Nghiên cứu sử dụng một số chế phẩm vi sinh dùng trong ủ chua cỏ voi làm thức ăn cho gia súc nhai lại”

Khi bắt đầu ủ chua, người ta tìm thấy trong thức ăn đem ủ có đủ loại visinh vật, cả có ích và có hại trong đó quan trọng nhất là các loại vi sinh vật sau: Vi khuẩn: Quá trình lên men thứ

PHẦN 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Theo số liệu thống kê của Tổng Cục Thống Kê 2010 cho thấy: hiện nay

cả nước ta có khoảng 2913.4 con trâu, 5916.3 con bò Việt Nam là một nướcnông nghiệp, nguồn phụ phẩm nông nghiệp hàng năm có khối lượng rất lớn.Tuy nhiên nguồn phụ phẩm và thức ăn thô xanh lại chưa được người nôngdân sử dụng hợp lý để chăn nuôi số gia súc này nên đã gây lãng phí và ảnhhưởng xấu đến môi trường

Đã có nhiều nghiên cứu về việc sử dụng nguồn phụ phẩm nông nghiệptrong chăn nuôi gia súc nhai lại như nghiên cứu của Bùi Văn Chính vàNguyễn Thế Tào (1985) [3] đã tiến hành nghiên cứu dùng biện pháp kiềm hóa

để chế biến và dự trữ thân cây ngô già làm thức ăn cho gia súc nhai lại; LýKim Bảng và Lê Thanh Bình (1988) [5] nghiên cứu ứng dụng vi sinh vậttrong bảo quản thức ăn xanh cho trâu, bò Kết quả thí nghiệm cho thấy mẫu ủsau 5-6 tháng có kết quả khá tốt, thức ăn ủ có hàm lượng protein, acid lacticcao hơn, thơm ngon hơn so với không ủ, đặc biệt là việc bảo quản thức ănxanh này rất có ý nghĩa trong việc giải quyết vấn đề thiếu hụt thức ăn xanhtrong mùa khô

Hướng nghiên cứu bổ sung chế phẩm vi sinh vật dùng trong ủ chuathức ăn thô xanh để tăng hàm lượng chất dinh dưỡng và tăng thời gian bảoquản, sử dụng chúng là một hướng nghiên cứu mới trong thời gian gần đây

Sản phẩm ủ chua bổ sung chế phẩm vi sinh trong chế biến cây thức ănthô xanh giảm được thời gian lên men, nâng cao giá trị dinh dưỡng của cỏ voi

ủ chua, tạo sản phẩm thơm ngon hơn cho gia súc, giảm sức ép về giá thành

thức ăn chăn nuôi và góp phần thực hiện hóa mục tiêu phát triển đàn bò đến

2020 đạt 500000 con bò sữa và 12.5 triệu bò thịt mà Bộ Nông Nghiệp và pháttriển nông thôn đã đề ra

Xuất phát từ thực tiễn trên chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu đề tài:

“ Nghiên cứu sử dụng một số chế phẩm vi sinh dùng trong ủ chua cỏ voi làm thức ăn cho gia súc nhai lại”

1.2 Mục tiêu của đề tài

Đánh giá được hiệu quả của việc sử dụng các chế phẩm vi sinh vậtBOB, VCN1, VCN2 dùng trong chế biến và bảo quản cây cỏ voi làm thức ăncho gia súc nhai lại

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

1.3.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài

- Cỏ voi ủ chua có bổ sung các chế phẩm vi sinh tổn thất dinh dưỡngtương đối ít, giữ lại được hoạt tính sinh tố A, thường đạt được 1/3 so với dạng tươi

- Chế phẩm vi sinh vật đa chủng kết hợp được khả năng phân giải tinhbột, đường dễ tan, xenluloza, protein tạo sản phẩm thơm ngon cho gia súc.Nâng cao được tỷ lệ tiêu hóa thức ăn cho gia súc

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

- Phương pháp ủ chua này không đòi hỏi thiết bị tốn kém nên giá thànhsản phẩm hạ, dễ áp dụng trong điều kiện chăn nuôi nông hộ, trang trại nhỏ

- Cỏ voi sau khi ủ của đề tài có khả năng ứng dụng vào thực tiễn cao dogiá cả phù hợp với bà con nông dân và phương pháp làm đơn giản

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Cơ sở khoa học của đề tài

2.1.1 Đặc điểm vai trò của thức ăn thô xanh và phụ phẩm nông nghiệp vùng nhiệt đới

Thức ăn xanh bao gồm các loại cỏ xanh, thân, lá, ngọn non của các loạicây bụi, cây gỗ được sử dụng trong chăn nuôi Thức ăn xanh có chứa 60 –85% nước đôi khi cao hơn Chất khô trong thức ăn xanh có hầu hết các chấtdinh dưỡng cần thiết cho động vật và dễ tiêu hoá Gia súc nhai lại có thể tiêuhoá trên 70% các chất hữu cơ trong thức ăn xanh Thức ăn xanh chứa hầu hếtcác chất dinh dưỡng cần thiết cho gia súc Chúng chứa protein dễ tiêu hoá,giàu vitamin, khoáng đa lượng, vi lượng ngoài ra còn chứa nhiều hợp chất cóhoạt tính sinh học cao

Thành phần dinh dưỡng của thức ăn xanh phụ thuộc vào giống câytrồng, điều kiện khí hậu, đất đai, kỹ thuật canh tác, giai đoạn sinh trưởng…Cây được bón nhiều nhất là đạm hàm lượng protein cao nhưng chất lượngprotein thấp vì làm tăng nitơ phi protein như nitrat, amit

Nhìn chung thức ăn xanh ở nước ta rất phong phú và đa dạng nhưnghầu hết chỉ sinh trưởng vào mùa mưa còn mùa đông và mùa khô thường thiếunghiêm trọng

Thức ăn thô bao gồm cỏ khô, rơm, thân cây ngô già, cây lạc, thân đậu

đỗ và các phụ phẩm nông nghiệp khác Loại thức ăn này thường có hàmlượng xơ cao (20-35% tính trong chất khô) và tương đối nghèo chất dinhdưỡng nhưng ở nước ta diện tích đất nông nghiệp bình quân trên đầu ngườirất thấp (0.1ha/người), bãi chăn thả ít phần lớn bãi chăn thả là đồi núi trọc có

độ dốc cao, đất xấu và khô cằn Do đó ở nhiều vùng thức ăn thô và phụ phẩmnông nghiệp không đủ đáp ứng nhu cầu của gia súc cho nên cần bổ sung thêmmột phần cỏ xanh hoặc các loại thức ăn khác

2.1.1.1 Thức ăn thô xanh hàm lượng chất xơ cao

Chất xơ (cây cỏ, rơm, rạ…), thành phần chủ yếu của chất xơ bao gồm:xenluloza, hemixenluloza và ligin Xenluloza và hemixenluloza là thành phầnchính của các loại thức ăn thô xanh Xenluloza đóng vai trò chủ yếu, do vậykhi nói đến tiêu hoá chất xơ, người ta thường quan tâm đến vấn đề tiêu hoáxenluloza

Hàm lượng chất xơ tuỳ thuộc vào từng loại thức ăn khác nhau thì khácnhau nhưng thường biến động từ 20-45% Ví dụ các loại thức ăn xanh chiếm16-20%, thức ăn ủ tươi chiếm 22-28%, trong cỏ và rơm khô chiếm 28-46%

Chất xơ có ý nghĩa sinh lý rất quan trọng đối với gia súc nhai lại Nókhông chỉ là nguồn cung cấp năng lượng mà còn là nhân tố đảm bảo độ choán

dạ cỏ hoạt động bình thường và tạo khuôn phân trong dạ dày Trong 24h ở dạ

cỏ bò lượng acid béo bay hơi (AXBBH) được tạo ra giá trị năng lượng từ10.000-15.000 kcal Người chăn nuôi cần hiểu ý nghĩa quan trọng này để không

để bò bị đói

Các thí nghiệm cũng chứng minh rằng: thay đổi tương quan chất xơ,protein, glucid dễ tiêu, nguyên tố vi lượng, chất khoáng, mỡ và vitamin trongkhẩu phần sẽ dẫn đến hai hệ quả: kích thích hoặc ức chế các quá trình tiêu hoá

