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

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP

SO SÁNH KẾT QUẢ PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN HÓA HỌC
CỦA CÁM GẠO TRÊN MÁY NIRS 5000 VÀ MÁY NIRS 7500
(INFRAXACTTM)

Sinh viên thực hiện: TRẦN THỊ HƯƠNG
Lớp: DH05TY
Ngành: Thú Y
Niên khoá: 2005 - 2010

Tháng 08/2010


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

TRẦN THỊ HƯƠNG

SO SÁNH KẾT QUẢ PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN HÓA HỌC
CỦA CÁM GẠO TRÊN MÁY NIRS 5000 VÀ MÁY NIRS 7500
(INFRAXACTTM)

Khóa luận ñược ñệ trình ñể ñáp ứng yêu cầu cấp bằng Bác sỹ thú y

Giáo viên hướng dẫn:
TS. Dương Duy Đồng
ThS. Lê Minh Hồng Anh

Tháng 08/2010

i


XÁC NHẬN CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Họ tên sinh viên thực hiện: Trần Thị Hương
Tên luận văn: “So sánh kết quả phân tích thành phần hóa học của cám
gạo trên máy NIRS 5000 và máy NIRS 7500 (InfraXactTM)”.
Đã hoàn thành luận văn theo ñúng yêu cầu của giáo viên hướng dẫn và các ý
kiến nhận xét, ñóng góp của Hội ñồng chấm thi tốt nghiệp Khoa ngày
………………….

Giáo viên hướng dẫn

ii


LỜI CẢM TẠ
Kính dâng lên bố mẹ của con tình yêu thương vô hạn. Suốt ñời con xin khắc
ghi công ơn bố mẹ là người ñã sinh thành, nuôi dưỡng, hi sinh tất cả những gì tốt
ñẹp nhất cho chúng con, là người luôn ñộng viên con vượt qua những lúc khó khăn
trong học tập, giúp con tự tin vươn lên trong cuộc sống.
Cảm ơn em gái ñã giúp chị thật nhiều, cho chị những lời khuyên, ñộng viên

chị vượt qua nhiều trở ngại. Tuy nhiều lúc hai chị em có hiểu lầm nhưng trong lòng
chị luôn yêu thương và quý trọng em.
Thành kính ghi ơn thầy Dương Duy Đồng và cô Lê Minh Hồng Anh cùng các
thầy cô trong Bộ môn Dinh dưỡng ñã tận tình hướng dẫn từng bước, chỉ dẫn từng
chi tiết cho tôi trong suốt thời gian thực hiện ñề tài. Em xin bày tỏ lòng biết ơn ñến
cô Lê Minh Hồng Anh, người ñã luôn cận kề, không quản ngại khó khăn vất vả,
giúp em hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn BGH, toàn thể quý thầy cô khoa Chăn nuôi thú y và
tập thể các cán bộ công nhân viên trường Đại học Nông Lâm TP.HCM ñã tận tình
giảng dạy, giúp ñỡ, truyền ñạt kinh nghiệm kiến thức quý báu cho tôi trong suốt quá
trình học tập.
Thành thật cảm ơn tất cả người thân, bạn bè và tập thể các bạn lớp Thú y 31
ñã gắn bó, giúp ñỡ tôi trong quá trình học tập dưới mái trường Nông Lâm.
Xin chân thành cảm ơn!

Trần Thị Hương

iii


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Đề tài nghiên cứu: “So sánh kết quả phân tích thành phần hóa học của
cám gạo trên máy NIRS 5000 và máy NIRS 7500 (InfraXactTM)” ñược tiến hành
tại phòng thí nghiệm thuộc Bộ môn Dinh dưỡng gia súc, khoa Chăn nuôi thú y,
trường Đại học Nông Lâm TP.HCM từ 11/01/2010 ñến 31/07/2010.
Các bước tiến hành như sau:
Phân tích hóa học 119 mẫu cám gạo.
Quét 119 mẫu này trên hai máy NIRS 5000 và máy NIRS 7500 (InfraXactTM).
Xây dựng ñường chuẩn trên hai máy NIRS cho nguyên liệu cám gạo.
Quét thêm 15 mẫu cám gạo ngẫu nhiên trên mỗi máy NIRS, mỗi mẫu với 3 lần vào

mẫu, mỗi lần vào mẫu máy quét lặp lại 3 lần.
Kết quả ghi nhận ñược như sau:
Kết quả phân tích hóa học 119 mẫu cám gạo: tỷ lệ vật chất khô (88,918 %),
ñạm thô (11,487 %), béo thô (10,079 %), xơ thô (10,004 %), khoáng tổng số (8,635
%), canxi (0,748 %), phốt pho (0,997 %).
Máy NIRS 5000 có ñường chuẩn sử dụng tốt cho phân tích cám gạo với các
chỉ tiêu ñạm, xơ, khoáng tổng số, canxi và cho kết quả chưa có ñộ tin cậy cao với
chỉ tiêu vật chất khô, béo, phốt pho.
Máy NIRS 7500 có ñường chuẩn sử dụng tốt cho phân tích cám gạo với chỉ
tiêu ñạm, béo, xơ, khoáng tổng số, phốt pho và cho kết quả chưa có ñộ tin cậy cao
với chỉ tiêu vật chất khô, canxi.
Sự sai khác kết quả giữa phân tích hóa học và kết quả phân tích của từng
máy NIRS là không có ý nghĩa.
Sự sai khác kết quả phân tích giữa máy NIRS 5000 và NIRS 7500 là không
có ý nghĩa.
Sự sai khác kết quả giữa các lần vào mẫu và các lần máy quét lặp lại trên
từng máy với nguyên liệu cám gạo là không có ý nghĩa.

