PHÂN TÍCH CÁC THÀNH PHẦN HÓA HỌC CƠ BẢN CỦA BỘT XƯƠNG THỊT VÀ BỘT HUYẾT ĐỂ LÀM CƠ SỞ DỮ LIỆU CHO MÁY NIRS 5000

BỘ GIÁO DỤC và ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CHĂN NUÔI - THÚ Y
*****************

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

PHÂN TÍCH CÁC THÀNH PHẦN HÓA HỌC CƠ BẢN CỦA
BỘT XƯƠNG THỊT VÀ BỘT HUYẾT ĐỂ LÀM
CƠ SỞ DỮ LIỆU CHO MÁY NIRS 5000

Sinh viên thực hiện: PHAN CHÍ HIẾU
Lớp: DH08TA
Ngành: Chăn nuôi
Niên khóa: 2008 - 2012

Tháng 08/2012


BỘ GIÁO DỤC và ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CHĂN NUÔI – THÚ Y
****************

PHAN CHÍ HIẾU

PHÂN TÍCH CÁC THÀNH PHẦN HÓA HỌC CƠ BẢN CỦA
BỘT XƯƠNG THỊT VÀ BỘT HUYẾT ĐỂ LÀM
CƠ SỞ DỮ LIỆU CHO MÁY NIRS 5000

Khoá luận được đệ trình đáp ứng yêu cầu cấp bằng kỹ sư Chăn Nuôi chuyên ngành

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THỨC ĂN CHĂN NUÔI

Giáo viên hướng dẫn
TS. NGÔ HỒNG PHƯỢNG

Tháng 08/2012

i


XÁC NHẬN CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ tên sinh viên thực hiện: Phan Chí Hiếu
Tên đề tài: “Phân tích các thành phần hóa học cơ bản của bột xương thịt và bột
huyết để làm cơ sở dữ liệu cho máy NIRS 5000”.
Đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp theo yêu cầu của giáo viên hướng dẫn và ý kiến
nhận xét góp ý của hội đồng chấm thi tốt nghiệp khóa ngày 16-17/08/12.
Giáo viên hướng dẫn

TS. NGÔ HỒNG PHƯỢNG

ii


LỜI CẢM TẠ
Tôi xin chân thành cảm ơn:
Ban giám hiệu trường Đại Học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh
Ban chủ nhiệm khoa Chăn Nuôi Thú Y
Bộ môn Dinh Dưỡng Gia Súc
Cùng toàn thể quý thầy cô trường Đại Học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh
Đã tận tình dạy dỗ và giúp đỡ tôi suốt bốn năm theo học tại trường

Xin được tỏ lòng thành kính biết ơn đến:
TS Ngô Hồng Phượng, Ths Nguyễn Thụy Đoan Trang
Cô Trần Thị Phương Dung, cô Nguyễn Thị Lộc.
Đã hết lòng giúp đỡ tôi suốt thời gian làm đề tài và hoàn thành luận văn.
Con xin cảm ơn gia đình đã chăm lo cho con được ăn học nên người.
Xin chân thành cảm ơn sâu sắc nhất đến những tình yêu to lớn trong cuộc đời
tôi, đó là những người bạn thân yêu, luôn bên cạnh tôi mỗi lúc buồn vui thất vọng,
luôn sát cánh bên tôi trong suốt thời gian làm khóa luận, xin cảm ơn tập thể lớp
DH08TA đã cho tôi sống trong những khoảnh khắc sinh viên đáng nhớ.
Xin chân thành cảm ơn!
TP.HCM, ngày….tháng 8 năm 2012
Người thực hiện
Phan Chí Hiếu

iii


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Đề tài nghiên cứu “Phân tích các thành phần hóa học cơ bản của bột xương thịt
và bột huyết để làm cơ sở dữ liệu cho máy NIRS 5000”. Thí nghiệm được tiến
hành từ 07/12/2011 đến 30/06/2012 tại Bộ môn Dinh Dưỡng Gia Súc, khoa Chăn
Nuôi – Thú Y, trường Đại Học Nông Lâm Tp. HCM.
Phân tích các thành phần hóa học vật chất khô, protein thô, lipid thô, khoáng
tổng số, canxi và phospho theo tiêu chuẩn AOAC, 1998. Kết quả thu được như sau:
- Bột xương thịt (122 mẫu): vật chất khô (93,80 %), protein thô (46,90 %),
lipid thô (9,87 %), khoáng tổng số (33,54 %), canxi (12,15 %), phospho (3,85 %).
- Bột huyết (110 mẫu): vật chất khô (91,91 %), protein thô (88,00 %),
khoáng tổng số (2,17 %), canxi (0,28 %), phospho (0,11 %).
Kết quả xây dựng đường chuẩn như sau: Xây dựng được đường chuẩn của
bột xương thịt dựa trên kết quả của hơn 110 mẫu phân tích, xây dựng được đường

chuẩn của bột huyết dựa trên kết quả hơn 100 mẫu phân tích.
Đối với bột xương thịt: Có thể sử dụng đường chuẩn để dự đoán nhanh chỉ
tiêu vật chất khô, protein thô, béo thô, khoáng tổng số, canxi và phospho.
Đối với bột huyết: Có thể sử dụng đường chuẩn để dự đoán nhanh chỉ tiêu
vật chất khô.

