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

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT THÀNH PHẦN ACID AMIN TRÊN NGUYÊN LIỆU
BỘT CÁ THƯỜNG, BỘT CÁ TRA VÀ CÁM GẠO BẰNG
PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH QUANG PHỔ
CẬN HỒNG NGOẠI (NIRS)

Sinh viên thực hiện: HUỲNH THỊ KIM NGÂN
Lớp: DH09TA
Ngành: Công Nghệ Sản Xuất Thức Ăn Chăn Nuôi
Niên khóa: 2009 – 2013

Tháng 08/2013


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

HUỲNH THỊ KIM NGÂN

KHẢO SÁT THÀNH PHẦN ACID AMIN TRÊN NGUYÊN LIỆU
BỘT CÁ THƯỜNG, BỘT CÁ TRA VÀ CÁM GẠO BẰNG
PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH QUANG PHỔ
CẬN HỒNG NGOẠI (NIRS)

Kính dâng lên cô Nguyễn Thụy Đoan Trang cùng cô Ngô Hồng Phượng lời
cảm ơn chân thành và sâu sắc vì đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá
trình thực hiện đề tài, đã truyền đạt cho em nhiều kiến thức quý báu giúp em hoàn
thành luận văn tốt nghiệp.
Xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm TP.HCM,
các thầy cô khoa Chăn nuôi – Thú y và đặc biệt các thầy cô trong Bộ môn Dinh
Dưỡng đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để em thực hiện đề tài này.
Cảm ơn tập thể lớp DH09TA đã cho tôi sống những khoảnh khắc sinh viên
đáng nhớ, cảm ơn bạn bè và người thân đã giúp đỡ, ủng hộ động viên tôi trong suốt
thời gian qua.
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày……...tháng…….năm 2013
Sinh viên

Huỳnh Thị Kim Ngân

iii


TÓM TẮT
Đề tài “KHẢO SÁT THÀNH PHẦN ACID AMIN TRÊN NGUYÊN
LIỆU BỘT CÁ THƯỜNG, BỘT CÁ TRA VÀ CÁM GẠO BẰNG PHƯƠNG
PHÁP PHÂN TÍCH QUANG PHỔ CẬN HỒNG NGOẠI (NIRS)” được tiến
hành từ tháng 08/2012 đến 08/2013 tại Bộ môn Dinh Dưỡng, Khoa Chăn Nuôi Thú
Y, Trường Đại Học Nông Lâm Tp.HCM. Mục tiêu của đề tài là nhằm xây dựng cơ
sở dữ liệu cho phương pháp phân tích bằng quang phổ cận hồng ngoại (NIRS) đối
với 03 nguyên liệu bột cá thường , bột cá tra và cám gạo. Từ đó xây dựng đường
chuẩn (calibration) phù hợp cho 03 nguyên liệu trên để phục vụ cho việc phân tích
nhanh thành phần acid amin của các loại thực liệu này bằng máy NIRS 5000 và là
tiền đề để xây dựng đường chuẩn cho các nguyên liệu khác.
Sau khi phân tích 149 mẫu bột cá thường, 63 mẫu bột cá tra và 169 mẫu cám

Trang
TRANG TỰA .......................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... iii
TÓM TẮT .............................................................................................................. iv
MỤC LỤC ..............................................................................................................vi
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT .......................................................................ix
DANH SÁCH CÁC BẢNG ..................................................................................... x
DANH SÁCH CÁC HÌNH .....................................................................................xi
Chương 1: MỞ ĐẦU ............................................................................................... 1
1.1 Đặt vấn đề.......................................................................................................... 1
1.2 Mục tiêu và yêu cầu ........................................................................................... 2
1.1.1 Mục tiêu.......................................................................................................... 2
1.2.2 Yêu cầu........................................................................................................... 2
Chương 2: TỔNG QUAN ...................................................................................... 3
2.1 Tổng quan về phương pháp phân tích quang phổ hấp phụ cận hồng ngoại
(NIRS) ..................................................................................................................... 3
2.1.1 Giới thiệu sơ lược về phương pháp phân tích quang phổ cận hồng ngoại
(NIRS) ..................................................................................................................... 3
2.1.2 Cấu tạo của máy NIRS .................................................................................... 4
2.1.3 Giới thiệu về máy NIRS 5000 ......................................................................... 5
2.1.4 Nguyên lý hoạt động của máy NIRS ............................................................... 7
2.1.5 Ứng dụng của phương pháp phân tích cận hồng ngoại NIRS........................... 8
2.1.6 Đường chuẩn máy NIRS ............................................................................... 10
2.1.7 Ưu nhược điểm của phương pháp NIRS: ....................................................... 11
2.1.7.1 Ưu điểm ..................................................................................................... 11
2.1.7.2 Nhược điểm ............................................................................................... 11

