ĐINH VĂN MƯỜI – Sử dụng phưỡng pháp quang phổ hấp phụ cận hồng ngoại
1

SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP PHỤ CẬN HỒNG NGOẠI (NIRS)
ĐỂ XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA KHÔ DẦU ĐỖ TƯƠNG

Đinh Văn Mười
1
,Vũ Chí Cương
2*
, Nguyễn Đức Chuyên
2
,
Nguyễn Sức Mạnh
2
và Bùi Thị Thu Hiền
2
.
1
Viên Chăn Nuôi
2
Trung tâm nghiên cứu và phát triển chăn nuôi miền Núi
*Tác giả liên hệ: Vũ Chí Cương - Viện Chăn nuôi - Từ Liêm - Hà N
ội
Tel: (04) 38.386.127/ 0912.121.506; Fax: (04) 38.389.775; Email: [email protected]
ABSTRACT
The chemical composition of soybean cake predicted by Near infrared reflectance spectroscopy

giá thành phân tích rẻ.

VIỆN CHĂN NUÔI - Tạp chí Khoa học Công nghệ Chăn nuôi - Số 17-Tháng 4-2009 2

Xuất phát từ các ứng dụng trên của NIRS chúng tôi tiến hành đề tài: "Sử dụng kỹ thuật quang
phổ hấp phụ cận hồng ngoại (NIRS) để xác định thành phần hoá học của khô dầu đỗ tương."
với mục tiêu: Xây dựng các phương trình chẩn đoán thành phần hoá học của của khô dầu đỗ
tương từ các số liệu phổ hấp phụ trên máy NIRS và số liệu phân tích thông thường.
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Vật liệu nghiên cứu
Khô dầu đỗ tương đã xác định thành phần hóa học tại Phòng phân tích Viện Chăn nuôi
Địa điểm nghiên cứu
Bộ môn dinh dưỡng thức ăn chăn nuôi và đồng cỏ, Trung tâm Thực nghiệm và Bảo tồn vật
nuôi Thụy Phương, Phòng phân tích Viện Chăn nuôi.
Thời gian nghiên cứu
Đề tài được tiến hành từ tháng 5/2005 đến tháng 12/2007
Nội dung nghiên cứu
Xác định phổ hấp phụ cận hồng ngoại của khô dầu đỗ tương đã xác định thành phần hóa học.
Xây dựng đường hồi qui hiệu chỉnh chẩn đoán thành phần hoá học của khô dầu đỗ tương từ
các số liệu về phổ hấp phụ cận hồng ngoại và thành phần hóa học.
Áp dụng phương trình hồi qui tìm được cho các mẫu khô dầu đậu tương lấy ngẫu nhiên, chạy
phổ trên máy NIRS nhưng không dùng để xây dựng phương trình hồi qui hiệu chỉnh để kiểm
tra độ tin cậy của phương trình.
Phương pháp nghiên cứu
Phổ hấp phụ cận hồng ngoại của thức ăn được xác định với máy NIRS loại NIR Systems
5000 Monochromator của hãng Foss, USA với bước sóng từ 1100 - 2500 nm. Phổ và thành
phần hóa học sau đó được xử lý bằng phần mềm WinISI.

Trong đó: Y là kết quả phân tích phòng thí nghiệm của chất A nào đó
x là kết quả chẩn đoán với máy NIRS
b là hệ số
Các phương trình chẩn đoán hiệu chỉnh với NIRS được áp dụng cho các TĂ mà số liệu NIRS

ĐINH VĂN MƯỜI – Sử dụng phưỡng pháp quang phổ hấp phụ cận hồng ngoại
3

của nó không dùng để lập các phương trình chẩn đoán hiệu chỉnh với NIRS để kiểm tra độ tin
cậy. Hai bộ số liệu tính từ phương trình chẩn đoán hiệu chỉnh với NIRS và bộ số liệu phân
tích phòng thí nghiệm được so sánh bằng T-student (Paired test). Chỉ các phương trình cho hai
kết quả không sai khác về thống kê (P > 0,05) mới được chấp nhận để dùng.
Xử lý số liệu
Số liệu được tính toán xác định giá trị trung bình và phân tích phương sai ANOVA trên phần
mềm Genstat, phiên bản Discovery Edition (VSN International, 2007).
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Khô dầu đỗ tương
Kết quả chẩn đoán chất khô (CK), protein thô (Pr), xơ, mỡ của khô dầu đỗ tương
Kết quả chẩn đoán CK, Pr, xơ, mỡ của khô dầu đỗ tương từ NIRS được trình bày ở Bảng 1,
Bảng 2.
Bảng 1. Kết quả chẩn đoán CK, Pr, mỡ, xơ của khô dầu đỗ tương trên máy NIRS
Chỉ tiêu n. Mean SD Est. Min

Est. Max

SEC SECV 1-VR
CK 83


Mỡ 83

1,2233

0,3047

0,3091

2,1374

0,1202

0,1286

0,8258

Xơ 85

6,3659

0,5086

4,8403

7,8916

0,2277

0,2489


4

lớn và tương ứng là: 0,3764; 1,1978; 8,233; 2,727% cho CK, Pr, mỡ, xơ của khô dầu đỗ
tương.