iv


MỤC LỤC
Trang
TRANG TỰA........................................................................................................... i
XÁC NHẬN CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ....................................................ii
LỜI CẢM TẠ.........................................................................................................iii
TÓM TẮT LUẬN VĂN ......................................................................................... iv
MỤC LỤC .............................................................................................................. v
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ..................................................................viii
DANH SÁCH CÁC BẢNG .................................................................................... ix
DANH SÁCH CÁC HÌNH ...................................................................................... x
Chương 1 MỞ ĐẦU ................................................................................................ 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ.......................................................................................... 1
1.2 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU ..................................................................... 2
1.2.1 Mục đích ............................................................................................... 2
1.2.2 Yêu cầu ................................................................................................. 2
Chương 2 TỔNG QUAN ......................................................................................... 3

2.1 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CẬN HỒNG NGOẠI
(NIRS) ........................................................................................................... 3
2.1.1 Lịch sử phát triển ................................................................................... 3

2.1.2 Định nghĩa quang phổ cận hồng ngoại ................................................... 3
2.1.3 Cấu tạo máy NIRS ................................................................................. 4
2.1.3 Nguyên lý hoạt động ............................................................................. 5
2.1.4 Phương trình đường chuẩn của máy NIRS ............................................. 6
2.1.5 Xây dựng đường chuẩn.......................................................................... 6
2.1.6 Ưu điểm và nhược điểm của máy NIRS ................................................ 7
2.1.7 Ứng dụng của máy NIRS ....................................................................... 8
2.2 TỔNG QUAN VỀ CÁC CHỈ TIÊU PHÂN TÍCH .................................... 8
2.2.1 Vật chất khô ( DM – Dry Matter) ......................................................... 8
v


2.2.2 Protein thô (CP – Crude Protein) .......................................................... 9
2.2.3 Lipid thô (EE – Ether Extract) ............................................................. 10
2.3.4 Khoáng tổng số (Ash- Total Ash) ........................................................ 11
2.3.5 Canxi (Ca – Calcium) .......................................................................... 11
2.3.6 Phospho (P) ......................................................................................... 12
2.3 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU THÍ NGHIỆM ............................... 12
2.3.1 Bột xương thịt – Meat and Bone Meal (MBM) .................................... 12
2.3.2 Bột huyết (Blood Meal) ....................................................................... 15
Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH .................................. 19

3.1. THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM ................................................................. 19
3.2. ĐỐI TƯỢNG THÍ NGHIỆM ................................................................ 19
3.3 CHỈ TIÊU KHẢO SÁT .......................................................................... 19
3.4. PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH ............................................................. 19
3.4.1 Phương pháp lấy mẫu .......................................................................... 19
3.4.2 Phương pháp phân tích mẫu ................................................................ 21
3.5 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU ....................................................... 21
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................... 22

4.1 BỘT XƯƠNG THỊT .............................................................................. 22
4.1.1 Kết quả phân tích thành phần hóa học của bột xương thịt .................... 22
4.1.2 Phổ hấp phụ của bột xương thịt trên máy NIRS 5000 .......................... 23
4.1.3 Các tham số của đường chuẩn dự đoán nhanh thành phần hóa học của
bột xương thịt ............................................................................................... 24
4.2 BỘT HUYẾT ......................................................................................... 29
4.2.1 Kết quả phân tích thành phần hóa học của bột huyết ........................... 29
4.2.2 Phổ hấp phụ của bột huyết trên máy NIRS 5000 .................................. 29
4.2.3 Các tham số của đường chuẩn dự đoán nhanh thành phần hóa học của
bột huyết ...................................................................................................... 30

vi


Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ................................................................... 34

5.1 KẾT LUẬN ............................................................................................ 35
5.2 ĐỀ NGHỊ ............................................................................................... 35
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 36
PHỤ LỤC

vii


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Tên viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

AOAC

Official Methods of Analysis of

Hiệp hội phân tích hóa

Association of Offical Agricultural

học các sản phẩm nông

Chemist

nghiệp

Near Infrared Reflectance Spectroscopy

Quang phổ cận hồng

NIRS

ngoại
DM

Dry Matter

Vật chất khô

CP

Crude Protein

Đạm thô

EE

Ether Extract

Béo thô

CF

Crude Fiber

Xơ thô

Ash

Total Ash

Khoáng tổng số

Ca

Calcium

Calci

P

Phosphor

Phốt pho

RSQ

R-squared

Hệ số tương quan của
đường chuẩn

SEC

Standard error of calibration

Sai số của đường chuẩn

SECV

Standard error of cross validation

Sai số dự đoán

1-VR

One minusthe variance ratio

Hệ số tương quan dự
đoán

SE

Standard error

Sai số chuẩn

SEP

Standard error of cross validation

Sai số chuẩn của kết quả
NIRS

R2

Hệ số tương quan giữa
kết quả hóa học và kết
quả NIRS
Cộng sự

cs

viii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1: Thành phần và giá trị dinh dưỡng của bột xương thịt ............................ 13
Bảng 2.2: Thành phần acid amin tiêu biểu của bột xương thịt ............................... 14