vi





4.1.2 Phổ hấp phụ cận hồng ngoại của bột cá thường trên máy NIRS 5000 ............ 30
4.1.3 Đường chuẩn dự đoán nhanh thành phần thành phần acid amin của bột cá
thường ................................................................................................................... 31
4.2 Kết quả xây dựng cơ sở dữ liệu để phân tích nhanh thành phần acid amin của
bột cá tra ................................................................................................................ 33
4.2.1 Thành phần acid amin của bột cá tra ............................................................. 33
4.2.2 Phổ hấp phụ cận hồng ngoại của bột cá tra trên máy NIRS 5000 ................... 34
4.2.3 Đường chuẩn dự đoán nhanh thành phần acid amin của bột cá tra................. 35
4.3 Kết quả xây dựng cơ sở dữ liệu để phân tích nhanh thành phần hóa học của cám
gạo ......................................................................................................................... 36
4.3.2 Thành phần acid amin của cám gạo ............................................................... 36
4.3.2 Phổ hấp phụ cận hồng ngoại của cám gạo trên máy NIR 5000 ...................... 37
4.4.3 Đường chuẩn dự đoán nhanh thành phần acid amin của cám gạo .................. 37
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................... 40
5.1 Kết luận ........................................................................................................... 40
5.2 Đề nghị ............................................................................................................ 40
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 41
PHỤ LỤC ............................................................................................................. 44

viii


DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
NIRS

Quang phổ cận hồng ngoại

Near-infrared spectroscopy


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

Bảng 4.4 Thành phần acid amin của bột cá tra....................................................... 33
Bảng 4.5 Các tham số của đường chuẩn dự đoán nhanh thành phần acid amin của
bột cá tra ..................................................................................................... 35
Bảng 4.6 So sánh kết quả xác định acid amin của bột cá tra từ đường chuẩn máy
NIRS mới thiết lập với kết quả của Evonik (n=30 mẫu) .............................. 36
Bảng 4.7 Thành phần acid amin của cám gạo ........................................................ 37
Bảng 4.8. Các tham số của đường chuẩn dự đoán nhanh thành phần acid amin của
cám gạo (từ 169 mẫu) ................................................................................. 38
Bảng 4.9 So sánh kết quả xác định acid amin của cám gạo từ đường chuẩn máy
NIRS mới thiết lập với kết quả của Evonik (n=30 mẫu) .............................. 39

x


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1 Vùng sáng cận hồng ngoại ........................................................................ 4
Hình 2.2 Cấu tạo của máy NIRS ............................................................................. 5
Hình 2.3 Một số vị trí hấp thụ quang phổ cận hồng ngoại........................................ 6
Hình 2.4 Máy NIR 5000 .......................................................................................... 7
Hình 2.5 Sự hấp phụ ánh sáng của liên kết phân tử ................................................. 8
Hình 2.6 Bột cá thường ......................................................................................... 12
Hình 2.7 Bột cá tra ................................................................................................ 17
Hình 2.8 Cám gạo ................................................................................................. 18
Hình 2.9 Sơ đồ vị trí phân bố phần cám trong hạt gạo ........................................... 19
Hình 4.1 Phổ hấp phụ cận hồng ngoại của các chỉ tiêu đạm và acid amin của bột cá
thường trên máy NIRS 5000 ....................................................................... 30
Hình 4.2 Phổ hấp phụ cận hồng ngoại của các chỉ tiêu acid amin của bột cá tra trên
máy NIRS 5000 .......................................................................................... 34
Hình 4.3 Phổ hấp phụ cận hồng ngoại của các chỉ tiêu acid amin của cám gạo trên

