propionsav, vajsav, valeriánsav) és tejsav, vagy szennyező- és károsanyag-tartalmukról (pl. penész, toxinszennyezettség). Ezek nem csak a napi tejmennyiséget befolyásolhatják, de hatással lehetnek az állatok egészségére is. Nem meglepő tehát, hogy a szakemberek számára a telepi monitorozás során elsődleges információt nyújtó érzékszervi vizsgálatokban nagyon hangsúlyos szerepet kap az illat megítélése. E tulajdonság szerinti minősítés azonban szubjektív, tekintettel a mintavételező életkorára, életvitelére, rutinjára, a mintavételi körülményekre és a környezeti  behatásokra. Ezért az utóbbi években számos olyan technika került kipróbálásra, mely a szag/illat objektív, gyors mérésére ad lehetőséget. Fontos, hogy rövid idő alatt nagy mennyiségű mintát lehessen elemezni, segítve ezzel a telepek mindennapi munkáját a hatékony termelés megvalósításában, és az állatok egészségének megőrzésében.

Az elektronikus orrként ismert műszeres aromaelemző készülékek gyors és objektív vizsgálati módszert biztosíthatnak mind a silózás, mind a kitermelés során. A mérések a NIR alkalmazásokhoz hasonlóan nem igényelnek speciális mintaelőkészítést, de ugyancsak fontos a körültekintő mintavételezés. A sebesség és az alacsony működési költségek jelentős előnyt jelenthetnek a gyakorlati felhasználásban.

Jó néhány sikeres alkalmazásról olvashatunk a tudományos közlemények szemlézése során. Ezek között szerepelnek különböző hardver kialakítások, pl. polimer szenzoros, gázszenzoros, gázkromatográfiás egységgel felszerelt berendezések. Találunk leírásokat, melyek szennyezőanyagok detektálási lehetőségét, savanykás, rothadt, égett, vagy éppen rovarszag-kimutatási módszertanát tárgyalják.

Saját vizsgálatainkban különböző módon előállított lucerna- és rozsszilázsokat értékeltünk fémoxid félvezető szenzorokkal felszerelt elektronikus orral. A kémiai összetétel és az általános minőség alapján a mintahalmaz átlagos volt. A különféle növényi eredet szerinti szagmintázat nem volt kimutatható, de mind a lucerna, mind a rozs alapú takarmányok elkülönültek a különféle agrotechnológiák szerint. A mintákat pH, valamint a tejsav és ecetsav aránya alapján rangsoroltuk. A minőségi csoportok a mért szagminták alapján megkülönböztethetők voltak, így tesztjeink alapján az elektronikus orr technológia alkalmasnak bizonyult a vizsgált szilázsok/szenázsok minőség szerinti osztályozására.

Az elektronikus orrok is elérhetőek már kézi kivitelben, ezek megbízhatósága viszont egyelőre jóval elmarad attól a szinttől, amelyet akár a kézi NIR készülékektől is elvárhatunk. A telepi körülmények között használható asztali berendezések, illetve laboratóriumi feltételeket igénylő nagyműszerek azonban kiváló lehetőségeket kínálnak az innovációk iránt nyitott társaságok számára. A takarmányok aromavizsgálatának létjogosultsága egyéb állatfajok vonatkozásában sem kérdéses, így biztosak lehetünk abban, hogy ezen a területen a közeli jövőben komoly fellendülésre számíthatunk.

A cikk szerzője: Dr. Bázár György