Bảng 2.3: Thành phần và giá trị dinh dưỡng của bột huyết .................................... 16
Bảng 2.4: Thành phần acid amin tiêu biểu của bột huyết ....................................... 17
Bảng 4.1: Kết quả phân tích thành phần hóa học của bột xương thịt ..................... 22
Bảng 4.2: Các tham số của đường chuẩn dự đoán nhanh thành phần hóa học của
bột xương thịt ........................................................................................................ 25
Bảng 4.3: So sánh kết quả NIRS và kết quả hóa học của bột xương thịt ................ 26
Bảng 4.4: Kết quả phân tích thành phần hóa học (% trên mẫu) của bột huyết........ 29
Bảng 4.5: Các tham số của đường chuẩn dự đoán nhanh thành phần hóa học của
bột huyết ............................................................................................................... 31
Bảng 4.6: So sánh kết quả NIRS và kết quả phân tích hóa học của bột huyết ........ 33

ix


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1: Vị trí vùng quang phổ cận hồng ngoại ..................................................... 4
Hình 2.2: Máy NIRS 5000 ...................................................................................... 4
Hình 2.3: Sự hấp phụ ánh sáng của NIRS ............................................................... 6
Hình 2.4: Bột xương thịt ....................................................................................... 13
Hình 2.5: Bột huyết .............................................................................................. 16
Hình 4.1: Phổ hấp phụ cận hồng ngoại của bột xương thịt trên máy NIRS 5000 ... 24
Hình 4.2: Mối tương quan giữa kết quả phân tích và kết quả dự đoán NIRS của bột
xương thịt đối với các chỉ tiêu DM (hình a), CP (hình b), EE (hình c), Ca (hình d),
Ash (hình e), P (hình f) .......................................................................................... 28
Hình 4.3: Phổ hấp phụ cận hồng ngoại của bột huyết trên máy NIRS 5000 ........... 30
Hình 4.4: Mối tương quan giữa kết quả phân tích và kết quả dự đoán NIRS của bột
huyết đối với các chỉ tiêu vật DM (hình a), CP (hình b), P (hình c), Ca (hình d), Ash
(hình e). ................................................................................................................. 32

x


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Sự phát triển nhanh chóng của ngành chăn nuôi nước ta trong những năm
gần đây đã làm tăng nhu cầu sử dụng một lượng lớn thức ăn, do đó chi phí thức ăn
sẽ chiếm một tỉ lệ rất cao. Song song đó, việc cần xác định thành phần dinh dưỡng
của các nguyên liệu là yêu cầu tất yếu. Xác định một cách nhanh chóng và chính
xác thành phần hóa học của nguyên liệu thức ăn sẽ giúp chúng ta xây dựng khẩu
phần hợp lí đáp ứng đủ nhu cầu dinh dưỡng cho gia súc, gia cầm. Điều này sẽ đem
lại hiệu quả kinh tế cao và là mong muốn của tất cả những người chăn nuôi.
Từ trước tới nay chúng ta thường sử dụng phương pháp phân tích hóa học để
phân tích các thành phần hóa học của nguyên liệu thức ăn, đây là phương pháp khá
chính xác nhưng tốn nhiều thời gian, chi phí phân tích cao, sử dụng nhiều hóa chất
và khó có thể đáp ứng nhu cầu phân tích nguyên liệu với số lượng lớn và đa dạng.
Do đó, các nhà khoa học đã nghiên cứu ra một phương pháp mới dần được áp dụng
phổ biến là phương pháp NIRS (Near Infrared Reflectance Spectroscopy – Quang
phổ cận hồng ngoại) nhằm giải quyết nhu cầu phân tích nguyên liệu ngày càng
nhiều, cho kết quả nhanh, độ chính xác cao, không tốn nhiều công lao động, không
làm biến đổi cấu trúc hay đặc tính của mẫu phân tích và không gây ô nhiễm môi
trường vì không dùng hóa chất độc hại. Tuy nhiên, để áp dụng phương pháp phân
tích NIRS, cần thiết lập một đường chuẩn cho hệ thống này.
Các nguyên liệu như bột xương thịt và bột huyết là nguồn cung protein trong
thức ăn gia súc ở nhiều nước trên thế giới. Những nguyên liệu này có nguồn gốc đa
dạng từ trong nước và ngoài nước. Cho nên, việc xác định thành phần hóa học các
nguyên liệu này là rất cần thiết và phương pháp phân tích nhanh NIRS là rất phù
hợp.

