Luận án tiến sĩ nghiên cứu ảnh hưởng của chế phẩm phức kim loại (sắt, đồng, kẽm, selen) đến khả năng sản xuất của gà

Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể Lãnh đạo, viên chức, người lao động của Trung tâm Nghiên cứu gia cầm Thụy Phương, Viện Công nghệ môi trường, cán bộ chủ nhiệm và cán bộ thực hiệnĐề tài

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

HÀ VĂN HUY

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ PHẨM PHỨC KIM LOẠI (SẮT, ĐỒNG, KẼM, SELEN) ĐẾN KHẢ NĂNG SẢN XUẤT CỦA GÀ THƯƠNG PHẨM

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan; một số kết quả nghiên cứu

về chế tạo chế phẩm phức kim loại được kế thừa từ đề tài cấp nhà nước “Nghiên cứu sản xuất và sử dụng chế phẩm phức kim loại trong chăn nuôi gia cầm” mà đào tạo nghiên cứu sinh là một trong những sản phẩm của đề tài; kết quả nghiên cứu chưa từng

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận án này, tôi xin được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Hữu Cường, PGS.TS Nguyễn Bá Mùi - Hai thầy đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian để hướng dẫn tôi trong suốt quá trình học tập, thực hiện đề tài và viết Luận án

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ môn Sinh lý - tập tính động vật, Khoa Chăn nuôi - Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu, thực hiện đề tài và hoàn thành Luận án Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể Lãnh đạo, viên chức, người lao động của Trung tâm Nghiên cứu gia cầm Thụy Phương, Viện Công nghệ môi trường, cán bộ chủ nhiệm và cán bộ thực hiệnĐề tài khoa học cấp nhà nước “Nghiên cứu sản xuất và sử dụng chế phẩm phức kim loại trong chăn nuôi gia cầm”, cán bộ chủ nhiệm và cán bộ thực hiện các đề tài nhánh “Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm phức kim loại (sắt, đồng, kẽm và selen) làm thức ăn chăn nuôi gia cầm” đã tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành Luận án Xin chân thành cảm ơn tập thể Lãnh đạo Văn phòng Tổng cục, Lãnh đạo Tổng cục Thủy sản,các chuyên gia trong lĩnh vực dinh dưỡng và thức ăn chăn nuôi, chăn nuôi gia cầm, đã tạo mọi điều kiện, ủng hộ và giúp đỡ tôi trong suốt quá trìnhhọc tập, nghiên cứu để hoàn thành Luận án

Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đã luôn cổ vũ, tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên và tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành Luận án./

Hà Nội, ngày 18 tháng 02 năm 2020

Nghiên cứu sinh

Hà Văn Huy

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục chữ viết tắt vi

Danh mục bảng vii

Danh mục hình ix

Danh mục biểu đồ x

Trích yếu luận án xi

Thesis abstract xiii

Phần 1 Mở đầu 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 3

1.2.1 Mục tiêu chung 3

1.2.2 Mục tiêu cụ thể 3

1.3 Phạm vi nghiên cứu 3

1.4 Những đóng góp mới của luận án 3

1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4

1.5.1 Ý nghĩa khoa học 4

1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn 4

Phần 2 Tổng quan tài liệu 5

2.1 Cơ sở khoa học của vấn đề nghiên cứu 5

2.1.1 Vai trò của nguyên tố vi lượng sắt, đồng, kẽm và selen đối với vật nuôi 5

2.1.2 Nhu cầu và ảnh hưởng của Fe, Cu, Zn và Se đối với gia cầm 8

2.1.3 Tương tác giữa các nguyên tố Fe, Cu, Zn và Se với các nguyên tố khoáng và các chất dinh dưỡng khác 10

2.1.4 Một số dạng khoáng vi lượng và mức độ sinh khả dụng của chúng 12

2.1.5 Các phương pháp chế tạo hạt oxit sắt, đồng, oxit kẽm, selen siêu phân tán 17

2.1.6 Chitosan 24

2.1.7 Một số phương pháp chuyển đổi dung dịch huyền phù của hạt siêu phân tán thành dạng bột để bảo quản 24

2.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 27

2.2.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 27

2.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 31

Phần 3 Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu 34

3.1 Vật liệu nghiên cứu 34

3.2 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 34

3.2.1 Thời gian nghiên cứu 34

3.2.2 Địa điểm nghiên cứu 34

3.3 Nội dung và phương pháp nghiên cứu 34

3.3.1 Nghiên cứu chế tạo chế phẩm phức kim loại (Fe, Cu, Zn và Se) 34

3.3.2 Nghiên cứu chuyển dạng huyền phù (oxit sắt, đồng, oxit kẽm và selen siêu phân tán sang dạng bột 41

3.3.3 Nghiên cứu sử dụng chế phẩm phức kim loại (Fe, Cu, Zn và Se làm thức ăn nuôi gà LV thương phẩm 43

3.4 Phương pháp xử lý số liệu 48

Phần 4 Kết quả và thảo luận 50

4.1 Kết quả nghiên cứu chế tạo chế phẩm phức kim loại chứa sắt, đồng, kẽm và selen 50

4.1.1 Kết quả nghiên cứu chế tạo các hạt oxit sắt siêu phân tán 50

4.1.2 Nghiên cứu chế tạo các hạt kim loại đồng siêu phân tán sử dụngNaBH4 làm chất khử 54

4.1.3 Kết quả nghiên cứu chế tạo các hạt oxit kẽm siêu phân tán 58

4.1.4 Chế tạo các hạt selen siêu phân tán bằng phương pháp khử, sử dụng chất khử L-Ascorbic 63

4.1.5 Kết quả nghiên cứu tạo vỏ bọc các hạt siêu phân tán 70

4.2 Kết quả chuyển đổi các dung dịch huyền phù của hạt siêu phân tán thành dạng bột 71

4.2.1 Ảnh hưởng của tốc độ ly tâm đến hiệu suất thu hồi các hạt kim loại, oxit kim loại siêu phân tán 71

4.2.2 Ảnh hưởng của thời gian ly tâm đến hiệu suất thu hồi các hạt kim loại, oxit kim loại siêu phân tán 74

4.2.3 Ảnh hưởng của số lần rửa đến độ sạch của các hạt kim loại, oxit kim loại

siêu phân tán 77

4.3 Nghiên cứu sử dụng chế phẩm phức kim loại (sắt, đồng, kẽm, selen làm thức ăn nuôi gà LV thương phẩm 79

4.3.1 Ảnh hưởng của chế phẩm phức kim loại chứa Fe, Cu, Zn và Se đến một số chỉ số sinh lý, sinh hoá máu gà LV thương phẩm 79

4.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của chế phẩm phức kim loại (Fe, Cu, Zn và Se đến khả năng sản xuất của gà LV thương phẩm 84

4.3.3 Nghiên cứu sự đào thải Fe,Cu, Zn và Se theo chất thải của gà LV thương phẩm sau khi sử dụng chế phẩm phức kim loại 92

4.3.4 Nghiên cứu xác định hàm lượng các kim loại Fe, Cu, Zn và Se trong thịt và cơ quan nội tạng gà LV thương phẩm sau khi sử dụng chế phẩm phức kim loại 103

4.3.5 Đánh giá ảnh hưởng của chế phẩm phức kim loại đến hiệu quả chăn nuôi gà LV thương phẩm 112

Phần 5 Kết luận và đề nghị 116

5.1 Kết luận 116

5.2 Đề nghị 117

Danh mục các công trình đã công bố liên quan đến luận án 118

Tài liệu tham khảo 119

Phụ lục 128

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Từ viết tắt Nghĩa tiếng việt

AAS Atomic Absorption Spectrometric (Phương pháp phổ hấp thu

nguyên tử DNA Deoxiribonucleic acid (Nguyên liệu di truyền

EDX Energy-dispersive X-ray spectroscopy (Quang phổ tán xạ năng

lượng tia X) GSH-Px Glutathione Peroxidaza

HR-TEM High-Resolution Transmission Electron Microscopy (Kính hiển vi

điện tử truyền qua độ phân giải cao KĐT Soybean meal (Khô đậu tương

LPO Lipid peroxide

LTATN Feed intake (Lượng thức ăn thu nhận

VCK Dry material (Vật chất khô

NRC National Research Council (Hội đồng nghiên cứu quốc gia)

SEM Scanning Electron Microscope (Phương pháp kính hiển vi điện tử

quét) TEM Transmission electron microscope (Phương pháp hiển vi điện tử

truyền qua

DANH MỤC BẢNG

3.1 Thiết bị, dụng cụ sử dụng chế tạo hạt oxit sắt siêu phân tán 34

3.2 Thiết bị, dụng cụ chế tạo các hạt kim loại đồng siêu phân tán 36

3.3 Thiết bị, dụng cụ sử dụng chế tạo hạt oxit kẽm siêu phân tán 37

3.4 Các thiết bị, dụng cụ sử dụng chế tạo hạt selen siêu phân tán 39

3.5 Thiết bị, dụng cụ sử dụng tạo vỏ bọc cho các hạt kim loại siêu phân tán 40

3.6 Thiết bị, dụng cụ sử dụng chuyển dung dịch huyền phù thành bột 41

3.7 Tốc độ ly tâm của các loại huyền phù siêu phân tán 41

3.8 Thời gian li tâm của các loại huyền phù 42

3.9 Khẩu phần thức ăn cho gà LV thương phẩm 43

3.10 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 44

4.1 Sự phụ thuộc kích thước hạt oxit sắt theo pH của phản ứng 51

4.2 Sự phụ thuộc kích thước hạt oxit sắt theo nhiệt độ của phản ứng 52

4.3 Sự phụ thuộc kích thước hạt oxit sắt theo thời gian của phản ứng 53

4.4 Sự phụ thuộc kích thước hạt đồng theo pH của phản ứng 55

4.5 Sự phụ thuộc kích thước hạt đồng theo nhiệt độ của phản ứng 56

4.6 Sự phụ thuộc kích thước hạt đồng theo tỷ lệ nồng độ mol [Na3C6H5O7]/[CuSO4] 57

4.7 Sự phụ thuộc kích thước hạt oxit kẽm theo pH của phản ứng 59

4.8 Sự phụ thuộc kích thước hạt oxit kẽm theo nhiệt độ của phản ứng 61

4.9 Sự phụ thuộc kích thước hạt oxit kẽm theo thời gian của phản ứng 62

4.10 Sự phụ thuộc kích thước hạt selen theo tỷ lệ nồng độ mol [L-Ascorbic]/[Se4+] 65

4.11 Sự phụ thuộc kích thước hạt selen theo nồng độ chất ổn định chitosan 66

4.12 Sự phụ thuộc kích thước hạt selen theo pH của phản ứng 67

4.13 Sự phụ thuộc kích thước hạt selen theo nồng độ dung dịch selen 69

4.14 Kích thước của các hạt siêu phân tán sau khi tạo vỏ bọc 71

4.15 Hiệu suất thu hồi hạt oxit sắt siêu phân tán theo tốc độ ly tâm khác nhau 72

4.16 Hiệu suất thu hồi hạt đồng siêu phân tán theo tốc độ ly tâm khác nhau 72

4.17 Hiệu suất thu hồi hạt kẽm siêu phân tán theo tốc độ ly tâm khác nhau 73

4.18 Hiệu suất thu hồi hạt selen siêu phân tán theo tốc độ ly tâm khác nhau 73

4.19 Hiệu suất thu hồi hạt sắt siêu phân tán theo thời gian ly tâm khác nhau 74

4.20 Hiệu suất thu hồi hạt đồng siêu phân tán theo thời gian ly tâm khác nhau 75

4.21 Hiệu suất thu hồi hạt oxit kẽm siêu phân tán theo thời gian ly tâm khác nhau 76

4.22 Hiệu suất thu hồi hạt selen siêu phân tán theo thời gian ly tâm khác nhau 76

4.23 Thành phần các nguyên tố trong mẫu Fe2O3 sau khi rửa siêu âm 77

4.24 Thành phần các nguyên tố trong mẫu Cu sau khi rửa siêu âm 78

4.25 Thành phần các nguyên tố trong mẫu ZnO sau khi rửa siêu âm 78

4.26 Thành phần các nguyên tố trong mẫu selensau khi rửa siêu âm 79

4.27 Ảnh hưởng của phức kim loại đến một số chỉ tiêu sinh lý, sinh hoá máu của gà LV thương phẩm 80

4.28 Ảnh hưởng của phức kim loại, tuần tuổi đến một số chỉ tiêu sinh lý, sinh hoá máu của gà LV thương phẩm 83

4.29 Bảng tổng hợp kết quả phản ánh mức độ ảnh hưởng của phức kim loại đến một số chỉ tiêu sinh lý, sinh hoá máu của gà LV 84

4.30 Khối lượng cơ thể gà LV thương phẩm qua các tuần tuổi theo các mức của phức kim loại (g/con 85

4.31 Ảnh hưởng của phức kim loại đến tốc độ sinh trưởng tuyệt đối qua các tuần tuổi (g/con/ngày 88