ở dạ cỏ và ảnh hưởng đến mức độ sử dụng chất xơ của bò Chính vì thế trongquá trình chế biến thức ăn thô xanh, như nghiền, thái, xử lý bằng kiềm hoặcacid, bảo quản hoặc ủ tươi đều vì mục đích làm cho chúng dễ bị tác động bởienzyme nên đã nâng cao tỷ lệ tiêu hoá các chất dinh dưỡng đặc biệt là tiêuhoá chất xơ

Có thể chia vật chất khô của thức ăn xơ thô thành 2 phần là phần nộibào và vách tế bào Phần nội bào chiếm 1 tỷ lệ rất nhỏ chứa các chất dễ hòatan và dễ lên men như đường và tinh bột Vách tế bào gồm phần xơ bị ligninhóa (NDF), một ít keo thực vật (pectin) và một ít glycoprotein Thành phầnpectin dễ được lên men trong dạ cỏ Protein trong vách tế bào phụ thuộc vàomức độ lignin hóa Vi sinh vật dạ cỏ không phân giải được lignin và hàmlượng của nó càng cao (khi thực vật già hóa) thì tỷ lệ tiêu hóa nói chung sẽ bịhạn chế

Thức ăn xơ thô nhiệt đới nói chung có chất lượng thấp hơn thức ăn xơthô ôn đới Những thức ăn thô chất lượng thấp như rơm, rạ có 2 đặc trưng cơbản: cấu trúc vách tế bào bị lignin hóa phức tạp và thành phần dinh dưỡngkhông cân đối.

* Cấu trúc vách tế bào phức tạp bao gồm chủ yếu là xenluloza, hemixenluloza và lignin.

Xenluloza là cấu trúc chủ yếu của tế bào thực vật, chiếm khoảng 47% VCK của thức ăn thô Xenluloza là chuỗi hidratcacbon đơn giản, phân tửmạch thẳng được tạo bởi β-D-glucoza bằng liên kết β-1,4-glucozit Mỗi phân

32-tử có thể lên tới hàng vạn đơn vị Trong tự nhiên xenluloza tồn tại dưới dạngchuỗi tinh thể Xenluloza bao gồm nhiều chuỗi thẳng liên kết với nhau thành

bó dài nhờ mạch nối hydrogen tạo thành các sợi xenluloza bền vững(microfibril) được bao bọc bởi các thành phần khác của vách tế bào Cácmicrofibril tập hợp lại tạo thành các macrofibril

Hemixenluloza là những heteropolisaccarit được cấu tạo từ các loạiđường thuộc nhóm hexoza (glucoza, manoza, galactoza) và nhóm pentoza(xyloza, arabinoza) Hemixenluloza bao bọc xung quanh các microfibril cùngvới một số thành phần khác như pectin và glycoprotein Có thể coiHemixenluloza cùng với pectin và glycoprotein như là vữa để gắn kết cácmicrofibil lại trong macrofibrin Hemixenluloza thường liên kết với các cấutrúc phenolic bao quanh các sợi xenluloza Hemixenluloza không hòa tantrong nước nhưng hòa tan trong dung dịch kiềm và bị thủy phân bởi acid dễdàng hơn so với xenluloza

Lignin là hetero-polyme vô định hình của các loại rượu phenolic.Lignin không hòa tan trong nước, dung môi hữu cơ bình thường , trong acidđậm đặc và rất bền với các enzyme vi sinh vật dạ cỏ Nhưng dưới tác dụngcủa dung dịch kiềm, bisulfitnatri hay acid sulfuro một phần lignin bị phân giải

và chuyển vào dung dịch Lignin hóa là giai đoạn cuối cùng của sự phát triển

ở tế bào thực vật Thực vật càng già thì hàm lượng lignin càng cao Mức độlignin hóa càng cao làm cho thành tế bào thực vật trở nên cứng và bền vững,

có ý nghĩa lớn đối với các cơ quan chống đỡ ở thực vật nhưng lại gây khókhăn trong việc tiêu hóa xơ ở dạ cỏ loài nhai lại Trong vách tế bào lignin liên

kết với hemixenluloza/xenluloza bằng các mạch nối este và hydrogen Ngoài

ra lignin còn liên kết với protein bằng các mạch nối hóa trị Ngoài các phân tửlignin trong vách tế bào còn có các monome phenolic tồn tại ở dạng tự do.Các phân tử phenolic này có ảnh hưởng ức chế đối với vi sinh vật dạ cỏ vàenzyme của chúng

2.1.1.2 Hàm lượng N, khoáng, vitamin và glucid dễ tiêu thấp

Trong rơm, rạ, thân cây ngô già, cỏ voi…hàm lượng protein rất thấp 6%) Lượng protein (N) ít ỏi này lại khó sử dụng do chúng tồn tại ở dạng liênkết chặt chẽ với vách tế bào bị lignin hoá Các cây cỏ lâu năm cũng vậy, hàmlượng protein thô giảm xuống rõ rệt theo tuổi, trong mùa khô và sau giai đoạn

(2-ra hoa

Tất cả các loại thức ăn thô đều thiếu khoáng, kể cả khoáng đa lượng(Ca, P, Na) và các nguyên tố vi lượng, cũng như các loại vitamin, đặc biệt làvitamin A và D3.

Trong các loại cỏ thu hoạch muộn và các loại rơm, ngũ cốc hàm lượngbột đường cũng như chất xơ dễ tiêu thấp Hầu hết đường dễ tiêu bị mất đi quaquá trình hô hấp trong khi phơi khô và bảo quản

2.1.2 Đặc điểm sinh học của cây cỏ voi

2.1.2.1 Nguồn gốc lịch sử và phân loại thực vật

Cỏ voi có tên khoa học là Pennisetum purpuseum Nguồn gốc ở vùng

cận nhiệt đới Châu Phi (Zimbabuê) Hiện nay được trồng hầu hết các nướcnhiệt đới và cận nhiệt đới

Có nhiều giống, cho năng suất cao là giống lai giữa P.purpuseum vàP.glacum có tên là King, có nơi gọi là King grass, trồng nhiều ở Indonesia.Giống cỏ voi lai cao sản khác nữa là Florida napier trồng nhiều ở Philippine

Cỏ voi được đưa vào Việt Nam từ rất sớm và đang là giống cỏ chủ lực đượctrồng để nuôi trâu, bò

2.1.2.2 Đặc điểm sinh vật học

Là cỏ lâu năm, thân đứng có thể cao từ 4 – 6m, nhiều đốt, những đốtgần gốc thường ra rễ, hình thành cả thân ngầm phát triển thành bụi to, lá hìnhdải có mũi nhọn đầu, nhẵn, bẹ lá dẹt ngắn và mềm có khi dài tới 30cm, rộng2cm Chùm hoa hình truỳ giống đuôi chó mầu vàng nhạt Rễ phát triển mạnh,

ăn sâu có khi tới 2m

2.1.2.3 Đặc điểm sinh thái học

Cỏ voi chịu được khô hạn, giai đoạn sinh trưởng chính trong mùa hèkhi nhiệt độ và ẩm độ cao Sinh trưởng chậm trong mùa đông và mẫn cảm vớisương muối Nhiệt độ thích hợp nhất cho sinh trưởng từ 25 – 300C Nhiệt độthấp nhất cho sự sinh trưởng khoảng 150C Cỏ voi có thể sinh trưởng ở nhữngvung cao tới 2000m so với mực nước biển Thích hợp nhất với đất giầu dinhdưỡng có tầng canh tác sâu, pH = 6 – 7, đất không bùn, úng Thích hợp trongnhững vùng có lượng mưa khoảng 1500 mm/năm

2.1.3 Vai trò và hoạt động của vi sinh vật trong ủ chua thức ăn xanh

Nguyên lý ủ chua thức ăn :

Thực chất của việc ủ chua thức ăn là xếp chặt thức ăn thô xanh vào hố kín(hoặc túi kín) không có không khí Trong quá trình ủ đó các vi khuẩn biến đổi cácđường dễ hòa tan như fructan, saccaroza, glucoza, fructoza, pentoza thành acid lactic,acid acetic và các acid hữu cơ khác Do đó nhanh chóng đưa độ pH của thức ăn ủ hạ

xuống 4-4.5, ở độ pH này hầu hết các loại vi sinh vật và các men (enzim) chứatrong thực vật đều bị ức chế Làm như vậy thì sự hoạt động lên men của các vikhuẩn Lactic tăng dần, đều tiên là vi khuẩn Streptococus lactic, sau đó làLactobacter lactic, còn vi khuẩn Bacterium coli thì hoạt động giảm dần Nhờ vậythức ăn ủ chua có thể bảo quản được hàng năm.