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......................................................................................... ix
Danh sách các bảng .....................................................................................................x

Danh sách các hình.................................................................................................... xi
Danh sách sơ ñồ ....................................................................................................... xii
Chương 1 MỞ ĐẦU ..................................................................................................1
1.1 Đặt vấn ñề .............................................................................................................1
1.2 Mục ñích và yêu cầu .............................................................................................2
1.2.1 Mục ñích.........................................................................................................2
1.2.2 Yêu cầu ...........................................................................................................2
Chương 2 TỔNG QUAN ..........................................................................................3
2.1 Tổng quan về phương pháp NIRS.........................................................................3
2.1.1 Quang phổ ......................................................................................................3
2.1.2 Quang phổ cận hồng ngoại .............................................................................3
2.1.3 Lịch sử phát hiện ............................................................................................4
2.1.4 Nguyên tắc của phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử .........................4
2.1.5 Các yếu tố ảnh hưởng ñến phương pháp NIRS..............................................5
2.2 Giới thiệu về máy NIRS 5000 và NIRS 7500.......................................................7
2.2.1 Máy NIRS 5000 và NIRS 7500 (InfraXactTM).............................................7
2.2.2 Nguyên lí hoạt ñộng của máy NIRS...............................................................9
2.2.3 Đường chuẩn của máy NIRS..........................................................................9
2.2.4 Các bộ phận trong máy NIRS.........................................................................9

v


2.2.5 Ưu ñiểm và hạn chế khi sử dụng máy NIRS................................................10
2.2.5.1 Ưu ñiểm của máy NIRS.........................................................................10
2.2.5.2 Hạn chế của máy NIRS..........................................................................11
2.2.6 Ứng dụng NIRS............................................................................................11
2.3 Tổng quan về nguyên liệu thí nghiệm.................................................................12
2.3.1 Cám gạo........................................................................................................12
2.3.2 Thuận lợi.......................................................................................................13

2.3.3 Khó khăn ......................................................................................................13
2.3.4 Phụ phẩm khác của lúa gạo ..........................................................................16
2.4 Tổng quan về các phương pháp phân tích hóa học .............................................17
2.4.1 Ưu ñiểm và hạn chế của phương pháp phân tích hóa học............................17
2.4.1.1 Ưu ñiểm .................................................................................................17
2.4.1.2 Hạn chế ..................................................................................................17
2.4.2 Ý nghĩa của các chỉ tiêu thành phần hóa học trong thức ăn chăn nuôi ........17
2.4.2.1 Vật chất khô tuyệt ñối (DM – Dry Matter)............................................17
2.4.2.2 Chất ñạm thô (CP – Crude Protein).......................................................18
2.4.2.3 Chất béo thô (EE – Ether Extract) .........................................................18
2.4.2.4 Chất xơ thô (CF – Crude Fiber).............................................................19
2.4.2.5 Khoáng tổng số (Total Ash) ..................................................................19
2.4.2.6 Canxi (Ca)..............................................................................................20
2.4.2.7 Phốt pho (P) ...........................................................................................20
Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................21
3.1 Thời gian và ñịa ñiểm tiến hành thí nghiệm .......................................................21
3.2 Đối tượng thí nghiệm ..........................................................................................21
3.3 Nguyên liệu thí nghiệm.......................................................................................21
3.4 Phương pháp tiến hành........................................................................................21
3.4.1 Công ñoạn 1..................................................................................................22
3.4.1.1 Cách xử lí mẫu.......................................................................................22
3.4.1.2 Phương pháp phân tích mẫu ..................................................................23

vi


3.4.2 Công ñoạn 2..................................................................................................23
3.4.2.1 Các bước quét mẫu nguyên liệu trên máy NIRS ...................................24
3.4.2.2 Các bước xây dựng ñường chuẩn ..........................................................24
3.4.3 Công ñoạn 3..................................................................................................24

