叶丹妮博士 CVAS饲料分析公司反刍动物技术专员, 马里兰, 美国

——本文原发表在荷斯坦杂志《牧草技术与市场Hay Famer》2016年第9期：P22-23

引言

近红外光谱（NIRS）技术是一种牧草和饲料的分析手段，其商业化始于1960年代。早期的NIRS的品质远不如传统化学分析。然而最近20年来，人们对NIRS更全面的认识，大幅改善了该技术的品质及应用，并在美国以及全球其他国家地区广泛用于牧草分析。

科技进步使NIRS由最初的只有商业实验室才能使用，发展到如今可以直接安装在饲料收割机上，以农场内部实验室便携式分析仪的角色发挥作用。近年来，一些NIRS生产商致力于完善便携式NIRS分析仪，并认真考虑将实验室使用的高品质NIRS分析仪引入到大型奶牛场。

NIRS与其他科技的发展及应用过程类似，人们总是能够迅速学会应对的方法，但同时也可能在应用过程中发生失误。

成本研究

在考虑购置一台NIRS分析仪的时候，必须做足功课。与已经购置并使用便携式NIRS分析仪的人士充分沟通，以获取他们的观点。建立正规的部分预算，更好地了解购置并使用该仪器所产生的相关成本。

人们通常倾向于将最初的投资视为使用一台仪器或者一项技术的“总”成本。然而，我们忽略的是那些尤其是正处于早期技术开发阶段的仪器模型，将随着时间迅速贬值。例如，技术会被淘汰，配件需要维修，仪器的品质会降低，管理成本随时间增加。

如果我们分期贷款5年，假设利息为5%，每月每10000美元贷款的支付额约为190美元。一台基础款NIR水分分析仪可能每月的分期贷款为近190美元，而实验室使用的高品质NIRS分析仪每月的分期贷款额约为1000美元。

另外一项可能被忽略但很现实的操作“成本”，是劳动力。即使不为了操作仪器直接支付劳动力，该劳动力也可用于其他部分的工作。农场的NIRS分析仪对操作人员的背景知识及培训的需求，可能超出一般农场劳动力的要求。另外，每月的成本还包括了维修及品控。实验室规格的NIRS分析仪在农场的使用成本总计很容易达到每月1500美元。

有些设备供应商除了收取单个样品的分析费用之外，还会收取NIRS分析仪的租赁费。不论是哪种收费方式，都需要花足够的时间考虑潜在的所有费用，以估算出拥有一台仪器以及分析每个样的成本。

需要解决的难题有哪些？

我们对最新的技术或设备常常抱有浓厚的兴趣，然而容易忽略其实际价值及实用性的基本问题。购置并在农场使用便携式NIRS分析仪的成本会很高，应该在决策过程的前期确定成本的预算。一旦便携式NIRS分析仪的检测数值存在疑问，应该像任何标准做法一样，将样品送至饲料分析实验室检测。

节约成本

如果全面考虑拥有便携式NIRS分析仪的成本，只有在样品量很大的时候，才能节省成本。通常考虑的问题是：便携式NIRS分析仪较传统实验室的NIRS分析仪所带来的益处，有多少高额费用是与之对应的。在农场使用的便携式NIRS分析仪只能满足一部分样品分析的需求，有些样品仍然需要送至传统的饲料分析实验室进行化学分析。

周转

样品检测的周转时间存在改善的空间。长远来看，样品检测必须放在农场管理需求的首要位置。为了能从快速检测中获益，营养咨询师们必须能够利用检测结果，为农场的日粮配方迅速做出修改决定。传统的做法是将样品送至实验室检测。很幸运的是，在美国，一个可靠的饲料分析实验室能做到在1-3天内收到邮寄的样品，另外，次日到达的邮寄费用也很合理。

样品处理方法

目前，样品有两种基本形式可以通过NIRS进行检测：来样形式和烘干粉碎形式。NIRS水分分析仪以及其他便携式NIRS分析仪使用来样形式进行检测，该方法快速且节省劳力。将一小份通过采样器采集的干草或者二次抽样后的青贮放入特制的样品杯，再置于分析仪的光学检测口，扫描并获得预测值的过程通常仅有几秒。然而，由于样品量相对较小，必须测量多个样品后取平均值。有些便携式分析仪可通过手持，置于样品上方进行检测。强烈建议检测多个二次抽样后的样品，取平均值作为最终检测结果。

虽然来样形式的检测简易快捷，但该形式的品质通常次于烘干并过1mm筛粉碎的形式。大多数美国的NIR牧草分析实验室都采用烘干粉碎的方法，因为该方法的准确度及重复性更佳。

其他考量

NIRS校正

NIRS分析仪通过测定从样品反射回的光，生成特征光谱。将大量同类样品的光谱与数据库中的化学分析提取的相关信息建立联系，开发出数学模型，从而预测营养指标。NIRS分析仪只有在使用与其对应的高品质数学模型时，才能呈现最好的性能水平。一些仪器生产商拥有多年广泛的校正经验，而其他经验有限的公司则无法也没有资格提供校正服务。需要思考的问题包括但不限于如下所述：仪器使用的校正来自哪里？NIRS检测提供哪些营养指标？如何更新校正模型？为增加新的营养指标，如何获得额外校正模型的信息？您的营养咨询师是否对NIRS分析仪的校正服务提供的信息满意？

品质控制

所有的仪器必须通过品控流程确保其寄达实验室时无需过多技术帮助即可开箱使用，并随时间自行运作优良。那么如果您想购置NIRS水分分析仪或者其他便携式NIRS分析仪，它们如何做到这一点？如果这些仪器的检测值随着时间发生变化，使用者如何采取应对措施？由这些话题，引出了下述重要的考量因素。

服务及后续支持

即使一台基础款的NIRS分析仪，在使用期间都需要一定程度的培训，维护、维修及技术支持。NIRS分析仪的生产商有多久的历史？他们能否在当下给予仪器充分的后续支持，能否在未来的几年持续提供以上支持？如果该生产商公司倒闭或者被收购，NIRS分析仪很可能成为一个昂贵的摆设。即使NIRS生产商是一家大公司，并长期立足于市场，它仍然可能不愿意投资在后续支持上，因为该项投资的回报率很低。

数据报告及管理

通过NIRS分析所得的营养指标相关信息，只是营养管理流程的一部分。便携式NIRS分析仪如何进行数据报告？数据是否通过数据库进行保存、比较、提取并转发给第三方？如果您想通过NIRS对例行采样的重复性及准确性进行鉴别，那么如果没有高效的数据管理系统，便携式NIRS分析仪所得数据的价值将大幅降低。相比之下，大型牧草分析实验室充分认识到合理管理对最大限度的利用数据的重要性，从而投资巨额资金进行大量相关软件的开发。

管理考量

通用的企业管理规则是，只要企业内部自行处理不能带来重大经济效益的业务，都通过外包实现。把本来是商业实验室擅长的NIRS分析服务，转移到农场，将产生大量涉及流程监督，员工培训，标准操作程序的落实执行以保证NIRS分析仪的正确使用，以及一旦仪器出现故障所需的及时应对机制等一系列的管理费用。

总结

分享以上信息是为了让正在考虑购置便携式NIRS分析仪的业界同仁们更好地了解把该项技术带到农场所存在的挑战。尽管便携式NIRS分析仪会带来一些益处，但采用该技术时强烈建议仔细权衡利弊。