Acta Univ. Agric. Silvic. Mendelianae Brun. 2010, 58(5), 123-136 | DOI: 10.11118/actaun201058050123

ANALÝZA VÝSLEDKŮ KALIBRACÍ PRO STANOVENÍ KASEINU NEPŘÍMOU METODOU INFRAČERVENÉ SPEKTROSKOPIE

Oto Hanuš1, Tao Yong2, Josef Kučera3, Václava Genčurová4, Kristýna Hanušová4, Tomáš Kopec3, Jaroslav Kopecký1, Radoslava Jedelská4
1 Research Institute for Cattle Breeding Rapotín, Výzkumníků 267, 788 13 Vikýřovice, Czech Republic
2 Anhui Agricultural University, Department of Animal Sciences, College of Animal Science and Technology, Changjiang West Rd. 130, 230036 Hefei, P. R. China
3 Czech Fleckvieh Breeders Association, Horní 28, 591 01 Žďár nad Sázavou, Czech Republic
4 Agriresearch Rapotín, Výzkumníků 267, 788 13 Vikýřovice, Czech Republic

Měření obsahu kaseinu v mléce je významné pro sýrařství a také alternativně pro kontrolu stavu výživy dojnic. Referenční Kjeldahlova metoda je méně efektivní pro rutinní účely. Řešením může být použití infračervené spektroskopie MIR a MIR-FT. Ta musí být kalibrována podle výsledků referenční metody. Specifita metody pro kasein však je, podle literárních výsledků, poměrně limitovaná. Interpretace výsledků má tak svá omezení. Cílem práce bylo vyhodnotit kvalitu provedených kalibrací metody MIR a MIR-FT pro validaci parametrů kalibrace pro účely práce rutinních mléčných laboratoří. Byla provedena retrospektivní analýza řady realizovaných individuálních kalibrací MIR a MIR-FT pro měření obsahu kaseinu v systému centrální kalibrace s odhadem limitů vhodných parametrů kalibrace. Průměrné hodnoty kaseinu sad referenčních vzorků kolísaly od 2,49 do 2,7 s průměrem průměrů sad 2,61 ± 0,155 %. Průměrný variační obor kalibračních sad vzorků činil 0,561 ± 0,164 (od 0,27 do 0,89) %. Průměrný korelační koeficient kalibrace (KKK) činil 0,974 ± 0,018 (od 0,906 do 0,997; P < 0,001). Průměrná směrodatná odchylka průměru individuálních rozdílů (SDID) činila 0,03 ± 0,011 (od 0,01 do 0,08) %. Výsledky metody MIR-FT byly v porovnání k MIR mírně lepší jak pro kalibrace, tak pro výkonnostní testy. To znamená, že korelační koeficienty mezi metodami (referenční a nepřímá) byly v průměru většinou vyšší a jejich variabilita nižší a SDID byly v průměru nižší a jejich variabilita rovněž pro MIR-FT v porovnání k MIR. Pro metodu MIR-FT a MIR byly vysoké i nízké korelační koeficienty vyšší v případě přijaté kalibrace než ve výkonnostním testu. To je však z hlediska principu kalibračního systému logické (0,996 < 0,998 ale 0,906 > 0,904 (MIR-FT); 0,997 > 0,992 (vysoké) a 0,915 > 0,840 (nízké, MIR); 0,986 > 0,964 a 0,970 > 0,948; 0,982 > 0,947 a 0,947 > 0,911; pro všechny korelační koeficienty P < 0,001). V bazénových vzorcích mléka (dvě plemena, Holštýn a České strakaté, šest stád) činilo kaseinové číslo od 79,4 do 80,56 % ve třech rocích. Variabilita byla od 1,4 do 1,5 % relativně, tedy nízká. To naznačuje na poměrně spolehlivé analýzy kaseinu nepřímými metodami MIR a MIR-FT. Uvedené nemusí platit plně pro vyšší variabilitu individuálních vzorků mléka. Zmíněné se vztahuje silněji k metodě MIR než MIR-FT. Výsledky výkonnostního testu zřetelně ukázaly snížení variability ve věrohodnosti výsledků měření kaseinu v souboru účastníků po přijetí měsíční kalibrace v porovnání k vlastnímu výkonnostnímu testu. Byly odvozeny limitní hodnoty pro parametry přijatelné kaseinové kalibrace (pravděpodobnost 95 %). Pro KKK to bylo > 0,945, pro SDID maximálně 0,048 % a pro průměrný rozdíl maximálně 0,029 %.