Để đáp ứng nguyên lý ủ chua, nguyên liệu ủ chua phải được thái nhỏ(3-4cm), sau đó lần lượt cho vào túi ủ theo từng lớp rồi nén chặt (điều kiệnyếm khí) Sử dụng máy hút chân không để nén nguyên liệu và đảm bảo hếtkhông khí

Khi bắt đầu ủ chua, người ta tìm thấy trong thức ăn đem ủ có đủ loại visinh vật, cả có ích và có hại trong đó quan trọng nhất là các loại vi sinh vật sau:

Vi khuẩn:

Quá trình lên men thức ăn xanh xảy ra nhờ chính nhóm vi khuẩn Lactic

và nhóm vi khuẩn khác thường có sẵn trên bề mặt thân cây cỏ Đây là nhóm

vi khuẩn có ích rất cần thiết trong thức ăn ủ chua Chúng lên men tinh bột,đường tạo ra các sản phẩm chủ yếu là acid lactic Vi khuẩn lên men sinh acidlactic gồm 2 loại:

Loại vi khuẩn sinh acid lactic ưa nhiệt mà đại diện là: Lactobacilluscasei, Lactobacillus termofil, Lactobacillus plantarum, Lactobacillusbulgaricus Loại vi khuẩn này có khả năng lên men ở cả 2 điều kiện yếm khí

và hiếu khí với nhiệt độ thích hợp là 30-600C

Loại vi khuẩn sinh acid lactic không ưa nhiệt: đại diện là Streptococcuspyogenes, Streptococcus viridans, Streptococcus lactics, Streptococcusenterococcus, loại này chỉ phát triển mạnh trong điều kiện yếm khí Nhiệt độthích hợp là 15-300C

Vi khuẩn lên men tạo acid acetic: hoạt động mạnh trong môi trườngthiếu khí, pH = 4.5, nhiệt độ 27-350C Lên men các đường dễ tan sản phẩmchính tạo thành là acid acetic Vi khuẩn lên men sinh acid acetic chủ yếuthuộc nhóm E.coli mà đại diện là Escherichia và Klebsiella

Nhóm vi khuẩn lên men tạo acid butiryc: chúng phân giải acid lactic,chất bột đường, protein, các acid amin tạo nên acid butyric Nhóm này không

có lợi

Trong điều kiện thiếu khí, ẩm độ trên 80%, trị số pH trên 4.2 và nhiệt

độ 30-400C nhóm vi khuẩn sinh acid butyric hoạt động mạnh Khi nhiệt độdưới 150C hoặc ẩm độ dưới 60% chúng ngừng hoạt động

Vi khuẩn sinh acid butyric luôn sẵn có trên thân lá cây cỏ, gồm hầu hếtcác nhóm Clostridium

Nấm men: hoạt động mạnh ở giai đoạn đầu của quá trình ủ chua.Chúng phân hủy tinh bột, đường, tạo thành rượu, CO2 và một số acid hữu cơ.Hàm lượng rượu trong cỏ ủ chua thường trung bình là 0.3% Tuy nhiên nhữngnguyên liệu ủ chua chứa nhiều đường như thân cây ngô, ngọn củ cải đườngđôi khi hàm lượng rượu đạt tới 4% tính theo dạng sử dụng Trong môi trườngyếm khí nấm men dường như ngừng hoạt động Trong điều kiện hiếu khí khi

pH =3-4, nấm men vẫn có thể hoạt động nhưng không mạnh

Nấm mốc: là vi sinh vật không có lợi cho quá trình ủ chua Nấm mốcphát triển chậm hơn so với vi khuẩn lên men sinh acid acetic và acid lactic.Chúng phân giải tinh bột, đường, protein, acid lactic để tạo thành SO2, H2O,

NH3 và nhóm amin, nhiều loại còn có khả năng tạo ra các độc tố Trong điềukiện yếm khí, nấm mốc dường như ngừng hoạt động

Nhóm vi khuẩn gây thối: gồm trực khuẩn có nha bào, chủ yếu sốngtrong điều kiện hiếu khí, nhiệt độ thích hợp trên 500C Nó phân giải protein,amin thành các chất độc như Cadavejin và Putracin

Nhóm vi khuẩn Clostridia lại phát triển mạnh trong môi trường có tỷ lệnước cao (cao hơn 85%), đồng thời chúng phân huỷ mạnh mẽ protein tạo raamoniac, acid acetic, acid butyric làm hao hụt protein của thức ăn ủ chua

Do đó nhóm vi khuẩn này là không có lợi cho quá trình dự trữ thức ăn

Sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật phụ thuộc vào tỷ lệ các chấtdinh dưỡng trong thức ăn đem ủ, cũng như nhiệt độ, ẩm độ, pH, áp suất thẩmthấu và sự có mặt các chất ức chế Trong môi trường phù hợp, tế bào vi khuẩnsinh trưởng và phân chia với tốc độ nhanh theo cấp số nhân Nếu số lần phânchia là n (số thế hệ) thì số tế bào sau n thế hệ là 2n Thực tế số tế bào ban đầuđược coi là n0 nên N1 x n2 (N1 số lượng vi sinh vật có sau n thế hệ) Vi sinh vậtcấy vào môi trường thích hợp có thời gian thế hệ là 30 phút (tức là số lượngtăng lên gấp đôi sau 30 phút) Nhưng không phải vi sinh vật tăng lên không

ngừng, vì sau 1 thời gian nhất định tốc độ sinh sản của chúng sẽ bị ngưng lại

do nhiều nguyên nhân như pH, ẩm độ, áp suất thẩm thấu, môi trường dinhdưỡng , do vậy đồ thị diễn biến số lượng tế bào vi sinh vật theo thời gian làmột đường cong

Qúa trình sinh sản của vi sinh vật theo 4 pha như sau: pha mở đầu hay phatiềm tàng (pha lag), pha lũy thừa hay pha sinh sản lũy tiến (pha log), pha ổnđịnh (phase stationair), pha tử vong (phase des declin) Pha mở đầu phụ thuộcvào sự thích ứng của vi sinh vật với điều kiện môi trường Ở pha log vi sinhvật phát triển theo lũy thừa Trong pha ổn định, số lượng tế bào sinh ra bằng

số lượng tế bào cũ chết đi Trong pha tử vong, số lượng tế bào có khả năngsống giảm theo lũy thừa Pha này chịu ảnh hưởng nhiều của điều kiện ngoạicảnh như pH, áp suất thẩm thấu, độ ẩm áp lực thẩm thấu của vi sinh vật cóthể chịu đựng trong khoảng 20-30 atm, tương ứng với nồng độ muối < 2% vàđường 20-30%

Các quá trình diễn ra trong túi chứa thức ăn ủ chua:

Sự sinh nhiệt do hô hấp tế bào thực vật

Khi cây cỏ bị cắt đứt nguồn dinh dưỡng từ đất, nước và quang hợp, mọihoạt động sống của tế bào thực vật lúc này là quá trình dị hóa Qúa trình nàyphân giải chất bột đường để tạo thành khí CO2, H2O và giải phóng nănglượng theo phương trình sau:

C6H12O6 + 6O2  6H2O + 6CO2 +673Kcal/gTrong túi ủ nhiệt lượng giải phóng ra sẽ làm tăng nhiệt độ hố ủ Nhiệt

độ tăng đến mức nào đó làm chết tế bào thực vật Đồng thời với quá trình hôhấp tế bào thực vật trong đống ủ còn diễn ra quá trình phân hủy hiếu khí của

vi sinh vật có sẵn trong thức ăn Qúa trình hô hấp tế bào và quá trình phângiải hiếu khí của vi sinh vật đã tiêu thụ oxy tạo yếm khí cho túi ủ chua Nhưvậy nếu thức ăn ủ được nén chặt và quá trình ủ diễn ra nhanh chóng thì túi ủnhanh chóng chuyển về trạng thái yếm khí, giảm bớt sự hao hụt chất dinhdưỡng trong thức ăn đem ủ Đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho sự pháttriển của vi khuẩn yếm khí sinh acid lactic

Khi tế bào thực vật chết thì hệ thống bảo vệ của tế bào thực vật mất tácdụng, lúc này các men, đặc biệt men phân giải protein hoạt động mạnh

Chúng thủy phân protein thành các acid amin tiếp tục phân giải tạo thànhamoniac Đồng thời với quá trình tự phân giải còn có sự phân hủy protein củacác vi sinh vật Sự tổn thất của thức ăn ủ chua chủ yếu ở giai đoạn này.