4.32 Hiệu quả sử dụng thức ăn 91

4.33 Hàm lượng Fe trong chất thải của gà LV thương phẩm 93

4.34 Hàm lượng Cu trong chất thải của gà LV thương phẩm 96

4.35 Hàm lượng Zn trong chất thải của gà LV thương phẩm 99

4.36 Hàm lượng Se trong chất thải của gà LV thương phẩm 101

4.37 Ảnh hưởng của phức kim loại đến năng suất thân thịt của gà LV thương phẩm 104

4.38 Ảnh hưởng của phức kim loại (Fe, Cu, Zn và Se đến thành phần hóa học thịt lườn của gà LV thương phẩm 105

4.39 Hàm lượng các nguyên tố Fe, Zn, Cu, Se trong thịt lườn của gà LV thương phẩm (ppm) 106

4.40 Hàm lượng các nguyên tố Fe, Zn, Cu và Se trong phủ tạng gà LV thương phẩm (ppm) 109

4.41 Chỉ số sản xuất của gà LV thương phẩm 113

4.42 Chỉ số kinh tế của gà LV thương phẩm 114

DANH MỤC HÌNH

2.1 Sơ đồ về tương tác của các nguyên tố khoáng 12

2.2 Hình ảnh thể hiện kích thước nano (màu đỏ 15

4.1 Ảnh SEM của bột oxit sắt được chế tạo tại các pH khác nhau 50

4.2 Ảnh SEM của bột oxit sắt được chế tạo tại các nhiệt độ khác nhau 51

4.3 Ảnh SEM của bột oxit sắt được chế tạo theo các thời gian phản ứng

khác nhau 53

4.4 Ảnh SEM của bột đồng được chế tạo tại pH khác nhau 54

4.5 Ảnh SEM của bột đồng được chế tạo tại nhiệt độ khác nhau 56

4.6 Ảnh SEM của bột Cu được chế tạo được theo các tỷ lệ [Citrat]/[Cu2+ ]

khác nhau 57

4.7 Ảnh SEM của bột oxit kẽm được chế tạo tại các pH khác nhau 59

4.8 Ảnh SEM của bột oxit kẽm được chế tạo tại các nhiệt độ khác nhau 60

4.9 Ảnh SEM của bột oxit kẽm được chế tạo theo các thời gian phản ứng

khác nhau 62

4.10 Ảnh TEM dung dịch selen siêu phân tán 200 ppm tương ứng 64

4.11 Ảnh TEM của dung dịch selen với nồng độ chitosan khác nhau 66

4.12 Ảnh TEM của dung dịch selen được điều chế theo điều kiện pH 67

4.13 Ảnh TEM dung dịch selen nồng độ 100 ppm đến 500 ppm tương ứng 68

4.14 Giản đồ nhiễu xạ tia X của các kim loại, oxit kim loại siêu phân tán sau khi tạo vỏ bọc chitosan 70

DANH MỤC BIỂU ĐỒ

4.1 Hàm lượng Fe trong chất thải của gà LV thương phẩm 94

4.2 Hàm lượng Cu trong chất thải của gà LV thương phẩm 97

4.3 Hàm lượng Zn trong chất thải của gà LV thương phẩm 101

4.4 Hàm lượng Se trong chất thải của gà LV thương phẩm 102

TRÍCH YẾU LUẬN ÁN

Tên tác giả: Hà Văn Huy

Tên Luận án: Nghiên cứu ảnh hưởng của chế phẩm phức kim loại (sắt, đồng, kẽm,

selen đến khả năng sản xuất của gà thương phẩm

Ngành: Dinh dưỡng và thức ăn chăn nuôi Mã số: 9.62.01.07

Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam

Mục đích nghiên cứu

Mục tiêu chung

Chế tạo được chế phẩm phức của bốn nguyên tố kim loại siêu phân tán và đánh giá được ảnh hưởng của việc bổ sung phức kim loại này đến khả năng sản xuất của gà thịt thương phẩm

Mục tiêu cụ thể

- Chế tạo được các hạt oxit sắt, hạt đồng, oxit kẽm và hạt selen siêu phân tán có kích thước nano để sử dụng làm thức ăn chăn nuôi gà phù hợp với trình độ và khả năng công nghệ hiện có của Việt Nam

- Xác định được ảnh hưởng của các mức phức kim loại (Fe, Cu, Zn, Se đến một

số chỉ tiêu sinh lý, sinh hóa máu, sự tồn dư kim loại trong thịt, nội tạng và trong chất thải của gà LV thương phẩm

- Xác định được ảnh hưởng của các mức phức kim loại (Fe, Cu, Zn, Se) đến khả năng sản xuất thịt của gà LV thương phẩm

Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu chế tạo chế phẩm phức kim loại (sắt, đồng, kẽm và selen)

+ Nghiên cứu chế tạo các hạt oxit sắt siêu phân tán;

+ Nghiên cứu chế tạo các hạt kim loại đồng siêu phân tán;

+ Nghiên cứu chế tạo các hạt oxit kẽm siêu phân tán;

+ Nghiên cứu chế tạo các hạt selen siêu phân tán;

+ Nghiên cứu tạo vỏ bọc các hạt kim loại siêu phân tán

- Nghiên cứu chuyển dạng huyền ph (o it sắt, đồng, o it kẽm và selen siêu

ph n tán) sang dạng bột làm thức ăn chăn nuôi gia cầm

Chuyển dạng huyền phù sắt, đồng, kẽm và selen siêu phân tán thành dạng bột: Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ, thời gian li tâm và số lần rửa siêu âm với từng loại huyền phù để đạt hiệu quả thu hồi cao

- Nghiên cứu sử dụng chế phẩm phức kim loại (Fe, Cu, Zn, Se) bổ sung vào thức ăn nuôi gà LV thương phẩm

Ảnh hưởng của các mức chế phẩm phức kim loại đến một số chỉ tiêu sinh lý sinh hóa máu; sự tồn dư kim loại trong thịt, nội tạng; sự đào thải qua chất thải của gà và khả năng sản xuất thịt cũng như chất lượng thịt

Kết quả chính và kết luận

1 Chọn lựa được phương pháp chế tạo các kim loại, oxit kim loại có kích thước nano (oxit sắt, oxit kẽm bằng phương pháp thủy nhiệt; đồng bằng phương pháp khử hóa học, sử dụng NaBH4 làm chất khử; selen bằng phương pháp khử hóa học, sử dụng chất khử L-Ascorbic , đồng thời xác định được tham số cụ thể về điều kiện để chế tạo hạt oxit sắt, oxit kẽm, đồng và selen

2 Lựa chọn được chất liệu vỏ bọc là chitosan cho các hạt kim loại, oxit kim loại

để đảm bảo các hạt ở kích thước nano được ổn định

3 Xác định được phương pháp và điều kiện về tốc độ ly tâm, thời gian ly tâm và

số lần rửa siêu âm thích hợp để chuyển dung dịch huyền phù của hạt oxit sắt, đồng, oxit kẽm và selen thành dạng bột đạt hiệu suất cao, dạng bột là dạng chế phẩm khoáng nano

sử dụng thuận tiện làm thức ăn chăn nuôi

4 Bổ sung chế phẩm phức kim loại không làm thay đổi các chỉ tiêu sinh hóa của

gà LV thương phẩm (protein huyết thanh, albumin và globulin huyết thanh nhưng làm tăng số lượng hồng cầu và hàm lượng hemoglobin so với khoáng vô cơ

5 Bổ sung chế phẩm phức kim loại có kích thước nano ảnh hưởng đến năng suất sản xuất của gà LV thương phẩm Gà LV sử dụng chế phẩm phức kim loại tăng trưởng cao hơn đối chứng 9,17% (26,29/24,08 g/ngày ; FCR giảm 6,84 (2,72/2,92

6 Mức sử dụng các nguyên tố Fe, Cu, Zn và Se của chế phẩm phức kim loại thấp hơn của khoáng vô cơ từ 3 đến 6 lần, nhưng các nguyên tố này ở dạng nano hay dạng vô cơ đều tích lũy như nhau trong mô cơ hay trong gan, tim, thận của gà LV thương phẩm Điều đó chứng tỏ sinh khả dụng của các nguyên tố kim loại trong phức cao hơn của các nguyên tố kim loại trong muối vô cơ

7 Hàm lượng Cu và Zn trong chất thải của gà LV thương phẩm khi sử dụng chế phẩm phức kim loại giảm so với lô đối chứng lần lượt từ 4,24-34,37 % và 24,26-33,41% Hàm lượng Fe và Se thải ra cũng có chiều hướng giảm nhưng sai khác không có ý nghĩa thống kê so với lô đối chứng

THESIS ABSTRACT

PhD candidate: Ha Van Huy

Thesis title: Effect of Supplementation of Metal Compounds Containing Iron (Fe),

Copper (Cu), Zinc (Zn) and Selenium (Se) on productivity of Broiler Chickens

Major: Animal Feed and Nutrition Code: 9.62.01.07

Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA)

- Determine the effect of using of metal compounds containing Fe, Cu, Zn and Selen in diets on biochemical and physiological blood parameters of chickens, metal residues in meat, bones, organs and in LV broiler chickens waste

- Determine the effect of using of metal compounds containing Fe, Cu, Zn and Selen in diets on production of LV broiler chickens

Materials and metheds

- Research on manufacturingmetal compounds (iron, copper, zinc and selenium)

+ Research on manufacturing super-dispersed iron oxide particles;

+ Research on manufacturing super-dispersed copper metal particles;

+ Research on manufacturing super-dispersed zinc oxide particles;

+ Research on making super-dispersed selenium particles;

+ Research to create casing of super-dispersed metal particles

- Studying convert suspension form (iron oxide, copper, zinc oxide and super-dispersed selenium) to powder form for poultry feed

Convert of iron, copper, zinc and selenium suspension super-dispersed to powder form: study the effect of speed, centrifugation time and number of ultrasonic washings for each suspension to achieve high recovery efficiency

- Studying on using metal compounds containing: iron, copper, zinc and selenium to produce commercial chicken feeds

Evaluating the effect of using of metal compounds containing Fe, Cu, Zn and Selen in diets on biochemical and physiological blood parameters of chickens; metal

residues in meat, organs and in chicken waste; meat production as well as meat quality are carried out according to common methods in animal husbandry

Main findings and conclusions

1- Selecting the method of manufacturing metal particles, metal oxides in nano size (iron oxides, zinc oxides by hydrothermal method; copper particles by chemical reduction method, use NaBH4 as a reducing agen; selenium particles by chemical reduction method, use L-Ascorbic as a reducing agen) anddetermining the optimal conditions to manufactured iron oxide, zinc oxide, copper particles and selenium particles

2 - Determine the cover material for metal particles and metal oxides is Chitosan

to ensure the particles is stable in nano size

3 - Determine the method and condition of centrifugal speed, centrifugation time and appropriate number of ultrasonic washes to Transfersuper-dispersed particles suspension solutions into powder using for animal feeds

4 - Metal compounds have no effected on biochemicalparameters (serum protein, albumin and serum globulin), but increases the number of red blood cells and the hemoglobin content compared to inorganic minerals

5 - There areeffects of nano size super - dispersed mineral inoculants on production productivity of commercial LV chickens LV chickens when using metal compounds growth is higher compared control treatment 9.17% (26.29/24.08 g/day); FCR decreated 6.84 (2.72/2.92)

6 - The use of Fe, Cu, Zn and Se elements of metal compoundsis lower than 3 to

6 times compared inorganic minerals, but these elements in the form of nano or inorganic form the same accumulation in muscle tissue or in the liver, heart and kidney These prove that the bioavailability of the metal elements in the metal compounds is higher than that of the metal elements in inorganic salts

7 - The content of Cu and Zn in the waste of commercial LV chickens when using metal compounds decreased compared to the control group from 4.24 to 34.37% and from 24,26 to 33.41% g respectively The content of Fe and Se also tended to decrease but there has no significant difference compared to the control treatment

PHẦN 1 MỞ ĐẦU

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Các chất khoáng vi lượng sắt, đồng, kẽm và selen có vai trò quan trọng trong dinh dưỡng động vật, là thành phần của nhiều loại enzym, hocmon (thiroxin) và vitamin (B12) Ngoài ra, các chất khoáng vi lượng còn đóng vai trò chủ chốt trong hầu hết các quá trình đồng hóa diễn ra trong cơ thể như quá trình

hô hấp mô, tạo máu, sinh sản, biệt hóa, ổn định màng tế bào, sinh tổng hợp protein, điều hòa gen, phản ứng miễn dịch và hoạt hóa hàng loạt các phản ứng sinh hóa khác Sự thiếu hụt một vài khoáng vi lượng đều có thể dẫn đến sự rối loạn sinh trưởng và phát triển Ở gia cầm khi bị thiếu sắt dẫn tới thiếu máu, giảm kích thước và số lượng hồng cầu Thiếu đồng dẫn tới thiếu máu; xương có thể bị biến dạng Thiếu đồng còn làm cho tim của gia cầm sưng to hơn mức bình thường Thiếu kẽm gây giảm sinh trưởng và phát triển lông, giảm hoàn thiện xương, khớp sưng, phôi gà chậm phát triển, tỷ lệ nở thấp Ngoài ra còn tác động tới xương ức và xương chân gây biến dạng Thiếu selen làm giảm tốc độ sinh trưởng, giảm đẻ, giảm

tỷ lệ phôi và ấp nở, hạn chế thành thục sinh dục, gà trống đạp mái kém

Để bù đắp lượng khoáng thiếu hụt trong thức ăn của vật nuôi người ta thường bổ sung bằng một số muối vô cơ, hữu cơ của các kim loại như sắt, đồng, kẽm và selen… với hàm lượng cần thiết để duy trì sự phát triển của vật nuôi Tuy nhiên, do khả năng hấp thu các muối vô cơ của gia cầm nói riêng và của động vật nói chung không cao (chỉ hấp thu tối đa 20% nên phần lớn các muối này bị thải

ra ngoài theo chất thải, gây lãng phí và làm ô nhiễm môi trường Trong khi đó, phức khoáng siêu phân tán được hấp thu cao đạt 80-90% do kích thước rất nhỏ,

có khả năng gắn kết với các hợp chất hữu cơ nên các hạt kim loại rất dễ được vật nuôi hấp thu và có thể điều chỉnh thời gian hấp thu chúng trong quá trình tiêu hoá, nhờ vậy, lượng khoáng thải ra môi trường ít, từ đó giảm ô nhiễm môi

trường (Petrovic et al., 2006)