3.4.4 Phương pháp xử lí số liệu.............................................................................24
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..............................................................26
4.1 Kết quả thành phần hóa học của 119 mẫu cám gạo ............................................26
4.2 Kết quả quét phổ của mẫu nguyên liệu cám gạo.................................................28
4.2.1 Phổ hấp phụ cận hồng ngoại của cám gạo trên máy NIRS 5000 .................28
4.2.2 Phổ hấp phụ cận hồng ngoại của cám gạo trên máy NIRS 7500 .................29
4.3.1 Trên máy NIRS 5000 ...................................................................................30
4.3.1.1 Kết quả xây dựng ñường chuẩn cho 119 mẫu cám gạo trên NIRS 5000
...........................................................................................................................30
4.3.1.2 Kiểm tra kết quả phân tích trên NIRS 5000 dựa vào phương trình ñường
chuẩn của cám gạo.............................................................................................31
4.3.2 Trên máy NIRS 7500 ...................................................................................33
4.3.2.1 Kết quả xây dựng ñường chuẩn cho 119 mẫu cám gạo trên máy NIRS
7500 ...................................................................................................................33
4.3.2.2 Kiểm tra kết quả phân tích trên NIRS 7500 dựa vào phương trình ñường
chuẩn của cám gạo.............................................................................................34
4.4 Kiểm tra sự sai khác của kết quả phân tích.........................................................36
4.4.1 Kết quả phân tích trên máy NIRS 5000 và kết quả phân tích hóa học ........36
4.4.2 So sánh kết quả phân tích trên máy NIRS 7500 và kết quả phân tích hóa học
...............................................................................................................................37
4.4.3 So sánh kết quả phân tích trên máy NIRS 5000 và máy NIRS 7500...........38
4.5 So sánh kết quả phân tích giữa các lần vào mẫu và các lần quét mẫu lặp lại trên
hai máy NIRS ............................................................................................................39
4.5.1 Trên máy NIRS 5000 ...................................................................................39
4.5.2 Trên máy NIRS 7500 ...................................................................................40

vii


Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ...................................................................42

5.1 Kết luận ...............................................................................................................42
5.2 Đề nghị ................................................................................................................42
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................44
PHỤ LỤC 1 ..............................................................................................................48

viii


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

AOAC

Offical Methods of Analysis of

Hệ thống các phương pháp

the Association of Official

phân tích hóa học

Agricultural Chemist
Ash

Total Ash


Khoáng tổng số

CF

Crude Fiber

Xơ thô

CP

Crude Protein

Đạm thô

CV

Coefficient of Variation

Hệ số biến ñộng

DM

Dry Matter

Vật chất khô

EE

Ether Extract


Béo thô

IR

Infrared Spectrum

Quang phổ hồng ngoại
Giáo dục ñào tạo

GDĐT
NIRS

Near Infrared Reflectance

Quang phổ hấp phụ cận hồng

Spectroscopy

ngoại

NXB NN

Nhà xuất bản Nông Nghiệp

R2

Hệ số xác ñịnh phương trình
hồi qui

r


Hệ số tương quan phương
trình hồi qui

R-sq

Hệ số tương quan của phương
trình ñường chuẩn

1-VR

Hệ số tương khi kiểm tra
ñường chuẩn

SEC

Standard Error of Calibration

Sai số trung bình

SEP

Standard Error for Prediction

Sai số dự ñoán của ñường
chuẩn

StDev

Standard Deviation


SECV

Độ lệch chuẩn ñã hiệu chỉnh
Sai số trung bình khi kiểm tra
ñường chuẩn

VCK

Vật chất khô

KTS

Khoáng tổng số

ix


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1 Một số thông số kỹ thuật của máy NIRS 5000 và NIRS 7500
(InfraXactTM) ............................................................................................. 8
Bảng 2.2 Thành phần và giá trị dinh dưỡng cám gạo .............................................. 13
Bảng 2.3 Tỷ lệ và hàm lượng aflatoxin trong các mẫu nguyên liệu và TACN ....... 15
Bảng 2.4 Hàm lượng NSP và arabinoxylan trong một số loại hạt ngũ cốc ............. 16
Bảng 4.1 Thành phần hóa học của cám gạo .............................................................. 26

Bảng 4.2 Kết quả thành phần hóa học của cám gạo phân tích so với các tài liệu
khác ........................................................................................................... 27
Bảng 4.3 Kết quả xây dựng ñường chuẩn cho 119 mẫu cám gạo trên NIRS

5000.......................................................................................................... 30
Bảng 4.4 Kiểm tra kết quả phân tích trên NIRS 5000 dựa vào phương trình ñường
chuẩn của cám gạo................................................................................... 31
Bảng 4.5 Kết quả xây dựng ñường chuẩn cho 119 mẫu cám gạo trên NIRS
7500 ......................................................................................................... 33
Bảng 4.6 Kiểm tra kết quả phân tích trên NIRS 5000 dựa vào phương trình ñường
chuẩn của cám gạo................................................................................... 34
Bảng 4.7 So sánh kết quả phân tích hóa học và phân tích NIRS 5000 của cám gạo
................................................................................................................. 36
Bảng 4.8 So sánh kết quả phân tích hóa học và kết quả NIRS 7500 của cám gạo
................................................................................................................... 37
Bảng 4.9 So sánh kết quả phân tích NIRS 5000 và NIRS 7500 của cám gạo ......... 38
Bảng 4.10 So sánh kết quả phân tích giữa các lần vào mẫu và các lần quét mẫu lặp
lại trên NIRS 5000..................................................................................... 39
Bảng 4.11 So sánh kết quả phân tích giữa các lần vào mẫu và các lần quét mẫu lặp
lại trên NIRS 7500..................................................................................... 40