1


Để có cái nhìn khái quát về thành phần hóa học của một số nguyên liệu thức
ăn chăn nuôi và có cơ sở dữ liệu cho phương pháp mới (phương pháp NIRS),cùng
với sự đồng ý của bộ môn Dinh Dưỡng Gia Súc, khoa Chăn Nuôi – Thú Y, trường
Đại Học Nông Lâm TP.HCM dưới sự hướng dẫn của TS. Ngô Hồng Phượng chúng
tôi tiến hành đề tài: “PHÂN TÍCH CÁC THÀNH PHẦN HÓA HỌC CƠ BẢN
CỦA BỘT XƯƠNG THỊT VÀ BỘT HUYẾT ĐỂ LÀM CƠ SỞ DỮ LIỆU CHO
MÁY NIRS 5000”
1.2 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU
1.2.1 Mục đích
Phân tích các thành phần hóa học cơ bản của bột xương thịt và bột huyết
bằng phương pháp hóa học từ đó làm nền tảng dữ liệu cho máy NIRS 5000.
1.2.2 Yêu cầu
Xác định các thành phần hóa học căn bản như: vật chất khô, protein thô, lipid
thô, khoáng tổng số, canxi, phospho của các nguyên liệu bột xương thịt và bột
huyết.
Quét mẫu nguyên liệu bột xương thịt và bột huyết trên máy NIRS 5000 để
ghi nhận phổ và thành lập đường chuẩn.
Xây dựng đường chuẩn cho bột xương thịt và bột huyết.

2


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CẬN HỒNG NGOẠI
(NIRS)
2.1.1 Lịch sử phát triển

Kỹ thuật phân tích NIRS cung cấp khả năng phân tích nhanh các thành phần
dinh dưỡng với giá thành thấp bảo đảm hiệu quả sử dụng các nguồn thức ăn phục
vụ cho ngành chăn nuôi.
Năm 1977, Shenk và cộng sự đã sử dụng kỹ thuật NIRS kết hợp với hệ thống
máy tính để phân tích chất lượng của cỏ làm thức ăn cho gia súc. Nghiên cứu của
Shenk và cộng sự đã đặt nền móng cho việc ra đời của các hệ thống máy NIRS và
phần mềm phân tích được cung cấp bởi các công ty thương mại. Đến năm 1986, hệ
thống máy NIRS và phần mềm phân tích chính thức được xuất hiện đầu tiên, kể từ
đó đến nay kỹ thuật NIRS không ngừng được nghiên cứu và phát triển nhằm cung
cấp cho việc đánh giá chất lượng sản phẩm nông nghiệp một kỹ thuật phân tích
nhanh hoàn chỉnh.
Việc phát hiện ra vùng câ ̣n hồng ngoại được cho là do Norris – một nhà khoa
học Mỹ, là người đầu tiên ứng dụng NIRS vào công nghệ thực phẩm, nông nghiệp
bắt đầu vào khoảng năm 1960. Trong những năm 1980 việc ứng dụng, nghiên cứu
về NIRS còn ít, NIRS chỉ sử dụng hạn chế trong phân tích thức ăn, thực phẩm. Đến
những năm 1990 kỹ thuật NIRS mới thật sự phát triển, việc áp dụng NIRS đã được
tập trung hơn vào phân tích hóa học.
2.1.2 Định nghĩa quang phổ cận hồng ngoại
Ánh sáng cận hồng ngoại được định nghĩa là vùng ánh sáng có bước sóng
trong khoảng từ 730 đến 2500 nm, nằm giữa vùng ánh sáng thấy được có bước sóng
ngắn hơn và vùng hồng ngoại có bước sóng dài hơn. Khi chiếu ánh sáng vào vật

3


chất (phân tử), ánh sáng được hấp thu chọn lọc tùy theo tần số dao động đặc trưng
của phân tử cấu tạo nên vật chất đó và tạo ra quang phổ (D. I. Givens et al, 1997).
Bức xạ cận hồng ngoại nằm trong vùng từ phổ có bước sóng từ 750 – 2500
nm.

Hình 2.1: Vị trí vùng quang phổ cận hồng ngoại
(Nguồn: Lloyd Saunders, 2009)
2.1.3 Cấu tạo máy NIRS

Hình 2.2: Máy NIRS 5000

4


Cấu tạo gồm có 5 thành phần chính:
- Nguồn sáng (đèn Tungsten – halogen)
- Bộ phận lọc và tách ánh sáng
- Bộ phận đựng mẫu
- Detector (bộ phận dò, bộ phận thu nhận ánh sáng phản xạ từ mẫu)
- Bộ phận đọc (nằm trong máy) và phân tích dữ liệu (máy vi tính).
2.1.3 Nguyên lý hoạt động
Mỗi nguyên liệu có đặc điểm riêng về thành phần hóa học, tính chất vật lý,
thể hiện qua mô hình quang phổ. Khi kết hợp các nguyên liệu này trong khẩu phần
thì quang phổ của hỗn hợp không những chịu ảnh hưởng của thành phần nguyên
liệu đa dạng mà còn có sự kết hợp, tương tác giữa các thành phần hóa học trong các
nguyên liệu cấu thành (Givens và cs, 1997).
Những sai khác về tính chất vật lý của mẫu, dụng cụ, môi trường, ... có thể
làm thay đổi quang phổ của mẫu và sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác khi tạo đường
chuẩn. Do đó phải luôn luôn đảm bảo điều kiện phân tích mẫu giống nhau để tránh
sai số có thể xảy ra đối với quang phổ của những mẫu phân tích sau này so với
đường chuẩn sau này.
Máy NIRS hoạt động dựa vào độ hấp thụ ánh sáng của phân tử trong mẫu
được đo:
1) Khi có một chùm sáng tới chiếu qua các mẫu nguyên liệu thức ăn, nếu ánh
sáng cùng tần số dao động với tần số dao động của các liên kết trong phân tử cấu

