BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
------------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH QUY TRÌNH
PHÂN TÍCH TANNIN TỐI ƢU VÀ ẢNH
HƢỞNG CỦA TANNIN LÊN SỰ SINH KHÍ
METHANE

CÁN BỘ HƢỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

PGS.TS Nguyễn Văn Thu

Nguyễn Văn Trƣờng
MSSV: 2072237
Ngành: Công Nghệ Hóa Học - Khóa 33

Cần Thơ, 5/2011


Trường Đại học Cần Thơ

Cộng hòa xã hội chũ nghĩa Việt Nam

Khoa Công Nghệ


- Xác định thành phần dinh dưỡng của nguyên liệu.
- Định lượng tannin bằng phương pháp Loventhal I
- Định lượng tannin bằng phương pháp Loventhal II.
- Định lượng tannin bằng phương pháp bột da (DĐVN IV).
- Định lượng tannin bằng phương pháp oxy hóa (DĐVN I).
- Nghiên cứu ảnh hưởng của tannin lên sự sản sinh khí methane bằng phương
pháp in vitro
- Các yêu cầu hỗ trợ cho việc thực hiện: các hóa chất để thực hiện


Cần Thơ, ngày….tháng….năm 2011

Cần Thơ, ngày….tháng…năm 2011

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

DUYỆT CỦA BỘ MÔN

PGS.TS. Nguyễn Văn Thu

Trưởng bộ môn

Cần Thơ, ngày….tháng….năm 2011

DUYỆT CỦA KHOA CÔNG NGHỆ

Trưởng khoa


NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN

...........................................................................................................................
...........................................................................................................................


NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................

làm đề tài.
Trân trọng cảm ơn Hội đồng đánh giá luận văn đã đóng góp ý kiến để luận văn thật sự
có giá trị khoa học.
Xin cảm ơn và kính chào!
Nguyễn Văn Trƣờng


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
LỜI TRI ÂN
MỤC LỤC

Trang

MỤC LỤC ................................................................................................... ii
DANH MỤC HÌNH ................................................................................... v
DANH MỤC BẢNG .............................................................................. ..vi
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .............................................................. .vii
DANH SÁCH SƠ ĐỒ VÀ ĐỒ THỊ ....................................................... viii
CHƢƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ ........................................................................1
CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ LUẬN ..................................................................... 3
2.1 Tannin ............................................................................................................. 3
2.1.1 Định nghĩa ................................................................................................... 3
2.1.2 Tính chất ...................................................................................................... 6
2.1.3 Công dụng .................................................................................................... 7
2.2 Ảnh hƣởng của tannin đến hoạt động sinh lý của gia súc ......................... 8
2.2.1 Ảnh hưởng đến sự tiêu hóa của gia súc ........................................................ 8
2.2.2 Ảnh hưởng đến sự tăng trưởng và phát triển của gia súc ............................. 9
2.2.3 Ảnh hưởng của tannin lên giảm khí methane ở dạ cỏ mà tăng bypass protein
ở gia súc nhai lại .................................................................................................. 12

c Hóa chất ............................................................................................................ 38
3.2 Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................ 38
3.2.1 Xác định quy trình phân tích tannin........................................................ 38
3.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của tannin lên sự sản sinh khí methane bằng phương
pháp invitro .......................................................................................................... 45

CHƢƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .............................................. 47
4.1 Thành phần dƣỡng chất của thực liệu ...................................................... 47
4.2 Hàm lƣợng tannin trong thực liệu ............................................................ 49
4.3 Phƣơng pháp phân tích tannin tối ƣu và đánh giá sự tiêu hóa thực vật
bằng phƣơng pháp in vitro…………………………………………………………...51

CHƢƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................... 60
5.1 Kết luận ........................................................................................................ 60
5.2 Kiến nghị ............................................................................................... 60

PHỤ CHƢƠNG
TÀI LIỆU THAM KHẢO


DANH MỤC HÌNH

Trang

Hình 2.1: Gallic axit .............................................................................................. 3
Hình 2.2: Axit hexahydroxydiphenic .................................................................... 4
Hình 2.3: Hợp chất của flavan-3,4-diols ............................................................... 4
Hình 2.4: Một số dẫn xuất của phenolic ................................................................ 5
Hình 2.5: Tanninpyrogallic ................................................................................... 7
Hình 2.6: Lá ổi ruột đỏ ........................................................................................ 19