Quá trình tạo thành acid acetic

Ngay từ khi bắt đầu ủ chua các vi sinh vật trong nguyên liệu ủ pháttriển mạnh, trước hết là sự phát triển nhanh của nhóm vi khuẩn loại E.coli màđại diện của chúng là Escherichia và Klebsiella Chúng hoạt động mạnh trongmôi trường trung tính và hiếu khí sản phẩm chính sinh ra là acid acetic Ngoài

ra những vi khuẩn E.coli cũng còn có khả năng phân hủy protein bằng cácphản ứng khử amin và khử cacboxyl của các acid amin Do quá trình hô hấpcủa tế bào thực vật cùng sự hoạt động của nhóm vi khuẩn E.coli tiêu thụ oxy,nên tạo ra môi trường yếm khí, lúc này kích thích vi khuẩn lên men sinh acidlactic yếm khí phát triển mạnh Khi pH đạt 4.5 thì nhóm vi khuẩn E.coli bị ứcchế Những loại vi khuẩn lên men sinh acid butyric cũng như nấm mốc vànấm men tuy chịu được độ pH cao nhưng lại không chịu được môi trườngyếm khí do đó chỉ phát triển ở bề mặt tú ủ nơi có không khí vào

Quá trình tạo thành acid lactic

Các hydrat cacbon dễ hòa tan được các vi khuẩn lactic yếm khí lên men

để tạo thành sản phẩm chính là acid lactic và một phần acid hữu cơ khác Có

2 dạng lên men lactic là lên men lactic cùng loại và lên men lactic khác loại

Trong quá trình lên men lactic cùng loại thì glucose sẽ được chuyểnhóa theo chu trình Embden-Meyerhof để cuối cùng tạo thành 2 acid pyruvic

và NAD-H+ sau đó acid pyruvic sẽ được khử thành acid lactic

C6H12O6  2CH3COCOOH + 4H2CH3COCOOH + 4H  2CH3CHOHCOOHNhư vậy quá trình lên men cùng loại chỉ tạo ra sản phẩm cuối cùng làacid lactic

Lên men lactic khác loại của vi sinh vật là quá trình lên men không chỉtạo ra acid lactic mà còn sản sinh ra các sản phẩm phụ khác như rượu, acidacetic, CO2…

Ví dụ: C6H12O6  2CH3CHOHCOOH + C2H5OH + CO2

Qúa trình phân giải các chất có nitơ

Thông thường trong cây cỏ tươi hàm lượng nitơ ở dạng protein biếnđộng từ 75-90% tổng nitơ có trong thực vật Trong tự nhiên có nhiều loại visinh vật có khả năng sản sinh ra môi trường men Protease (protease,peptidase) Chúng xúc tác quá trình thủy phân liên kết peptit và một số liênkết khác làm cho phân tử protein được phân giải, khác với Protease của độngvật (tripxin), men Proteasecủa Streptomycess-griseus có thể thủy phân hầu hếtcác liên kết peptide Proteasecủa Bacillus có thể phân giải mạnh casein,hemoglobin, gelatin…Dưới tác dụng của men protease, các protein được phângiải thành các hợp chất đơn giản hơn Các chất này tiếp tục bị phân giải thànhcác acid amin nhờ tác dụng của men peptidase ngoại bào Các chất này cũng

có thể trực tiếp hấp thu vào tế bào vi sinh vật, làm nguyên liệu cho quá trìnhtổng hợp protein của vi sinh vật Một phần tiếp tục phân giải tạo thành các sảnphẩm trung gian và NH3 Qúa trình phân giải acid amin rất phức tạp tạo ranhiều sản phẩm trung gian theo các phương trình sau:

R- CH(NH2)- COOH  R- CHOH- COOH + NH3

R- CH(NH2)- COOH  R- CO- COOH + NH3

R- CH(NH2)- COOH  R- COOH + CO2 + NH3

Khi phân giải các acid amin có chứa lưu huỳnh như methionin, cystin,cystein sẽ giải phóng ra H2S

HOOC- CH2NH2- CH2- SH +H2O  CH3COOH- HCOOH + H2S + NH3

Khi phân giải triptophan cho ra indol và scaton có mùi thối Qúa trìnhphân giải protein trong túi ủ chua là quá trình không có lợi, vì vậy càng hạnchế được sự phân giải protein trong túi ủ thì chất lượng thức ăn ủ càng cao

Giai đoạn đình chỉ mọi sự lên men

Là giai đoạn cuối cùng của quá trình lên men trong thức ăn ủ chua Sốlượng vi sinh vật trong thức ăn ủ chua liên tục giảm xuống do trị số pH giảmtrong điều kiện yếm khí, đa số vi sinh vật bị chết Tuy nhiên do ezym trong tếbào của chúng vẫn tiếp tục hoạt động, làm cho nồng độ các acid hữu cơ vẫncòn tăng sau một vài ngày Lúc này có thể coi quá trình lên men đã kết thúc

và các loài vi sinh vật hầu như không hoạt động, do đó các chất dinh dưỡngtrong thức ăn ủ không bị phân hủy Tuy nhiên nếu đống ủ bị nước rửa trôi,làm mất mát các acid hữu cơ, khi đó trị số pH sẽ tăng lên trên 4.5 và nhóm vi

khuẩn Clostridium sẽ hoạt động Nhóm vi khuẩn này sẽ phân hủy acid lacticthành acid butyric Chúng còn phân hủy protein để tạo thành amoniac làm chotrị số pH của môi trường tăng lên (càng gần đến trung tính) Vì vậy dù đã kếtthúc quá trình lên men của thức ăn ủ chua vẫn cần giữ cho môi trường yếm khí

và chống nước rửa trôi các acid hữu cơ trong thức ăn ủ chua

2.1.4 Những nguyên nhân gây hư hỏng thức ăn ủ do vi sinh vật

Khi khối ủ được mở (để lấy thức ăn), do được cung cấp oxi từ khôngkhí vào, các vi khuẩn hiếu khí bắt đầu sinh sôi Ban đầu tốc độ phát triển củachúng chậm vì pH vẫn rất thấp, nhưng khi pH tăng lên do quá trình dị hóaacid lactic (Ohyama và ctv, 1975) [17], các acid hữu cơ bị phân giải, đáng chú