*Xây dựng phương trình chẩn đoán CK, Pr, mỡ, xơ của khô dầu đỗ tương
Sử dụng thuật toán hồi qui trên MINITAB với hai bộ số liệu là kết quả vừa có trên máy NIRS
và kết quả phân tích chúng tôi xây dựng được phương trình để chẩn đoán CK, Pr, mỡ, xơ của
khô dầu đỗ tương trong Bảng 3.
Bảng 3: Phương trình hồi quy chẩn đoán DM, CP, Fat, CF của khô dầu đỗ tương với NIRS Kết quả xây dựng phương trình chẩn đoán để chẩn đoán CK, Pr, mỡ, xơ của khô dầu đỗ tương
từ NIRS cho thấy dù số mẫu chưa nhiều nhưng phương trình chẩn đoán CK, Pr, mỡ, xơ của
khô dầu đỗ tương bằng NIRS với số mẫu > 80 có R
2
khá cao, tương ứng là (92,0; 79,8; 68,3
và 80,9) cho CK, Pr, mỡ, xơ.
Phương trình chẩn đoán CK, Pr, mỡ, xơ của khô dầu đỗ tương bằng NIRS với số mẫu = 65 có
R
2
khá, tương ứng là (81,0; 76,8; 62,3 và 80,6) cho CK, Pr, mỡ, xơ.
Áp dụng phương trình hồi qui cho các mẫu khô dầu đỗ tương tương khác để kiểm tra độ
tin cậy của phương trình chẩn đoán của khô dầu đỗ tương
*Đối với chất khô
Sau khi áp dụng phương trình có số thứ tự 5 trên 23 mẫu ngẫu nhiên chúng tôi có kết quả ở
Bảng 4 và Đồ thị 1.
Bảng 4 So sánh kết quả phân tích CK khô dầu đỗ tương trong phòng thí nghiệm và sử dụng
phương trình hiệu chỉnh với NIRS

Sai khác (%)
23

0,551
93,8 0,97

Kết quả cho thấy, với 23 mẫu và chỉ với phương trình có dung lương mẫu là 65, kết quả chẩn
đoán bằng phương trình hiệu chỉnh với NIRS cho CK của khô dầu đỗ tương đã rất tốt: R
2
(%)
là 93.8%, sai khác % giữa hai giá trị Mean tính được và thực của 23 mẫu là đủ nhỏ: 0,551 %.
Hai bộ số liệu tính từ phương trình và số liệu phân tích 23 mẫu ngẫu nhiên có hồi qui tuyến
tính chặt chẽ và đều có phân bố chuẩn và gần như trùng khít nhau.
Như vậy, phương trình số 5 có thể dùng để ước tính CK của khô dầu đỗ tương.
TT
n Phương trình R
2
(%) R
P
1 88 CK-PT = 0,827 + 0,9912 CK-NIRS 92,0 0,959 < 0,01
2 83 Pr- PT = 1,191 + 0,9745 Pr –NIRS 79,8 0,895 < 0,01
3 85 Mỡ- PT b = 0,03841 + 0,9782 Mỡ-NIRS 68,3 0,829 < 0,01
4 85 Xơ- PT = - 0,0001 + 1,000 Xơ-NIRS 80,9 0,901 < 0,01
5 65 CK- PT = 2,627 + 0,9710 CK-NIRS 81,0 0,901 < 0,01
6 65 Pr- PT = 0,770 + 0,9825 Pr-NIRS 76,8 0,878 < 0,01
7 65 Mỡ- PT = 0,0717 + 0,9582 Mỡ-NIRS 62,3 0,793 < 0,01
8 65 Xơ- PT = - 0,0301 + 1,003 Xơ- NIRS 80,6 0,899 < 0,01

ĐINH VĂN MƯỜI – Sử dụng phưỡng pháp quang phổ hấp phụ cận hồng ngoại


R-Sq(adj) 85.1%
CP_Lab = 0.913 + 0.9852 CP_NIRS
Data
Frequency
9590858075
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Mean StDev N
88.65 2.900 23
88.64 2.734 23
Variable
DM_lab
DM_NIRS
Histogram of DM_lab, DM_NIRS
Normal
Data
Frequency
5048464442
4
3
2
1

Bảng 5. So sánh kết quả phân tích Pr của khô dầu đỗ tương trong phòng thí nghiệm và sử
dụng phương trình hiệu chỉnh chẩn đoán của NIRS
Chỉ tiêu n Mean SE StDev Min Max R
2
(%)

r
PT 46,424

0,476

2,02

41,737

50,39

NIRS 46,192

0,448

1,902

41,029

49,246

Phương
trình số
6 VIỆN CHĂN NUÔI - Tạp chí Khoa học Công nghệ Chăn nuôi - Số 17-Tháng 4-2009 6