kráva, syrové mléko, vzorek, referenční metoda, infračervená spektroskopie, dusík, kasein, systém centrální kalibrace, validace, korelace, regresní analýza

Analysis of calibration results for casein determination via indirect method of infrared spectroscopy

Casein measurement is important for cheesemaking and control of dairy cow nutrition. Reference Kjeldahl method is not suitable for routine purposes. Infra-red spectroscopy MIR and MIR-FT use can be a solutin. However, their casein specifity is relatively limited. Aim of the work was to assess the quality of performed calibrations for validation of calibration parameters. A retrospective analysis of MIR and MIR-FT calibrations was performed for estimation of limits their suitable parameters. Mean casein values of reference sample sets varied from 2.49 to 2.7% (2.61 ± 0.155). Mean variation range was 0.561 ± 0.164%. The mean correlation coefficient of calibration (KKK) was 0.974 ± 0.018 (P < 0.001). The mean standard deviation of mean for individual differences (SDID) was 0.03 ± 0.011% (from 0.01 to 0.08). MIR-FT results were slightly better both for calibration and for proficiency testing. The high and low KKKs were higher in the case of accepted calibration as in proficiency testing for MIR-FT and MIR (0.986 > 0.964 and 0.970 > 0.948; 0.982 > 0.947 and 0.947 > 0.911; P < 0.001). The casein number varied from 79.4 to 80.56% in bulk milk samples in three years, its variability was low from 1.4 to 1.5% relatively, which shows on relatively reliable casein analyses by methods MIR and MIR-FT. It does not need to agree fuly for individual milk samples. It is linked more to MIR than MIR-FT. Limits for acceptable calibration parameters were derived: > 0.945 for KKK; 0.048 for SDID and 0.029% for mean difference as maximum.

Keywords: cow, raw milk, sample, reference method, infrared spectroscopy, nitrogen, casein, central calibration system, validation, correlation, regression analysis
Grants and funding:

Tato výzkumně-vývojová metodická práce byla podporována projekty MŠMT, MSM 2678846201 a KONTAKT ME 09081 a provedena v rámci aktivit NRL-SM.

Received: March 9, 2010; Published: August 6, 2014  Show citation

ACS AIP APA ASA Harvard Chicago IEEE ISO690 MLA NLM Turabian Vancouver
Hanuš, O., Yong, T., Kučera, J., Genčurová, V., Hanušová, K., Kopec, T., Kopecký, J., & Jedelská, R. (2010). Analysis of calibration results for casein determination via indirect method of infrared spectroscopy. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis, 58(5), 123-136. doi: 10.11118/actaun201058050123
Share...
Download citation
  • BibTeX (.bib)
  • Bookends (.ris)
  • EasyBib (.ris)
  • EndNote (.enw)
  • EndNote 8 (.xml)
  • ISI WoS (.isi)
  • Medlars (.medlars)
  • Mendeley (.ris)
  • MODS (.xml)
  • Papers (.ris)
  • RefWorks (.txt)
  • RefManager (.ris)
  • RIS (.ris)
  • MS Word (.xml)
  • Zotero (.ris)
    • Open full article