tạo nên nguyên liệu đó thì ánh sáng sẽ được hấp thụ và dao động được tăng cường.
2) Ngược lại, khi ánh sáng chạm đến các liên kết phân tử đang dao động, ánh
sáng sẽ phản xạ trở lại nếu ánh sáng không cùng tần số dao động với tần số dao
động của các liên kết trong phân tử cấu tạo nên nguyên liệu đó.
3) Đo phổ ánh sáng phản xạ từ các mẫu ta có được các thông tin về thành phần
hóa học của mẫu đó.

5


Hình 2.3: Sự hấp phụ ánh sáng của NIRS
2.1.4 Phương trình đường chuẩn của máy NIRS
Là một phương trình đa tuyến tính nói lên mối quan hệ giữa kết quả phân
tích hóa học và kết quả quét phổ trên máy NIRS
Y = b0 + b1x1 + b2x2 +…+ bixi + bnxn
Trong đó Y là kết quả phân tích phòng thí nghiệm của một chất A nào đó; x
là kết quả chẩn đoán với máy NIRS; a, b là hệ số.
Sau khi lập được đường chuẩn cho mẫu nguyên liệu nào thì có thể dựa vào
đường chuẩn này ta có thể quét trên máy NIRS và cho ra kết quả phân tích của mẫu
nguyên liệu đó.
Càng nhiều số liệu được phân tích hóa học và quét phổ thì đường chuẩn càng
đáng tin cậy và kết quả quét mẫu càng chính xác.
2.1.5 Xây dựng đường chuẩn

6


Bước 1: Phân tích hóa học theo phương pháp AOAC để xác định cá c chı̉ tiêu vật
chất khô, protein thô, béo thô, khoáng tổng số, canxi, phospho của các loại
nguyên liệu cầ n xác định như bột xương thịt, bột huyết v.v…

Bước 2: Các mẫu nguyên liệu được quét trên máy NIRS 5000 để ghi nhận phổ và
thành lập đường chuẩn.
Bước 3: Dùng phần mềm chuyên dụng (ISI Scan và WINISI 4.0) để xây dựng
đường chuẩn
Bước 4: Sau đó kiểm tra độ tin cậy, độ lập lại của đường chuẩn
Bước 5:Ứng dụng vào máy NIRS và tiếp tục nhập dữ liệu (nế u đươ ̣c) để tăng độ
chính xác.
2.1.6 Ưu điểm và nhược điểm của máy NIRS
Ưu điểm:
-

Đa năng: đo lường cùng một lúc nhiều chỉ tiêu trên một mẫu

-

Không làm thay đổi tính chất vật lý và hóa học của các nguyên liệu cần
phân tích.

-

Nhanh chóng: kết quả đo lường hiển thị sau vài giây

-

Kinh tế: giảm thiểu các phí tổn không cần thiết

-

Thích hợp cho môi trường: không sử dụng hóa chất để xử lý mẫu

-

An toàn: không có phản ứng hóa học

-

Hiệu quả: khởi động một lần duy nhất trong ngày

Nhược điểm:
-

Giá thành cao, chi phí đầu tư nhiều

-

Hiệu chuẩn ít chính xác hơn so với phân tích bằng phương pháp hóa học

-

Không thực hiện được mẫu lạ chưa có đường chuẩn

-

NIRS chỉ áp dụng tốt nhất cho các nguyên liệu ở dạng khô

-

Độ chính xác của kết quả phân tích dựa trên số lượng mẫu làm dữ liệu
cho đường chuẩn.

-

Thao tác bỏ mẫu vào khay, cốc phải thật cẩn thận vì ảnh hưởng đến kết
quả phân tích.

7


-

Máy NIRS có nhiều bộ phận phức tạp, trước khi máy phân tích cần phải
kiểm tra lại các bộ phận của máy.