với các phương pháp truyền thống khác.
1


Nhằm có một cái nhìn khái quát về thành phần acid amin có trong nguyên
liệu thức ăn để xây dựng cơ sở dữ liệu cho phương pháp NIRS, với sự đồng ý của
bộ môn Dinh Dưỡng, khoa Chăn Nuôi – Thú Y, trường đại học Nông Lâm
TP.HCM, dưới sự hướng dẫn của thạc sĩ Nguyễn Thụy Đoan Trang, tiến sĩ Ngô
Hồng Phượng cùng các thầy cô trong bộ môn Dinh Dưỡng, chúng tôi đã tiến thành
đề tài: “Khảo sát thành phần acid amin trên nguyên liệu bột cá và cám gạo
bằng phương pháp phân tích quang phổ cận hồng ngoại (NIRS)”.
1.2 Mục tiêu và yêu cầu
1.1.1 Mục tiêu
- Khảo sát thành phần acid amin của 03 nguyên liệu bột cá thường, bột cá tra
(nguyên liệu cung đạm) và cám gạo (nguyên liệu cung năng lượng).
- Xây dựng cơ sở dữ liệu cho phương pháp phân tích nhanh (NIRS) đối với
03 nguyên liệu trên.
- Xây dựng đường chuẩn (calibration) phù hợp cho 03 nguyên liệu trên để
phục vụ cho việc phân tích nhanh thành phần acid amin của các loại thực liệu này
bằng máy NIRS 5000.
1.2.2 Yêu cầu
- Xác định thành phần protein, 12 loại acid amin (lysine, methionine, cystine,
met.+cys., threonine, tryptophan, arginine, isoleucine, leucine, valine, histidine, và
phenylalanine) của bột cá thường, bột cá tra và cám gạo bằng phương pháp phân
tích nhanh từ đường chuẩn gốc của công ty Evonik.
- Xác định quang phổ của các mẫu nêu trên bằng cách quét mẫu trên máy
NIRS 5000.
- Sử dụng kết quả phân tích từ đường chuẩn gốc với kết quả phân tích quang
phổ của mẫu nguyên liệu để xây dựng đường chuẩn cho máy NIRS 5000.
- Đánh giá phương trình đường chuẩn đã xây dựng được bằng cách so sánh

kim loại)
Kích thích các eletron hóa trị của nguyên
tử và phân tử (hiệu ứng quang điện)
Kích thích và đẩy các electron lõi
nguyên tử ra ngoài, hiệu ứng Compton
(đối với hạ nguyên tử)
Phóng năng lượng của các electron lõi

Vô tuyến

Vi sóng tới hồng ngoại xa
Cận hồng ngoại
Ánh sáng nhìn thấy

Tử ngoại
Tia X

Tia gamma
3


nguyên tử nặng, hiệu ứng Compton (đối
với tất cả các nguyên tử), kích thích hạt
nhân nguyên tử, phân ly hạt nhân
Tạo ra cặp hạt – phản hạt. Ở mức năng
lượng rất cao có thể tạo ra một cơn mưa
hạt và phản hạt năng lượng cao khi
tương tác với vật chất

Tia gamma năng lượng cao

Hình 2.2 Cấu tạo của máy NIRS
2.1.3 Giới thiệu về máy NIRS 5000
Bảng 2.2 Một số thông số kỹ thuật của máy NIRS 5000
Dải bước sóng:

800 – 2500nm

Thời gian phân tích:

45 giây/ mẫu

Phần mềm xử lý số liệu:

ISIscan
5


Nhiệt độ hoạt động:

0 – 400C, tối ưu 20 – 250C

Ẩm độ thích hợp:

≤ 50%

Hệ thống làm mát:

Quạt làm mát ở phía sau
máy, ngăn cách bằng tấm
lưới


6


Hình 2.4 Máy NIR 5000
2.1.4 Nguyên lý hoạt động của máy NIRS
Khi ánh sáng quang phổ đập vào một ma trận các phân tử của mẫu phân tích,
một phần ánh sáng đi vào mẫu được bộ phận dò thu nhận lại. Nếu các phân tử
không tương tác với ánh sáng, ánh sáng sẽ vượt qua ma trận (không tính đến sự mất
mát do phát tán, khúc xạ, phản xạ và hấp thu). Nếu năng lượng ánh sáng trùng với
năng lượng dao động của phân tử sẽ bị hấp thụ không phản xạ trở lại. Nếu năng
lượng ánh sáng không trùng với tần số dao động của phân tử sẽ bị phản xạ trở lại.
Theo Vũ Chí Cương và cộng sự (2007), nguyên lý hoạt động của máy NIRS
được mô tả như sau:
- Bước 1: chiếu ánh sáng cận hồng ngoại có bước sóng từ 800 – 2500nm tới
mẫu nguyên liệu, ánh sáng này được các cầu nối C-H, N-H, O-H là các thành
tố cơ bản cấu tạo nên chất hữu cơ hấp thụ.
- Bước 2: đo phổ ánh sáng phản xạ có được từ các mẫu và có được kết quả
phổ hấp phụ của mẫu đó.

7


- Bước 3: dùng phần mềm xử lý mối quan hệ giữa kết quả phổ hấp phụ và
kết quả phân tích hóa học của mẫu.

Sự hấp phụ năng lượng ánh sáng phụ thuộc vào cấu
Absorption linkedtạotophân
molecular
composition

match
thedao
frequency
of liên
the vibration
ánh sáng sẽ được phản chiếu
Nếu ánh sáng chiếu vào có cùng tần số
với liên
kếthits
phân
đang daomolecular
động, ánh
• When
light
thistửvibrating
sáng
sẽ được
hấp phụ
và phân tử
dao
bond
with
a matching
frequency,
then
this light is absorbed
andhơn
the vibration
động mạnh
intensifies

(Hoeil Chung, 2007).
Phương pháp NIRS được AOAC chính thức công nhận để ước tính:
- Protein thô, ADF (AOAC 989.03).
- Ẩm độ (AOAC 991.01; Barton và Windham, 1988).
- Tinh bột, đường polysaccharides không phải tinh bột, mỡ, dầu, năng
lượng trao đổi, tồn dư thuốc bảo vệ thực vật, độc tố trong ngũ cốc
(Wrigley,1999).
- Chất khô ở các loại cỏ làm thức ăn gia súc (Murray, 1993).
- Kiểm tra các loại thực phẩm (De Boever và cộng sự, 1987).
- Kiểm tra protein bị nhiệt làm biến tính, tồn dư nấm mốc và các chất phụ
gia trộn trong nguyên liệu (Givens và Deaville, 1999).
- Ứng dụng điển hình bao gồm dược phẩm, chẩn đoán y tế (bao gồm xác
định lượng đường và đo oxy trong máu), thực phẩm và kiểm soát chất lượng
nông hoá, nghiên cứu quá trình đốt cháy, cũng như khoa học nghiên cứu
thần kinh nhận thức.

