李宏宇,楊茁萌,仇學(xué)軍,高明,童榮信,索俊平
(1.天津好牛生物科技有限公司,天津 300000;2.北京厚德瑞商貿(mào)有限公司,北京 100054;3.北京豐尊百奧生物科技有限公司,北京 101106;4.光明牧業(yè)有限公司,上海 200436;5.天津好牛動(dòng)物營養(yǎng)技術(shù)有限公司,天津 300000;6.烏蘭察布市易馬農(nóng)牧科技有限公司,烏蘭察布 012000)
自從2008年中國正式開放美國苜蓿草進(jìn)口貿(mào)易以來,我國苜蓿草進(jìn)口量連年屢創(chuàng)新高。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì),2016年全年苜蓿草進(jìn)口總量達(dá)到了146萬t,其中美國苜蓿草進(jìn)口128.83萬t,占進(jìn)口總量的88%,美國仍為中國苜蓿草產(chǎn)品進(jìn)口第一大國。隨著苜蓿草進(jìn)口量的不斷增加,質(zhì)量糾紛不斷發(fā)生,行業(yè)亟需根據(jù)苜蓿二次壓縮草捆的產(chǎn)品特點(diǎn)制定出行業(yè)公認(rèn)的取樣標(biāo)準(zhǔn)。
2016年,由苜蓿草貿(mào)易企業(yè)、奶牛集團(tuán)和檢測(cè)機(jī)構(gòu)相關(guān)的專家聯(lián)合發(fā)起組成了研討組,共同探索和研究制定該取樣和檢測(cè)的科學(xué)方法。天津好牛團(tuán)隊(duì)受研討組委托開展了實(shí)地取樣和送檢工作,并委托三家第三方實(shí)驗(yàn)室開展檢測(cè)和數(shù)據(jù)的收集工作。團(tuán)隊(duì)歷時(shí)一年的時(shí)間,完成實(shí)地取樣和送檢樣本近500份,樣品覆蓋了華北、華東和東北等地區(qū),為該研究提供了科學(xué)的依據(jù)。通過對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的科學(xué)分析和認(rèn)真討論,首次提出了苜蓿二次壓縮捆取樣的規(guī)范方法,并對(duì)如何配合實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)工作條件提出了指導(dǎo)意見。
第一,美國牧草檢測(cè)協(xié)會(huì)(NFTA)不接受二次壓縮苜蓿草捆的質(zhì)量分析。目前,美國牧草檢測(cè)協(xié)會(huì)(NFTA)有明確規(guī)定:不授權(quán),不證明并不予接受出口二次壓縮苜蓿干草的質(zhì)量分析。中國企業(yè)認(rèn)為不能因?yàn)闆]有二次壓縮捆抽檢規(guī)范,就要求中國買家被動(dòng)接受美國一次壓縮捆的檢測(cè)結(jié)果。
第二,美方不認(rèn)可中方的取樣作業(yè)。在美國,牧草抽檢員需要經(jīng)過NFTA的技術(shù)培訓(xùn),取得美國農(nóng)業(yè)部采樣員資格證書后才能上崗工作。我國沒有可執(zhí)行的行業(yè)規(guī)范,操作人員取樣比較隨意,甚至隨手抓取樣也普遍存在。不規(guī)范的取樣方式自然不能被供應(yīng)商所認(rèn)可,給苜蓿草交易帶來太多的質(zhì)量爭議。