Hàm lượng các nguyên tố vi lượng như Fe, Cu, Zn và Se trong các nguyên liệu thức ăn có nguồn gốc thực vật và động vật là hoàn toàn đủ để đáp ứng nhu cầu của gia cầm (NRC, 1994 Tuy nhiên, do mức độ sinh khả dụng của chúng thấp (vì tồn tại ở dạng các liên kết phức tạp với các phân tử khác và quan hệ tương tác theo chiều hướng tiêu cực (kìm hãm sự tiêu hoá và hấp thu , nên mặc

dù hàm lượng của các nguyên tố vi lượng trong thức ăn là khá cao nhưng khả năng đáp ứng nhu cầu của vật nuôi lại rất thấp Ngoài ra, trong môi trường dạ dày với độ pH thấp, một số nguyên tố vi lượng có xu hướng bị phân ly mạnh để tạo thành các ion, liên kết với một số yếu tố kháng dinh dưỡng, tạo thành phức không hòa tan, không hấp thu (Suttle, 2010 Bởi vậy, để tăng hiệu quả hấp thu, tránh những tương tác theo chiều hướng tiêu cực, xu hướng hiện nay, thay vì sử dụng các nguyên tố khoáng vi lượng ở dạng vô cơ thì các nhà dinh dưỡng đã sử dụng ở dạng hữu cơ hoặc dạng siêu phân tán (có kích thước nano

Để nghiên cứu và phát triển công nghệ nano, Mỹ đầu tư 3,7 tỷ USD trong năm 2005-2008, sáu nước khung của EU đầu tư 1,4 tỷ USD trong năm 2002-

2006, Nhật bản đầu tư 875 triệu USD năm 2004 Ấn độ đã có những tiến bộ lớn trong nghiên cứu và ứng dụng công nghệ nano và giữ vị trí dẫn đầu về lĩnh vực này trong các nước đang phát triển Gần đây Trung Quốc cũng đã đẩy mạnh nghiên cứu và phát triển công nghệ nano bằng một dự án lớn có tên “Nghiên cứu

cơ bản để cải thiện tính hiệu quả và tính an toàn của hóa học nông nghiệp bằng

sử dụng vật liệu nano và công nghệ nano” (Vũ Duy Giảng, 2015

Ở Việt Nam việc nghiên cứu và phát triển công nghệ nano trong nông nghiệp nói chung hay chăn nuôi thú y và nuôi trồng thủy sản hầu như còn ở giai đoạn sơ khai Việc nghiên cứu chế tạo phức kim loại từ các hạt kim loại, oxit kim loại siêu phân tán có kích thước nano để ứng dụng trong chăn nuôi tại Việt Nam chưa được thực hiện Tuy nhiên nhu cầu sử dụng khoáng dạng siêu phân tán thay thế khoáng vô cơ ngày càng được quan tâm nhiều hơn, điều này đặt ra yêu cầu là làm sao Việt Nam có thể chủ động được công nghệ chế tạo, chủ động về nguồn nguyên liệu vi khoáng, theo kịp xu hướng thế giới, cụ thể làm thế nào để chế tạo được chế phẩm phức kim loại từ các hạt oxit sắt (Fe2O3 , oxit kẽm (ZnO , hạt kim loại đồng (Cu) và selen (Se)? Xác định mức bổ sung phức kim loại phù hợp vào thức ăn chăn nuôi gia cầm nhằm nâng cao năng suất, hiệu quả kinh tế, góp phần bảo đảm an toàn thực phẩm và bảo vệ môi trường

Từ vấn đề cấp thiết đặt ra của sản xuất, chúng tôi tiến hành nghiên cứu chế tạo chế phẩm phức kim loại và nghiên cứu ảnh hưởng của nó đến khả năng sản xuất của gà LV thương phẩm

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

1.2.1 Mục tiêu chung

Chế tạo được chế phẩm phức của bốn nguyên tố kim loại siêu phân tán và đánh giá được ảnh hưởng của việc bổ sung phức kim loại này đến khả năng sản xuất của gà thịt thương phẩm

1.2.2 Mục tiêu cụ thể

- Chế tạo được các hạt oxit sắt, hạt đồng, oxit kẽm và hạt selen siêu phân tán có kích thước nano để sử dụng làm thức ăn chăn nuôi phù hợp với trình độ và khả năng công nghệ hiện có của Việt Nam

- Xác định được ảnh hưởng của các mức phức kim loại (Fe, Cu, Zn, Se) đến một số chỉ tiêu sinh lý, sinh hóa máu, sự tồn dư kim loại trong thịt, nội tạng và trong chất thải của gà LV thương phẩm

- Xác định được ảnh hưởng của các mức phức kim loại (Fe, Cu, Zn, Se) đến khả năng sản xuất của gà LV thương phẩm

1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU

- Chế tạo các hạt kim loại, oxit kim loại siêu phân tán để sử dụng làm thức

ăn chăn nuôi tại Viện Công nghệ môi trường

- Đánh giá các chỉ tiêu sinh lý, sinh hóa máu tại Phòng thí nghiệm Bộ môn Sinh lý miễn dịch, Trường Đại học Y Hà Nội từ tháng 10 năm 2014 đến tháng 2 năm 2015

- Đánh giá sự đào thải kim loại qua chất thải của gà; tồn dư kim loại trong thịt, nội tạng tại Phòng Phân tích Thức ăn và Sản phẩm chăn nuôi - Viện Chăn nuôi từ tháng 10 năm 2014 đến tháng 6 năm 2015

- Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của chế phẩm phức kim loại (sắt, đồng, kẽm, selen đến khả năng sản xuất của gà LV thương phẩm tại Trạm Nghiên cứu Chăn nuôi gà Phổ Yên, xã Đắc Sơn, huyện Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên, thuộc Trung tâm Nghiên cứu Gia cầm Thụy Phương từ năm 2014 đến năm 2015

1.4 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN

- Chế tạo được các hạt kim loại, oxit kim loại siêu phân tán để sử dụng làm thức ăn chăn nuôi phù hợp với trình độ và khả năng công nghệ của Việt Nam Đây là công trình đầu tiên tại Việt Nam nghiên cứu về chế tạo phức kim loại siêu

phân tán sử dụng làm thức ăn chăn nuôi phù hợp công nghệ và trình độ của Việt Nam

- Xác định được mức phức kim loại (Fe, Cu, Zn, Se) trong khẩu phần thức

ăn phù hợp với gà LV thương phẩm nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế chăn nuôi

1.5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.5.1 Ý nghĩa khoa học

- Xác định được các tham số tối ưu trong chế tạo phức kim loại (Fe, Cu, Zn,

Se dạng siêu phân tán có kích thước nano sử dụng làm phụ gia bổ sung vi khoáng cho gà thay thế cho khoáng ở dạng muối vô cơ, nâng cao được sinh khả dụng của vi khoáng, cải thiện thành tích chăn nuôi và góp phần hạn chế ô nhiễm môi trường

- Kết quả đề tài cung cấp phương pháp khoa học chế tạo các kim loại, oxit kim loại để sản xuất chế phẩm phức kim loại bổ sung vào thức ăn chăn nuôi phù hợp với công nghệ và trình độ chăn nuôi ở Việt Nam, xác định được mức sử dụng chế phẩm phức kim loại vào khẩu phần thức ăn chăn nuôi gà thương phẩm nhằm nâng cao năng suất và hiệu quả chăn nuôi

- Các kết quả thu được là căn cứ khoa học cho các hướng nghiên cứu tiếp theo và là nguồn tư liệu bổ ích phục vụ cho công tác đào tạo và nghiên cứu khoa học về chăn nuôi

1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Đây là công trình đầu tiên tại Việt Nam nghiên cứu về chế tạo phức kim loại siêu phân tán sử dụng làm thức ăn chăn nuôi phù hợp công nghệ và trình độ của Việt Nam

- Kết quả của đề tài mở đường cho việc sản xuất chế phẩm vi khoáng nano làm thức ăn bổ sung trong chăn nuôi ở Việt Nam, tiến tới dần dần thay thế khoáng vô cơ, theo kịp với xu hướng của thế giới

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

2.1.1 Vai trò của nguyên tố vi lƣợng sắt, đồng, kẽm và selen đối với vật nuôi

Trong dinh dưỡng động vật, khoáng vi lượng như đồng (Cu), sắt (Fe), kẽm (Zn), selen (Se),… là những yếu tố cấu thành của những tác nhân sinh học không thể thiếu đối với một cơ thể sống Chúng là thành phần của nhiều loại enzym, hormone (thiroxin), vitamin (B12), đóng vai trò chủ chốt trong hầu hết các quá trình đồng hóa diễn ra trong cơ thể bình thường như quá trình hô hấp mô, tạo máu, sinh sản, biệt hóa, ổn định màng tế bào, sinh tổng hợp protein, điều hòa gen, phản ứng miễn dịch và hoạt hóa hàng loạt các phản ứng sinh hóa khác Sự thiếu hụt có hệ thống một số nguyên tố vi lượng nào đó trong khẩu phần thức ăn

có thể gây ra hậu quả không mong muốn như giảm hiệu quả sử dụng thức ăn, cơ thể phát triển không bình thường, khả năng sinh sản kém, bệnh tật, thậm chí dẫn đến vô sinh Sự dư thừa của chúng không những gây lãng phí mà còn làm ô nhiễm môi trường

Ngoài ra, khoáng vi lượng mà vị trí hàng đầu là 4 nguyên tố Cu, Fe, Zn và

Se còn rất quan trọng trong quá trình bảo quản các sản phẩm từ vật nuôi Fe, Cu,

Zn và Se được xem là những chất chống ôxy hóa vô cơ hiệu quả cao (Waldroup, 2001) Ví dụ, trong quá trình bảo quản thịt gà, có một lượng lớn axit béo không

no có lợi cho sức khỏe con người dễ dàng bị phân hủy bởi phản ứng peroxy hóa

lipid (LPO) do các gốc tự do gây ra (Cortinas et al., 2005; Petrovic et al., 2009)

dẫn đến các chuỗi phản ứng ôxy hóa mới để hình thành các hợp chất lipohydroperoxit sau đó phân hủy thành andehyt, keton, alcohol và lacton - là những chất độc đối với cơ thể người Nhiều kết quả thực nghiệm chỉ ra rằng sự thiếu hụt hoặc dư thừa một số nguyên tố vi lượng có thể là nguyên nhân của sự khơi mào các phản ứng peroxy hóa lipid trong cơ thể gia cầm và quá trình peroxy hóa lipid này có thể kiểm soát được bằng cách đưa chúng (Fe, Cu, Zn và Se vào khẩu phần thức ăn

Như vậy, có thể thấy sự hiện diện của các nguyên tố vi lượng này trong cơ thể cũng như trong các mô của động vật là hết sức cần thiết Tác dụng cụ thể của

4 nguyên tố Fe, Cu, Zn và Se được trình bày như sau:

* Nguyên tố sắt:

Hơn 90% lượng sắt trong cơ thể động vật tồn tại dưới dạng phức với protein, trong đó hơn phần nửa được tập trung trong hemoglobin của tế bào hồng cầu, trong khi phần còn lại dưới dạng hợp chất ferritin được dự trữ trong gan, tụy, thận và tủy xương Sắt tham gia trong thành phần hemoglobin và mioglobin, có mặt trong thành phần enzym hô hấp tế bào (catalaza, peroxidaza,

cytochrom) Sự tiếp thu sắt của cơ thể phụ thuộc vào sự có mặt của sắt, đồng và vitamin B12 Các hợp chất phức của sắt dưới tác dụng của axit HCl và pepsin trong dịch dạ dày sẽ phân hủy và Fe3+ được khử về Fe2+ Khi đó muối Fe2+

sẽ được hấp thụ vào máu qua thành ruột, chủ yếu tại khu vực hành tá tràng Quá trình hấp thụ này phụ thuộc vào độ bão hòa sắt của ferritin trong niêm mạc ruột

và transferrin trong máu Người ta cũng phát hiện ra rằng các tác nhân chống ôxy hóa như tocopherol, axit ascobic, cystein, glutathione có tác dụng hỗ trợ quá trình hấp thụ sắt trong hệ tiêu hóa Trong khi đó một số axit hữu cơ như oxalat hoặc cytrat có khả năng tạo tủa không tan với Fe2+ và lượng dư phosphat, kẽm, đồng, mangan có thể cản trở quá trình hấp thụ sắt qua thành ruột của vật nuôi Ở vật nuôi trưởng thành hiện tượng thiếu sắt hầu như ít xảy ra bởi vì lượng sắt trong thức ăn tương đối dồi dào và sinh khả dụng cao (bioavailability) Hiện tượng thiếu máu (do thiếu sắt thường chỉ xuất hiện ở con vật non, chủ yếu do lượng sắt có trong sữa mẹ không đủ cung cấp