2.1.7 Ứng dụng của máy NIRS
NIRS là kỹ thuật đã được biết đến từ lâu và hiện nay đã được ứng dụng rộng
rãi trên nhiều lĩnh vực. NIRS được dùng để xác định lượng nước trong ngũ cốc và
các loại hạt (Norris và cộng sự, 2001), dùng để dự đoán thành phần hóa học và tỷ lệ
tiêu hóa của cỏ khô, các thức ăn thô khô (Barton và cộng sự, 1998), thức ăn ủ chua,
cỏ tươi (Norris và cộng sự). Người ta cũng đã thành công trong việc dùng NIRS để
xác định thành phần hoá học và giá trị dinh dưỡng của các thức ăn hạt cốc cho gia
súc nhai lại (Arminda và cộng sự., 1998).
Sử dụng kỹ thuật NIRS để xác định tinh bột và đường polysaccharides không
phải tinh bột, mỡ và dầu, năng lượng trao đổi, tồn dư thuốc bảo vệ thực vật và độc
tố trong ngũ cốc, chất khô ở các loại cỏ làm thức ăn gia súc, kiểm tra các loại thực
phẩm. Ngoài ra NIRS còn được sử dụng rộng rãi trong chế biến thức ăn gia súc thủy
sản, hóa học, dược phẩm, dệt may và nhiều ngành công nghiệp khác.
2.2 TỔNG QUAN VỀ CÁC CHỈ TIÊU PHÂN TÍCH
2.2.1 Vật chất khô ( DM – Dry Matter)
Phương pháp xác định vật chất khô được tiến hành theo AOAC 934.01.
™

Định nghĩa
Vật chất khô tuyệt đối là mẫu được xác định sau khi đã loại bỏ hoàn toàn

nước ở cả hai dạng tự do và liên kết trong mẫu thức ăn và được xác định bằng
phương pháp sấy khô.
™

Nguyên tắc
Mẫu được sấy khô ở 100 – 105 oC, lượng nước sẽ mất hết, phần còn lại là vật

chất khô hoàn toàn của mẫu.
™

Ý nghĩa
Xác định độ ẩm của thức ăn quan trọng đố i với viê ̣c bảo quản mẫu. Thức ăn

hỗn hợp và thức ăn nguyên liệu đươ ̣c trữ ở trạng thái khô, yêu cầu độ ẩm tối đa

8


khoảng 13-14%. Qui định quốc tế thì độ ẩm là khoảng 13% (Dương Thanh Liêm và
cs, 2002).
Ta sẽ tính được các chỉ tiêu khác quan trọng dựa trên vật chất khô tuyệt đối.
Giá thành nguyên liệu cũng phụ thuộc vào vật chất khô vı̀ khi nó quá cao thì
hàm lượng các chỉ tiêu khác thấp và ta cần phải sấy nguyên liệu lại hay phải trộn
thêm chất bảo quản nên giá thành nguyên liệu có thể bị hạ thấp xuống.
2.2.2 Protein thô (CP – Crude Protein)
Phương pháp xác định hàm lượng protein thô theo AOAC 984.13.

™

Định nghĩa
Tất cả các chất chứa N trong thức ăn được gọi chung là protein thô (Crude

Protein), bao gồm protein thuần hay còn gọi là protein thực (True Protein) và chất
chứa N không phải là protein (Non Protein Nitrogen- NPN).
™

Nguyên tắc
Khi cho mẫu thức ăn tác dụng với acid sulfuric (H2SO4) đậm đặc và đun

nóng, Nitơ trong protein sẽ bị phân giải thành NH3, nhờ có H2SO4 còn dư nên NH3
biến thành sulfat amon (NH4)2SO4. Sau khi để nguội và hòa loãng với nước, mẫu
được kiềm hóa với base mạnh sodium hydroxyd (NaOH). NH3 lại thoát ra khỏi
dung dịch và được giữ lại bằng acid boric (H3BO3).
Đem định phân bằng acid HCl 0.1N, căn cứ lượng acid đã tiêu hao để trung
hòa NH3 ta sẽ tính được NH3, từ đó tính Nitơ tổng số và suy ra lượng protein tổng
số.
Nitơ tổng số x 6,25 = protein thô
Trong đó: 6,25 là vì đạm thô chứa trung bình 16% nitơ (100/16 = 6,25).
™

Ý nghĩa
Hàm lượng protein thô được xem là chỉ tiêu phân tích quan trọng nhất trong

tất cả các chỉ tiêu cần phân tích.
Protein thô giúp tính toán khối lượng mẫu trong thức ăn hỗn hợp khi cần tổ
hợp trong công thức có sẵn tỷ lệ protein.
Protein thô quyết định giá thành của nguyên liệu.