9


Bảng 2.3 Phạm vi phân tích của phương pháp NIRS
Loại thức ăn

Chỉ tiêu phân tích
Vật chât khô; tổng protein thô
(CP), ADF, NDF; protein bị phá
huỷ bởi nhiệt, xơ; tỷ lệ tiêu hoá;
lignin; năng lượng (thuần và năng

Thức ăn thô xanh và phụ phẩm, kể cả
những loại được xử lý hoá học hoặc vật lý

khuất bởi những thay đổi trong quang phổ do tính chất vật lý như kích thước hạt.
Quang phổ cận hồng ngoại được dựa trên sự kết hợp và rung động phân tử. Khác
với phổ hồng ngoại, phổ cận hồng ngoại xuyên tương đối dễ dàng qua nước và các
mô.
Phương pháp NIRS còn được sử dụng để lập đường chuẩn.
2.1.6 Đường chuẩn máy NIRS

10


Theo Vũ Chí Cương và cộng sự, đường chuẩn được xây dựng bằng cách sử
dụng máy NIRS là một phương trình hồi quy đa tuyến tính biểu thị mối liên hệ giữa
kết quả phân tích hóa học và kết quả của phổ hấp phụ đo được bằng máy NIRS:
Y= a + b1x1 +b2x2 +...+bnxn
Trong đó:
Y là kết quả phân tích hóa học của một mẫu bất kỳ.
a là hệ số tự do.
b là hệ số hồi quy.
x là kết quả phân tích trên máy NIRS.
- Xây dựng đường chuẩn: dùng giá trị x và Y để tìm giá trị b.
- Đánh giá đường chuẩn: dùng giá trị x và b để dự đoán giá trị Y.

- Đường chuẩn được xây dựng bằng nguyên liệu nào thì chỉ sử dụng để phân
tích loại nguyên liệu đó.
- Số lượng mẫu được phân tích hóa học và quét phổ trên máy NIRS càng lớn
thì độ chính xác của đường chuẩn càng đáng tin cậy.
2.1.7 Ưu nhược điểm của phương pháp NIRS:
2.1.7.1 Ưu điểm
- Phân tích nhanh, tiết kiệm thời gian (45 giây/1 mẫu).
- Có thể phân tích được nhiều mẫu trong thời gian ngắn.

Hình 2.6 Bột cá thường
Tùy theo nguồn nguyên liệu chế biến, chẳng hạn với các phế liệu từ cá,
cá kém chất lượng chúng ta thu được bột cá chăn nuôi; với cá có giá trị ta được
bột cá thực phẩm. Từ bột cá có thể chế biến thành các sản phẩm cao cấp khác
12


hoặc dùng bột cá để làm giàu thêm lượng đạm, acid amin cần thiết cho các sản
phẩm thực phẩm dùng trực tiếp cho người tiêu dùng.
Ở đây chúng tôi phân biệt bột cá thường và bột cá tra do hàm lượng
protein trong bột cá thường cao hơn bột cá tra, đồng thời do bột cá thường có
nguồn gốc từ cá biển nên hàm lượng muối cũng cao hơn bột cá tra.
2.2.1.1 Ưu điểm
- Tận dụng được nguồn phế liệu và thuỷ sản kém giá trị tạo nên sản
phẩm có giá trị dinh dưỡng cao.
- Cung cấp lượng đạm dễ tiêu hoá cho động vật nhằm phát triển chăn
nuôi.
- Cung cấp chất khoáng (Ca, P, khoáng vi lượng) và vitamin.
- Protein của bột cá là protein hoàn hảo vì chúng chưa đủ các acid amin
không thay thế và có tỉ lệ cân đối với các acid amin so với các loại thực liệu
khác (sử dụng trong khẩu phần của heo, gà cần nhiều protein chất lượng cao).
- Phân biệt bột cá theo mức đạm thô: bột cá 40% đạm, 50% đạm, 60%
đạm.
- Phân biệt bột cá theo hàm lượng muối: bột cá mặn (lượng muối trên
5%) và bột cá lạt (lượng muối dưới 5%).
(Dương Thanh Liêm và cộng sự, 2002)
2.2.1.2 Nhược điểm
- Sử dụng nhiều trong thức ăn làm cho thức ăn có mùi (các mô cơ của cá
có nhiều acid amin tự do nên có mùi đặc trưng, khi sử dụng nhiều trong trong
thức ăn heo, gà trong giai đoạn sắp xuất thịt sẽ tạo mùi cá).