首先,美國是在田間一次打捆完成后進(jìn)行抽樣檢測(cè),并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果分出等級(jí),然后進(jìn)行采購、加工和出口交易。一次壓縮捆可最大限度地保留其內(nèi)部葉片、莖稈的自然分布形態(tài),抽樣檢測(cè)準(zhǔn)確率高,具有代表性。而二次壓縮捆是將一次壓縮捆以原料形式在工廠經(jīng)二次壓縮,生產(chǎn)出適合集裝箱運(yùn)輸?shù)某隹谛桶b品(見圖1)。苜蓿一次草捆在多重方向的高壓機(jī)械作用下,葉片和莖稈的分布和形態(tài)會(huì)發(fā)生根本性改變,如果原料水分過低,葉片經(jīng)擠壓后會(huì)變成粉末狀,造成抽樣檢測(cè)不具有代表性。打開二次壓縮苜蓿草捆會(huì)發(fā)現(xiàn)內(nèi)部葉片、莖稈分離,葉片分布不均勻,或者有物理性結(jié)塊現(xiàn)象,完全改變了一次壓縮捆內(nèi)部葉片、莖稈自然均勻分布的狀態(tài)(見圖2)。在這種情況下,用傳統(tǒng)的取樣設(shè)備和方法來抽取二次壓縮草捆的樣品,尤其是在采樣點(diǎn)和采樣數(shù)量存在缺陷的情況下,很難采集到具有代表性的樣品。
圖2 苜蓿二次壓縮草捆內(nèi)部發(fā)生的物理結(jié)構(gòu)性改變
其次,美國苜蓿草取樣設(shè)備是根據(jù)一次壓縮捆密度而設(shè)計(jì)的,在取二次壓縮捆的樣品時(shí)存在缺陷。
筆者從美國收集了多種取樣設(shè)備,發(fā)現(xiàn)在用于二次壓縮捆取樣時(shí)均非常吃力,耗時(shí)長,而且取不到30cm深度的樣品,不適用于二次壓縮捆取樣。鉆頭式取樣器是目前一次和二次壓縮草捆混用的一款取樣器,需要電力支持,鉆頭配件成本高,取樣吃力,取樣點(diǎn)少,高轉(zhuǎn)速下鉆頭過熱對(duì)樣品質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生影響,易發(fā)生火災(zāi)。刺刀式取樣器為一次壓縮捆的取樣設(shè)備,對(duì)二次壓縮包型取樣非常困難,由于包型密度高很難扎進(jìn)去,無法正常使用(圖3)。
圖3 美國常見的苜蓿干草取樣器
在美國,貿(mào)易商首先是對(duì)農(nóng)場(chǎng)的一次捆苜蓿進(jìn)行抽樣檢測(cè),定級(jí)定價(jià),采購入庫。然后按一次捆苜蓿檢測(cè)的質(zhì)量級(jí)別與中國買家簽訂銷售合同,依照合同的發(fā)運(yùn)時(shí)間,將一次捆苜蓿運(yùn)到加工廠進(jìn)行二次壓縮,完成二次壓縮后就立即開始裝箱集港,進(jìn)入出口程序。整個(gè)生產(chǎn)過程銜接非常緊密,當(dāng)天生產(chǎn)的二次捆當(dāng)天就集港,沒有成品庫存,也不可能加壓后重新抽樣送檢、定級(jí)和辦理植檢證等文件。因此,在加工廠生產(chǎn)環(huán)節(jié)上不具有再取樣定級(jí)的可能性。否則,將會(huì)徹底顛覆原料收購和生產(chǎn)出口的程序,農(nóng)民更不接受貿(mào)易商將苜蓿加壓后再定級(jí)定價(jià)和付款的交易。
乳企質(zhì)量管控升級(jí),尤其大型牧業(yè)對(duì)苜蓿草的取樣和檢測(cè)十分嚴(yán)格。由于沒有統(tǒng)一的取樣規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),檢驗(yàn)方法不一致(化學(xué)法與近紅外法),其檢測(cè)結(jié)果普遍與美國原廠質(zhì)量報(bào)告有很大的檢測(cè)差異,RFV值普遍低10~20個(gè)單位,產(chǎn)生了種種爭議和大量質(zhì)量索賠,影響了正常的苜蓿草交易和雙方的互信。因此,盡快建立統(tǒng)一、科學(xué)的取樣設(shè)備和方法,規(guī)范第三方實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)方法和樣品預(yù)處理流程對(duì)進(jìn)口苜蓿的交易具有重要的實(shí)際意義。