Bảng 2.9: Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của cỏ paspalum............31
Bảng 2.10: Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của cỏ mồm ................33
Bảng 2.11: Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của anh đào giả............34
Bảng 2.12: Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của cỏ đậu lá nhỏ ........35
Bảng 2.13: Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của rơm .......................36
Bảng 4.1: Thành phần dưỡng chất (% DM) của một số loại thực liệu dùng
trong thí nghiệm.................................................................................................47
Bảng 4.2: Hàm lượng tannin có trong thực liệu dùng làm thí nghiệm (%DM)
………………………………………………………………………………...49
Bảng 4.3: Lượng khí sinh ra (ml/g OM) của các mẫu có bổ sung và không bổ
sung tannin……………………………………………………………………51
Bảng 4.4: Lượng khí methane sinh ra (ml/gOM) của các mẫu có bổ sung và
không bổ sung tannin…………………………………………………………52
Bảng 4.5: Tỷ lệ % methane sinh ra của các mẫu có bổ sung và không bổ sung
tannin…………………………………………………………………………54
Bảng 4.6: Tỷ lệ % methane của thực liệu có bổ sung và không bổ sung
tannin…………………………………………………………………………57
Bảng 4.7: Hàm số gas của các mẫu có bổ sung và không bổ sung
tannin…………………………………………………………………………59


DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Chữ viết đầy đủ

Ash

Khoáng tổng số


Condensed tannin

HT

Hydrolysable tannin

CTS

Condensed tannins

HTS

Hydrolysable tannins

TL

Thực liệu

CD

Cỏ đậu

CLT

Cỏ lông tây

R

Rơm


tannin……………………………………………………………………………58


CHƢƠNG 1
ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong chăn nuôi, yếu tố dẫn đến sự thành công chính là sự chọn lựa mô hình
chăn nuôi phù hợp với điều kiện kinh tế, tự nhiên cũng như thỏa mãn nhu cầu sinh
trưởng và phát triển của vật nuôi. Nó không chỉ là sự chọn lọc hay đánh giá đúng về
con giống, địa thế chăn nuôi mà một nhân tố quan trọng đó là xác định được giá trị
dinh dưỡng thức ăn cung cấp cho vật nuôi. Việc làm này không chỉ giúp cho người
chăn nuôi tận dụng được nhiều nguồn phụ phẩm trong nông nghiệp, đồng thời còn
giúp cho người chăn nuôi có một cách nhìn khoa học trong việc chọn lựa thức ăn phù
hợp với từng loại vật nuôi. Trong thực vật, đặc biệt trong thức ăn gia súc có chứa
nhiều tannin. Nó kết hợp với protein của thức ăn và cả enzyme đường tiêu hóa làm
giảm tỷ lệ tiêu hóa protein thức ăn, gây hại cho vật nuôi. Mặc khác, tannin cũng
thường bổ sung hay sử dụng trong khẩu phần thức ăn của gia súc nhai lại nhằm làm
giảm sự thải khí methane gây hiệu ứng nhà kính và nó kết hợp với protein sẽ tạo nên
nguồn bypass protein có lợi cho gia súc nhai lại theo Tavendale (2005). Theo các
nghiên cứu gần đây thì chất tannin được xác định bằng các phương pháp:
- Định lượng tannin bằng phương pháp Loventhal I & II J.Lowenthal (1960)[34].
- Định lượng tannin bằng phương pháp bột gia DĐVN IV (Pharmacopoeia
Vietnamica, 1. & 2. Vietnamese, 2002)[30].
- Định lượng tannin bằng phương pháp oxy hóa DĐVN I (Pharmacopoeia
Vietnamica, 1. & 2. Vietnamese, 2002)[30].
Tùy theo điều kiện mà mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm như:
thiết bị, quy trình phân tích hiện đại nhưng điều kiện phân tích chưa thật sự phổ biến
và tốn nhiều chi phí. Một số phương pháp khác tuy có nhược điểm nhưng được sử
dụng phổ biến và rộng rãi. Xuất phát từ vấn đề đó, chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên
cứu xác định quy trình phân tích tannin tối ưu và ảnh hưởng của tannin lên sự
sinh khí methane”

oxy hóa của gallic axit gắn với d-glucose.
- Proanthocyanidins (PAS) được sinh tổng hợp từ flavan-3,4-diol và flavan4-ol.
- Khi autoxidation ở điều kiện thiếu nhiệt độ, chúng tạo thành anthocyanidin

và deoxyanthocyanidin-3.

