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近赤外分光法(NIRS)による乾燥ペットフード中の水分・タンパク質・脂質・灰分の測定

AN-NIR-129

2025-09

近赤外分光法(NIRS)による乾燥ペットフード中の水分・タンパク質・脂質・灰分の測定

Rapid determination of moisture, protein, fat, and ash


概要

ペットフード検査では、水分、タンパク質、脂質、灰分の正確なモニタリングと管理が必要です。これにより、ペットフードメーカーは栄養的な適正性の要件を満たし、規制ガイドラインに適合し、ペットの飼い主に高品質なフードを提供できます。

従来の分析方法は、多くの場合、時間と手間がかかります。近赤外分光法(NIRS)は、最小限のサンプル前処理で、これらの主要な品質管理パラメータを分析できる、迅速かつ非破壊的な代替手段となります。本研究では、ドライペットフードの製造における効率的で信頼性の高い品質管理のために、ペットフード業界で近赤外分光法(NIRS)を使用することを評価します。


試験機器

OMNIS NIR Analyzer Solid
図 1. OMNIS NIR Analyzer Solid

199点のドライペットフードサンプル(主にドッグフードとキャットフード)を、異なるサプライヤーから入手し、全粒および粉砕の状態で、OMNIS NIR Analyzer Solidを用いて測定しました(図1)。サンプルをOMNIS用サンプルカップに入れ、拡散反射モードで測定しました。サンプルの多様性を含めるために、測定中にサンプルカップを回転させ、異なる位置からスペクトルを取得しました。自動的に平均化されたスペクトルを検量線モデル開発に使用しました。基準値は、ISO 6496(水分)、ISO 5983(タンパク質)、ISO 5984(灰分)、ISO 6492(脂質)などの公定法により測定しました。


構成


結果

得られたNIRスペクトル(図2)を用いて、各基準パラメータ(項目)の検量線予測モデルを作成しました。計算した検量線予測モデルの予測精度を検証するため、外部検証セットを使用しました。NIRによる予測値と基準値との関係を示す相関図は、それぞれの統計指標(FOM)とともに図3~10に示します。

NIR spectra of pet food samples.
図 2. ペットフードサンプルのNIRスペクトル。データはOMNIS NIR Analyzer Solidで測定しました。青色で示したスペクトルはモデルの検量線用に使用し、緑色のスペクトルは検証用に使用しました。

結果 ドライペットフード(全粒)の水分

Correlation diagram and the respective FOMs for the prediction of moisture in dried pet food (whole)
図 3. OMNIS NIR Analyzer Solidを用いたドライペットフード(全粒)の水分予測における相関図とそれぞれの統計指標(FOM)。青色の点は検量線サンプルを、緑色の点はモデルの検証に使用したサンプルを示します。

結果 ドライペットフード(粉砕)の水分

Correlation diagram and the respective FOMs for the prediction of moisture in dried pet food (ground)
図 4. OMNIS NIR Analyzer Solidを用いたドライペットフード(粉砕)の水分予測における相関図とそれぞれの統計指標(FOM)。青色の点は検量線用サンプルを、緑色の点はモデルの検証に使用したサンプルを示します。

結果 ドライペットフード(全粒)のタンパク質

Correlation diagram and the respective FOMs for the prediction of protein in dried pet food (whole)
図 5. OMNIS NIR Analyzer Solidを用いたドライペットフード(全粒)のタンパク質予測における相関図とそれぞれの統計指標(FOM)。青色の点は検量線用サンプルを、緑色の点はモデルの検証に使用したサンプルを示します。

結果 ドライペットフード(粉砕)のタンパク質

Correlation diagram and the respective FOMs for the prediction of protein in dried pet food (ground)
図 6. OMNIS NIR Analyzer Solidを用いたドライペットフード(粉砕)のタンパク質予測における相関図とそれぞれの統計指標(FOM)。青色の点は検量線用サンプルを、緑色の点はモデルの検証に使用したサンプルを示します。

結果 ドライペットフード(全粒)の脂質

Correlation diagram and the respective FOMs for the prediction of fat in dried pet food (whole)
図 7. OMNIS NIR Analyzer Solidを用いたドライペットフード(全粒)の脂質予測における相関図とそれぞれの統計指標(FOM)。青色の点は検量線用サンプルを、緑色の点はモデルの検証に使用したサンプルを示します。

結果 ドライペットフード(粉砕)の脂質

Correlation diagram and the respective FOMs for the prediction of fat in dried pet food (ground)
図 8. OMNIS NIR Analyzer Solidを用いたドライペットフード(粉砕)の脂質予測における相関図とそれぞれの統計指標(FOM)。青色の点は検量線用サンプルを、緑色の点はモデルの検証に使用したサンプルを示します。

結果 ドライペットフード(全粒)の灰分

Correlation diagram and the respective FOMs for the prediction of ash in dried pet food (whole)
図 9. OMNIS NIR Analyzer Solidを用いたドライペットフード(全粒)の灰分予測における相関図とそれぞれの統計指標(FOM)。青色の点は検量線用サンプルを、緑色の点はモデルの検証に使用したサンプルを示します。

結果 ドライペットフード(粉砕)の灰分

Correlation diagram and the respective FOMs for the prediction of ash in dried pet food (ground)
図 10. OMNIS NIR Analyzer Solidを用いたドライペットフード(粉砕)の灰分予測における相関図とそれぞれの統計指標(FOM)。青色の点は検量線用サンプルを、緑色の点はモデルの検証に使用したサンプルを示します。

まとめ

本アプリケーションノートは、タンパク質、水分、脂質、灰分を含むペットフードの複数の品質パラメータの分析にNIR分光法を使用できる可能性を示しています。結果から、ペットフードサンプルを分析前に粉砕することで、より低い予測誤差が得られることが示されています。ペットフードの分析に使用される各種方法を比較すると、NIR分光法には大幅な時間短縮の可能性があることが明確にわかります(表1)。

さらに、分析の簡便さと、プリキャリブレーション「ドライペットフード、固体(6.06008.027)」を使用した検量線内蔵分析機として利用できることから、OMNIS NIRSによるNIR分光法の導入と適用はどちらも効果的であると言えます。

表 1. ペットフード中の各種パラメータを従来法とNIR分光法で分析する場合の所要時間の概要。
パラメーター企画プロセス推定所要時間
水分ISO 6496乾燥機による乾燥2.5 時間
タンパク質ISO 5983ケルダール法4.0 時間
脂質ISO 6492ソックスレー抽出4.0 時間
灰分ISO 5984灰化4.0 時間
水分、タンパク質、脂質、灰分ASTM D6122NIR分光法1.0 分
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