9


Là chỉ tiêu quan trọng nhưng phân tích bằng phương pháp Kjeldahl nó cũng
có nhiều khuyết điểm cần khắc phục:
- Chỉ xác định được protien thô mà không xác định được protein hữu dụng
và chất chứa Nitơ không phải protein.
- Không xác định được từng loại acid amin cụ thể đây mới là điều quan tâm
nhất khi phân tích protein.
2.2.3 Lipid thô (EE – Ether Extract)
Phương pháp xác định hàm lượng béo thô theo AOAC 920.39
™

Định nghĩa
Chất béo thô là hợp chất hữu cơ đa chức, gồm các lipid chứa glycerid và các

lipid không chứa glycerid. Chất béo có độ nhớt cao, không tan trong nước, tan trong
các dung môi hữu cơ như ether, chloroform, benzene, rượu nóng. Các lipid được tạo
nên từ C, H và O nhưng chúng có thể chứa các nguyên tố khác như P và N. Chất
béo được phân tích theo phương pháp Soxhlet.
™

Nguyên tắc
Chất béo là một este do sự hóa hợp của acid béo và glycerin mà thành. Tính

chất chung của chất béo là có thể hòa tan trong các dung môi hữu cơ như: ether,
phenol, acetol… Khi xác định chất béo người ta thường sử dụng ether làm dung môi
hòa tan, vì ether có nhiệt độ sôi thấp (35 oC).
Ether được làm bay hơi liên tục và được làm ngưng lạnh rơi qua mẫu và kéo

theo các chất tan trong ether và trở lại cốc đựng ether ban đầu.
Ether cũng như các dung môi khác không những có thể hòa tan được chất
béo mà còn hòa tan được các chất khác như: sáp, một số sắc tố, do đó chất béo lấy
ra được gọi là chất béo thô.
™

Ý nghĩa
Hàm lượng chất béo trong mẫu có ý nghĩa trong việc bảo quản mẫu (hàm

lượng chất béo cao làm mẫu dễ bị ôi và ẩm mốc).
Chất béo cung năng lượng rất tốt cho thú nên từ chất béo trong mẫu có thể
cân bằng năng lượng trong khẩu phần thức ăn cho thú.

10


Bất lợi của việc phân tích béo bằng phương pháp Soxhlet:
- Chỉ phân tích được béo thô chứ không phân loại được chất béo chứa
glycerid và chất béo không chứa glycerid.
- Không phân tích được từng loại chất béo cụ thể đặc biệt là 3 acid béo thiết
yếu là acid linoleic, acid linolenic, acid arachidonic.
2.3.4 Khoáng tổng số (Ash- Total Ash)
Phương pháp xác định hàm lượng khoáng tổng số theo AOAC 942.05
™

Định nghĩa
Là khi đốt mẫu thức ăn ở 500 – 550 oC trong 3 – 4 giờ thì thu được tro hay

còn gọi là chất khoáng. Tùy theo loại nguyên liệu mà tỉ lệ khoáng có thể bị thay đổi.
™

Nguyên tắc
Mẫu thức ăn sau khi đốt ở nhiệt độ cao (500-550 oC), chất hữu cơ sẽ bị phân

hủy hết, chất vô cơ còn lại là khoáng tổng số hay còn gọi là chất tro.
™

Ý nghĩa
Từ tỷ lệ khoáng có thể ảnh hưởng đến tỷ lệ các thành phần khác như protein

điều này khá quan trọng với mẫu là bột cá.
Nhờ phân tích khoáng mà đôi khi ta cũng nhận biết được mẫu có trung thực
hay không, như khô dầu đậu nành thường được trộn thêm bột sò để tăng lợi nhuận.
2.3.5 Canxi (Ca – Calcium)
Phương pháp xác định hàm lượng canxi theo AOAC 972.07
™

Nguyên tắc
Thức ăn sau khi đốt thành tro, canxi trong thức ăn sẽ chuyển thành oxide

canxi (CaO) như sau:
CaO + 2HCl → CaCl2 + H2O
Dùng ammonium oxalate để kết tủa Ca.
CaCl2 + (NH4)2C2O4 → CaC2O4 + 2NH4Cl
Như vậy tách được Ca ra khỏi dung dịch. Nếu hòa tan kết tủa oxalate canxi
bằng acid sulfuric sẽ được acid oxalic.
CaC2O4 + H2SO4 → H2C2O4 + CaSO4

11

Lượng acid oxalic sẽ tỷ lệ với oxalate canxi. Dùng thuốc tím chuẩn độ
acid, từ đó ta tính được lượng canxi.
2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O + 10CO2
™

Ý nghĩa
Canxi cũng là một chỉ tiêu quan trọng nên việc phân tích sẽ giúp chúng ta

xác định hàm lượng canxi trong từng nguyên liệu từ đó làm cơ sở cho việc tính toán
hàm lượng canxi cho thức ăn hỗn hợp.
2.3.6 Phospho (P)
Phương pháp xác định hàm lượng phospho theo AOAC 965.17
™