* Nguyên tố đồng (Cu):

Đồng tác dụng ức chế lên vi sinh vật gây bệnh trong đường ruột mà không

tác động đến các loài vi khuẩn có lợi như vi khuẩn bifido và vi khuẩn lacto Nó

tác động lên quá trình phát triển theo khối lượng và số lượng, hỗ trợ tuần hoàn máu và các quá trình miễn dịch, ảnh hưởng tới hoạt động của hệ thần kinh và tim mạch, hỗ trợ quá trình tạo hemoglobin (chuyển sắt thành dạng thích hợp cho quá trình tổng hợp hemoglobin), tạo enzym xúc tác quá trình chuyển hóa tirosin, axit ascobic, hỗ trợ quá trình vận chuyển sắt vào tủy não, tham gia vào quá trình trao đổi hormone, protein, hydrocacbon cần thiết cho việc phát triển bình thường của vật nuôi Đồng được liệt vào nhóm độc tế bào chất, giữ vai trò quan trọng trong việc củng cố lực liên kết ngang của collagen nhằm làm cho xương không bị giòn Trong trường hợp thiếu đồng: rối loạn chức năng sinh sản, xuất hiện hiện tượng thiếu máu (vòng đời của hồng cầu bị thu ngắn , xương giòn dễ vỡ, quá trình tăng trưởng bị ức chế, hệ thống thần kinh bị tác động rối loạn, lông bị bạc màu

* Nguyên tố kẽm (Zn):

Kẽm là kim loại phổ biến nhất trong hệ thống enzym tế bào, tham gia cấu thành cho hàng trăm enzym, đại diện cho tất cả 6 nhóm enzym, liên kết với các axit amin chịu trách nhiệm lưu giữ và truyền thông tin di truyền (Underwood and Suttle, 1999; Vallee and Falchuk, 1993) Liên kết Zn được ước tính có mặt trong khoảng 10% của hệ protein của con người cũng như động vật; kẽm có vai trò thiết yếu trong một loạt các quá trình quan trọng bao gồm sinh trưởng, phát triển và đáp ứng miễn dịch, sinh sản, điều hòa gen, chống lại stress oxy hoá và tổn thương tế

bào (Blanchard et al., 2001; Fraker et al., 2000; Shankar and Prasad, 1998; Song et

al., 2009; Underwood and Suttle, 1999) Zn hỗ trợ duy trì chức năng sinh sản,

nâng cao hoạt tính của các hormone sinh dục, có vai trò quan trọng đối với quá trình thụ tinh và hỗ trợ phục hồi các tổn thương, ảnh hưởng lên quá trình trao đổi

canxi, lưu huỳnh và đồng, tham gia vào quá trình hô hấp, có mặt trong hormone insulin, cải thiện quá trình hấp thu các hợp chất nitơ và sử dụng vitamin của cơ thể, làm chất xúc tác cho các phản ứng ôxy hóa khử, nâng cao hoạt tính sinh lý học của vitamin, tăng cường năng lực thực bào Kẽm có vai trò hết sức quan trọng đối với quá trình tổng hợp collagen bởi vì collagen là một trong những protein tạo lực cho

mô xương, tham gia vào quá trình sao chép gien và kiểm soát quá trình phát triển

tế bào xương của vật nuôi, tổng hợp collagen và keratin Trong trường hợp thiếu kẽm: giảm khả năng sinh sản, chức năng tái tạo có thể bị phá hủy dẫn đến hiện tượng vô sinh, ức chế phát triển, viêm niêm mạc miệng và mũi, xuất hiện hiện tượng xuất huyết, làm cho da và bộ lông khô cứng lại, phù nề chân tay Kẽm là tác nhân xúc tác cho hơn 200 phản ứng sinh hóa và được sử dụng rộng rãi làm phụ gia thức ăn chăn nuôi (tại Mỹ khoảng 1% tổng sản lượng kẽm được sử dụng trong chăn nuôi)

Dẫn theo Vũ Duy Giảng (2015) thì Kẽm (Zn là nguyên tố vi khoáng có vai trò rất quan trọng trong dinh dưỡng động vật Trên 300 metaloenzyme trong

cơ thể chứa Zn, những enzyme này có liên quan đến nhiều quá trình trao đổi chất như trao đổi carbohydrate, protein và cả quá trình sinh tổng hợp protein

(O’Dell, 1992; Salim et al., 2008 Trong chăn nuôi lợn con, thức ăn thường

được bổ sung Zn dưới dạng ZnO nhằm ngăn ngừa ỉa chảy, tăng sức đề kháng và kích thích tăng trưởng Nếu sử dụng Zn dưới dạng oxit thì phải cần tới 2000

mg/kg Zn từ ZnO, còn nếu dùng nano-ZnO thì chỉ cần có 500mg/kg Zn (You et

al., 2012 Zn từ ZnO không được cơ thể lợi dụng sẽ thải ra ngoài theo phân và là

yếu tố gây ô nhiễm môi trường của ngành chăn nuôi

* Nguyên tố selen (Se):

Selen là nguyên tố vi lượng vô cùng quan trọng đối với quá trình phát triển

và tăng trưởng của gia cầm, đặc biệt là đối với gà giống Selen khẳng định vai trò quan trọng của mình lần đầu tiên vào năm 1957 khi Schwarz and Foltz (1957) chỉ

ra rằng selen có khả năng ngăn ngừa bệnh tiết dịch rỉ ở gà dò và bệnh hoại tử gan

ở thỏ thí nghiệm Cùng với các vitamin A, E và C, selen được xem là một trong 4 yếu tố cơ bản nhất của hệ thống chống ôxy hóa của cơ thể không có xuất xứ từ

enzym (Surai et al., 1999) Các nhà chăn nuôi gia cầm đều biết rằng để có được

một đàn gà con khỏe mạnh, thì hệ thống chống ôxy hóa của phôi phải hoàn hảo

Hệ thống ôxy hóa của phôi gà bao gồm các chất chống ôxy hóa có nguồn gốc tự nhiên (như vitamin E, carotenoid, glutathion (GSH , các enzym chống ôxy hóa (thí dụ như glutathion peroxidaza (GSH-Px), catalaza) và các co -enzym (Fe, Mn,

Zn and Se) (Surai et al., 1999) Trong số các chất chống ôxy hóa đó vitamin E,

carotenoid và các nguyên tố vi lượng được gà mẹ cung cấp Việc tăng cường các chất chống ôxy hóa trong khẩu phần thức ăn của gà mẹ làm tăng đáng kể hàm lượng của chúng trong các mô của gà con, đồng thời làm giảm đáng kể độ nhạy cảm đối với phản ứng peroxy hóa lipid Selen là một thành phần của

enzymglutathion peroxidase GSH-Px (Wang et al., 2010) Hoạt tính của enzym

này trong huyết tương giảm đáng kể khi ở gà mái đẻ có biểu hiện thiếu selen Selen trong thành phần selenoprotein có khả năng điều chỉnh các quá trình chuyển hóa khác nhau trong cơ thể vật nuôi, tham gia vào các quá trình chống ôxy hóa, giảm thiểu viêm nhiễm, sản xuất hormone tuyến giáp, tổng hợp DNA, tăng cường hiệu quả thụ tinh Selen có thể được tìm thấy trong các khoáng vật dưới dạng selenit (Na2SeO3), selenat (Na2SeO4) hoặc selenua (Na2Se), trong khi trong thức ăn làm từ cỏ hoặc trong ngũ cốc selen thường liên kết với các axit amin như methionin và cystein Hàm lượng Se trong thịt và trứng gà phản ánh trung thực mức độ dinh dưỡng và nguồn gốc của thức ăn Kết quả nghiên cứu của Latshow (1975) cho thấy thịt và trứng của gà mái đẻ được cho ăn thức ăn chứa selen hữu cơ có hàm lượng Se cao hơn so với trường hợp thức ăn chứa selen vô

cơ (Na2SeO3 Gà mái đẻ được cho ăn lúa mạch chứa selen có lượng Se trong lòng đỏ và lòng trắng trứng cao hơn đáng kể so với gà mái đẻ được nhận selen

dưới dạng khoáng vô cơ selenit natri (Stibilj et al., 2004)

Dẫn theo Vũ Duy Giảng (2015) thì Selenium (Se cũng là một nguyên tố

vi khoáng quan trọng trong dinh dưỡng động vật Nó là thành phần của ít nhất 25 selenoprotein (Andrieu, 2008 ; trong những protein này, sulfur (S được thay thế bằng Se, từ đó protein cho hydrogen và tham gia vào các phản ứng khử Selenoprotein bao gồm những enzyme như iodothyronine deiodinase cần cho sự điều hòa các phản ứng chuyển hóa hay glutathione peroxidase và thioredoxin reductase là các yếu tố quan trọng của hệ thống miễn dịch và hệ thống antioxidant (Andrieu, 2008; NRC, 2010)

2.1.2 Nhu cầu và ảnh hưởng của Fe, Cu, Zn và Se đối với gia cầm

Ở Việt Nam không thể áp dụng một cách nguyên vẹn các kết quả nghiên cứu của thế giới, vì nước ta là một nước nhiệt đới có nhiều nét đặc thù Mặt khác, một nguyên tắc do tổ chức Lương Nông thế giới (FAO đặt ra cũng nói rõ mọi công việc bổ sung khoáng cho vật nuôi cần phải được căn cứ vào điều kiện của từng khu vực và địa phương cụ thể (Underwood, 1996)

Trong thực tiễn chăn nuôi, việc đạt được trạng thái cân đối về dinh dưỡng khoáng, đặc biệt là khoáng vi lượng là rất quan trọng vì có như vậy mới có được hiệu quả kinh tế cao Tuy nhiên, điều này không phải lúc nào cũng dễ thực hiện, bởi vì để xác định cho đúng trạng thái đủ, thiếu hay dư thừa đối với một hay một

số nguyên tố vi lượng ta cần phải có các số liệu phân tích về chất lượng và thành phần các nguyên tố đó trong nước uống, đất đai, cây cỏ địa phương (nơi tiến hành chăn nuôi , tư liệu của Tổ chức Nông lương FAO cho những khuyến cáo rất có giá trị về vấn đề bổ sung khoáng cho vật nuôi (Underwood, 1996 tóm tắt như sau: việc bổ sung khoáng một cách đầy đủ và an toàn chỉ nên tiến hành khi nào không thể thoả mãn nhu cầu về khoáng của vật nuôi thông qua việc chọn lựa

và phối hợp một cách khôn ngoan các nguồn thức ăn có sẵn mà thôi Quy tắc này đỏi hỏi người ta phải nắm được thành phần khoáng của loại thức ăn cụ thể và khả năng có thể phối hợp chúng để đáp ứng nhu cầu chung của gia cầm theo những hướng sản xuất khác nhau Mọi dạng khoáng bổ sung phải căn cứ vào điều kiện

cụ thể của khu vực (địa phương Nói cách khác, chủng loại và số lượng khoáng

bổ sung phải dựa trên cơ sở nhu cầu do các phân tích thực hiện từ điều kiện tại chỗ, có như vậy mới bổ sung chính xác và đầy đủ các nguyên tố cần thiết Khi cung cấp thừa khoáng về chất (chủng loại và lượng thì chẳng những gây bất lợi

về mặt kinh tế, mà còn có hại cho sinh lý cơ thể gia cầm, đây là tình huống dễ gặp khi sử dụng đại trà các hỗn hợp khoáng bán sẵn, vì chúng thường bao gồm hầu hết các loại nguyên tố mà trong đó có loại sẽ tỏ ra "không có nhu cầu" đối với một đàn hoặc một trại chăn nuôi gà ở một địa phương cụ thể, điều đó cho thấy việc điều tra, khảo sát để hiểu rõ hàm lượng các nguyên tố vi lượng trong thức ăn vật nuôi trong từng khu vực địa lý cụ thể là vô cùng cần thiết trước khi tiến hành bổ sung các nguyên tố vi lượng cho gia súc, gia cầm