經(jīng)過測(cè)試和綜合對(duì)比幾款常用的牧草取樣設(shè)備,我們建議使用“針式牧草取樣器”作為行業(yè)統(tǒng)一取樣工具(圖4)。這款取樣器是由天津好牛生物科技有限公司根據(jù)二次壓縮苜蓿草捆的高密度特點(diǎn)而設(shè)計(jì)開發(fā)的。針式牧草取樣器”全套配置組成為:工具箱1個(gè)、重錘1把、取樣針2只、疏通桿1只、定量取樣罐2個(gè)、取樣罐蓋子1個(gè)、緊固扳手1把。取樣器全重約7kg,刀口直徑12mm,作業(yè)長度30cm,小口徑刀頭可滿足多點(diǎn)快速取樣的設(shè)計(jì)要求。定量取樣罐采用無毒PP材質(zhì),以罐體容積控制取樣量,達(dá)到可定量取樣的設(shè)計(jì)要求。后期使用只需換取樣針,使用成本較低?!板N子釘釘子”是針式取樣器的基本原理,重錘重量可有效增加沖擊力。取樣器全手動(dòng)操作,無需電力支持,使用不受環(huán)境限制,其體積小和方便攜帶等特點(diǎn)適用于經(jīng)常性的取樣作業(yè)。經(jīng)大量取樣實(shí)驗(yàn)證明:“針式牧草取樣器”具備取樣深度深、易操作、快速和可定量的優(yōu)點(diǎn),符合實(shí)驗(yàn)室對(duì)樣品前置處理的基本要求。
圖4 針式牧草取樣器
首先,將取樣針擰到重錘連接口,使用扳手將取樣針緊固在重錘上。然后,將定量取樣罐安裝在重錘底部,用手?jǐn)Q緊,就可進(jìn)入操作。取樣時(shí),取樣角度應(yīng)與草捆保持90°左右。雙手緊握把手平行直角快速打入草捆定點(diǎn)位置,要求盡量打到底。角度偏差太多容易造成取樣針彎曲,也會(huì)造成取樣深度不夠。使用疏通桿疏通取樣針時(shí)要用手護(hù)住刀口后操作,盡量避免疏通桿與取樣針刀口的硬接觸,造成刀頭損傷。對(duì)國產(chǎn)一次壓縮草捆取樣,應(yīng)盡量注意避免打到捆草繩和石頭等硬物。取樣器的安裝與使用見圖5。
圖5 取樣器的安裝與使用
2.3.1 多點(diǎn)取樣檢驗(yàn)
每個(gè)取樣人員取樣打點(diǎn)14~16次就可以取滿一罐,用時(shí)大約5min,取一個(gè)200g的標(biāo)準(zhǔn)樣品需要10~15min。定量取樣罐可有效保證取樣樣點(diǎn)數(shù)為15個(gè),控制取樣量為100g,只要將樣品取到罐口的位置即可,取樣罐不滿可增加取樣點(diǎn)予以補(bǔ)充,見圖6。當(dāng)掌握了定量取樣罐每罐可取100g的樣品,2罐就可以相對(duì)準(zhǔn)確地做出200g的樣品,以對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)室對(duì)樣品預(yù)處理的要求。
圖6 定量取樣罐中樣品
2.3.2 定量取樣檢驗(yàn)
以打滿一罐為標(biāo)準(zhǔn),倒入樣品袋測(cè)重,共測(cè)試14罐,平均116g/罐。將兩罐樣品合并為一個(gè)樣品,平均221g,每罐平均可鉆取16個(gè)樣點(diǎn),取樣深度可達(dá)30cm,結(jié)果見表1。檢驗(yàn)結(jié)果表明,定量取樣罐可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)、定量取樣的目的,保證一個(gè)樣品(2罐)可以隨機(jī)取30個(gè)點(diǎn)以上,樣品總重在200~250g范圍,并且鉆深為30cm。取樣員完全可以根據(jù)取樣罐內(nèi)樣品的滿溢程度判斷樣品的基本重量和樣點(diǎn)數(shù),不用擔(dān)心取樣點(diǎn)會(huì)少于30個(gè),或者取樣重量過多過少的問題。因此,該取樣鉆及其樣品罐滿足了二次壓縮苜蓿草捆取樣的科學(xué)要求。