Nguyên tắc
Nguyên tắc của phương pháp này là do ion orthophosphate phản ứng với

ammonium molybdate để tạo thành phospho molybdate.
™

Ý nghĩa
Cũng tương tự như canxi thì phospho là khoáng quan trọng trong tổ hợp

thức ăn nên nắm được hàm lượng phospho thì việc cân bằng nó trong khẩu phần
thức ăn trở nên dễ dàng hơn. Ngoài cám gạo thì nguồn cung cấp phospho khác thì
giá thành tương đối cao.
2.3 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU THÍ NGHIỆM
Bột xương thịt, bột huyết là những loại nguyên liệu bổ sung protein chính
trong sản xuất thức ăn chăn nuôi nhưng mức giá của chúng luôn cao và hầu như

nước ta phải nhập khẩu rất nhiều chúng rất thường bị pha tạp để tăng độ đạm. Bằng
phương pháp phân tích hóa học chúng ta không thể phát hiện mẫu có pha tạp hay
không pha tạp. Chính vì vậy, việc phân tích các thành phần hóa học của các nguyên
liệu này rất quan trọng và có ý nghĩa to lớn trong việc cân đối khẩu phần thức ăn
của thú và giảm chi phí chăn nuôi.
2.3.1 Bột xương thịt – Meat and Bone Meal (MBM)
Theo hiệp hội kiểm soát thức ăn chăn nuôi của Mỹ AAFCO (Association of
American Feed Control Officials) thì mỗi năm ở Mỹ sản xuất hàng triệu tấn phế
phẩm động vật. Do đó việc tận dụng các phế phẩm này trong công nghiệp chế biến

12


thức ăn cho vật nuôi sẽ vừa cải thiện được môi trường lại vừa tiết kiệm chi phí thức
ăn cho vật nuôi.
Bột xương thịt (MBM – Meat and Bone Meal) được AAFCO (1996) định
nghĩa là những sản phẩm từ các mô của động vật hữu nhũ gồm xương, thịt, không
chứa huyết, lông, móng, sừng, da, phân, dạ dày của động vật. Bột có màu vàng đến
nâu nhạt, thoảng nhẹ mùi thịt.

Hình 2.4: Bột xương thịt
Bảng 2.1: Thành phần và giá trị dinh dưỡng của bột xương thịt
Nguyên liệu
Bột xương thịt

Vật chất Protein Béo thô

Xơ

Khoáng

khô

thô

tổng số

Canxi

Phospho

93,30

43,00

3,80

-

39,90

14,90

5,80

95,68

48,42

10,30

-

32,52

7,78

3,42

94,97

47,66

15,93

4,68

23,13

7,20

2,65

(Mông Cổ)
Bột xương thịt
(Mỹ)
Bột xương thịt
(Úc)
(Nguồn: Viện Chăn Nuôi, 1995)
Do giá trị dinh dưỡng cao và giá thành tương đối chấp nhận được nên bột

xương thịt thường được sử dụng làm nguồn nguyên liệu bổ sung bột cá trong công
nghiệp chế biến thức ăn gia súc, gia cầm và thủy sản. Trong những năm qua nhiều
nghiên cứu đã được tiến hành nhằm đánh giá khả năng sử dụng bột xương thịt trong

13


thức ăn của một số động vật thủy sản như tôm, cá chình, cá chép, cá hồi .... Bột
xương thịt có thể sử dụng như một nguồn cung cấp acid amin trong việc xây dựng
công thức thức ăn cho gia cầm, heo, một số loài cá và các con thú kiểng, nhưng
không sử dụng bột xương thịt có chứa protein của các động vật nhai lại cho các
động vật nhai lại ăn. Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu bột xương thịt đặc biệt
là protein và acid amin. Lysine và methionine có khả năng tham gia quá trình trao
đổi chất cao nhưng một lượng đáng kể cystine lại không có tính khả dụng về mặt
sinh học (bioavailability). Điều này rất quan trọng bởi vì tryptophan và tổng lượng
acid amin chứa lưu huỳnh (TSAA) trong bột xương thịt là thấp nhất, kế đến là
threonine, isoleusine, phenylalanine + tyrosine, vv... Xương là một cấu thành của
bột xương thịt nó cung cấp nguồn canxi và phospho tuyệt vời (P>4%). Lưu ý rằng
việc bổ sung bột xương thịt trong thức ăn chăn nuôi phải được kiểm soát để đảm
bảo hàm lượng phospho không cao tới mức có thể ảnh hưởng tới môi trường.
Bảng 2.2: Thành phần acid amin tiêu biểu của bột xương thịt
Acid amin

Hàm lượng (%)

Acid amin

Hàm lượng (%)

Methionine

1,5

Arginine

5,4

Lysine

5,1

Glycine

8,4

Cystine

0,97

Histidine

2,5

Phenylalanine

4,4

Serine

4,2

Leucine

8,6

Tryptophan

-

Isoleucine

3,1

Tyrosine

2,8

Threonine

3,9

Valine

4,5

Alanine

7,1

Proline

5,9

(Nguồn: Viện Chăn Nuôi, 1995)
Thành phần của nguyên liệu sử dụng để tạo ra bột xương thịt ảnh hưởng đến
chất lượng của sản phẩm sau cùng. Thành phần hỗn hợp của nguyên liệu thô có thể
thay đổi theo vùng địa lý, theo xưởng chế biến.Hàm lượng protein biến động từ
30% đến trên 50% tùy theo bột xương thịt hay là bột thịt. Bột xương thịt tuy có ít
protein nhưng là nguồn cung cấp tốt các chất khoáng 12-35%, mỡ 8-15%, canxi 7-

14