x


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1 Vị trí vùng quang phổ cận hồng ngoại........................................................ 3
Hình 2.2 Một số vị trí hấp phụ quang phổ cận hồng ngoại........................................ 5
Hình 2.3 Máy NIRS 5000 và khay ñựng mẫu của máy NIRS 5000 .......................... 7
Hình 2.4 Máy NIRS 7500 (InfraXactTM) và cốc dựng mẫu của máy NIRS 7500 ..... 7
Hình 2.5 Các bộ phận của máy NIRS ...................................................................... 10
Hình 2.6 Nguyên liệu cám gạo................................................................................. 12
Hình 4.1 Phổ hấp phụ cận hồng ngoại của cám gạo trên máy NIRS 5000 .............. 28
Hình 4.2 Phổ hấp phụ ñược tách ra 3 chỉ tiêu của cám gạo trên máy NIRS 5000... 29

Hình 4.3 Phổ hấp phụ ñược tách ra 3 chỉ tiêu của cám gạo trên máy NIRS 7500... 29

xi


DANH SÁCH SƠ ĐỒ
Trang
Sơ ñồ 3.1 Tóm tắt các bước phân tích mẫu với phương pháp NIRS ....................... 22

xii


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn ñề
Nước ta có diện tích ñất sản xuất nông nghiệp khá lớn, ñây là ñiều kiện thuận
lợi cho sự phát triển ngành thức ăn chăn nuôi (TACN). Nhưng nghịch lý hàng năm
nước ta vẫn phải nhập khẩu nguyên liệu bắp, cám gạo, khoai mì, cỏ khô... làm
nguyên liệu ñể sản xuất TACN. Trong khi ñó, nguyên liệu cám gạo vốn không phải
là mặt hàng chính trong cơ cấu nhập khẩu các loại TACN truyền thống của Việt
Nam. Với xu hướng ngày càng phát triển trong ngành chăn nuôi, việc nhập khẩu
cám gạo của Việt Nam ñang cho thấy những dấu hiệu tăng trưởng ñột biến trong
vòng hơn hai năm qua. Do phụ thuộc phần lớn vào nguyên liệu nhập khẩu nên giá
thành TACN trong nước luôn cao hơn 10 – 15 % các nước trong khu vực.
Thêm vào ñó, ngành công nghiệp chế biến thức ăn gia súc - gia cầm cũng
cần quan tâm ñặc biệt cả số lượng lẫn chất lượng. Với con số 8,5 triệu tấn TACN
sản xuất mỗi năm thì các nhà máy chế biến, sản xuất TACN cần có thêm sự ổn ñịnh
về nguồn nguyên liệu, sự nhanh nhạy và giảm chi phí trong việc phân tích thành
phần hóa học thức ăn. Điều này rất cần thiết ñể ñánh giá ñúng chất lượng thật sự
của nguyên liệu thức ăn ñảm bảo giá cả hợp lý, ñem lại cho các nhà sản xuất TACN

những công thức tổ hợp khẩu phần chính xác thành phần dinh dưỡng, nhằm cung
cấp những sản phẩm chất lượng, ổn ñịnh, mở rộng thị trường, mang lại uy tín và
nguồn lợi kinh tế cho nhà sản xuất.
Sự ra ñời của kĩ thuật NIRS (Near Infrared Reflectance Spectroscopy) sử
dụng quang phổ hấp phụ cận hồng ngoại ñể xác ñịnh thành phần hóa học, tỷ lệ tiêu
hóa của thức ăn ñược xác nhận là phương pháp phân tích có ñộ chính xác cao, ñã
thỏa mãn nhu cầu của các nhà sản xuất TACN, cũng như các ngành hóa dầu, dược
phẩm, phân tích ñất, công nghệ thực phẩm, dệt may…

1


Trong sự vận ñộng không ngừng của tri thức thì những cải tiến trong kĩ thuật
ngày càng xuất hiện nhiều hơn, máy NIRS vì vậy cũng có nhiều loại khác nhau.
Trên thị trường hiện nay có nhiều loại máy sử dụng phương pháp quang phổ hấp
phụ cận hồng ngoại, trong ñó có 2 loại máy ñược sử dụng phổ biến ở Việt Nam là
máy NIRS 5000 và NIRS 7500 (InfraXactTM). Theo nhà sản xuất – công ty FOSS,
thì hai máy này có những tính năng phân tích mẫu tốt phù hợp với phân tích nguyên
liệu trong TACN. Để tìm hiểu thêm về máy NIRS 5000 và NIRS 7500, kiểm tra sai
khác kết quả phân tích trên hai máy này, cũng như tìm hiểu về sự ảnh hưởng ñến kết
quả phân tích với những phổ sóng khác nhau trên mỗi máy. Với sự giúp ñỡ tận tình
của TS. Dương Duy Đồng và ThS. Lê Minh Hồng Anh, tại phòng thí nghiệm thuộc
Bộ môn Dinh dưỡng gia súc, khoa Chăn nuôi thú y, trường Đại học Nông Lâm
TP.HCM chúng tôi tiến hành ñề tài: “SO SÁNH KẾT QUẢ PHÂN TÍCH
THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA CÁM GẠO TRÊN MÁY NIRS 5000 VÀ
MÁY NIRS 7500 (INFRAXACTTM)”.
1.2 Mục ñích và yêu cầu
1.2.1 Mục ñích
Kiểm tra sai khác kết quả phân tích thành phần hóa học của cám gạo trên
máy NIRS 5000 và máy NIRS 7500 (InfraXactTM).