表1 多點(diǎn)定量取樣的測(cè)定
正確取樣對(duì)于準(zhǔn)確測(cè)定干草和草料的營養(yǎng)成分極其重要,實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的結(jié)果是否準(zhǔn)確完全取決于樣品的代表性。在實(shí)際工作中,取樣帶來的誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的系統(tǒng)誤差。苜蓿草的特殊性在于葉片和莖稈在NDF、ADF和粗蛋白含量等方面存在的巨大差異,莖葉比在取樣中發(fā)生變化就會(huì)導(dǎo)致RFV的變化。二次壓縮無疑改變了一次捆內(nèi)部葉片、莖稈的分布均勻性,這種變化又直接與加壓機(jī)型、密度和包形尺寸有關(guān)。采樣點(diǎn)數(shù)越少,莖葉比誤差就越大,而按照傳統(tǒng)的取樣設(shè)備和方式難于采集到能夠代表整垛/批草的樣品。因此,隨機(jī)多點(diǎn)、多捆數(shù)、多批次、定量取樣是有效減少誤差的科學(xué)方法,根據(jù)本取樣法的驗(yàn)證結(jié)果,特制定了二次壓縮苜蓿草捆隨機(jī)多點(diǎn)定量取樣方法。
從統(tǒng)計(jì)學(xué)來講,能夠代表總體(一車草、一垛草或一票草)真值的樣品才稱之為“樣本”。所以,抽樣方法必須科學(xué)、可操作,以保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性。
3.2.1 取樣前的準(zhǔn)備工作:檢查取樣工具箱配件是否齊全,是否攜帶好樣品袋、油性記號(hào)筆和冬天用手套等。3.2.2 提前規(guī)劃好取樣路線:根據(jù)草捆碼放情況和取樣環(huán)境的便利性,制定并規(guī)劃好取樣方案,取樣路線能夠保證取到足量的樣品。
3.2.3 注意事項(xiàng):取樣要在同一批次的產(chǎn)品基礎(chǔ)上進(jìn)行,不可混檢。盡量避免在雨天或雨后特別潮濕的環(huán)境下取樣。
取樣點(diǎn)位置選擇見圖7。取樣面要選擇有LOGO的包裝正面,不可在裸露面部分取樣。草捆一般為十字刀8切捆,取樣點(diǎn)位置不能選在草捆的切割線位置,此處莖葉結(jié)構(gòu)已破壞。以包裝中線為界,取樣位置應(yīng)選擇在包裝分割線的上下左右區(qū)域內(nèi)。
圖7 取樣面與取樣點(diǎn)選擇
實(shí)驗(yàn)證明,取樣時(shí)混入的包裝塑料絲會(huì)影響NDF的檢測(cè)數(shù)據(jù),從而影響到RFV值。為了避免取到塑料包裝物,取樣前應(yīng)將包裝的上下部分用刀割開,在開口處取樣。若不慎取到包裝塑料,應(yīng)將其挑出,以保證樣品的潔凈,見圖8。
圖8 取樣前對(duì)包裝物的前置處理
經(jīng)大量取樣測(cè)試和方法修正,隨機(jī)多點(diǎn)定量取樣方法可根據(jù)草捆碼放和數(shù)量情況采用1捆4點(diǎn)和1捆6點(diǎn)兩種方式取樣。標(biāo)準(zhǔn)樣品的定量設(shè)定為200g/樣品,即每兩罐樣品裝入一個(gè)樣品袋。
3.6.1 1捆4點(diǎn)取樣法
1捆4點(diǎn)取樣可分為兩種,即常規(guī)1捆4點(diǎn)取樣和組合4點(diǎn)取樣。組合4點(diǎn)取樣,適用于大批量貨物的抽檢,上下兩包組合一起取樣,要遵循均衡取樣原則,取樣點(diǎn)不能重復(fù)。取樣方法和取樣位置見圖9。