Hình 2.2: Axit hexahydroxydiphenic[33] [37]


Hình 2.3: Hợp chất của flavan-3,4-diols[33] [37] [38]
Đặc điểm của tannin: hợp chất oligomeric được nối với các đơn vị cấu trúc gồm
nhiều phenolic tự do, có trọng lượng phân tử khác nhau từ 500 đến 20000, hòa tan
trong nước, liên kết với các protein không hòa tan hoặc protein hoà tan tạo thành
tannin - protein.
Phenolic chiếm 10–20% trọng lượng lá khô trong các loại cây thân bụi nhiệt đới
(Lowry and Thahar (1983)) và nó có thể dao động từ 13–50%. Bản chất hóa học của
phenolic là một vòng nhân thơm phenol có chứa nhóm hydroxyl, nó được tìm thấy khá
rộng trong thực vật, khi thủy phân tannin ta cũng được axit phenolic. Trong tự nhiên
có rất nhiều dẫn xuất thuộc loại axit phenolic. Phenolic có tác dụng ức chế sự phát
triển của vi sinh vật thông qua tác dụng bịt kín các trung tâm hoạt động của enzyme.


(A) Gallotannin, (B) Ellagitannin, (C) Ellagic acid, (D) Hexahydroxyphenic acid and (E) Gallic acid
Nguồn: Mueller-Harvey (2001)

Hình 2.4: Một số dẫn xuất của phenolic[33] [37] [38]
Nếu vừa có tính tannin vừa có sự phân giải của tannin là axit phenolic thì càng
gây hại nhiều, vì tannin làm co các tế bào niêm mạc, giảm đáng kể sự hấp thu còn
phenolic thì ức chế men tiêu hóa, kết quả cuối cùng làm giảm đáng kể sự tiêu hóa thức
ăn. Một số dẫn xuất của axit phenolic trong thực vật:

nhau. Tuy nhiên, ngoài những đặc tính riêng vốn có của những loại tannin, chúng vẫn
có chung một số tính chất cơ bản giống nhau vì bản chất của chúng là một hỗn hợp các
chất phenol thực vật.
Tính chất vật lý
Ở dạng tinh khiết, tannin là chất kết tinh hay vô định hình, làm săn se da, có vị
chát đắng ở mức độ khác nhau (axit tannic, gallotanin, axit gallotanic), một số
polyphenol tồn tại phổ biến trong thực vật có khả năng tạo liên kết bền vững với
protein và một số hợp chất cao phân tử thiên nhiên (xenlulozơ, pectin). Cuối thế kỷ
XVIII, tannin là tên gọi của dung dịch nước chiết xuất ra từ nhiều loại cây, dùng để
thuộc da. Hiện nay, tannin là tên gọi của những hợp chất gặp trong thiên nhiên có chứa
một số lớn các nhóm hyđroxyphenolic, có khối lượng phân tử từ 500 đến 3000. Thành
phần hoá học của tannin rất phức tạp và không đồng nhất. Công thức thực nghiệm của
corilagin là C27H24O18. Ở 210-215oC nó phân huỷ phần lớn thành pirogalol và CO2.
Tannin có trong vỏ, trong gỗ, trong lá và trong quả của những cây như sồi, sú, vẹt,...
Tính chất hóa học
Tannin hòa tan trong dung môi hữu cơ như rượu, eter ethyl, acetone,
ethylacetate, phần lớn không tan trong benzene, eter dầu hỏa và chloroform. Các nhóm
chất trong hỗn hợp tannin thực vật cũng có tính tan khác nhau. Do đó, lợi dụng tính
chất này người ta có thể tách riêng từng nhóm chất phenol ra khỏi hỗn hợp phenol.