1.2.2 Yêu cầu
Phân tích hoá học 119 mẫu cám gạo với 7 chỉ tiêu: vật chất khô, protein thô,
béo thô, xơ thô, khoáng tổng số, canxi và phốt pho.
Quét các mẫu này trên máy 2 máy NIRS thu ñược phổ hấp phụ của các mẫu.
Lập ñường chuẩn cho nguyên liệu cám gạo trên hai máy và kiểm tra kết quả
phân tích dựa vào ñường chuẩn của hai máy NIRS.
So sánh kết quả phân tích hóa học với kết quả phân tích NIRS của 2 máy
NIRS trên 15 mẫu cám gạo.

2


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1 Tổng quan về phương pháp NIRS
2.1.1 Quang phổ
Quang phổ (tên tiếng Anh là spectrum – spectra) là sự nghiên cứu tương tác
giữa ánh sáng và vật chất. Khi ánh sáng (hoặc gần hồng ngoại) chiếu qua vật liệu,
năng lượng ánh sáng ñược hấp thu hoặc phản xạ phụ thuộc vào thành phần của vật
liệu ñó. Bằng cách ño ánh sáng hấp thụ hoặc phản xạ có thể tìm hiểu bản chất của
vật liệu. Nói chính xác hơn thì quang phổ là sự biểu diễn ñặc tính của mẫu dưới
dạng quang học (Givens và cộng sự, 1997).
2.1.2 Quang phổ cận hồng ngoại

Hình 2.1 Vị trí vùng quang phổ cận hồng ngoại
(Nguồn: Tài liệu tập huấn của FOSS, 2009)
Theo Ranjana và Heinz (2003), Near Infrared Reflectance Spectroscopy –
quang phổ cận hồng ngoại là sự hấp phụ phổ ñiện từ ở bước sóng trong khoảng 780
nm ñến 2500 nm, có vị trí ở giữa vùng ánh sáng nhìn thấy ñược và vùng giữa hồng
ngoại.


3


2.1.3 Lịch sử phát hiện
Việc phát hiện ra vùng cận hồng ngoại ñược dành cho Karl Norris – một nhà
khoa học Mỹ, là người ñầu tiên ứng dụng NIRS vào công nghệ thực phẩm, nông
nghiệp bắt ñầu 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 ñã ñược tập trung hơn vào phân tích hóa học (Hoeil Chung, 2007).
2.1.4 Nguyên tắc của phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử
Hai máy NIRS 5000 và NIRS 7500 hoạt ñộng theo phương pháp quang phổ
phát xạ nguyên tử. Theo Hoàng Văn Hưng (1998), nguyên tắc của phương pháp này
như sau:
Ở trạng thái bình thường, các electron trong nguyên tử chuyển ñộng xung
quanh hạt nhân với những mức năng lượng thấp nhất. Trạng thái này gọi là trạng
thái cơ bản.
Khi nguyên tử ñược cấp thêm một nguồn năng lượng từ bên ngoài (ví dụ như
ánh sáng và năng lượng ánh sáng ñó trong vùng cận hồng ngoại), các electron
chuyển lên mức năng lượng cao hơn tùy thuộc vào năng lượng hấp thụ ñược.
Nguyên tử chuyển sang trạng thái kích thích. Trạng thái này không bền, sau một
thời gian rất ngắn các electron sẽ trở về trạng thái năng lượng thấp hơn (trạng thái
cơ bản hay trạng thái kích thích với mức năng lượng thấp). Năng lượng dư ñược
giải phóng dưới dạng bức xạ ñiện từ (quang phổ phát xạ: ∆E = Ee – Ef = h.ν và ν =
∆E / h (Ee và Ef: năng lượng của trạng thái kích thích và năng lượng mức thấp hơn;
h: hằng số Planck;ν : tần số của bức xạ (cm-1), tức là của vạch quang phổ).
Năng lượng dư ñược các electron giải phóng (hay bức xạ) ra, khi chuyển từ
năng lượng cao xuống năng lượng thấp, ñược gọi là bức xạ ñiện từ nhưng trước khi
giải phóng năng lượng dư dưới dạng bức xạ ñiện từ, các nguyên tử phải hấp phụ

một năng lượng nhất ñịnh (tương ứng với tần số dao ñộng ñặc trưng của nhóm
nguyên tử ñó). Vì vậy, một số tài liệu cho rằng phương pháp quang phổ hấp phụ
nguyên tử cũng chính là phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử.