圖9 1捆4點(diǎn)取樣圖示
3.6.2 1捆6點(diǎn)取樣法
1捆6點(diǎn)取樣,是在貨物堆高無法取到足夠樣品的情況下采用,這種情況在牧場(chǎng)會(huì)經(jīng)常遇到。組合6點(diǎn)取樣,上下兩包的取樣點(diǎn)不能重復(fù),遵循均衡取樣原則,避免打到“十”字刀切口處。取樣方法和取樣位置見圖10。
圖10 1捆6點(diǎn)取樣圖示
3.6.3 取樣路線
不管是4點(diǎn)或6點(diǎn)取樣,取樣路線都要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況來設(shè)定,取樣路線上的捆包盡可能都要取到,要遵循隨機(jī)、多點(diǎn)和定量取樣的原則,盡可能抽取到足夠數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)樣品,取樣路線見圖11。
圖11 參考取樣路線
在二次壓縮苜蓿草捆的取樣檢測(cè)中發(fā)現(xiàn),在同一車或同批次貨中抽取多份樣品,其檢測(cè)值之間常存在差異或顯著差異,即使在一捆草中同時(shí)取兩份樣品檢測(cè)也會(huì)有差異,說明一個(gè)檢測(cè)報(bào)告的結(jié)果不具有代表性,需要通過重復(fù)(平行樣品)來克服這一誤差。因此,本方法建議同批次取樣要同時(shí)取2~3份的重復(fù)樣品,一并送檢,即做到每個(gè)樣品是在隨機(jī)30個(gè)點(diǎn)以上的混合樣品,每個(gè)批次又有2~3個(gè)重復(fù)樣品,這樣可以有效消除誤差。取樣重復(fù)次數(shù)可參考表2。
表2 樣品重復(fù)次數(shù)參考表
每個(gè)實(shí)驗(yàn)室對(duì)樣品的實(shí)際處理能力是有限的,不規(guī)范取樣送樣和超量送樣都會(huì)給實(shí)驗(yàn)室?guī)頇z測(cè)工作上的額外負(fù)擔(dān),實(shí)驗(yàn)室可能會(huì)進(jìn)行分樣,這樣就增加了誤差發(fā)生的可能性。因?yàn)闃悠反械能俎2輼訒?huì)出現(xiàn)莖葉分離,葉沫、草粉和塵土?xí)练e在樣品袋底部,并且移動(dòng)速度很快,人工四分法分樣再粉碎,根本無法做到樣品的營養(yǎng)成分均衡,無法保證分樣的準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)表明,隨意分樣檢測(cè)出的質(zhì)量指標(biāo)明顯偏低。因此,送檢樣品的重量以200g為宜,實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)員也要保證不再分樣,必須進(jìn)行一次性全部粉碎。
一些大型牧業(yè)企業(yè)都有自己的實(shí)驗(yàn)室,在涉及送第三方檢測(cè)時(shí),因擔(dān)心實(shí)驗(yàn)室會(huì)隨意分樣,個(gè)別企業(yè)實(shí)驗(yàn)室會(huì)將樣品進(jìn)行簡單的預(yù)粉碎處理后再寄送到第三方實(shí)驗(yàn)室。但是,企業(yè)的粉碎機(jī)達(dá)不到NIR實(shí)驗(yàn)室對(duì)顆粒度一致性的要求,這樣的樣品是不能直接用于檢測(cè)的,第三方實(shí)驗(yàn)室還需要進(jìn)行再次粉碎,進(jìn)而導(dǎo)致顆粒度小的會(huì)更小更細(xì),粉碎粒度不一致會(huì)給NIR檢測(cè)造成誤差。因此,建議對(duì)已經(jīng)取好的標(biāo)準(zhǔn)樣品,在封樣后不作任何拆包、分樣或預(yù)粉碎等處理。