    References

    1. Barbano, D., 2009: Reference system and centralized calibration for milk (payment) testing. Proc. of 36th ICAR biennial session, Niagara Falls, USA, June 2008, ICAR Technical series no. 13, ISSN 1563-2504, ISBN 92-95014-09-X, 315-316.
    2. Barbano, D. M., Lynch, J. M., Fleming, J. R., 1991: Direct and indirect determination of true protein content of milk by Kjeldahl analysis: collaborative study. Journal of the AOAC, 281-288. Go to original source...
    3. Baumgartner, C., 2006: Reference system - principle and practice. 3rd ICAR reference laboratory network meeting - Kuopio, Finland - 6th June 2006, 41-48. Breeding, production recording, health and the evaluation of farm animals. EAAP publication No. 121, 2007, Proceedings of the 35th biennial session of ICAR, ISBN: 978-90-8686-030-2, 309.
    4. Baumgartner, C., 2009: The way to reference systems and centralised calibration for milk recording testing. Present status in Germany. Proc. of 36th ICAR biennial session, Niagara Falls, USA, June 2008, ICAR Technical series no. 13, ISSN 1563-2504, ISBN 92-95014-09-X, 307.
    5. Biggs, D. A., 1972: Precision and accuracy of infrared milk analysis. Journal of AOAC, 55, 3, 488-497. Go to original source...
    6. Broutin, P. J., 2006: New applications of mid-infra-red spectrometry for the analysis of milk and milk products. 1 Casein. Bulletin of the IDF, 406, 2-21.
    7. Castaneda, R., 2009: Reference system and centralized calibration for milk recording testing in Argentina. Proc. of 36th ICAR biennial session, Niagara Falls, USA, June 2008, ICAR Technical series no. 13, ISSN 1563-2504, ISBN 92-95014-09-X, 309-313.
    8. ČSN 57 0536, 1999: Determination of milk composition by mid-infrared analyzer. (In Czech) Český normalizační institut, Praha.
    9. ČSN 57 0530, 1972: Methods for testing of milk and milk products. (In Czech) Český normalizační institut, Praha.
    10. ČSN EN ISO/IEC 17025, 2005: Posuzování shody - Všeobecné požadavky na způsobilost zkušebních a kalibračních laboratoří. Conformity assessment - General requirements for the competence of testing and calibration laboratories. ČNI Praha.
    11. Eckschlager, K., 1961: Chyby chemických rozborů. SNTL Praha, 163.
    12. Eckschlager, K., Horsák, I., Kodeš, Z., 1980: Vyhodnocování analytických výsledků a metod. SNTL Praha, 176.
    13. Erbersdobler, H. F., Eckart, K., Zucker, H., 1979: Harnstoffanalysen in der Milch unterschiedlich versorgte Kühe. Landwirtsch. Forsch., 98-103.
    14. Erbersdobler, H. F., Eckart, K., Zucker, H., 1980: Milk urea levels as a measure of imbalances in energy and protein intake. Pro. IV th Int. Conf. on Production Disease in Farm Animals, München, Germany, 4.
    15. Famigli-Bergamini, P., 1987: Rapporti tra patologia (non mammaria) ed aspetti quali-quantitativi del latte nella bovina. Societa Italiana di Buiatria, Bologna, 19, 8-10, 89-99.
    16. Feinberg, M., Laurentie, M., 2006: A global approach to method validation and measurement uncertainty. Accred. Qual. Assur., 11, 3-9. DOI: 10.1007/s00769-005-0081-9 Go to original source...
    17. Foss, 2000: MilkoScan FT 6000, Casein measurement Issue 76 100-55GB, November, 13.
    18. Foss, 1997: Calibration for casein in cow milk - the only method for fast determination of the casein contents in milk, MilkoScan FT 120. Foss Electric, Application note No. 102, February, P/N 578377, 8.
    19. Fulton, C., Melichercik, J., Szijarto, L., Hill., A., 2002: Development of rapid direct casein testing methodology for milk utilizing high speed infrared instrument technology. FP4079, Research Projects Summary, Ontario Food Processing Research Fund, 7.
    20. Golc-Teger, S., 1997: Slovenia in the European network of dairy laboratories. V: 5th International Symposium "Animal Science Days", Opatija, 23.-26. September 1997. Animal science days, Agriculturae Conspectus Scientificus, 62, 37-40.