4


Khi một electron thực hiện một chuyển dịch từ mức năng lượng cao về mức
năng lượng thấp hơn, bức xạ phát ra có bước sóng (hay tần số) xác ñịnh.
Có rất nhiều kiểu dịch chuyển như trên (chuyển từ mức năng lượng cao
xuống mức năng lượng thấp), do ñó sự phát xạ của một nguyên tử khi bị kích thích
không phải chỉ tạo ra một vạch (một tia) mà là một số vạch có tần số khác nhau,
ứng với các năng lượng khác nhau.
Vì mỗi nhóm nguyên tử có tần số hấp phụ riêng với bước sóng nào ñó, nên
phổ hấp phụ cũng ñặc trưng cho nhóm nguyên tử của nguyên tử ñó.

Hình 2.2 Một số vị trí hấp phụ quang phổ cận hồng ngoại
(Nguồn: Osborne, 1999)
2.1.5 Các yếu tố ảnh hưởng ñến phương pháp NIRS
Theo Hồ Viết Quý (2007), các yếu tố ảnh hưởng ñến phương pháp NIRS như
sau:
Sự khác nhau về khối lượng và lực liên kết, nên mỗi nhóm chức có một
khoảng tần số nhất ñịnh tương ứng với các dao ñộng riêng của chúng.
Cùng một chất nhưng ở trạng thái rắn, lỏng, khí có thể sẽ có các tần số ñặc
trưng của các nhóm chức khác nhau. Nguyên nhân của hiện tượng này là do sự
tương tác giữa các phân tử gây ra. Ở trạng thái khí, các phân tử ở cách xa nhau nên

5



sự tương tác giữa các phân tử yếu, ở trạng thái lỏng hay rắn các phân tử ở gần nhau
hơn nên sự tương tác giữa các phân tử mạnh hơn làm ảnh hưởng ñến dao ñộng của
các nguyên tử, làm thay ñổi ít nhiều năng lượng dao ñộng dẫn ñến sai lệch tần số
ñặc trưng.
Trong dung dịch, tần số ñặc trưng của các nhóm có sự thay ñổi phụ thuộc
vào từng loại dung môi hòa tan chất. Kết quả quét phổ của chất nghiên cứu trong
dung môi không phân cực, thì tần số ñặc trưng có giá trị thường cao hơn trong dung
môi phân cực.
Liên kết hidro ảnh hưởng lớn ñến tần số ñặc trưng, trong dung dịch liên kết
hidro làm thay ñổi nhiều ñến tính chất của dung dịch, làm dịch chuyển tần số ñặc
trưng của nhóm tạo ra liên kết này.
Trong hợp chất vòng 3, 4 và 5 sức căng của vòng cũng ảnh hưởng ñến lực
liên kết giữa các nguyên tử trong vòng cũng như ngoài vòng, và dẫn ñến làm thay
ñổi ñặc trưng của các dao ñộng.
Sự thay ñổi trong phân bố ñiện tích của nhóm và ảnh hưởng ñến lực liên kết.
Sự có mặt của những tạp chất không phải thành phần chính trong mẫu
nguyên liệu.
Những yếu tố ảnh hưởng ñến phương pháp NIRS ñược nêu trên ñều ñề cập
ñến tần số ñặc trưng, ñó là tần số dao ñộng của nhóm nguyên tử trong phân tử ñược
gọi là tần số ñặc trưng cho nhóm ñó và thường dùng ñể phát hiện các nhóm chức
trong phân tử.

6


2.2 Giới thiệu về máy NIRS 5000 và NIRS 7500
2.2.1 Máy NIRS 5000 và NIRS 7500 (InfraXactTM)

1100 – 2500 nm


Hình 2.3 Máy NIRS 5000 và khay ñựng mẫu của máy NIRS 5000
(Nguồn: />
570 – 1850 nm

Hình 2.4 Máy NIRS 7500 (InfraXactTM) và cốc ñựng mẫu của NIRS 7500
(Nguồn: />
7


Bảng 2.1 Một số thông số kỹ thuật của máy NIRS 5000 và máy NIRS 7500
(InfraXactTM)
Đặc ñiểm sử dụng

Máy NIRS 5000

Máy NIRS 7500

Dải bước sóng

1100 – 2500 nm

570 – 1850 nm

Thời gian phân tích

45 giây / mẫu

45 giây/mẫu

Phương pháp phân tích


quang phổ hấp phụ cận hồng

quang phổ hấp phụ cận hồng

phổ

ngoại

ngoại

Phần mềm xử lí số liệu

WinISIscanscan, ISIscan

WinISIscanscan, ISIscan

Nhiệt ñộ hoạt ñộng

0 – 40 0C, tối ưu 20 – 25 0C

0 – 40 0C, tối ưu 20 – 25 0C

Ẩm ñộ thích hợp

≤ 50 %

≤ 50 %

Quạt làm mát ở phía sau máy,


Bộ phận ñiều nhiệt nằm bên

ngăn cách bằng tấm lưới

trong máy

Hệ thống làm mát

Khay hình chữ nhật: khay nhỏ Cốc hình tròn: cốc nhỏ (ñường
Cốc ñựng mẫu

(diện tích = 6 x 5 cm), khay lớn kính = 6 cm), cốc lớn (ñường
(diện tích = 20,5 x 4,5 cm).