Tannin tác dụng với dung dịch FeCl3, tannin sẽ tạo thành kết tủa màu xanh nhạt
hay xanh thẩm phụ thuộc vào số lượng các nhóm hydroxyphenol có trong phân tử.
Tính chất dùng để định tính tannin và phân biệt hai loại tanninpyrogallic và
tanninpyrocatechic. Khi tác dụng với kali bicromat hoặc axit cromic, tannin sẽ tạo
thành kết tủa màu xanh nhạt.
Tannin tác dụng với gelatin, protein, alkaloid và một số hợp chất hữu cơ khác
có tính kiềm tạo thành các hợp chất kết tủa tương ướng. Tính chất này của tannin có ý
nghĩa quan trọng ở chỗ chúng được dùng để kết tủa protein trong công nghệ thuộc da,
khử độc khi bị nhiễm alkaloid và khi cần thiết có thể kết tủa loại bỏ tannin ra khỏi

như với các chất độc khác như muối bạc, muối thuỷ ngân, muối chì).
Nguồn: thuốc và sức khỏe, số 298, (15/12/2005).

Theo PGS.TS Lê Tự Hải (2010) vừa nghiên cứu thành công việc chiết tách hợp
chất polyphenol từ cây chè, cây đước để chống ăn mòn kim loại.
Kết quả nghiên cứu đề tài cho thấy hợp chất polyphenol nhóm tannin tách ra từ một số
loài thực vật như lá chè, vỏ cây đước có thể được sử dụng để làm chất ức chế thân
thiện trong môi trường chống ăn mòn kim loại và làm lớp lót cho màng sơn nhằm thay thế các
lớp
lót
truyền
thống
gây
độc
hại
môi
trường.
Nghiên cứu ăn mòn kim loại và giải pháp chống ăn mòn kim loại đã và đang là vấn đề được

nhiều nhà khoa học quan tâm. Một số chất ức chế truyền thống như cromat, photphat
đã được sử dụng từ lâu trong ngành công nghiệp, tuy nhiên, do tính chất độc hại với
môi
trường
nên
các
chất
này
không
còn
được

CT

Ảnh hƣởng trên chất dinh dƣỡng

nhiễm
Cừu

Giảm tiêu hóa N, giảm hấp thu S, giảm sinh
trưởng.

A. cyanophylla

CT

Cừu

Giảm sự lấy thức ăn, tiêu hóa N, giảm trọng.

Lespedeza cuneata

CT

Cừu

Giảm sự lấy thức ăn và tiêu hóa ADF, NDF,
cellulose và N.


Nguồn: theo R. Kumar và J.P.D’ Mello (1995)



+ Mức 0,5-2,0% có thể làm giảm sự tăng trưởng và sản lượng trứng.
+ Mức 3-7% có thể gây ra tử vong.


Nguồn: theo R. Kumar và J.P.D’ Mello (1995)

Ở động vật nhai lại, mức độ tannin vượt quá 6% sẽ ảnh hưởng đến chế độ ăn
uống, mức tăng trưởng và năng suất sữa. Việc bổ sung thêm protein hoặc axit amin có
thể làm giảm bớt những tác động của tannin. Tuy nhiên, tannin có hoạt tính sinh học
và có thể phản ứng với các enzyme tiêu hóa hoặc các protein khác, làm giảm hấp thu
đường ruột và giảm tăng trưởng. Tannin kết hợp với tuyến nước bọt trong miệng vật
nuôi làm giảm tính ngon, do đó làm giảm khả năng hấp thu. Tuy nhiên, sự ảnh hưởng
của tannin còn phụ thuộc vào loại thức ăn mà vật nuôi ăn, mỗi loại thức ăn có lượng
tannin khác nhau nên ảnh hưởng lên vật nuôi cũng khác nhau. Nguồn: Theo Hagerman và Butler
(1991).

Tannin có thể ức chế các enzyme tiêu hóa, ức chế trực tiếp đến vi khuẩn trong
dạ cỏ. Độ pH trung tính trong dạ cỏ tạo điều kiện cho sự hình thành phức hợp tanninprotein. Mặc khác, tannin cũng liên kết với carbohydrates. Một số polyphenol có trọng
lượng phân tử thấp có thể dễ dàng bị phân hủy trong dạ cỏ. Theo Murray et al (1973)
đã kết luận rằng polyphenol có trọng lượng phân tử thấp nó sẽ ức chế vi khuẩn trong
dạ cỏ, nhưng các nhóm đường thường được liên kết với phenol tự do có thể dễ dàng
lên men và kích thích trong quá trình lên men in vitro. Phức hợp tannin có trong thức
ăn được chuyển vào dạ múi khế, một số protein kết hợp với tannin có thể phân ly trong
môi trường axit và protein này bị phân hủy.
Đặc biệt, tiêu thụ tannin ở mức độ cao có thể làm chết động vật nhai lại. Ví dụ:
tiêu thụ hàm lượng tannin trong lá sồi ở miền Bắc Ấn Độ là nguyên nhân làm cho gia
súc chết. Tannin phản ứng với protein và các đại phân tử khác tạo nên các mối liên kết
chéo. Khi tế bào thực vật đứt vỡ, tannin tác dụng với protein thực vật tạo thành hợp
chất bền vững và không tan trong điều kiện pH từ 3,5-7,0. Tuy nhiên, hợp chất này