    21. Grappin, R., 1987: Definition and evaluation of the overall accuracy of indirect methods of milk analysis - aplication to calibration procedure and quality control in dairy laboratory. Bulletin of the IDF, Doc. 208, IDF Provisional Standard 128, 3-12.
    22. Grappin, R., 1993: European network of dairy laboratories. V: Proceedings of an International Analytical Quality Assurance and Good Laboratory Practice in Dairy Laboratories. Sonthofen / Germany, 1992-05-18/20, Brussels, 205-211.
    23. Hanuš, O., Benda, P., Jedelská, R., Kopecký, J., 1998: Design and evaluation of the first national qualitative testing of routine milk analyses. (In Czech) Acta univ. agric. et silvic. Mendel. Brun. (Brno), ISSN 1211-8516, XLVI, 3, 33-53.
    24. Hanuš, O., Ficnar, J., Jedelská, R., Kopecký, J., Beranová, A., Gabriel, B., 1995: Methodical problems of nitrogen matters determination in cow's milk. (In Czech) Vet. Med. - Czech., 40, 12, 387-396.
    25. Hanuš, O., Frelich, J., Janů, L., Macek, A., Zajíčková, I., Genčurová, V., Jedelská, R., 2007: Impact of different milk yields of cows on milk quality in Bohemian spotted cattle. Acta Vet. Brno, 76, 4, 563-571. DOI: 10.2754/avb200776040563 Go to original source...
    26. Hanuš, O., Genčurová, V., Štolc, L., Kučera, J., Sojková, K., Jedelská, R., Kopecký, J., Dolínková, A., 2009: A comparison and evaluation of calibration parameters of infrared spectroscopy method (MIR and MIR-FT) according to results of reference methods for cow, goat and sheep milk composition. (In Czech) Výzkum v chovu skotu / Cattle Research, LI, 187, 3, ISSN 0139-7265, 51-59.
    27. Jankovská, R., Šustová, K., 2003: Analysis of cow milk by near-infrared spectroscopy. Czech J. Food Sci., 21, 4, 123-128. DOI: 10.17221/3488-CJFS Go to original source...
    28. Janů, L., Hanuš, O., Frelich, J., Macek, A., Zajíčková, I., Genčurová, V., Jedelská, R., 2007: Influences of different milk yields of Holstein cows on milk quality indicators in the Czech Republic. Acta Vet. Brno, 76, 4, 553-561. DOI: 10.2754/avb200776040553 Go to original source...
    29. Karman, A. H., van Boekel, M. A. J. S., 1986: Evaluation of the Kjeldahl factor for conversion of the nitrogen content of milk and milk products to protein content. Neth. Milk Dairy J., 40, 315-336.
    30. Karman, A. H., van Boekel, M. A. J. S., Arentsen-Strasse, A. P., 1987: A simple and rapid method to determine the casein content of milk by infra-red spectrophotometry. Neth. Milk Dairy J., 41, 175-187.
    31. Kirchgessner, M., Kreuzer, M., Roth Maier Dora, A., 1986: Milk urea and protein content to diagnose energy and protein malnutrition of dairy cows. Arch. Anim. Nutr., 36, 192-197. Go to original source...
    32. Kopunecz, P., stachelberger, J., 2010: Přehledy jakosti nakupovaného mléka v roce 2009 podle výsledků bazénových vzorků. Českomoravská společnost chovatelů, a.s., Praha, LRM Buštěhrad, LRM Brno-Tuřany, Hradištko, leden 2010, 38.
    33. Kráčmar, S., Jankovská, R., Šustová, K., Kuchtík, J., Zeman, L., 2004: Analysis of amino acid composition of sheep colostrum by near-infrared spectroscopy. Czech J. Anim. Sci., 49, 5, 177-182. DOI: 10.17221/4297-CJAS Go to original source...
    34. Kukačková, O., Čurda, L., Jindřich, J., 2000: Multivariate calibration of raw cow milk using NIR spectroscopy. Czech J. Food Sci., 18, 1, 1-4.
    35. Kupka, K., 1997: Statistické řízení jakosti. TriloByte. ISBN 80-238-1818-X, 119.
    36. Lefier, D., 1994: Le dosage direct des caséines du lait par spectroscopie infrarouge. Mémoire de D. E. A. Science de l'alimentation, Université de Bourgogne. Dijon. S.R.T.A.L., Station de Recherches en Technologie et Analyses Laitiéres, Poligny, France.
    37. Lefier, D., Grappin, R., Pochet, S., 1996: Determination of fat, protein, and lactose in raw milk by Fourier transform infrared spectroscopy and by analysis with a conventional filter-based milk analyzer. Journal of AOAC, 79, 3, 711-717. Go to original source...
