NIR portátil para o monitoramento nutricional da dieta ingerida por pequenos ruminantes em pastagens semiáridas.

Resumo: A Espectroscopia de Refletância do Infravermelho Próximo (NIRS) é uma técnica analítica que efetua análises em amostras orgânicas e algumas inorgânicas, e vem sendo utilizada como uma alternativa aos métodos tradicionais de análises químicas. Nos últimos anos, os dispositivos espectroscópicos portáteis tornaram-se comercialmente disponíveis, apresentando vantagens pelo fato de possibilitar medidas diretamente no campo e pelo custo de aquisição relativamente baixo, quando comparado aos equipamentos NIR de bancada. Por outro lado, os aparelhos NIRS portáteis geralmente possuem uma curta janela de aquisição espectral, além disso, essa faixa espectral pode estar localizada na terceira “overtone” do espectro NIR, que apresenta intensidades de bandas mais fracas quando comparada as demais “overtones”. Assim, objetivou-se avaliar o potencial de um espectrômetro NIR portátil de baixo custo usando uma faixa NIR de comprimento de onda curto para a estimativa do valor nutricional da dieta de pequenos ruminantes em pastagem. Foi utilizado um banco de amostras de fezes e extrusas da Embrapa Caprinos e Ovinos. As amostras de extrusas e fezes foram obtidas de experimentos realizados nos estados de Pernambuco (experimento 1) e Ceará (experimento 2). Nas amostras de extrusa foram determinados os teores de proteína bruta (PB), digestibilidade in vitro da matéria orgânica (DIVMO) e da matéria seca (DIVMS). As amostras de fezes tiveram os espectros coletados e equipamento NIR portátil SCiO (Consumer Physics Inc). Previamente à coleta de espectros, as amostras passaram por uma pre-secagem adicional para padronização da umidade em estufa de ventilação forçada a 55º65º C por três horas, posteriormente alocadas em dessecador por 30 minutos para resfriar em temperatura ambiente, colocados no suporte de amostras, e imediatamente coletados os espectros fecais no equipamento NIR. Os modelos foram desenvolvidos usando a técnica dos Quadrados Mínimos Parciais (PLS), no software SCiO lab™, e selecionados com base no coeficiente de determinação (R²), raiz do quadrado médio do erro de calibração (RMSEC), bem como na taxa de desvio da performance dos modelos (RPD). Para a validação foram selecionados 25% dos modelos de cada parâmetro (PB, DMS e DMO) com maior R² e menor RMSEC. Para o processo de validação, amostras do experimento 2 (individuais e compostas) foram selecionadas a partir da ferramenta “Evenly Distributed Samples”, no software The Unscrambler®, versão 10.2 (Camo Inc, Oslo, Norway), para compor o banco de validação. A validação foi avaliada com base no coeficiente de determinação da validação (R²), raiz do quadrado médio do erro de previsão (RMSEP), “bias” e a relação de desempenho de desvio dos modelos (Ratio of Performance to Deviation – RPD). No desempenho dos modelos de calibração, àqueles desenvolvidos para a espécie ovina e modelos desenvolvidos com amostras compostas apresentaram um melhor desempenho, em relação aos demais modelos, sendo considerados modelos ajustados. Para a previsão dos parâmetros de proteína bruta e digestibilidade os modelos desenvolvidos são considerados não confiáveis, por outro lado, o modelo para de transição seca chuva poderia ser utilizado nas previsões do teor de proteína bruta. A utilização do equipamento considera-se um nível de acurácia e precisão toleráveis em função do baixo custo e praticidade que o equipamento oferece. Abstract: The Near Infrared Reflectance Spectroscopy (NIRS) is an analytical technique that performs analyzes on organic and some inorganic samples and has been used as an alternative to traditional methods of chemical analysis. In recent years, portable spectroscopic devices have become commercially available and have advantages in that they enable measurements directly in the field and at a relatively low acquisition cost when compared to bench-top NIR devices. On the other hand, portable NIRS devices usually have a short window of spectral acquisition, in addition, this spectral band may be located in the third overtone of the NIR spectrum, which presents lower band intensities when compared to other overtones. The objective of this study was to evaluate the potential of a low cost portable NIR spectrometer using a short wavelength NIR range for estimating the nutritional value of the diet of small ruminants in pasture. It was used the bank sample of faeces and extrusas of Embrapa Goats and Sheep. The samples of extrusas and faeces were obtained from experiments carried out in the states of Pernambuco (experiment 1) and Ceará (experiment 2). In the extrusa samples the crude protein (CP), in vitro dry matter digestibility (IVDMD) and organic matter (IVOMD) were determined in the extrusa samples. Faeces samples had the spectra collected and SCiO portable NIR equipment (Consumer Physics Inc.). Prior to the collection of spectra, the samples were subjected to an additional pre-drying to standardize the humidity in a forced ventilation oven at 55º-65º C for three hours, then stored in the desiccator for 30 minutes to cool to room temperature, and immediately collected the fecal spectra in the NIR SCiO equipment. The models were developed using the Partial Least Squares (PLS) technique in the SCiO lab ™ software, and were selected based on the coefficient of determination (R²), root mean square of the calibration error (RMSEC), and the model performance deviation (RPD). The validation was evaluated based on the coefficient of determination of the validation (R²), root mean square of the prediction error (RMSEP), bias and the relation of performance of deviation of the models (Ratio of Performance to Deviation - RPD). In the performance of the calibration models, the models developed for the ovine species and models developed with composite samples presented a better performance, in relation to the other models, being considered adjusted according to the RPD. For the prediction of the parameters of crude protein and digestibility the developed models were considered unreliable, on the other hand, the model for transition dry rain could be used in predictions of crude protein content. The use of the equipment is considered a level of accuracy and precision tolerable due to the low cost and practicality that the equipment offers.

Dissertação (Mestrado em Zootecnia) - Universidade Estadual Vale do Acaraú, Sobral. Orientação: Marco Aurélio Delmondes Bomfim (CNPC); Coorientação: Sueli Freitas dos Santos.