Tính chất của mẫu
phân tích
Thời gian chuẩn bị
mẫu
Nhóm liên kết hóa học
nhạy hấp phụ
Trục ñưa mẫu

Nguyên hạt (dùng khay lớn) và
mẫu nghiền (dùng khay nhỏ)

kính = 10 cm).
Nguyên hạt (dùng cốc lớn),
nghiền và dạng lỏng (dùng cốc
nhỏ)


Khoảng 5 phút/mẫu

Khoảng 4 phút/mẫu

C - H, N - H, O - H

C - H, N - H, O - H

Theo chiều lên xuống, nằm ở Theo chiều xoay quanh, nằm
phần ngoài máy

bên trong thân máy

Làm từ các halogenua kim loại Làm từ các halogenua kim loại
Mặt kính cốc ñựng

kiềm (NaCl hoặc AgCl…) dễ kiềm (NaCl hoặc AgCl…) dễ bị

mẫu

bị hơi ẩm tác dụng và dễ bị hơi ẩm tác dụng và dễ bị mờ, bị
mờ, bị bụi bám vào.

8

bụi bám vào.


2.2.2 Nguyên lí hoạt ñộng của máy NIRS

Theo Vũ Chí Cương và cộng sự (2007), nguyên lí hoạt ñộng của máy NIRS
như sau:
Bước 1: Chiếu ánh sáng (vùng cận hồng ngoại có bước sóng từ 780 nm 2500 nm) tới mẫu nguyên liệu, ñược các cầu nối C - H, N - H, O - H là các thành tố
cơ bản tạo nên chất hữu cơ hấp thụ.
Bước 2: Đo phổ ánh sáng phản xạ từ các mẫu và có ñược kết quả phổ hấp
phụ của mẫu ñó.
Bước 3: Dùng phần mềm xử lí mối quan hệ giữa kết quả phổ hấp phụ và kết
quả phân tích hóa học của mẫu, từ ñó xây dựng ñường chuẩn cho mẫu nguyên liệu
trên máy NIRS.
2.2.3 Đường chuẩn của máy NIRS
Theo Vũ Chí Cương và cộng sự (2007), ñường chuẩn của máy NIRS là một
phương trình ña tuyến tính nói lên mối quan hệ giữa kết quả phân tích hóa học và
kết quả phổ hấp phụ trên máy NIRS:
Y = a + b1x1 + b2x2 +…+ bixi + ... + bnxn
Trong ñó Y là kết quả phân tích hóa học của một chất A nào ñó; x là kết quả
phân tích trên máy NIRS; a, b là hệ số.
Đường chuẩn của mẫu nguyên liệu nào thì chỉ sử dụng ñể phân tích loại mẫu
nguyên liệu ñó trên máy NIRS.
Càng nhiều số liệu ñược phân tích hóa học và ñược quét phổ trên máy NIRS
thì ñường chuẩn càng ñáng tin cậy.
2.2.4 Các bộ phận trong máy NIRS
Theo Givens và cộng sự (1997), các bộ phận của máy NIRS gồm:
Nguồn sáng (thường dùng ñèn Tungsteng - halogen).
Bộ phận lọc, tách ánh sáng (có nhiệm vụ loại bỏ ánh sáng không thuộc vùng
phân tích: thường dùng lăng kính hoặc cách tử nhiễu xạ). Bộ phận này có chức năng
phân ly các chùm bức xạ ña sắc thành tia ñơn sắc.
Bộ phận ñựng mẫu.

9



Bộ phận thu nhận ánh sáng phản xạ từ mẫu.
Bộ phận ñọc (bên trong máy) và bộ phận phân tích dữ liệu (trên máy vi tính).

Hình 2.5 Các bộ phận của máy NIRS
(Nguồn: Tài liệu tập huấn của FOSS, Thái Lan, 2009).
(Chú thích: Lamp: Nguồn sáng; Entrance slit: Khe hở ñể ánh sáng xuyên qua; First
Surface Mirror: Bộ phận lọc ánh sáng; Incoherent light: Ánh sáng không liên tục;
Concave Holographic Grating: Bộ phận tách ánh sáng; Coherent light: Ánh sáng
liên tục; Wavelength Reference: Ánh sáng phản xạ; Order Sorter: Bộ phận thu nhận
ánh sáng phản xạ; Sample và Detector: Bộ phận ñựng mẫu, Bộ phận ñọc và phân
tích dữ liệu).
2.2.5 Ưu ñiểm và hạn chế khi sử dụng máy NIRS
2.2.5.1 Ưu ñiểm của máy NIRS
Phân tích nhanh, cho kết quả chính xác, tốn ít công lao ñộng.
Phân tích nhiều chỉ tiêu trong một lần phân tích.
Không phá hủy mẫu, chuẩn bị mẫu khá ñơn giản.
Tránh sự ñộc hại, ăn mòn hóa chất, giảm chi phí mua hóa chất.