Từ năm 1961, Hill and Matrone đã đưa ra khuyến cáo về nhu cầu Fe cho sinh trưởng ở gà thịt từ là 40 mg đến 95 mg/kg thức ăn tùy thuộc vào cơ cấu nguyên liệu trong khẩu phần Khuyến cáo của NRC (1994 về yêu cầu hàm lượng Fe trong khẩu phần cho gà thịt là 80 mg/kg Cũng như ở một số loài động vật có vú khác, biểu hiện lâm sàng rõ rệt nhất của thiếu Fe ở gia cầm là thiếu máu, giảm tốc độ sinh trưởng và giảm sắc tố ở lông vũ, tuy nhiên với hàm lượng muối sắt cao trong khẩu phần, sắt kết hợp với phốt pho để tạo thành muối phốt phát không tan, làm giảm tỷ lệ tiêu hóa hấp thu phốt pho, gây nên hiện tượng còi xương ở gia cầm (Leeson and Summer, 2001) Theo tài liệu của Underwood (1997), gà con 4 tuần đầu sau nở cần 75-80 ppm (so với thức ăn Nguồn cung cấp sắt cho gia cầm rất

đa dạng Ngũ cốc thường có hàm lượng sắt dao động trong khoảng từ 30-60 ppm, bột cá, bột thịt 400-600 ppm, bột máu 3000 ppm Tài liệu của NRC (1994) cũng nêu rằng Fe2 (SO4)3 ở mức 4500 ppm có thể gây trạng thái còi xương cho gà con Rất ít nghiên cứu đưa ra nhu cầu tối thiểu Cu trong khẩu phần ăn cho gia cầm NRC (1994 đưa ra khuyến cáo mức Cu tối thiểu trong thức ăn cho gà thịt ở tất cả các giai đoạn là 8 mg/kg, không có khuyến cáo đối với gà đẻ và cho rằng hàm lượng Cu trong nguyên liệu thức ăn đủ để đáp ứng nhu cầu Cu của các đối tượng gia cầm Nếu thiếu Fe là nguyên nhân trực tiếp gây nên hiện tượng thiếu máu ở vật nuôi, thì thiếu đồng được coi là nguyên nhân gián tiếp của bệnh thiếu máu, do rối loạn sinh tổng hợp enzym ferroxidase, mà Cu là thành phần cấu thành quan trọng của enzym này Thiếu Cu cũng ảnh hưởng đến việc tạo xương ở gia cầm, vì Cu tham gia vào quá trình hình thành sụn và rối loạn chức năng vận động ở gà Tương tự như thiếu Fe, thiếu Cu không chỉ làm giảm tốc độ sinh

trưởng mà còn làm giảm sắc tố lông ở gà do Cu là thành phần của metalo-enzym polyphenolxidase tham gia tạo thành melanin từ L- tyrosine giữ vai trò quan trọng trong việc tạo lông Những gà con nở ra từ trứng của gà đẻ được ăn khẩu phần thiếu Cu sẽ thiếu hoặc không có amino oxidase trong gan và do đó không

có khả năng sinh trưởng, phát triển bình thường (Leeson and Summer, 2001) Tuy nhiên, hàm lượng đồng quá cao trong thức ăn (> 250 ppm sẽ làm tăng nguy

cơ loét dạ dày cơ và dạ dày tuyến và mức Cu từ 500 đến 700 ppm trong khẩu phần sẽ làm giảm tốc độ sinh trưởng ở gà (NRC, 1994

Nhu cầu Zn ở gà thịt (tính theo hàm lượng trong khẩu phần biến động rất lớn, từ 40 mg/kg (NRC, 1994 đến 80 mg/kg (Leeson and Summer, 2001) và còn phụ thuộc vào dạng khẩu phần mà ở đó Zn tồn tại ở các trạng thái liên kết khác nhau Đối với những khẩu phần gồm các nguyên liệu có chứa kẽm tồn tại ở dạng liên kết với axit phytic thì yêu cầu Zn phải từ 60 mg đến 80 mg, nhưng khi sử dụng enzym phytase để bổ sung vào khẩu phần thì nhu cầu bổ sung Zn vào khẩu phần thấp hơn so với không bổ sung phytase Ở gia cầm non, thiếu Zn làm giảm sinh trưởng, chân yếu, chậm mọc lông, giảm tính thèm ăn, giảm hiệu quả sử dụng thức ăn và tăng tỷ lệ chết Gia cầm sinh sản rất mẫn cảm với việc thiếu Zn Thiếu

Zn trong khẩu phần ảnh hưởng xấu đến sự phát triển hợp tử, làm giảm tỷ lệ ấp

nở Gà con được sinh ra từ trứng gà mái được ăn khẩu phần thiếu Zn thường có khối lượng 01 ngày tuổi nhỏ, yếu, đứng không vững, khó tiếp cận thức ăn và nước uống Giảm tính thèm ăn do thiếu Zn trong thức ăn là triệu chứng phổ biến

ở nhiều loài động vật, trong đó có gia cầm, nhưng thừa Zn cũng làm giảm tính thèm ăn ở gà và một số động vật khác

Những khuyến cáo về nhu cầu Se ở gà thịt sai khác rất lớn giữa các nguồn tài liệu Theo NRC (1994 yêu cầu tối thiểu Se ở gà thịt là 0,15 mg/kg, nhưng theo (Leeson and Summer, 2001) mức này là 0,3 mg và hãng Techna (Pháp khuyến cáo mức tối thiểu Se trong thức ăn cho gà broiler là 0,4 mg/kg Mức khuyến cáo nhu cầu Se trong thức ăn cho gà đẻ ở các hãng sản xuất con giống từ 0,15 đến 0,3 ppm (hãng Avian: 0,30; Cobb 100: 0,225; Ross: 0,15; Hybro: 0,25; Hubbard: 0,20 Thiếu Se trong khẩu phần làm giảm hàm lượng glutathione peroxidase dẫn đến làm giảm sinh trưởng ở gà thịt và giảm tỷ lệ đẻ và năng suất trứng ở gà mái Thiếu Se làm giảm tỷ lệ trứng có phôi và tỷ lệ ấp nở ở gà nói riêng và gia cầm nói chung Selen là một nguyên tố có độc tính cao, hàm lượng

Se cao trong khẩu phần cũng làm giảm sinh trưởng, tăng tỷ lệ chết hợp tử, giảm

tỷ lệ ấp nở ở gia cầm (Leeson and Summer, 2001)

2.1.3 Tương tác giữa các nguyên tố Fe, Cu, Zn và Se với các nguyên tố khoáng và các chất dinh dưỡng khác

Vật nuôi là một hệ thống mở, các chất dinh dưỡng hiện diện trong cơ thể vật nuôi trước và sau hấp thu luôn ở trạng thái động và tương tác với nhau ở các mức

độ khác nhau (Henry and Ammerman, 1995) Tương tác giữa các nguyên tố khoángcóảnh hưởng đến khả năng tiêu hóa hấp thu, từ đó có ảnh hưởng đến độ sinh khả dụng Bởi vậy, những nghiên cứu liên quan đến dinh dưỡng khoáng không thể không tính đến ảnh hưởng tương tác của chúng khi hiện diện trong cơ thể vật nuôi trước và sau hấp thu

Thuật ngữ “tương tác” (interaction của các nguyên tố khoáng được hiểu là

sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa các nguyên tố khoáng dẫn đến những hậu quả về sinh lý hoặc hóa sinh học (O'Dell, 1989 Quan hệ tương tác giữa các nguyên tố khoáng rất phức tạp, ở các mức độ khác nhau, nhưng xét về xu hướng tác động,

sự tương tác được phân ra thành hai hướng chính: Hướng tích cực (thúc đẩy và hướng tiêu cực (gây trở ngại ; xét về phương thức, sự tương tác giữa các nguyên

tố khoáng có 4 cách thức: (i sự thay thế nguyên tố khoáng (đang tồn tại ở phức liên kết bằng nguyên tố khoáng khác tạo thành một phức khác tan hoặc không tan; (ii sự tham gia của một nguyên tố khoáng thứ 2 hoặc thứ 3 vào một phức gây nên hiện tượng kết tủa; (iii sự thêm (addition của một hoặc nhiều nguyên tố khoáng vào một phức đã có để tạo ra chuỗi đa phức; (iv sự hiện diện của nguyên

tố khoáng làm tạo thành một hoặc đa phức mới có tác dụng làm tăng hoặc giảm

hoạt tính của nguyên tố khoáng khác (Miller et al., 1980)

Trong số các nguyên tố khoáng vi lượng, Fe là một trong số các nguyên tố

mà hoạt tính sinh học chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khẩu phần Một nghiên cứu trên gà cho thấy: tăng hàm lượng Ca và P trong khẩu phần làm giảm khả năng hấp thu Fe, hàm lượng Mn cao trong thức ăn sẽ làm giảm hemoglobin ở cừu

và gà con Hàm lượng Cu cao trong thức ăn cũng ảnh hưởng tiêu cực đến hấp thu sắt Khi hàm lượng Zn trong khẩu phần quá cao sẽ làm giảm tỷ lệ hấp thu Cu và

do đó ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng Fe trong thức ăn và có thể dẫn đến hiện tượng thiếu Fe ở gia cầm (O’Dell, 1989

Sự hấp thu Zn ở vật nuôi bị ảnh hưởng rất rõ rệt bởi Ca trong khẩu phần, với hàm lượng cao Ca trong thức ăn sẽ tạo thành dạng phức không tan giữa Zn,

Ca và phytate (Oberleas et al., 1996)

Selen có quan hệ tương tác phức tạp với một số vitamin (đặc biệt là vitamin

E và một số nguyên tố khoáng Se có thể thay thế lưu huỳnh trong các cầu nối

S-S của các amino axit như cystein và methionin (S-Suttle, 2010 Hàm lượng Fe, Cu,

Fe, Hg, Ag và As cao trong thức ăn sẽ làm giảm hấp thu Se ở động vật (Henry and Ammerman, 1995)

Nhiều mối quan hệ đối kháng khác tồn tại giữa các khoáng vi lượng khác nhau Ví dụ, chất đối kháng của kẽm bao gồm sắt, đồng và canxi Sắt, kali và magiê là chất đối kháng của mangan Sơ đồ về tương tác của các nguyên tố khoáng được chỉ ra trong hình 2.1

Hình 2.1 Sơ đồ về tương tác của các nguyên tố khoáng

Nguồn: HCI-CMD (2018)

2.1.4 Một số dạng khoáng vi lượng và mức độ sinh khả dụng của chúng

Dạng muối vô cơ: Nguồn cung cấp khoáng vi lượng cho vật nuôi chủ yếu

từ thức ăn và trên thực tế khẩu phần cho gia súc, gia cầm thường được bổ sung hỗn hợp khoáng vi lượng như đồng, sắt, kẽm, selen, coban, iốt và mangan dưới dạng muối vô cơ (sunfat hoặc oxit) Tuy nhiên, những muối vô cơ này có xu hướng bị phân tách trong môi trường pH thấp ở nửa trên đường tiêu hóa, gây ra hiện tượng đối kháng (antagonisms) với các chất dinh dưỡng khác và do đó làm giảm sinh khả dụng (bioavailability) và sự hấp thu (Aoyagi and Baker, 1995; Underwood and Suttle, 1999) Hiện tượng đối kháng còn có thể xảy ra giữa các khoáng chất với nhau Ví dụ, hàm lượng cao của Zn làm giảm sinh khả dụng

của Cu và ngược lại (Leeson and Summers, 2001; O'Dell, 1989; Zhao et al.,

2008) Hơn nữa, các nguyên tố khoáng dễ tạo thành phức chất với axit phytic và trở nên bền vững, khó hòa tan dẫn đến cản trở sự hấp thu (Leeson and Summers, 2001; Oberleas, 1996), nhất là với sự hiện diện của Ca (Oberleas, 1996) Nhiều kết quả nghiên cứu công bố cho thấy: Các nguyên tố vi lượng khi được đưa vào thức ăn cho vật nuôi dưới dạng các muối vô cơ, chúng thường bị

hệ tiêu hóa đào thải ra ngoài, nhiều khi tới 80% Nguyên nhân là do các muối

vô cơ trong ống tiêu hóa dễ phân ly thành ion, các ion này sẽ kết hợp với các chất kháng dinh dưỡng (như axit phytic, axit oxalic , tạo thành các phức không

tan và không hấp thu (Ammerman et al., 1995)

Dạng phức hữu cơ:

Sử dụng khoáng vi lượng dưới dạng muối vô cơ sử dụng làm thức ăn gia cầm cho thấy có độ sinh khả dụng rất thấp, điều này đòi hỏi các nhà chăn nuôi gia cầm nghiên cứu, đưa vào thức ăn gia cầm nguyên tố vi lượng dưới dạng phức hữu cơ, thường là phức càng cua (chelate) với protein hoặc axit amin

(Ammerman et al., 1995; Biell, 1997; Dziechciarek, 1998; Taylor, 2005), cho

phép nâng cao hoạt tính sinh học của thành phần vi lượng trong thức ăn cũng như nâng cao hệ số hấp thụ vi lượng của các mô vật nuôi 80 - 90%

Theo Nollet (2007), Nollet (2008), Petrovic et al (2006) và Leeson (2003)

trong chăn nuôi gia cầm, lượng bổ sung Cu, Fe, Zn, Mn và Se dưới dạng hữu cơ

"proteinated" có thể giảm được đáng kể so với các hình thức vô cơ của chúng mà không ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng của gà thịt Các tác giả trên cho biết: giá trị sinh học hình thức proteinat của các khoáng vi lượng bổ sung vào khẩu phần ăn cho gà thịt cao hơn ít nhất 30% so với dạng vô cơ của chúng