目前實(shí)驗(yàn)室所采用的細(xì)粉碎設(shè)備分為兩種,離心式粉碎機(jī)與旋風(fēng)式粉碎機(jī)。離心式粉碎機(jī)有不同的容積規(guī)格,中型設(shè)備對(duì)一般在200g左右的樣品都可以做一次性處理,因?yàn)槠涫欠忾]式粉碎產(chǎn)生的粉塵較少,樣品重量不會(huì)流失。而旋風(fēng)式粉碎機(jī)是將樣品一邊投入一邊研磨,粉碎過程會(huì)產(chǎn)生較大粉塵,需要除塵設(shè)備或收集除塵管道,損耗較大。
研究團(tuán)隊(duì)在藍(lán)德雷實(shí)驗(yàn)室用旋風(fēng)式粉碎機(jī)進(jìn)行了樣品粉碎的損耗實(shí)驗(yàn),對(duì)比了樣品粉碎前后的重量,兩組試驗(yàn)證明樣品重量分別損失了4.5%和4.1%,而粉碎流失的部分一般是苜蓿草富有營養(yǎng)的葉粉部分。委托易馬Dariy One實(shí)驗(yàn)室用旋風(fēng)式粉碎機(jī)粉碎后,做了草粉回收與不回收對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響實(shí)驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)草粉回收與不回收草粉的RFV指標(biāo)存在顯著差異。因此,粉碎設(shè)備也會(huì)給測(cè)定造成誤差,要求實(shí)驗(yàn)室必須回收草粉以降低檢驗(yàn)誤差。
在易馬Dairy One和藍(lán)德雷實(shí)驗(yàn)室,我們與工作人員一起做了樣品粉碎后直接取樣上機(jī)測(cè)定和先充分混合后再取樣上機(jī)檢測(cè)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,兩種取樣測(cè)定的結(jié)果存在差異。同一樣品粉碎后未經(jīng)混合的樣品的RFV為143,粉碎后增加充分混合環(huán)節(jié)的樣品RFV為152,而這個(gè)差異已經(jīng)將同一樣品判定成不同級(jí)別的苜蓿了。因此,實(shí)驗(yàn)室在上機(jī)測(cè)定前一定要增加樣品充分混合的技術(shù)環(huán)節(jié)。本文建議要設(shè)定正常的苜蓿草檢測(cè)誤差值范圍,因?yàn)榭陀^條件決定了取樣作業(yè)或?qū)嶒?yàn)室檢測(cè)不可能做到盡善盡美,無法避免這些誤差,將二次壓縮苜蓿草檢測(cè)的RFV誤差值范圍定為10個(gè)點(diǎn)是合理的。
送樣單位填寫樣品標(biāo)簽應(yīng)科學(xué)和規(guī)范。標(biāo)簽一般應(yīng)包括以下內(nèi)容:樣品名稱、生育期、茬次、采樣地點(diǎn)及草垛編號(hào)、采樣時(shí)間、生產(chǎn)單位、送樣單位和送樣時(shí)間。標(biāo)簽應(yīng)放于樣品袋里,送樣人也同樣做好筆記備查。樣品采集后立即將密封袋排氣密封,防止開裂和受潮。
致謝:特別感謝以下提供取樣和第三方檢測(cè)支持的單位,即唐山恒天然牧場(chǎng)有限公司、天津好牛生物科技有限公司、內(nèi)蒙古圣牧高科牧業(yè)有限公司、北京厚德瑞商貿(mào)有限公司、內(nèi)蒙古富源國際實(shí)業(yè)有限公司、甘肅楊柳青牧草飼料開發(fā)有限公司、內(nèi)蒙古優(yōu)然牧業(yè)有限公司、集寧易馬Dariy One實(shí)驗(yàn)室、現(xiàn)代牧業(yè)(集團(tuán))有限公司、黑龍江雙城藍(lán)德雷實(shí)驗(yàn)室、光明牧業(yè)有限公司、北京CVAS實(shí)驗(yàn)室。