10


Tuy chi phí ban ñầu khá lớn do mua sắm thiết bị nhưng có lợi lâu dài về kinh
tế khi phân tích mẫu nhiều và với số lượng lớn.
Chi phí phân tích trên từng mẫu thấp.
2.2.5.2 Hạn chế của máy NIRS
Chi phí ñầu tư ban ñầu lớn cho việc mua máy móc, thiết bị.
Phải có ñường chuẩn cho từng loại nguyên liệu cần phân tích.
Không thực hiện ñược với các mẫu lạ, chưa biết rõ nguồn gốc (không có
ñường chuẩn).

Máy NIRS dễ bị ảnh hưởng bởi ñiều kiện môi trường (nhiệt ñộ, ẩm ñộ).
Độ chính xác của kết quả phân tích dựa trên kết quả phân tích hóa học và số
lượng mẫu làm dữ liệu cho ñường chuẩn.
Máy NIRS có nhiều bộ phận phức tạp, trước khi máy hoạt ñộng phải mất
thời gian ñể kiểm tra lại các bộ phận của máy.
Yếu tố khách quan bên ngoài như lau chùi cốc không kĩ, trộn mẫu trước khi
cho vào máy quét không ñều (Phạm Hữu Yên Phương, 2009).
2.2.6 Ứng dụng NIRS
Phương pháp quang phổ hấp phụ cận hồng ngoại (Near Infrared Reflectance
Spectroscopy viết tắt là NIRS) là kỹ thuật ñã ñược biết ñến từ lâu và hiện nay ñã
ñược ứng dụng rộng rãi vào nhiều lĩnh vực:
Đầu tiên, Norris và các ñồng nghiệp ñã phát triển kỹ thuật NIRS ñể xác ñịnh
lượng nước trong ngũ cốc và các loại hạt (Norris và Hart, 1965).
Đã có rất nhiều những báo cáo công bố về các phương trình chẩn ñoán có ñộ
chính xác cao ñể dự ñoán thành phần hoá học và tỷ lệ tiêu hoá của cỏ khô, các thức
ăn thô khô (Lippke và Barton, 1988; Brown và cộng sự, 1990), thức ăn ủ chua
(Sinnaeve và cộng sự, 1994, Park và cộng sự, 1998), cỏ tươi (Norris và cộng sự
1976; Shenk và cộng sự, 1977).
Người ta cũng ñã thành công trong việc dùng NIRS ñể xác ñịnh thành phần
hoá học và giá trị dinh dưỡng của các thức ăn hạt ngũ cốc cho gia súc nhai lại
(Arminda và cộng sự, 1998).

11


NIRS cũng là phương pháp ñược AOAC chính thức công nhận ñể phân tích
protein thô và ADF (AOAC 989.03) và ẩm ñộ (AOAC 991.01; Barton và Windham,
1998). NIRS cũng ñược dùng ñể xác ñịnh tinh bột và ñường polysaccharides không
phải tinh bột, mỡ và dầu, năng lượng trao ñổi, tồn dư thuốc bảo vệ thực vật và ñộc
tố trong ngũ cốc (Wrigley, 1999), vật chất khô ở các loại cỏ làm thức ăn gia súc

(Murray, 1993).
NIRS cũng ñược dùng ñể kiểm tra các loại thực phẩm (De Boever và cộng
sự, 1994). Protein bị nhiệt làm biến tính, tồn dư nấm mốc và các chất phụ gia trộn
trong nguyên liệu cũng có thể ñược phát hiện thông qua các phổ hấp phụ sau khi sử
dụng phần mềm chuyên dụng (Givens và Deaville, 1999) (ñược trích dẫn bởi Vũ
Chí Cương và cộng sự, 2007).
Ngoài ra NIRS còn ñược sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp, hóa học, dược
phẩm, dệt may và nhiều ngành công nghiệp khác.
2.3 Tổng quan về nguyên liệu thí nghiệm
2.3.1 Cám gạo

Hình 2.6 Nguyên liệu cám gạo
Trong TACN khi phân loại theo nguồn gốc thì cám gạo thuộc nguyên liệu có
nguồn gốc thực vật, phân loại theo thành phần hóa học thì cám gạo thuộc nhóm
nguyên liệu cung năng lượng.
Trong nhóm cung năng lượng ngoài cám gạo còn có bắp, khoai mì, cám mì,
khoai lang, rỉ mật ñường, dầu mỡ, dầu cá và dinh dưỡng người, phụ phẩm của sữa.
Cám gạo là phụ phẩm quan trọng nhất của lúa gạo và là nguyên liệu thường sử dụng

12