ý nhất là các acid butyric, propionic (những acid hữu cơ có tác dụng khángkhuẩn mạnh ở môi trường pH thấp), đại bộ phận các nấm và vi khuẩn hiếu khíbắt đầu phát triển rất mạnh (Woolford và Wilkie, 1984) [19] Sự tăng pH này

và giảm hàm lượng acid lactic cũng không diễn ra nhanh chóng vì khi pHtăng lên, các vi khuẩn Lactic cũng sẽ phát triển nhờ phần đường con lại(Moon và ctv, 1980) [16] Sau đó dường như là sự oxi hóa acid lactic là mộtbước khởi đầu quan trọng trong quá trình giảm chất lượng của thức ăn ủtrong điều kiện hiếu khí Có nhiều ý kiến khác nhau về vai trò của các loàiVSV trong quá trình dị hóa, nhưng nấm men và các vi khuẩn sinh acid aceticđược coi là có vai trò quan trọng Woolford (1978) [20] đã thông báo nấmmen có vai trò chính trong việc làm hư hỏng cỏ ủ chua, trong khi đó các vikhuẩn sinh acid acetic lại gây hư hỏng ở cây ngô ủ Kết luận này được khẳngđịnh và theo Woolford (1990) [21] có nhiều bằng chứng chứng tỏ vai trò quantrọng của các vi khuẩn sinh acid acetic trong việc làm thối hỏng các thức ăn ủchua không phải là cỏ Có nhiều tác giả cũng đã đề cập đến vai trò của nấmmen trong sự đồng hóa acid lactic và theo Moon và ctv (1980) [16],(Woolford và Wilkie, 1984) [19] làm giảm chất lượng của thức ăn ủ Chen(1993) [11] đã có thông báo rằng khi bổ sung chất chống nấm đã cải thiệnđược chất lượng của thức ăn ủ Di Menna và ctv (1981) [13] cũng thấy rằng

xử lý cỏ ủ chua bằng benzoate kết hợp với chất chống nấm mốc đã làm giảm

số lượng nấm men và tăng tính ổn định chất lượng hỗn hợp ủ Pahlow (1981)

[18] đã thông báo có thể ổn định chất lượng của cây ngô ủ bằng việc bổ sungđông thời kháng sinh và chất chống nấm.

2.1.5 Đặc điểm hệ vi sinh vật cộng sinh trong tiêu hóa thức ăn thô xanh của gia súc nhai lại

2.1.5.1 Đặc điểm hệ vi sinh vật cộng sinh trong dạ dày gia súc nhai lại

Tác động tương hỗ của vi sinh vật trong dạ cỏ

Vi sinh vật dạ cỏ, cả ở thức ăn và biểu mô dạ cỏ, kết hợp với nhautrong quá trình tiêu hóa thức ăn, loài này phát triển trên sản phẩm của loài kia

Sự phối hợp này có tác dụng giải phóng sản phẩm phân giải cuối cùng củamột loài nào đó, đồng thời tái sử dụng những yếu tố cần thiết cho loài sau Ví

dụ, vi khuẩn phân giải protein cung cấp amoniac, acid amin và isoacid cho vikhuẩn phân giải xơ

Quá trình lên men dạ cỏ là liên tục và bao gồm nhiều loài tham gia.Trong điều kiện bình thường giữa vi khuẩn và protozoa cũng có sự cộng sinh

có lợi, đặc biệt là trong tiêu hóa chất xơ Tiêu hóa xơ mạnh nhất khi có mặt

cả vi khuẩn và protozoa Một số vi khuẩn được protozoa nuốt vào có tác dụnglên men trong đó tốt hơn vì mỗi protozoa tạo ra một kiểu “dạ cỏ mini” với cácđiều kiện ổn định cho vi khuẩn hoạt động Một số loài ciliate còn hấp thu oxy

từ dịch dạ cỏ giúp đảm bảo cho điều kiện yếm khí trong dạ cỏ được tốt hơn.Protozoa nuốt và tích trữ tinh bột, hạn chế tốc độ sinh acid lactic, hạn chếgiảm pH đột ngột, nên có lợi cho vi khuẩn phân giải xơ

Tuy nhiên giữa các nhóm vi khuẩn khác nhau cũng có sự cạnh tranhđiều kiện sinh tồn của nhau Chẳng hạn, khi gia súc ăn khẩu phần giàu tinhbột nhưng nghèo protein thì số lượng vi khuẩn phân giải xenluloza sẽ giảm và

do đó tỷ lệ tiêu hóa xơ thấp Đó là vì sự có mặt của một lượng đáng kể tinhbột trong khẩu phần kích thích vi khuẩn phân giải bột đường phát triển mạnhnên sử dụng cạn kiệt những yếu tố dinh dưỡng quan trọng như (các loạikhoáng, amoniac, acid amin, isoacid) là những yếu tố cũng cần thiết cho vikhuẩn phân giải xơ vốn phát triển chậm hơn

Mặt khác, tương tác tiêu cực giữa vi khuẩn phân giải bột đường và vikhuẩn phân giải xơ còn liên quan đến pH trong dạ cỏ Chenost và Kayouli(1997) [12] giải thích rằng quá trình phân giải chất xơ của khẩu phần diễn ratrong dạ cỏ có hiệu quả cao nhất khi pH dịch dạ cỏ từ >6.2, ngược lại quátrình phân giải tinh bột trong dạ cỏ có hiệu quả cao nhất khi pH < 6.0 Tỷ lệthức ăn tinh quá cao trong khẩu phần sẽ làm cho pH dịch dạ cỏ giảm và do đó

ức chế hoạt động của vi khuẩn phân giải xơ

Tác động tiêu cực cũng có thể thấy rõ giữa protozoa và vi khuẩn Như

đã trình bày ở trên, protozoa ăn và tiêu hóa vi khuẩn, do đó làm giảm tốc độ

và hiệu quả chuyển hóa protein dạ cỏ Với những loại thức ăn dễ tiêu hóa thìđiều này không có ý nghĩa lớn nhưng đối với thức ăn nghèo N thì protozoa sẽlàm giảm hiệu quả sử dụng thức ăn nói chung Loại bỏ protozoa khỏi dạ cỏlàm tăng số lượng vi khuẩn trong dạ cỏ Preston và Leng (1991) [10] làm thínghiệm trên cừu cho thấy tỷ lệ tiêu hóa vật chất khô tăng 18% khi không cóprotozoa trong dạ cỏ Như vậy, cấu trúc khẩu phần ăn của động vật nhai lại cóảnh hưởng rất lớn đến sự tương tác của hệ vi sinh vật dạ cỏ Khẩu phần giàucác chất dinh dưỡng không gây sự cạnh tranh giữa các nhóm vi sinh vật, mặtcộng sinh có lợi có xu thế biểu hiện rõ Nhưng khẩu phần nghèo dinh dưỡng

sẽ gây ra sự cạnh tranh gay gắt giữa các nhóm vi sinh vật ức chế lẫn nhau tạokhuynh hướng bất lợi cho quá trình lên men thức ăn nói chung

Hệ vi sinh vật dạ cỏ rất phức tạp và phụ thuộc nhiều vào khẩu phần Hệ

vi sinh vật dạ cỏ gồm có 3 nhóm chính: vi khuẩn (Bacteria), động vật nguyênsinh (Protozoa) và nấm (Fungi) Hệ vi sinh vật dạ cỏ đều là vi sinh vật yếmkhí và sống chủ yếu bằng năng lượng sinh ra từ quá trình lên men các chấtdinh dưỡng

- Vi khuẩn (Bacteria)

Vi khuẩn xuất hiện trong dạ cỏ loài nhai lại trong lứa tuổi còn non, mặc

dù chúng được nuôi cách biệt hoặc cùng với mẹ chúng Thông thường vikhuẩn chiếm số lượng lớn nhất trong VSV dạ cỏ và là tác nhân dạ chính trongquá trình tiêu hóa xơ Tính từ năm 1941 là năm Hungate công bố những côngtrình nghiên cứu đầu tiên về vi sinh vật dạ cỏ đến nay đã có hơn 200 loài vikhuẩn dạ cỏ được mô tả Tổng số vi khuẩn có trong dạ cỏ thường vào khoảng

109-1010 tế bào/g chất chứa dạ cỏ Trong dạ cỏ vi khuẩn ở thể tự do chiếmkhoảng 25-30%, số còn lại (70%) bám vào các mẩu thức ăn, trú ngụ ở các nếpgấp biểu mô và bám vào protozoa.

Sự phân loại vi khuẩn dạ cỏ có thể được tiến hành dựa vào cơ chất mà vikhuẩn sử dụng hay sản phẩm lên men cuối cùng của chúng Một số nhóm vikhuẩn dạ cỏ chủ yếu gồm:

+ Vi khuẩn phân giải xenluloza: đây là nhóm có số lượng lớn nhất trong

dạ cỏ của những gia súc sử dụng khẩu phần giàu xenluloza Những loài vi

khuẩn phân giải xenluloza quan trọng nhất là Bacteroides succinogenes,

Butyrivibrio fibrisolves, Ruminococcus flavefaciens, Ruminococus albus, Cillobacterium cellulosolvens.