    38. Leray, O., 1993: CECALAIT: an organization to support analytical quality assurance in dairy laboratories. Proceedings of an International Analytical Quality Assurance and Good Laboratory Practice in Dairy Laboratories. Sonthofen / Germany, 1992 - 05 - 18/20, Brussels, 349-360.
    39. Leray, O., 2006: Reference and calibration system for routine milk testing - advantages / disadvantages, choice criteria. 3rd ICAR reference laboratory network meeting - Kuopio, Finland - 6th June 2006, 49-65. Breeding, production recording, health and the evaluation of farm animals. EAAP publication No. 121, 2007, Proceedings of the 35th biennial session of ICAR, ISBN: 978-90-8686-030-2, 311-317.
    40. Leray, O., 2009 a: Update on ICAR reference laboratory network. Identification, breeding, production, health and recording of farm animals. Proc. of 36th ICAR biennial session, Niagara Falls, USA, June 2008, ICAR Technical series no. 13, ISSN 1563-2504, ISBN 92-95014-09-X, 291-294.
    41. Leray, O., 2009 b: ICAR AQA strategy - International anchorage and harmonisation. Proc. of 36th ICAR biennial session, Niagara Falls, USA, June 2008, ICAR Technical series no. 13, ISSN 1563-2504, ISBN 92-95014-09-X, 295-300.
    42. Leray, O., 2009 c: Interlaboratory reference system and centralised calibration - Prerequisites and standard procedures. Proc. of 36th ICAR biennial session, Niagara Falls, USA, June 2008, ICAR Technical series no. 13, ISSN 1563-2504, ISBN 92-95014-09-X, 301-305.
    43. Meloun, M., Militký, J., 1992: Statistical processing of experimental data by personal computer. Díl IIA, Pardubice, 102.
    44. Meloun, M., Militký, J., 1994: Statistické zpracování experimentálních dat. Plus spol. s r. o., ISBN 80-85297-56-6, 839.
    45. Michalak, W., Cynalewska, H., Oczkowicz, H., 1978: Collaborative testing among laboratories routinely testing fat and protein milk. J. Dairy Sci., 61, 1634-1636. DOI: 10.3168/jds.S0022-0302(78)83777-1 Go to original source...
    46. Oltner, R., Wiktorsson, H., 1983: Urea concentrations in milk and blood as influenced by feeding varying amounts of protein and energy to dairy cows. Livestock Prod. Sci. 10, 457-467. DOI: 10.1016/0301-6226(83)90073-8 Go to original source...
    47. Sherbon, J. W., 1975: Collaborative study of the Pro-Milk method for the determination of protein in milk. Journal of AOAC, 58, 4, 770-772. Go to original source...
    48. Sojková, K., Hanuš, O., Říha, J., Genčurová, V., Hulová, I., Jedelská, R., Kopecký, J., 2010: Impacts of lactation physiology at higher and average yield on composition, properties and health indicators of milk in Holstein breed. Sci. Agric. Boh., ISSN 1211-3174, v tisku.
    49. Sojková, K., Hanuš, O., Kučera, J., Genčurová, V., Jedelská, R., Kopecký, J., 2009: A determination of acceptability limit for validation correlation coefficient as calibration quality parameter of infrared spectroscopy (MIR) at measurement of basic cow milk composition. (In Czech) Výzkum v chovu skotu / Cattle Research, LI, 188, 4, ISSN 0139-7265, 50-55.
    50. Suchánek, M., Plzák, Z., Šubrt, P., Koruna, I., 1999: Kvalimetrie, 7. Validace analytických metod. Eurachem, 140.
    51. Šustová, K., Růžičková, J., Kuchtík, J., 2007: Application of FT near spectroscopy for determination of true protein and casein in milk. Czech J. Anim. Sci., 52, 9, 284-291. DOI: 10.17221/2264-CJAS Go to original source...
    52. Tsenkova, R., Atanassova, S., Itoh, K., Ozaki, Y., Toyoda, K., 2000: Near infrared spectroscopy for biomonitoring: Cow milk composition measurement in a spectral region from 1,100 to 2,400 nanometers. J. Anim. Sci., 78, 515-522. DOI: 10.2527/2000.783515x Go to original source...
    53. Valenberg van, H. J. F., 1990: Standardization and control of instruments for analysis of milk. IDF Congress, Montreal, 1316-1321.

    This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License (CC BY NC ND 4.0), which permits non-comercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original publication is properly cited. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.


    Return to the content