Ảnh hƣởng trên chất dinh dƣỡng

Giảm tiêu hóa N, giảm hấp thu NDF, giảm
sinh trưởng thấp.

Robinia

CT

Chuột, thỏ

giảm hấp thu trao đổi chất.

Pseeudoacacia
Lotus corniculatus

Giảm tiêu hóa protein, giảm tăng trưởng,

CT

Cừu

Ức chế tiêu hóa carbohydrate dạ cỏ, giảm
tăng trọng.

Arachis hypogaea

CT


hydro để tránh hiệu quả tiêu cực khi có quá nhiều hydro trong dạ cỏ (Martin et
al.,(2008)). Đối với các thức ăn chứa tannin, việc ức chế quá trình sinh methane chủ
yếu là do tannin đậm đặc Martin et al .,(2008).
Theo Tavendale (2005) có hai cơ chế hoạt động của tannin: tannin ảnh hưởng
trực tiếp đến quá trình tạo methane và ảnh hưởng gián tiếp đến việc tạo ra hydro do tỷ
lệ phân giải thức ăn ở dạ cỏ thấp hơn. Saponins cũng ức chế sinh methane ở dạ cỏ, cơ
chế hoạt động của saponins liên quan đến ảnh hưởng ức chế sự phát triển protozoa
(Newbold et al., (1997)). Tuy nhiên ảnh hưởng này thường khá ngắn (Koenig et al.,
(2007)). Saponins có tác dụng diệt protozoa trong điều kiện in vitro (Wallace et al.,
(1994)); Navas and Camacho et al., (1993), vì vậy đây có thể là tác nhân làm giảm
CH4. Beauchemin et al.,(2008) chứng minh saponins làm giảm CH4 nhưng không phải
tất cả các loại saponins. Theo Mc. Allister and Newbold (2008) dịch tiết từ tỏi cũng có
thể giảm CH4.
Theo Kempton và ctv (1978) bypass protein dễ tiêu là phần của by pass protein
mà nó bị phân giải và được hấp thu từ bên trong dạ cỏ. Những protein được bảo vệ thì
không được lên men trong dạ cỏ mà cũng không được tiêu hóa ở ruột non. Nguyên
nhân chính là do tannin có trong thức ăn, nó liên kết và gây biến tính protein làm cho
vật nuôi rất khó tiêu hóa và được bài tiết vào phân Kempton và ctc., (1978).

2.3 Các phƣơng pháp phân tích tannin
2.3.1 Định lƣợng tannin bằng phƣơng pháp Loventhal I[33] [34]
a Nguyên tắc: tannin dễ bị oxy hóa bởi KMnO4 trong môi trường axit với
chất chỉ thị indigocarmin sẽ tạo thành CO2 và H2O, đồng thời làm mất màu xanh của
indigocarmin. Quá trình trên có thể biễu diễn bằng sơ đồ phản ứng sau:
Tannin + KMnO4

Indigocarmin

CO2 + H2O


2.3.3 Định lƣợng tannin bằng phƣơng pháp bột da (DĐVN IV) [30]
a Ƣu điểm
- Thiết bị đơn giản.
- Hàm lượng tannin thu được cao.
- Sử dụng được cho mọi nguyên liệu có chứa tannin.
b Khuyết điểm
- Quy trình kỹ thuật phức tạp.
- Thời gian bảo quản mẫu tương đối ngắn.
- Ảnh hưởng bởi nhiệt độ, dung môi và thời gian sấy.
- Phụ thuộc vào kích thước của mẫu lấy.
- Tốn kém mẫu, dung môi và hóa chất.
2.3.4 Định lƣợng tannin bằng phƣơng pháp oxy hóa (DĐVN I)[30]
a Ƣu điểm
- Quy trình kỹ thuật đơn giản, dễ thực hiện.