Dạng phức siêu phân tán: Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ chế tạo các

vật liệu kim loại có kích thước nhỏ tạo điều kiện thuận lợi để ngành chăn nuôi tiếp cận được công nghệ mới sản xuất các chế phẩm bổ sung cho thức ăn chăn nuôi (Miles, 2002) Người ta tạo được các hạt khoáng vi lượng với kích thước rất nhỏ (150-500 nm), có khả năng gắn kết với các hợp chất hữu cơ dưới dạng bột, dung dịch keo hay dạng cơ kim Sau đó bọc các hạt siêu phân tán này (gọi là chức năng hóa bề mặt) bằng một polyme galactan từ rong biển hoặc chitosan Phân tử galactan (carrageenan tạo liên kết hyđro với các phân tử hydoxyl trên bề mặt hạt siêu phân tán để tạo ra một lớp phủ hữu cơ dưới dạng viên bọc Việc bọc các hạt siêu phân tán vào trong một viên polyme làm cho quá trình giải phóng các nguyên tố vi lượng đó vào môi trường bên trong cơ thể được diễn ra một cách từ từ, có điều tiết Nhờ vậy tác dụng tích cực của các nguyên tố vi lượng lên quá trình phát triển của vật nuôi được nâng cao đáng kể so với trường hợp sử dụng phụ gia thức ăn dưới dạng muối vô cơ đơn thuần Tác dụng sinh học của các hạt siêu phân tán (Fe2O3 - ZnO - Cu - Se được chức năng hóa bề mặt bằng lớp phủ caragenan có thể được xem là tương đương các hạt nguyên tố được bọc bằng cách tạo phức với các phân tử protein hoặc các axit amin Phương pháp tạo phức càng cua đòi hỏi sử dụng hóa chất đắt tiền hơn nhiều và để đưa 1 ion kim loại đến vị trí hấp phụ của hệ thống tiêu hóa thì phải tốn 2 phân tử axit amin trong khi với phương pháp mới chỉ cần sử dụng 1 vỏ bọc galactan ta có thể đưa hàng ngàn nguyên tử kim loại đến cùng vị trí Mặt khác, khả năng giải phóng các ion kim loại trong trường hợp sử dụng vỏ bọc galactan sẽ dễ dàng hơn và tiêu tốn năng lượng ít hơn bởi ở kích thước này, hiệu ứng năng lượng bề mặt của các hạt siêu phân tán vẫn được thể hiện (Halford, 2006; Russell and Hugo, 1994) Như vậy, sử dụng chất bổ sung được chế tạo theo công nghệ mới giảm được chi phí sản xuất và tăng hiệu quả sử dụng thức ăn

Sinh khả dụng được hiểu là khả năng của một loại thuốc hoặc một chất sẵn

có, được cơ thể hấp thu để sử dụng cho một quá trình sinh học cụ thể Mức sinh khả dụng của các nguyên tố khoáng vi lượng phụ thuộc rất lớn vào nguồn và bản chất của nguyên liệu thức ăn Hiệu suất hấp thu thực của Cu trong thức ăn ở người

rất thấp (chỉ từ 25% đến 50% , tuỳ thuộc vào mức ăn tự do hoặc hạn chế Theo Baker and Aein (2013 , mức sinh khả dụng của Cu trong một số loại thức ăn dao động rất lớn, từ 0% đến 115% Đối với động vật dạ dày đơn (lợn và gia cầm , độ hữu dụng sinh học của Cu trong phụ phẩm gia cầm là 90%, gluten ngô: 50%; bột

đậu tương: 45%; bột gan bò: 80% (Aoyagi et al., 1993 Đối với gia cầm, độ hữu

dụng sinh học của đồng dưới dạng hợp chất vô cơ rất khác nhau từ 0% đồng ở

dạng oxyt (CuO (Baker et al., 1991; Ledoux et al., 1991 đến 100% ở dạng muối

sulfat và acetate (Nelson, 1997)

Bột huyết có hàm lượng Fe cao (350 ppm , nhưng mức sinh khả dụng của

Fe ở bột huyết đối với gia cầm chỉ đạt 40% đến 50%, đôi khi còn thấp hơn (chỉ khoảng 22% tuỳ thuộc vào phương pháp chế biến (Miller, 1980 Độ hữu dụng sinh học của Fe trong một số loại hạt cốc và hạt có dầu chỉ khoảng 50%; bột thịt xương: 48%; bột phụ phẩm gia cầm: 68%; bột lông vũ: 39%; bột cá: 32%; đậu tương tách vỏ: 45%; bột ngô: 20% Rất nhiều nhân tố khẩu phần ảnh hưởng đến hấp thu sắt ở người và động vật, đặc biệt là quan hệ tương tác giữa Fe và Zn, sự hiện diện của một số axit hữu cơ, vitamin C, cystein, các phytate và các oxalate Tương tự như nhiều nguyên tố vi lượng khác, tỷ lệ hấp thu kẽm từ thức ăn rất biến động Với khẩu phần ăn truyền thống (ngô và khô dầu đậu tương , hiệu suất hấp thu Zn ở động vật không nhai lại nói chung và gia cầm nói riêng rất thấp, đối với các nguyên liệu thức ăn có nguồn gốc động vật, hiệu suất hấp thu 30%, nguồn thực vật chỉ 10% (Baker and Aein, 2013 Một trong những nguyên nhân chủ yếu của hiện tượng này là do Zn thường tồn tại ở dạng liên kết tạo thành phức bền

vững với axit phytic (Maddaiah et al., 1964; Maenz et al., 1996)

Vật liệu nano: là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thước nano mét Đây là đối tượng nghiên cứu của khoa học nano và công nghệ nano, nó liên kết hai lĩnh vực trên với nhau Tính chất của vật liệu nano bắt nguồn từ kích thước của chúng, vào cỡ nanomét, đạt tới kích thước tới hạn của nhiều tính chất hóa lý của vật liệu thông thường Đây là lý do mang lại tên gọi cho vật

liệu Kích thước vật liệu nano trải một khoảng từ vài nm đến vài trăm nm phụ thuộc vào bản chất vật liệu và tính chất cần nghiên cứu (Nagarajan, 2008

Hình 2.2 Hình ảnh thể hiện kích thước nano (màu đỏ)

Nguồn: Chang and Chang - Hu (2007)

Một số nguyên tố khoáng vi lượng ở dạng kích thước nano đã được dùng như thức ăn bổ sung trong việc nâng cao năng lực miễn dịch của lợn hay gia cầm Các nguyên tố vi khoáng dạng nano đi vào cơ thể bằng con đường hấp thu trực tiếp cho nên có tỷ lệ lợi dụng cao hơn rất nhiều so với các nguyên tố vi khoáng

vô cơ thông thường Các nghiên cứu khoa học cho biết nếu tỷ lệ lợi dụng các nguyên tố vô cơ là 30% thì tỷ lệ này đối với các nguyên tố dạng nano lên tới gần

100% (Huang et al., 2014 dẫn theo Vũ Duy Giảng, 2015)

Trong chăn nuôi gia súc và gia cầm, công nghệ nano hướng chủ yếu vào việc ngăn ngừa bệnh vì bệnh là yếu tố nguy cơ nhất gây tác hại đến năng suất và hiệu quả chăn nuôi Muốn ngăn ngừa bệnh thì việc làm tăng sức đề kháng của động vật cũng như làm sạch môi trường nuôi là những biện pháp quan trọng (Vũ Duy Giảng, 2015

Theo Vũ Duy Giảng (2015) thì trong thú y, công nghệ nano hướng vào chiến lược phá vỡ những con đường truyền bệnh và hạn chế các bệnh truyền nhiễm của gia súc và gia cầm Các thuốc vô trùng mới và những chất phủ bề mặt các thiết bị chuồng nuôi bằng chất liệu nano (nanocoating đã được nghiên cứu

và ứng dụng vào sản xuất Các chất phủ bề mặt này vừa dễ làm sạch, vừa có tính

Đường kính ống nano carbon Chất bán dẫn Tế bào hồng cầu Nguyên tử

Đường kính DNA

Hạt cát

Đường kính tóc người Protein

Đường kính ống nano carbon Chất bán dẫn Tế bào hồng cầu

sát khuẩn Trong nuôi trồng thủy sản, một số nguyên tố vi khoáng kích thước nano như selen, sắt… cũng được dùng như thức ăn bổ sung để tăng khả năng tăng trưởng và kháng bệnh của động vật thủy sản, nhưng sử dụng công nghệ nano để xử lý nước, kiểm soát bệnh mới là hướng đi chủ yếu

Thức ăn bổ sung là nguyên liệu đơn hoặc hỗn hợp của các nguyên liệu thức

ăn cho thêm vào khẩu phần ăn để cân đối các chất dinh dưỡng cần thiết cho vật nuôi; duy trì hoặc cải thiện đặc tính của thức ăn chăn nuôi; cải thiện sức khỏe vật nuôi; đặc tính của sản phẩm chăn nuôi Phụ gia thức ăn: chất có rất ít hoặc không

có giá trị dinh dưỡng được bổ sung vào thức ăn chăn nuôi trong quá trình chế biến,

xử lý nhằm duy trì hoặc cải thiện đặc tính nào đó của thức ăn chăn nuôi

Công nghệ nano ứng dụng trong nông nghiệp bao gồm cả trong chăn nuôi, thú ý và nuôi trồng thủy sản hứa hẹn một sự bùng nổ trong việc cải thiện hiệu quả sử dụng các chất dinh dưỡng thông qua phụ gia nano thức ăn chăn nuôi; phá

vỡ hàng rào sản lượng và chất lượng dinh dưỡng thông qua công nghệ sinh học nano (bionanotechnology ; giám sát và kiểm soát côn trùng và vi khuẩn gây bệnh, hiểu biết cơ chế của mối tương tác giữa vật ký sinh, vi khuẩn và vật chủ ở thang phân tử, phát triển thuốc trừ sâu hại hay thuốc thú y và ngư y an toàn thế

hệ mới; bảo quản và bao gói thực phẩm và phụ gia thực phẩm; tăng độ bền của các sợi tự nhiên; tách các chất dây nhiễm khỏi đất và nước, cải thiện thời gian bảo quản của rau và hoa, quản lý chính xác nguồn nước, tái sinh độ phì của đất, cải tạo đất nhiễm mặn, kiểm tra độ axit hóa của đất tưới và ổn định bề mặt đất dễ

bị sói mòn (Vũ Duy Giảng, 2015

Một số hạn chế của phức kim loại dạng nano:

Sự ra đời vật liệu nano là một bước đột phá trong ngành khoa học vật liệu, thúc đẩy sự phát triển của nhiều ngành khoa học cơ bản và khoa học ứng dụng như điện tử, dệt may, mỹ phẩm, hóa chất, môi trường, y học, thực phẩm, năng lượng, xây dựng… Tuy nhiên, độc tính của hạt nano đối với cơ thể con người còn chưa được hiểu biết đầy đủ, dù đã có nghiên cứu về vấn đề này Vì thế, sự quan tâm thích đáng đến việc phát triển loại vật liệu này để vừa có giá trị kinh tế

- xã hội cao, vừa đảm bảo an toàn cho môi trường và sức khỏe con người đang là vấn đề đặt ra cho các nhà quản lý, các nhà khoa học nước ta (Trần Hương, 2014 Ông Georg Karlaganis cảnh báo, vật liệu nano có các đặc tính vật lý, hóa học, sinh học khác nhiều so với loại vật chất có kích thước lớn hơn Khi kích thước hạt nano càng giảm, diện tích bề mặt càng lớn và tạo ra một hiệu ứng rất đặc trưng cho các hạt nano là hiệu ứng bề mặt Hiệu ứng này có thể tạo ra một số tính chất như khả năng ôxy hóa khử mạnh hoặc xúc tác Do kích thước rất nhỏ, các hạt nano dễ xâm nhập vào cơ thể con người qua 3 con đường: hô hấp, hấp thụ

và tiếp xúc qua da Sau đó, chúng đi qua các màng sinh học, tế bào, mô và các bộ phận, từ đó phá hủy các cấu trúc bên trong và gây ra những nguy hiểm cho con người như gây đột biến ADN, phá hủy cấu trúc ADN ty thể (ADN dạng vòng

xoắn kép, thường là plasmid có trong tế bào chất của vi khuẩn , thậm chí làm chết tế bào Tuy nhiên, theo PGS Nguyễn Xuân Phúc - Viện Hàn lâm Khoa học

và Công nghệ Việt Nam, không phải tất cả các hạt nano đều có độc tính như vậy,

mà nó tùy thuộc vào kích thước, nồng độ và liều lượng đưa vào cơ thể (Trần Hương, 2014