+ Vi khuẩn phân giải hemixenluloza: Hemixenluloza khác xenluloza là

chứa cả đường pentoza và hexoza và cũng thường chứa acid uronic Những vikhuẩn có khả năng thuỷ phân xenluloza thì cũng có khả năng sử dụnghemixenluloza Tuy nhiên, không phải tất cả các loài sử dụng đượchemixenluloza đều có khả năng thuỷ phân xenluloza Một số loài sử dụng

hemixenluloza là Butyrivibrio fibrisolvens, Lachnospira multiparus và

Bacteroides ruminicola Các loài vi khuẩn phân giải hemixenluloza cũng như

vi khuẩn phân giải xenluloza đều bị ức chế bởi pH thấp

+ Vi khuẩn phân giải tinh bột: trong dinh dưỡng carbohydrate của loài

nhai lại, tinh bột đứng vị trí thứ hai sau xenluloza Phần lớn tinh bột theo thức

ăn vào dạ cỏ được phân giải nhờ sự hoạt động của VSV Tinh bột được phângiải bởi nhiều loài vi khuẩn dạ cỏ, trong đó có cả những vi khuẩn phân giải

xenluloza Những loài vi khuẩn phân giải tinh bột quan trọng là Bacteroides

amylophilus, Succinimonas amylolytica, Butyrivibri fibrisolbvens, Bacteroides ruminantium, Selenomonas ruminantium và Steptococcus bovis.

+ Vi khuẩn phân giải đường: hầu hết các vi khuẩn sử dụng được các loại

polysaccharid nói trên thì cũng sử dụng được đường disaccharid vàmonosaccharid Celobioza cũng có thể là nguồn năng lượng cung cấp cho nhóm

vi khuẩn này vì chúng có men β -glucosidaza có thể thuỷ phân cellobioza Các

vi khuẩn thuộc loài Lachnospira multiparus,Selenomonas ruminantium đều có

khă năng sử dụng tốt hydratcacbon hoà tan

+ Vi khuẩn sử dụng các acid hữu cơ: hầu hết các vi khuẩn đều có khả

năng sử dụng acid lactic mặc dù lượng acid này trong dạ cỏ thường khôngđáng kể trừ trong những trường hợp đặc biệt Một số có thể sử dụng acidsuccinic, malic, fumaric, formic hay acetic Những loài sử dụng lactic là

Veillonella gazogenes, Veillonella alacalescens, Peptostreptococcus elsdenii, Propioni bacterium và Selenomonas lactilytica.

+ Vi khuẩn phân giải protein: sự phân giải protein và acid amin để sản

sinh ra amoniac trong dạ cỏ có ý nghĩa quan trọng đặc biệt cả về phương diệntiết kiệm nitơ cũng như nguy cơ dư thừa amoniac Amoniac cần cho các loài

vi khuẩn dạ cỏ để tổng hợp nên sinh khối protein của bản thân chúng, đồngthời một số vi khuẩn đòi hỏi hay được kích thích bởi acid amin, peptit vàisoacid có nguồn gốc từ valine, leucine và isoleucine Như vậy cần phải cómột lượng protein được phân giải trong dạ cỏ để đáp ứng nhu cầu này của vi

sinh vật dạ cỏ Trong số những loài sinh amoniac thì Peptostreptococus và

Clostridium có khả năng lớn nhất.

+ Vi khuẩn tạo mêtan: nhóm vi khuẩn này rất khó nuôi cấy trong ống

nghiệm, cho nên những thông tin về những VSV này còn hạn chế Các loài vi

khuẩn của nhóm này là Methano baccterium, Methano ruminantium và

Methano forminicum.

+ Vi khuẩn tổng hợp Vitamin: nhiều loài vi khuẩn dạ cỏ có khả năng

tổng hợp các vitamin nhóm B và vitamin K

- Các động vật nguyên sinh (Protozoa): các động vật nguyên sinh có ít

hơn các vi khuẩn Khi cho bò ăn nhiều tinh bột, đường thì số lượng protozoatăng lên Nguyên sinh động vật đóng vai trò tiêu hóa tinh bột là chủ yếu, cómột vài loài có thể phân giải được xenluloza Động vật nguyên sinh ăn và tiêuhóa các vi khuẩn rồi tổng hợp thành đạm của cơ thể chúng có giá trị sinh họccao trong quá trình tiêu hóa của bò

- Các loại nấm: Nấm là vi sinh vật đầu tiên xâm nhập và tiêu hóa thành

tế bào thực vật, góp phần làm tăng sự phá vỡ thức ăn khi nhai lại, đồng thờicho phép các vi khuẩn bám vào cấu trúc để tiếp tục tiêu hóa xenluloza

Giữa các vi sinh vật có quan hệ cộng sinh và có sự phân chia chức năng

rõ rệt, chặt chẽ Bởi vậy người ta có thể hiểu rằng, sản phẩm phân giải cácchất trong thức ăn của loài này lại là chất dinh dưỡng của một loài khác Do

đó, nếu một nhóm sinh vật nào đó trong dạ cỏ của bò không có đủ điều kiện

để sinh sôi nảy nở do khẩu phần ăn mất cân đối về dinh dưỡng thì chúng sẽ bịchết dần đi Từ đó ảnh hưởng tới sự thay đổi thành phần của nhiều nhóm visinh vật khác Rút cục quá trình tiêu hóa của bò bị rối loạn, ảnh hưởng khôngnhỏ đến sức khỏe và năng suất của bò

2.1.5.2 Sự phân giải thức ăn xơ thô trong tiêu hóa dạ cỏ

Trong dạ cỏ, các vi sinh vật bám vào biểu mô dạ cỏ và cả ở thức ăn,chúng kết hợp với nhau trong quá trình tiêu hóa thức ăn, loài này phát triểntrên sản phẩm của loài kia Sự phối hợp này có tác dụng giải phóng sản phẩmphân giải cuối cùng của một số loài nào đó, đồng thời tái sử dụng những yếu

tố cần thiết cho loài sau

Vai trò của hệ vi sinh vật dạ cỏ đối với vật chủ

- Tiêu hóa Glucid: toàn bộ quá trình tiêu hóa glucid ở bò có thể được

chia làm 2 nhóm :

+ Glucid phi cấu trúc (NSC) gồm tinh bột, đường (có trong chất chứacủa tế bào thực vật) và pectin (keo thực vật)

+ Glucid vách tế bào (CW) gồm xenluloza và hemixenluloza (gọi chung

là xơ) Cả hai loại glucid đều được VSV dạ cỏ lên men Khoảng 60-90%glucid của khẩu phần được lên men trong dạ cỏ Trong ruột non xơ (CW)không được tiêu hóa, còn tinh bột và đường sẽ được men tiêu hóa của đườngruột thủy phân thành glucoza hấp thu vào máu Khi xuống ruột già tất cả cácthành phần glucid còn lại sẽ được VSV lên men lần thứ hai tương tự quá trìnhlên men diễn ra trong dạ cỏ

Trong dạ cỏ quá trình phân giải các glucid phức tạp đầu tiên sinh ra cácđường đơn hexoza và pentoza Những phân tử đường này là các sản phẩmtrung gian nhanh chóng được len men tiếp bởi các VSV dạ cỏ Quá trình lênmen này sinh ra năng lượng dưới dạng ATP và các AXBBH Đó là các acidacetic, propionic và butyric theo một tỷ lệ tương đối khoảng 70:20:8 cùng vớimột lượng nhỏ izobutyric, izovaleric và valeric Những acid này được hấp thu

qua vách các dạ dày trước khi vào máu và trở thành nguồn năng lượng chovật bò

Tiêu hóa Tinh bột: tinh bột là thành phần chính trong các loại hạt ngũcốc và các loại rau củ quả, được lên men với tốc độ khá nhanh trong dạ cỏ Vikhuẩn lên men tinh bột khác với vi khuẩn lên men xơ Vi khuẩn lên men tinhbột chủ yếu sản sinh ra acid propinic

Tiêu hóa xơ là đặc thù của gia súc nhai lại và nhờ khả năng này mà giasúc nhai lại tồn tại vì chúng không cạnh tranh thức ăn với con người