Fat_NIRS
Fat_Lab
2.001.751.501.251.00
2.25
2.00
1.75
1.50
1.25
1.00
0.75
0.50
S 0.107790
R-Sq 88.5%
R-Sq(adj) 87.8%
Fat_Lab = - 0.3399 + 1.217 Fat_NIRS
CF_NIRS
CF_Lab
7.06.56.05.55.0
7.5
7.0
6.5

8
7
6
5
4
3
2
1
0
Mean StDev N
6.303 0.6064 20
6.248 0.5423 20
Variable
CF_Lab
CF_NIRS
Histogram of CF_Lab, CF_NIRS
Normal
Đồ thị 2: Hồi quy giữa giá trị chẩn đoán (NIRS) với giá trị phân tích phòng thí nghiệm của khô dầu đỗ tương (%
Pr) và phân bố tần số của hai bộ số liệu
Hai bộ số liệu tính từ phương trình và số liệu phân tích 18 mẫu ngẫu nhiên có hồi qui tuyến
tính chặt chẽ và đều có phân bố chuẩn và gần như trùng khít nhau. Như vậy, phương trình số
6 có thể dùng để ước tính Protein của khô dầu đỗ tương.
*Đối với mỡ và xơ
Sau khi áp dụng hai phương trình có số thứ tự 7, 8 trên 20 mẫu ngẫu nhiên chúng tôi có kết
quả ở Bảng 6 và các Đồ thị 3.
Bảng 6. So sánh kết quả phân tích mỡ, xơ của khô dầu đỗ tương trong phòng thí nghiệm và sử
dụng phương trình chẩn đoán của NIRS
Chỉ tiêu n. Mean SE StDev Min Max R
2
(%) r
ĐINH VĂN MƯỜI – Sử dụng phưỡng pháp quang phổ hấp phụ cận hồng ngoại
7

Đồ thị 3. Hồi qui giữa giá trị chẩn đoán (NIRS) với giá trị phân tích phòng thí nghiệm (% mỡ, xơ) và phân bố tần
số của bốn bộ số liệu
Hai bộ số liệu tính từ phương trình và số liệu phân tích 20 mẫu ngẫu nhiên cho xơ có hồi qui
tuyến tính chặt chẽ và đều có phân bố chuẩn và gần như trùng khít nhau.
Hai bộ số liệu tính từ phương trình và số liệu phân tích 20 mẫu ngẫu nhiên cho mỡ có hồi qui
tuyến tính chặt chẽ và đều có phân bố chuẩn và gần như trùng khít nhau. Như vậy, phương
trình số 8 có thể dùng để ước tính xơ của khô dầu đỗ tương, phương trình 7 có thể tạm dùng

CK, Pr, mỡ và xơ của khô dầu đỗ tương tính theo các phương trình và giá trị phân tích cho
CK, Pr, mỡ và xơ là không khác nhau có ý nghĩa thống kê hay đúng hơn chúng tương tự nhau.
Như vậy, có thể dùng các phương trình trên NIRS để chẩn đoán CK, Pr, mỡ và xơ của khô
dầu đỗ tương với độ chính xác > 95%.
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
Kết luận
Có thể dùng các phương trình sau để xác định chất khô, Protein, mỡ và xơ của khô dầu đỗ
tương với độ chính xác xấp xỉ 95%.
CK-PT = 2,627 + 0,9710 CK-NIRS; Pr - PT= 0,770 + 0,9825 Pr-NIRS;
Mỡ-PT = 0,0717 + 0,9582 Mỡ-NIRS; Xơ - PTL = - 0,0301 + 1,003 Xơ-NIRS
Đề nghị
Cho áp dụng kết quả nghiên cứu để xác định thành phần hóa học của thức ăn để giảm chi phí
phân tích và làm thí nghiệm in vivo.
Tiếp tục nghiên cứu theo hướng này cho thức ăn khác và tăng độ chính xác của các phương
trình hiện có, đặc biệt là các phương trình cho mỡ, chất khô và khoáng. VIỆN CHĂN NUÔI - Tạp chí Khoa học Công nghệ Chăn nuôi - Số 17-Tháng 4-2009 8TÀI LIỆU THAM KHẢO
Barton. F.E., II and Windham. W.R, (1988). Determination of acid detergent fibre and crude protein in forages
by near infrared reflectance spectroscopy: collaborative study. Journal of the Association of official
Analytical Chemists, 71: pp. 1162-1167.
Boval.M., Coates. D.B., Lacomte.P., Decruyenaere.V and Archimede.H, (2004). Faecal Near-Infrared
Reflectance Spectroscopy (NIRS) to access chemical composition, in vivo digestibility and intake of
tropical grass by Creolo cattle. Animal Feed Science and Technology, Vol 114, Issues 1-4, 3 May 2004,