2.1.5 Các phương pháp chế tạo hạt o it sắt, đồng, o it kẽm, selen siêu ph n tán

(1) Chế tạo hạt o it sắt (Fe 2 O 3 ) siêu ph n tánbằng phương pháp nghiền

Hạt siêu phân tán có thể được chế tạo theo hai nguyên tắc: vật liệu khối được nghiền nhỏ đến kích thước hạt siêu phân tán hoặc hình thành các hạt siêu phân tán từ việc kết hợp các nguyên tử Cách tiếp cận thứ nhất gồm các phương pháp nghiền

Phương pháp nghiền có ưu điểm là đơn giản và chế tạo được vật liệu với khối lượng lớn Việc thay đổi chất hoạt hóa bề mặt và dung môi không ảnh hưởng nhiều đến quá trình chế tạo Nhược điểm của phương pháp này là tính đồng nhất của các hạt siêu phân tán không cao vì khó có thể khống chế quá trình hình thành các hạt siêu phân tán Chất lỏng được chế tạo bằng phương pháp này thường được ứng dụng cho các ứng dụng vật lí

(2) Chế tạo hạt o it sắt (Fe 2 O 3 ) siêu phân tán bằng phương pháp vi nhũ tương

Vi nhũ tương (microemulsion cũng là một phương pháp được dùng khá

phổ biến để tạo hạt siêu phân tán Với nhũ tương “nước-trong-dầu”, các giọt dung dịch nước bị bẫy bởi các phân tử chất hoạt hóa bề mặt (CHHBM trong dầu (các mixen Đây là một dung dịch ở trạng thái cân bằng nhiệt độ trong suốt, đẳng hướng Do sự giới hạn về không gian của các phân tử CHHBM, sự hình thành, phát triển các hạt siêu phân tán bị hạn chế và tạo nên các hạt siêu phân tán rất đồng nhất Kích thước hạt có thể từ 4-12 nm với độ sai khác khoảng 0,2-0,3

nm (Feltin and Pileni, 1997) Ví dụ, dodecyl sulfate sắt, Fe(DS 2, được dùng trong phương pháp vi nhũ tương để tạo hạt oxit sắt siêu phân tán với kích thước

có thể được điều khiển bằng nồng độ chất hoạt hóa bề mặt (CHHBM là AOT và

nhiệt độ (Arturo et al., 1993)

Phương pháp vi nhũ tương cũng là một phương pháp chế tạo hạt siêu phân tán đã được thế giới ứng dụng từ lâu do khả năng điều khiển kích thước hạt dễ dàng của nó Cơ chế cụ thể của phản ứng xảy ra trong hệ vi nhũ tương như sau: Phản ứng hóa học tạo các chất mong muốn sẽ xảy ra khi ta hòa trộn các hệ vi nhũ tương này lại với nhau Có 2 cách để các phân tử chất phản ứng gặp nhau: cách thứ nhất: Các phân tử chất phản ứng thấm qua lớp màng chất hoạt hóa bề mặt ra ngoài và gặp nhau Nhưng thực tế thì tỷ lệ sản phẩm tạo thành theo cách này là

rất nhỏ, không đáng kể

Cách thứ hai: khi các hạt vi nhũ tương của các chất phản ứng gặp nhau, nếu

có đủ lực tác động thì 2 hạt nhỏ (A,B có thể tạo thành một hạt lớn hơn (C Các chất phản ứng trong 2 hạt nhỏ sẽ hòa trộn, phản ứng xảy ra trong lòng hạt lớn và sản phẩm mong muốn được tạo thành (ở đây là các hạt maghemite Fe2O3) Các hạt Fe2O3 sau khi tạo thành sẽ bị chất hoạt hóa bề mặt bao phủ và ngăn cản không cho phát triển thêm về kích thước

Cũng bằng phương pháp này, người ta có thể chế tạo hạt oxit sắt bao phủ bởi một lớp vàng để tránh oxy hóa và tăng tính tương hợp sinh học Ở đây người

ta dùng cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) là chất hoạt hóa bề mặt và

octane là dầu dung dịch phản ứng (Magali et al., 1982)

(3) Chế tạo hạt o it sắt (Fe 2 O 3 ) siêu phân tán bằng phương pháp thủy nhiệt

Phương pháp thủy nhiệt thường dùng để chỉ phản ứng với sự có mặt của nước hoặc dung môi dưới nhiệt độ và áp suất cao để hòa tan vật liệu khó tan trong điều kiện bình thường

Phương pháp thủy nhiệt được trình bày theo nhiều định nghĩa khác nhau trong một số tài liệu đã công bố

Dẫn theo Jianmin Ma et al (2010); Dengfeng et al (2010); Roy (1994)

tuyên bố rằng chế tạo vật liệu bằng phương pháp thủy nhiệt liên quan đến nước như một chất xúc tác và đôi khi như một thành phần của giai đoạn vững chắc trong quá trình tổng hợp ở nhiệt độ cao (> 100o

C) và áp suất lớn (lớn hơn áp suất khí quyển Byrappa (2007 định nghĩa tổng hợp thủy nhiệt như bất kỳ phản ứng không đồng nhất trong một môi trường nước thực hiện ở trên nhiệt độ phòng và

áp suất lớn hơn 1 atm Yoshimura (1994 định nghĩa nó như phản ứng xảy ra dưới điều kiện áp suất cao nhiệt độ cao (>100oC, >1 atm trong dung dịch nước trong một hệ thống khép kín.Tất cả các định nghĩa trên là tốt để tổng hợp vật liệu Tuy nhiên, không có giới hạn dưới cho nhiệt độ và các điều kiện áp lực Phần lớn các tác giả sửa chữa tổng hợp thủy nhiệt ở trên 100oC và trên 1 atm Theo định nghĩa tất cả, phản ứng thủy nhiệt có thể được mô tả như “bất kỳ phản ứng hóa học không đồng nhất trong sự hiện diện của một dung môi (có nước hoặc nonaqueous trên nhiệt độ phòng và áp suất lớn hơn 1 atm trong một hệ thống khép kín”

Phương pháp thủy nhiệt cơ bản phù hợp Vì vậy chúng tôi sử dụng để nghiên cứu chế tạo hạt oxit sắt siêu phân tán

2.1.5.2 Các phương pháp chế tạo hạt đồng siêu phân tán

(1) Chế tạo hạt đồng siêu phân tán bằng phương pháp khử KBH 4

Trong nghiên cứu của Jin-Wen et al (2011) hạt đồng siêu phân tán được

tổng hợp từ đồng sunfat pentahydrate (CuSO4.5H2O sử dụng một phương pháp mới Để điều khiển quá trình hình thành tâm hạt siêu phân tán, một quá trình khử gồm hai giai đoạn đã được sử dụng Để ngăn cản sự oxy hóa và tập hợp của các hạt siêu phân tán, axit oleic được sử dụng như một dịch chiết và một chất hoạt động bề mặt Ảnh hưởng của những thông số như (tỷ lệ của Cu2+/NaH2PO2, giá trị pH, và nhiệt độ phản ứng đến hình thái học và sự phân tán đã được khảo sát Tất cả hạt siêu phân tán thu được có dạng hình lập phương được xác định bằng phổ nhiễu xạ tia X Kính hiển vi điện tử quét (SEM và kính hiển vi điện tử truyền qua TEM đã chỉ ra hạt đồng siêu phân tán thu được có dạng hình cầu và kích thước trung bình xấp xỉ 30 nm Phổ FT –IR chỉ ra rằng hạt đồng siêu phân tán được bảo vệ bằng axit oleic

Trong nghiên cứu của Qiu-li et al (2010) hạt đồng siêu phân tán có độ

đồng đều cao được chuẩn bị bằng phương pháp khử hóa học sử dụng KBH4 như

là chất khử Ảnh hưởng của tỷ lệ chất phản ứng, nồng độ của CuSO4, nhiệt độ phản ứng, phân bố kích thước hạt và tốc độ chuyển hóa đã được nghiên cứu Hình thái học của hạt đồng siêu phân tán được xác định bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM Kết quả chỉ ra rằng, điều kiện tối ưu của quá trình tổng hợp hạt đồng siêu phân tán như sau: tỷ lệ mol của KBH4/CuSO4 là 0,75, nồng độ của CuSO4: 0,4 mol/l, nhiệt độ phản ứng là 300C và chất ổn định là butanol Kích thước hạt đồng siêu phân tán trung bình thu được phần lớn dạng hình cầu khoảng 100 nm Một trong yếu tố ảnh hưởng đến hình thái và kích thước của hạt đồng siêu phân tán là nồng độ chất ổn định Đó là yếu tố quan trọng để phân tán hiệu quả trong quá trình chế tạo hạt siêu phân tán Bề mặt hoạt động của các hạt siêu phân tán lớn làm chúng tập hợp và dễ hình thành những cụm có kích thước lớn Việc thêm chất phân tán là một loại polymer có thể ngăn cản quá trình tập hợp này Chất phân tán có hai nhóm cơ bản, nhóm ưa nước (hydrophilic group gắn với bề mặt của các hạt đồng, trong khi nhóm kỵ nước hướng ra ngoài dung dịch Vì vậy, bề mặt của hạt đồng được phủ bằng một lớp film mỏng hữu cơ, điều này làm giảm

sự va chạm giữa các nhân của bột đồng siêu phân tán Do đó, nó chống lại quá trình tập hợp và cải thiện sự phân tán của các hạt siêu phân tán Đồng thời, nó cản trở đồng tiếp xúc với oxy và chống lại quá trình oxy hóa Trong nghiên cứu này, bốn chất ổn định đã được lựa chọn để tiến hành thí nghiệm bao gồm polyvinyl pyrrolidone (PVP), glycerol, n-butanol và PEG−400

Trong nghiên cứu của Hassan et al (2011) hạt đồng siêu phân tán đã được

tổng hợp và nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng như nhiệt độ phản ứng, tỷ lệ giữa nồng độ chất khử và tiền chất đến hình thái và kích thước hạt nano thông qua hai phương pháp khử hóa học và điện hóa Trong phương pháp khử hóa học, hạt đồng siêu phân tán được chuẩn bị từ dung dịch muối đồng sunfat, sử dụng NaBH4 như

là chất khử và sau đó hạt nano được ổn định bằng polyvinylpyrrolidone trong môi trường khí nitơ Nhiệt độ và tỷ lệ nồng độ chất khử và tiền chất ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp và kích thước hạt nano đồng Hạt đồng siêu phân tán với kích thước trung bình 30 nm thu được khi tỷ lệ nồng độ chất khử gấp hai lần tiền chất trong khoảng nhiệt độ 60 - 750C Trong phương pháp điện hóa, hạt đồng siêu phân tán được chuẩn bị trong bể phản ứng chứa dung dịch đồng sunfat đã được axit hóa Hạt nano đồng hình thành một lớp xốp mỏng trên điện cực và dễ dàng được tách ra Kích thước hạt đồng siêu phân tán kích thước 10 nm được kiểm soát bởi nồng độ chất điện ly và cường độ dòng điện So sánh giữa hai phương pháp chỉ ra rằng kích thước hạt siêu phân tán được bằng phương pháp điện hóa nhỏ hơn nhưng quá trình điều khiển kích thước hạt siêu phân tán khó hơn so với phương pháp khử hóa học Trong hai phương pháp này, nhiều thông số như nhiệt

độ, thời gian phản ứng, nồng độ chất khử, nồng độ chất ổn định ảnh hưởng đến quá trình hình thành và phát triển mầm tinh thể, sự co cụm (cluster dẫn đến ảnh hưởng tới sự phân bố kích thước hạt

(2) Chế tạo hạt đồng siêu ph n tán bằng phương pháp khử hydrazin (N 2 H 4 )

Trong nghiên cứu của Xiangling et al (2005) một phương pháp khử hóa

học đơn giản đã được sử dụng để chế tạo hạt đồng siêu phân tán Phương pháp này có thể tạo ra những hạt siêu phân tán bằng cách không sử dụng bất kỳ chất bảo vệ nào Trong nghiên cứu này, nồng độ của chất phản ứng và nhiệt độ ảnh hưởng mạnh đến hình dạng của hạt nano đồng Khi nồng độ chất phản ứng thấp, hạt đồng siêu phân tán có dạng hình lập phương Khi nồng độ chất phản ứng cao, hạt đồng siêu phân tán thu được có dạng hình cầu Số hạt rỗng tăng lên khi phản ứng được thực hiện trong điều kiện nhiệt độ thấp Phổ hấp phụ của hạt đồng siêu phân tán rỗng được quan sát ở vùng bước sóng màu đỏ, điều này có thể tạo ra vật liệu quang học mới

(3) Chế tạo hạt đồng siêu phân tán bằng phương pháp khử (NaBH 4 )

Trong nghiên cứu khác của Abdulla-Al-Mamun et al (2009 , hạt đồng siêu

phân tán được tổng hợp thành công bằng cách khử muối đồng nitrat (Cu(NO3)2) bằng borohydride (NaBH4 trong hỗn hợp dung môi nước/CH3CN, trong điều kiện sục khí argon Các hạt đồng siêu phân tán, lần đầu tiên đã được tổng hợp với quy mô lớn với sự có mặt của acetonitrile (CH3CN trong nước để tránh sự oxy hóa Những tính chất đặc trưng của hạt đồng siêu phân tán được xác định bằng phổ hấp phụ nguyên tử Uv-Vis, kính hiển vi điện tử truyền qua TEM, phổ X- quang điện tử (XPS , phổ nhiễu xạ tia X (XRD Hình ảnh TEM cho thấy hạt đồng siêu phân tán đồng nhất có cấu trúc hình lập phương với kích thước nhỏ hơn 100 nm Phương pháp mới này cho thấy sự ổn định tuyệt vời của hạt nano

đồng so với sự bảo vệ hạt nano đồng bằng citrate Điều này cung cấp một cách hiệu quả để cải thiện việc điều khiển cấu trúc và kích thước hạt đồng siêu phân tán Trong nghiên cứu này, hạt đồng siêu phân tán được tổng hợp sử dụng Cu (II nitrat và NaBH4 với tỷ lệ mol 6:1 250 mg Cu(NO3 2 3H2O được hòa tan trong

70 ml dung dịch CH3CN và 30 ml H2O cất Trong điều kiện khuấy mạnh, dung dịch NaBH4 được thêm vào hệ phản ứng từng giọt thông qua một bơm dưới điều kiện khí argon Dung dịch NaBH4 được đưa liên tục khoảng 2 – 8 ml vào hệ phản ứng cho đến khi màu của dung dịch quan sát được chuyển sang màu vang đỏ Sau khi phản ứng khử kết thúc, dung dịch được ly tâm và hạt được tách ra bằng cách rửa với methanol và sấy khô trong chân không

Phương pháp này cho thấy sự ổn định tuyệt vời của hạt đồng siêu phân tán

so với sự bảo vệ hạt đồng siêu phân tán bằng citrate Chúng tôi sử dụng phương pháp này để nghiên cứu chế tạo hạt Cu siêu phân tán

2.1.5.3 Các phương pháp chế tạo hạt oxit kẽm (ZnO) siêu phân tán

Đến nay, có nhiều phương pháp để tổng hợp hạt ZnO siêu phân tán đã được sử dụng phổ biến như phương pháp nhũ tương hóa, tổng hợp pha dung dịch (Solution-phase synthesis , CVD, lắng đọng xung laser (pulsed-laser deposition), phương pháp EBL (electron-beam lithography kết hợp với CVD hay phương pháp dung dịch Mỗi phương pháp đều có ưu điểm và nhược điểm riêng, quan trọng hơn là tùy vào mục đích sử dụng khác nhau, người ta sẽ chọn phương pháp chế tạo phù hợp nhất Trong nghiên cứu này, chúng tôi tổng hợp oxit kẽm siêu phân tán theo phương pháp thủy nhiệt theo các nhiệt độ phản ứng khác nhau

chất thường là các muối kẽm (kẽm nitrat hay kẽm axetat, kẽm sunfat… được hòa tan trong dung môi có thể là nước hay dung môi hữu cơ Trong môi trường nước, Zn2+ có thể tồn tại dưới dạng những nhóm hydroxyl như ZnOH+ (aq), Zn(OH)2 (aq), Zn(OH)42- (aq Những mầm ZnO sẽ được hình thành bởi quá trình khử các nhóm hydroxyl này theo phương trình:

Zn(OH)2 (aq)  ZnO (s) + H2O (aq)

Sự phát triển cấu trúc của ZnO trong dung dịch phụ thuộc vào nhiều yếu

tố như nhiệt độ, thời gian phản ứng, độ pH của dung dịch… Trong dung dịch, bên cạnh dung môi và tiền chất, sự có mặt của các amin

(hexamethylenetetramine - HMTA, ethylenediamine, triathanolamine… với nồng độ thích hợp giúp sẽ ổn định độ pH của dung dịch Môi trường pH thích hợp sẽ là nhân tố quyết định cho phản ứng tạo sợi hạt ZnO siêu phân tán Thông thường, với nhiệt độ cho phản ứng thủy phân và ngưng tụ của các muối kẽm từ

50oC – 200oC thì pH của dung dịch vào khoảng 5 - 12 sẽ thuận lợi cho ZnO phát

triển cấu trúc sợi (Bolotin et al., 2008)

(2) Chế tạo hạt ZnO siêu ph n tán bằng phương pháp thủy nhiệt

Phương pháp thủy nhiệt thường dùng để chế tạo hạt ZnO siêu phân tán tương tự như chế tạo hạt sắt oxit siêu phân tán được trình bày mục chế tạo hạt sắt oxit siêu phân tán bằng phương pháp thủy nhiệt tại mục 2.1.5.1

Phương pháp thủy nhiệt cơ bản phù hợp Vì vậy chúng tôi sử dụng để nghiên cứu chế tạo hạt oxit kẽm siêu phân tán

2.1.5.4 Các phương pháp chế tạo hạt selen siêu phân tán

Các phương pháp tổng hợp khác nhau đã được sử dụng để điều chế hạt selen siêu phân tán với kích thước hạt khác nhau phụ thuộc vào những mục đích

sử dụng Hiện nay, hạt selen siêu phân tán chủ yếu được tổng hợp bằng hai phương pháp chính là phương pháp vật lý và phương pháp hóa học

(1) Phương pháp vật lý

Phương pháp bay hơi vật lý

Bay hơi vật lý bao gồm kỹ thuật ngưng tụ khí trơ, đồng ngưng tụ và ngưng

tụ dòng hơi phun trên bia bắn Kỹ thuật ngưng tụ khí trơ: cho hóa hơi sợi dây selen tinh khiết ở nhiệt độ cao trong điều kiện chân không, sau đó dòng hơi selen nguyên tử quá bão hòa được ngưng tụ và phát triển thành hạt siêu phân tán khi tiếp xúc với khí Heli và được làm lạnh bởi nitơ lỏng Kỹ thuật đồng ngưng tụ: tương tự như ngưng tụ khí trơ nhưng quá trình hình thành và phát triển hạt xảy ra trên lớp bằng dung môi thích hợp Kỹ thuật ngưng tụ khí trơ và đồng ngưng tụ được thực hiện ở nhiệt độ cao (>2.000oC , sản phẩm tạo ra có độ tinh khiết cao, kích thước hạt selen siêu phân tán trung bình 75nm (phương pháp ngưng tụ khí trơ , 12nm (phương pháp đồng ngưng tụ

 Phương pháp ăn mòn laser

Vật liệu ban đầu là một tấm selen được đặt trong một dung dịch có chứa chất hoạt hóa bề mặt Một chùm laser dạng xung có buớc sóng 532 nm, độ rộng xung là 10 ns, tần số 10Hz, năng lượng mỗi xung là 90mJ, đường kính vùng kim loại bị tác dụng từ 1nm - 3nm Dưới tác dụng của chùm laser xung, các hạt nano

có kích thước khoảng 10 nm được hình thành và được bao phủ bởi chất hoạt hóa

bề mặt CnH2n+1SO4 Na (với n = 8, 10, 12, 14 nồng độ từ 0,001 đến 0,1 M

(2) Các phương pháp hóa học

Phương pháp hóa học là một trong những phương pháp có nhiều ưu điểm hơn cả trong việc tổng hợp hạt selen siêu phân tán Ưu điểm nổi trội nhất phải kể đến là mức độ đồng nhất hóa học rất tốt Do đó có thể trộn lẫn các chất khác nhau

ở cấp độ phân tử, thiết bị đơn giản, có thể kiểm soát được các điều kiện phản ứng, các điều kiện ảnh hưởng đến kích thước hạt và hơn nữa còn điều khiển được kích thước hạt mong muốn

Phương pháp phân hủy nhiệt

Phương pháp phân hủy nhiệt thường sử dụng một muối của selen và axit béo mạch dài, hỗn hợp này được đem nung ở nhiệt độ <3000C để thu được tinh thể selen siêu phân tán kích cỡ nhỏ với khoảng phân bố kích thước hạt hẹp

Phương pháp sử dụng màng các chất đa điện li

Các chất cao phân tử chứa các nhóm có khả năng ion hoá được gọi là các chất đa điện li, đặc điểm chính của các chất đa điện li đó là cấu trúc của mạch cao phân tử tích điện, có sự phân bố các đối ion ở trong mạch và xung quanh mạch cao phân tử Do đặc điểm như vậy nên chúng có thể tạo thành các “hố” kích thước nano mang điện tích âm và sẽ giữ các ion Se4+

trong đó Phương pháp sử dụng màng các chất đa điện li có thể tổng hợp được các hạt siêu phân tán với kích thước khoảng 2 - 4 nm với độ đồng đều cao

 Phương pháp polyol

Là một trong những phương pháp đơn giản để điều chế hạt selen siêu phân tán, trong phương pháp polyol thì các diol đóng vai trò là các chất khử, khử Se4+

thành Se Các diol thường được dùng như etylenglycol, poly etylenglycol ngoài

ra còn sử dụng các polyme, chất hoạt động bề mặt làm chất mang nhằm chống lại sự co cụm của các hạt nano selen Hình dạng và kích thước của các hạt selen siêu phân tán thu được phụ thuộc vào nồng độ và nhiệt độ của các chất phản ứng Các hạt selen siêu phân tán thu được bằng phương pháp này thường có kích thước tương đối nhỏ và có độ đồng đều cao

Phương pháp khử hóa học trong dung dịch nước

Phương pháp chế tạo hạt kim loại siêu phân tán nói chung đã được rất nhiều nhà khoa học trên thế giới nghiên cứu Phương pháp truyền thống thường được

sử dụng chủ yếu là: điện hóa, khử hóa học, khử nhiệt, sinh học, khử do bức xạ ion hóa… Nguyên tắc chung của các phương pháp này là khử ion kim loại trong dung dịch thành nguyên tử kim loại, sau đó các nguyên tử liên kết với nhau thành tập hợp rồi phát triển kích thước thành các hạt nano và sử dụng polyme làm chất

ổn định như PVP, PVE, chitosan Hướng nghiên cứu tập trung chủ yếu ứng

dụng của selen tập trung vào lĩnh vực quang điện và sản xuất vật liệu gốm, tạo màu cho thủy tinh và một số ứng dụng trong y học Tuy nhiên ở Việt Nam chưa

có đơn vị nào nghiên cứu chế tạo hạt selen siêu phân tán Đặc biệt là ứng dụng selen vào thành phần thức ăn cho gia cầm để nâng cao chất lượng của ngành chăn nuôi gia cầm Trong đề tài này chúng tôi tập trung nghiên cứu chế tạo hạt

selen siêu phân tán bằng phương pháp dung dịch nước

Phương pháp dung dịch nước được sử dụng rộng rãi hơn so với các phương pháp khác nhờ sử dụng thiết bị đơn giản, trong đó phản ứng hình thành hạt selen được diễn ra trong một dung dịch đồng nhất chứa các thành phần tham gia ban đầu là các ion Se4+

hòa tan cùng với chất chống tập hợp và tác nhân khử được thêm vào sau bằng cách nhỏ giọt Phương pháp khử hóa học là dùng các tác nhân hóa học để khử ion Se4+ thành Selen kim loại

2.1.6 Chitosan

Chitosan là một polysacarit mạch thẳng được cấu tạo từ các glucosamine (đơn vị đã deaxetyl hóa và N-acetyl-D-Glucosamine (đơn vị chứa nhóm acetyl) liên kết tại vị trí β-(1-4), có nguồn gốc tự nhiên, tập trung nhiều trong vỏ các loài thủy sản giáp xác như tôm, cua, mai mực Nó có khả năng hòa hợp và tự phân hủy sinh học, độc tính thấp, hoạt tính sinh học cao và đa dạng như kháng khuẩn, kháng nấm, tăng sinh tế bào, tăng cường miễn dịch của cơ thể với các tác dụng kích thích sản sinh bạch cầu, giảm cholesterol trong máu, hạn chế sự phát triển của khối u, có tác dụng tốt trên các vết thương, vết bỏng Chitosan có nhiều ứng dụng trong thương mại và y sinh Nó có thể được dùng trong nông nghiệp với vai trò xử lý hạt giống và thuốc trừ dịch hại sinh học, giúp cây trồng chống lại các loại bệnh do nấm Trong sản xuất rượu vang, nó có thể được sử dụng như là tác nhân lọc cặn và bảo quản Trong công nghiệp, nó có thể được sử dụng trong sơn tự làm liền vết trầy xước polyurethane Trong y học, nó

D-có thể được ứng dụng trong băng gạc y tế để làm giảm chảy máu và chống nhiễm khuẩn; truyền tải thuốc qua da Một ứng dụng khác còn gây tranh cãi là, chitosan được xác nhận là có tác dụng hạn chế việc hấp thu chất béo, tạo tiềm năng lớn cho các sản phẩm giảm béo tuy nhiên cũng có những bằng chứng phủ nhận điều này Nhiều công dụng khác của chitosan vẫn còn đang được nghiên cứu trong đó

có sử dụng như là chất xơ trong thực phẩm

2.1.7 Một số phương pháp chuyển đổi dung dịch huyền phù của hạt siêu phân tán thành dạng bột để bảo quản

2.1.7.1 Phương pháp sấy phun chân không

Sấy phun chân không là phương pháp sấy nhanh bằng dòng không khí nóng tạo ra sản phẩm dạng bột từ các mẫu dạng lỏng hoặc dạng huyền phù Đây là