- Tiêu hóa Lipid : Lipid trong thức ăn của gia súc nhai lại thường có hàm

lượng thấp Trong các loại cỏ và các hạt ngũ cốc hàm lượng lipid chỉ cókhoảng 4-6% Tuy nhiên, trong nhiều loại hạt chứa dầu cao làm thức ăn bổsung cho gia súc nhai lại có chứa hàm lượng lipid có thể cao tới 36% (hạtlanh)

Khả năng tiêu hóa lipid của VSV dạ cỏ rất hạn chế Cho nên khẩu phầnnhiều lipid sẽ cản trở tiêu hóa xơ và giảm thu nhận thức ăn do lipid bám vàoVSV dạ cỏ và các tiểu phần thức ăn làm cản trở quá trình lên men Tuy nhiênđối với phụ phẩm xơ hàm lượng lipid trong đó rất thấp nên dinh dưỡng củagia súc nhai lại ít chịu ảnh hưởng của tiêu hóa lipid trong dạ cỏ

- Tiêu hóa Protein: các hợp chất chứa Nitơ (N) trong thức ăn của gia súc

nhai lại bao gồm protein thực và nitơ phi protein (NPN), được tính chungdưới dạng protein thô (Nx6.25) Protein thô của thức ăn một phần được lênmen bởi VSV trong dạ cỏ hay ở ruột già, một phần được tiêu hóa bởi emzyme

ở ruột, phần còn lại không được tiêu hóa sẽ được thải ra ngoài qua phân

Trong dạ cỏ, protein thô có thể phân chia thành 3 thành phần gồm :protein hóa tan, protein có thể phân giải và protein không thể phân giải.Protein hòa tan và protein có thể phân giải trong dạ cỏ có khác nhau về độngthái phân giải nhưng được xếp vào một nhóm là protein phân giải được ở dạ

cỏ Sau khi ăn vào NPN nhanh chóng được phân giải thành amoniac còn mộtphần (nhiều hay ít tùy thuộc bản chất thức ăn và khẩu phần) protein có thểđược VSV thủy phân thành peptide và acid amin Một số axam tiếp tục đượclên men sinh ra acid hữu cơ, amoniac và khí carbonic Cả vi khuẩn, protozoa

và nấm dạ cỏ đều có thể tham gia vào quá trình phân giải các hợp chất chứa

nitơ Tuy vậy, vi khuẩn dạ cỏ là thành phần quan trọng nhất trong quá trìnhnày Khoảng 30-50% loài vi khuẩn được phân lập từ dạ cỏ là có khả năng phângiải protein và đóng góp hơn 50% hoạt động phân giải protein trong dạ cỏ.Nhờ có protein VSV dạ cỏ mà bò cũng như gia súc nhai lại nói chung ítphụ thuộc vào chất lượng protein thô của thức ăn hơn là động vật dạ dày đơnbởi vì chúng có khả năng biến đổi các hợp chất chứa nitơ đơn giản, như urê,thành protein có giá trị sinh học cao Bởi vậy, để thỏa mãn nhu cầu duy trìbình thường và nhu cầu sản xuất ở mức vừa phải thì không nhất thiết phải cho

bò ăn những nguồn có chất lượng cao

* Nhận xét chung về tiêu hóa ở gia súc nhai lại :

+ Tổng hợp được một số vitamin (B, K) và do đó mà giảm cung cấp từthức ăn

Nhờ có protein VSV dạ cỏ mà trâu, bò cũng như gia súc nhai lại nóichung ít phụ thuộc vào chất lượng protein thô của thức ăn hơn là động vật dạdày đơn bởi vì chúng có khả năng biến đổi các hợp chất chứa nitơ đơn giản,

như urê, thành protein có giá trị sinh học cao Bởi vậy, để thỏa mãn nhu cầuduy trì bình thường và nhu cầu sản xuất ở mức vừa phải thì không nhất thiếtphải cho bò ăn những nguồn có chất lượng cao

+ Giải độc nhờ vi sinh vật dạ cỏ nên gia súc nhai lại ăn được nhiều loạithức ăn

Tác động tiêu cực của vi sinh vật dạ cỏ

+ Làm mất mát năng lượng thức ăn do lên men (nhiệt, metan) và nănglượng mang dạ cỏ

+ Phân hủy protein chất lượng cao gây lãng phí

+ Hydrogen hóa một số acid béo không no quan trọng cần cho vật chủ+ Khí metan sinh ra gây hiệu ứng nhà kính, ảnh hưởng xấu đến môi trường

2.2 Tình hình nghiên cứu sử dụng chế phẩm vi sinh vật trong chế biến, bảo quản thức ăn thô xanh theo phương pháp ủ chua trong và ngoài nước

2.2.1 Tình hình nghiên cứu sử dụng chế phẩm vi sinh vật trong nước

Ở Việt Nam một số cơ sở nghiên cứu đã sản xuất và thử nghiệm chếphẩm vi sinh vật để lên men thức ăn gia súc từ những năm 70, 80 của thế kỷtrước Có thể kể đến chế phẩm TH265 của đại học tổng hợp Hà Nội với các

chủng Saccharomyces và Mucor có khả năng lên men thức ăn nhiều xơ, thức

ăn xanh cho kết quả tốt, hàm lượng protein giảm chút ít, hàm lượng đường vàacid lactic cao hơn hẳn phương pháp ủ chua truyền thống Bùi Văn Chính(1995) [2] thành công trong việc ủ thân lá cây lạc làm thức ăn cho trâu, bò vàlợn Các loại phụ phẩm nông nghiệp khác cũng được quan tâm nghiên cứunhằm tận dụng nguồn thức ăn thô xanh sẵn có như ngọn lá mía

Các công trình nghiên cứu trên tiến hành ủ chua theo phương pháptruyền thống bao gồm nguyên liệu ủ và muối ăn Với phương pháp này thờigian bảo quản nguyên liệu từ 3-4 tháng, sau đó do lượng acid acetic tăng cao

làm thức ăn có mùi chua, độ pH giảm chỉ còn 2-3 Hiện chưa có nhiều côngtrình nghiên cứu ủ chua cây thức ăn xanh cho trâu, bò có bổ sung chế phẩm visinh vật hoặc enzyme

Năm 2003-2005 việc ủ chua cỏ voi, cây ngô và thân lá lạc hỗn hợpđược tiến hành bởi Đoàn Đức Vũ và Nguyễn Giang Phúc có bổ sung chếphẩm vi sinh vật do Viện Chăn Nuôi sản xuất trên đàn bò nuôi thịt tại Nghệ

An cho thấy chất lượng thức ăn ủ tốt, hấp dẫn gia súc

Những năm gần đây, nghiên cứu tạo chế phẩm probiotic đang được ưutiên phát triển Sản phẩm của hướng nghiên cứu này chủ yếu dùng làm thựcphẩm chức năng cho người và động vật dạ dày đơn Chưa có nhiều nghiêncứu về vi sinh vật trong chế biến thức ăn cho gia súc nhai lại

2.2.2 Tình hình nghiên cứu sử dụng chế phẩm vi sinh vật ngoài nước

Theo Mc Donald (1991) [14] từ thời cổ đại, con người đã biết sử dụng

vi sinh vật (VCN) để chế biến và bảo quản thực phẩm, nhưng phải đến nửacuối thế kỷ 19, việc chế biến thức ăn xanh theo phương pháp ủ chua sử dụngchế phẩm VCN mới bắt đầu được phát triển ở các nước Châu Âu Đến nay kỹthuật ủ chua thức ăn xanh và phụ phẩm nông nghiệp đã trở nên phổ biến ởhầu hết các nước trên thế giới

Hiện nay công nghệ vi sinh được ứng dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnhvực khoa học và đời sống trên tất cả các nước trên thế giới Lợi thế của côngnghệ vi sinh là tạo ra sản phẩm giá thành hạ, không độc Bởi vậy công nghệ visinh được áp dụng nhiều trong chế biến lương thực thực phẩm cho con người

và gia súc Đáng chú ý nhiều hơn cả là nghiên cứu sử dụng vi sinh vật trongchế biến thức ăn gia súc, ủ chua các cây cỏ và phụ phẩm nông nghiệp

Ohyama Y, Masakai S, Hara, S (1975) [17] đã tiến hành ủ chua hỗn hợp cỏ

Ghine và bã dứa làm thức ăn cho bò chứng tỏ hiệu quả rất tốt

Các nhà nghiên cứu thuộc trường đại học UAM-Mehico và Việnnghiên cứu phát triển Pháp (ORS-TOM) đã sử dụng các chủng xạ khuẩn kếthợp với nấm men làm chất bổ sung trong ủ chua bã chuối, bã dừa, bã mía, bã

củ cải đường, làm tăng khả năng đường hóa chất xơ và sử dụng tốt hơn nguồnnito vô cơ trong quá trình bảo quản các phụ phẩm trên

Nghiên cứu sử dụng 2 chế phẩm: chất A có Lactobacillus plantarium

và Enterococus faccium và chất B Lactobacillus plantarium và Baccilus

subtilis để ủ chua cây cao lương tại Trung Quốc cho thấy tác dụng rõ rệt khi ủ

đơn chủng cụ thể là làm giảm nhanh độ pH, tăng hàm lượng acid lactic Tuynhiên ủ chua cây thức ăn thô xanh và các phụ phẩm nông nghiệp cũng cónhiều lo ngại Phần lớn thức ăn thô xanh và phụ phẩm nông nghiệp là nguyênliệu giàu xơ, thân lá lạc và cây cỏ bộ đậu giàu protein đem ủ thường gây thối.Công nghệ ủ silo ngày nay người ta nghĩ ngay đến các chất bổ trợ và vi sinhvật giúp cho quá trình lên men được xúc tiến nhanh hơn, các loại vi sinh vật

có lợi nhanh chóng chiếm ưu thế, át chế các vi sinh vật không có lợi, hạn chếcác sản phẩm tạo ra không mong muốn Các chất bổ trợ ở đây thường là rỉmật đường, các loại tinh bột và muối ăn Lượng các chất bổ trợ phụ thuộc vàoloại nguyên liệu ủ, trạng thái nguyên liệu mang ủ Vi khuẩn và enzyme bổsung là những tổ hợp chủng mà không đơn thuần là một chủng Theo Chen(1993) [11] việc ủ chua cây thức ăn thô xanh sẽ kém hiệu quả khi trongnguyên liệu ủ không đủ hàm lượng cacbonhydrate Trong những trường hợpnhư vậy cần bổ sung thêm cacbonhydrate và vi sinh vật sẽ làm tăng quá trìnhlên men

Ngày nay công nghiệp enzyme phát triển, người ta thường bổ sungenzyme làm tăng sự phân giải Xenluloza, tinh bột, protein trong nguyên liệu.Nhiều nghiên cứu đã chứng tỏ rằng việc bổ sung enzyme ngoại bào làm tăngtốc độ phân giải thức ăn Phần lớn các công trình nghiên cứu về enzyme phân

giải thức ăn thô xanh tiến hành tại các nước hàn đới, các nước nhiệt đớithường sử dụng vi sinh vật có sẵn trong tự nhiên.

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng, địa điểm và thời gian nghiên cứu

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu

- Cây cỏ voi được thu cắt ở thời điểm 45 ngày tuổi và đem chế biến bảoquản lúc còn tươi ủ chua tại phòng thức ăn dinh dưỡng Viện Chăn Nuôi

- Chế phẩm vi sinh vật (VCN1) (gồm các vi khuẩn lên men lactic đồnghình) dạng bột (108 CFU/g) do Viện Chăn Nuôi sản xuất

- Chế phẩm vi sinh vật (gồm các vi khuẩn lên men lactic) (Biostar Billcủa công ty Biomin - Áo) (BOB) dạng bột (108 CFU/g) được nhập khẩu từ Áo

- Chế phẩm đa enzyme vi sinh vật (VCN2) (cellulase: 1000 IU/g,xylanase: 250 IU/g, pectinase: 250 IU/g) do Viện Chăn Nuôi sản xuất

3.1.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu

- Địa điểm nghiên cứu tại Viện Chăn Nuôi Quốc Gia Việt Nam

- Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 01/2011 đến tháng 04/2011

3.2 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu đánh giá hiệu quả của việc sử dụng 3 loại chế phẩm visinh vật VCN1, BOB, VCN2 trong chế biến và bảo quản cây cỏ voi

3.3 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp đánh giá hiệu quả của việc sử dụng 3 loại chế phẩm vi sinh vật VCN1 , BOB, VCN2

- Sử dụng 3 loại chế phẩm VCN1, VCN2, BOB bổ sung vào ủ chua cây

cỏ voi ở quy mô phòng thí nghiệm Sau đó tiến hành lấy mẫu cỏ voi đã ủ phântích một số chỉ tiêu từ kết quả đó đánh giá hiệu quả của các loại chế phẩm đã

bổ sung

- Chất lượng thức ăn ủ chua như: VCK, protein thô, acid hữu cơ, visinh vật…

- Đánh giá các chỉ tiêu cảm quan: mầu sắc, mùi vị được quan sát bằngcác giác quan thông thường (mắt nhìn, mũi ngửi)

- Tỷ lệ nhiễm mốc: được đánh giá bằng cách đếm các điểm xuất hiệnbào tử nấm mốc có thể phát hiện được bằng mắt thường

Phương pháp đánh giá chất lượng cỏ voi sau khi chế biến

Chúng tôi dựa vào độ pH, hàm lượng các acid hữu cơ, thành phần cácchất dinh dưỡng (protein thô, VCK), chỉ tiêu vi sinh vật, hàm lượng nước đểđánh giá chất lượng cỏ voi ủ chua Cỏ voi ủ chua có độ pH <4.2 được coi là

có chất lượng tốt theo McDonal và công sự (1991) [14] cho rằng với cỏ cóhàm lượng nước cao thì pH giảm xuống dưới 4.2 sẽ bảo quản tốt cỏ ủ chua.Nhưng nếu pH > 4.5 thì chất lượng cỏ ủ giảm đi Hàm lượng acid lactic càng caochất lượng ủ chua càng tốt

- Phương pháp đánh giá bằng cảm quan

Đánh giá bằng cảm quan cỏ voi sau khi chế biến dựa trên các chỉ tiêu:quan sát màu sắc, mùi, độ cứng

Màu: Nếu thức ăn ủ chua có màu sắc tươi như thức ăn chưa ủ là tốtnhất, còn nếu thức ăn chuyển sang màu vàng là thức ăn đó đã bị mất nhiềucarotene, còn thức ăn có màu đen là thức ăn ủ đó đã hư hỏng không còn giá trị

sử dụng nữa

Mùi: Nếu thức ăn ủ chua tốt phải có mùi của mùi hoa quả chín, mùithơm do có nhiều acid lactic Còn thức ăn ủ chua có kém chất lượng có rấtnhiều mùi khác nhau như mùi: mùi chua dấm thì trong thức ăn có nhiều acidacetic, mùi thối thì trong thức ăn có nhiều vi khuẩn Clostridia hoạt động

Độ cứng: Thức ăn ủ chua tốt phải có độ cứng phù hợp, nếu thức ănmềm nhũn là thức ăn đã hư hỏng, không còn khả năng sử dụng nữa.

- Phương pháp phân tích chất lượng

Phân tích chất lượng của cỏ voi ủ bằng phương pháp lấy mẫu phân tíchthành phần dinh dưỡng: VCK, protein thô, acid hữu cơ, vi sinh vật…

- Xác định vật chất khô: VCK được tính theo công thức

DM (%)=

Trong đó:

Wd: khối lượng mẫu và bì sau khi sấy (g)

Wt: khối lượng bì (g)

W: khối lượng mẫu tươi (g)

- Xác định hàm lượng protein: sử dụng phương pháp Kjeldahl trên máyKjeltex–1002 của Thụy Điển Protein thô được tính theo công thức sau:

N (%) = Trong đó:

0.0014 là số gam Ni-tơ tương ứng với 1ml H2SO40.1N

N là số ml H2SO40.1N dùng để chuẩn độ

W là số gam mẫu đem đi phân tích

Hàm lượng protein thô được tính bằng công thức: