nghiên cứu khả năng sinh khí gây hiệu ứng nhà kính của một số loại thức ăn thô trong điều kiện in vitro

... NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG TRẦN NGỌC PHƯƠNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH KHÍ GÂY HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH CỦA MỘT SỐ LOẠI THỨC ĂN THÔ TRONG ĐIỀU KIỆN IN VITRO LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CHĂN NUÔI... GS.TS NGUYỄN VĂN THU 2013 ii TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH KHÍ GÂY HIỆU ỨNG NHÀ KÍNH CỦA MỘT SỐ LOẠI THỨC ĂN THÔ TRONG ĐIỀU KIỆN IN VITRO Cần... khả sinh khí hiệu ứng nhà kính số loại thức ăn thô điều kiện in vitro tiến hành Mục tiêu đề tài là: Xác định sinh khí mêtan khí cacbonic gây hiệu ứng nhà kính in vitro loại thức ăn thô Các kết

THỨC ĂN THÔ TRONG ĐIỀU KIỆN IN VITRO

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CHĂN NUÔI - THÚ Y

2013

THỨC ĂN THÔ TRONG ĐIỀU KIỆN IN VITRO

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CHĂN NUÔI - THÚ Y

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN GS.TS NGUYỄN VĂN THU

2013

THỨC ĂN THÔ TRONG ĐIỀU KIỆN IN VITRO

Cần Thơ, ngày…tháng…năm2013 Cần Thơ, ngày… tháng…năm2013

GS.TS NGUYỄN VĂN THU

Cần Thơ, ngày… tháng… năm 2013

DUYỆT KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG

iv

LỜI CAM Đ OAN

Kính gửi: Ban lãnh đạo Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng và các Thầy Cô trong Bộ Môn Chăn Nuôi

Tôi tên Trần Ngọc Phương, MSSV: 3108150 là sinh viên lớp Chăn Nuôi Thú Y Khóa 36 (2010-2014) Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của chính bản thân tôi Đồng thời tất cả các số liệu, kết quả thu được trong thí nghiệm hoàn toàn có thật và chưa công bố trong bất kỳ tạp chí khoa học hay luận văn khác Nếu có gì sai trái tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước Khoa và Bộ Môn

Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2013

Trần Ngọc Phương

v

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt khoảng thời gian được học tập ở trường Đại học Cần Thơ, tôi

đã gặp không ít những khó khăn và thách thức nhưng tôi đều vượt qua Tất cả

là nhờ tình thương và sự giúp đỡ của gia đình, thầy cô và bạn bè

Đầu tiên, xin gởi lời yêu thương và biết ơn chân thành đến Cha mẹ, người đã sinh ra và nuôi dưỡng tôi nên người Cha mẹ đã cho tôi niềm tin và tạo mọi điều kiện thuận lợi từ vật chất đến tinh thần để tôi hoàn thành tốt con đường học tập

Xin chân thành cảm ơn thầy GS TS Nguyễn Văn Thu và cô PGS TS Nguyễn Thị Kim Đông đã dạy bảo, hướng dẫn, động viên, giúp đỡ tôi hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp

Xin chân thành cảm ơn đến các thầy cô Bộ môn Chăn nuôi và Bộ môn Thú

y đã hết lòng truyền đạt những kiến thức quý báu cho tôi trong thời gian học vừa qua

Xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của cô cố vấn học tập Nguyễn Thị Kim Đông đã dành cho tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài này

Tôi xin chân thành biết ơn anh ThS Trương Thanh Trung, ThS Nguyễn Hữu Lai, ThS Huỳnh Hoàng Thi, KS Đoàn Hiếu Nguyên Khôi, KS Phan Văn Thái, và các bạn trên phòng thí nghiệm E205 đã tận tình giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua

Cuối cùng xin gửi lời cảm ơn đến các bạn lớp Chăn Nuôi Thú Y Khóa 36

đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong thời gian vừa qua

Trần Ngọc Phương

vi

TÓM LƯỢC

Nghiên cứu này bao gồm 2 thí nghiệm nhằm xác định sự sản sinh khí mêtan và khí cacbonic ở điều kiện in vitro của một số loại thức ăn thô

Thí nghiệm 1: Sử dụng ống tiêm thủy tinh có thể tích 50 ml (Menke et al., 1979), được

bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 5 nghiệm thức với 3 lần lặp lại Bao gồm các nghiệm thức: bìm bìm, cỏ đậu lá nhỏ, lá khoai mì, cỏ mồm và cỏ ruzi ở mức độ 100% (các giá trị tính trên%DM)

Thí nghiệm 2: Sử dụng ống tiêm thủy tinh có thể tích 50 ml (Menke et al., 1979), thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 5 nghiệm thức với 3 lần lặp lại Bao gồm các nghiệm thức: lá anh đào, cỏ paspalum, cỏ voi, cúc dại và trichanthera gigantea ở mức độ 100% (các giá trị tính trên%DM)

Kết quả cho thấy, các loại thức ăn thô có lượng khí gas, khí mêtan và khí cacbonic sinh ra tăng dần theo thời gian ở điều kiện in vitro Lượng khí sinh ra cao tại thời điểm 24 giờ và 72 giờ của cỏ Mồm (29,0 và 44,5 ml), cỏ Ruzi (24,5 và 43,2 ml), cỏ Voi (19,4 và 45,7 ml), cỏ Paspalum (21,1 và 43,0 ml).Lượng khí mêtan và khí cacbonic tại thời điểm 72 giờ khá cao như cỏ Mồm (8,91 và 31,6 ml), cỏ Ruzi (8,77 và 29,5 ml), cỏ Voi (8,34 và 31,1 ml),

cỏ Paspalum (8,45 và 33,0 ml) do các loại thức ăn này có hàm lượng chiết chất không đạm

khác, các loại thức ăn này có chứa hàm lượng carbohydrat cao góp phần làm tăng tỉ lệ tiêu

(ml) sinh ra thấp hơn như cỏ Đậu 1á nhỏ (3,59 và 17,0 ml) và Trichanthera gigantea (3,61

và 14,5 ml), lượng khí sinh ra cũng thấp hơn tại thời điểm 24 giờ và 72 giờ như cỏ Đậu lá nhỏ (9,19 và 23,2 ml) và Trichanthera gigantean (9,2 và 19,1 ml) Một cách tổng quát là những loại thức ăn có hàm lượng chiết chất không đạm, hàm lượng NDF cao thì lượng khí

vii

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1 Cấu tạo đường tiêu hóa của gia súc nhai lại 2

Hình 2.1 Liên quan giữa pH và hoạt lực của các nhóm VSV dạ cỏ 8

Hình 2.2 Tóm tắt quá trình chuyển hoá hydratcarbon trong dạ cỏ 9

Hình 2.3 Sự chuyển hoá các chất chứa nitơ trong dạ cỏ 11

Hình 2.4 Sự chuyển hoá lipid ở gia súc nhai lại 12

Hình 2.5 Bìm bìm 26

Hình 2.6 Cỏ đậu lá nhỏ 26

Hình 2.7 Cỏ Ruzi 26

Hình 2.8 Cỏ Mồm 26

Hình 2.9 Lá khoai mì 26

Hình 2.10 Cây anh đào giả 26

Hình 2.11 Trichanthera gigantea 27

Hình 2.12 Cỏ Voi 27

Hình 2.13 Cỏ Paspalum 27

Hình 2.14 Địa cúc 27

Hình 3.1 Các ống tiêm chứa dịch dạ cỏ 30

Hình 3.2 Máy đo khí Geotechhnical Instruments (UK) Ltd, England 30

Hình 4.1 Lượng khí gas sinh ra ở in vitro giữa các nghiệm thức theo thời gian của thí nghiệm 1 32

Hình 4.2 Lượng khí mêtan sinh ra ở in vitro giữa các nghiệm thức theo thời gian

33

Hình 4.3 Lượng khí cacbonic sinh ra ở in vitro giữa các nghiệm thức theo thời gian 35

Hình 4.4 Lượng CH4/g DOM sinh ra ở in vitro giữa các nghiệm thức tại thời điểm 72 giờ của thí nghiệm 1 36

Hình 4.5 Lượng CO2/g DOM sinh ra ở in vitro giữa các nghiệm thức tại thời điểm 72 giờ của thí nghiệm 1 36

Hình 4.6 Lượng khí sinh ra ở in vitro giữa các nghiệm thức theo thời gian của thí nghiệm 2 39

Hình 4.7 Lượng khí mêtan sinh ra ở in vitro giữa các nghiệm thức theo thời gian

40

Hình 4.8 Lượng khí cacbonic sinh ra ở in vitro giữa các nghiệm thức theo thời gian

41

viii

Hình 4.9 Lượng CH4/g DOM sinh ra ở in vitro giữa các nghiệm thức tại thời điểm 72 giờ của thí nghiệm 2 43 Hình 4.10 Lượng CO2/g DOM sinh ra ở in vitro giữa các nghiệm thức tại thời điểm

72 giờ của thí nghiệm 2 44

ix

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1: Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của bìm bìm 19

Bảng 2.2: Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của cỏ đậu lá nhỏ 19

Bảng 2.3: Thành phần hoá học và giá trị dinh dưỡng của cỏ Ruzi 19

Bảng 2.4: Thành phần hoá học và giá trị dinh dưỡng của cỏ Mồm 21

Bảng 2.5: Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của lá khoai mì 21

Bảng 2.6: Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của cây anh đào giả (%) 22

Bảng 2.7: Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của Trichantera Gigantea 23

Bảng 2.8: Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của cỏ Voi 23

Bảng 2.9: Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của Paspalum atratum 24

Bảng 2.10: Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của Địa cúc 25

Bảng 4.1: Thành phần dưỡng chất thức ăn dùng trong thí nghiệm 1 (%DM) 31

Bảng 4.2: Lượng khí gas sinh ra theo thời gian 32

Bảng 4.3: Lượng khí mêtan sinh ra theo thời gian 33

Bảng 4.4: Lượng khí cacbonic sinh ra theo thời gian 34

Bảng 4.5: Lượng khí sinh ra, tỷ lệ tiêu hóa DM và OM ở 72 giờ của thí nghiệm 1 35

Bảng 4.6: Thành phần dưỡng chất thức ăn dùng trong thí nghiệm 2 (%DM) 38

Bảng 4.7: Lượng khí gas sinh ra theo thời gian 39

Bảng 4.8: Lượng khí mêtan sinh ra theo thời gian 40

Bảng 4.9: Lượng khí cacbonic sinh ra theo thời gian 41

Bảng 4.10: Lượng khí sinh ra, tỷ lệ tiêu hóa DM và OM ở 72 giờ của thí nghiệm 2 42

x

DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ

DM Dry matter (Vật chất khô)

NDF Neutral Detergent Fiber (Xơ trung tính)

ADF Acid Detergent Fiber (Xơ acid)

xi

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Tóm lược iii

Danh sách hình iv

Danh sách bảng v

Danh sách chữ viết tắt vii

Mục lục viii

Chương 1: GIỚI THIỆU 1

Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2

2.1 Lược khảo về sự tiêu hóa của gia súc nhai 2

2.1.1 Hệ tiêu hóa 2

2.1.2 Môi trường sinh thái dạ cỏ 3

2.1.3 Quá trình tiêu hóa các thành phần của thức ăn 9

2.2 Đánh giá tỷ lệ tiêu hóa bằng phương pháp in vitro 13

2.2.1 Mô tả chung 13

2.2.2 Nguyên lý sinh khí 13

2.2.3 Sự phát triển hệ thống đo lường lượng khí sinh ra 14

2.2.4 Vai trò của sinh khí in vitro 15

2.3 Thực liệu dùng trong thí nghiệm 18

2.3.1 Bìm bìm 18

2.3.2 Cỏ đậu lá nhỏ 19

2.3.3 Cỏ Ruzi 19

2.3.4 Cỏ mồm 19

2.3.5 Lá khoai mì 20

2.3.6 Cây anh đào giả 21

2.3.7 Trichantera gigantea 22

2.3.8 Cỏ Voi 23

2.3.9 Cỏ Paspalum atratum 24

2.3.10 Địa cúc 24

Chương 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28

3.1 Phương tiện thí nghiệm 28

3.2 Vật liệu thí nghiệm 28

xii

3.3 Phương pháp thí nghiệm 28

3.3.1 Bố trí thí nghiệm 28

3.3.2 Các chỉ tiêu theo dõi 29

3.3.3 Cách tiến hành 29

3.3.3 Phương pháp xử lý số liệu 30

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31

4.1 Kết quả thí nghiệm 31

4.1.1 Thí nghiệm 1 31

4.1.2 Thí nghiệm 2 38

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 45

5.1 Kết luận 45

5.2 Đề xuất 45

Tài liệu tham khảo 46

Phụ lục 51

1

Chương 1: GIỚI THIỆU

Biến đổi khí hậu đang là một thách thức lớn đối với toàn nhân loại Hàng loạt những thiên tai liên tiếp tàn phá nặng nề về người và tài sản Trái đất ngày càng nóng dần lên do các hoạt động của con người Khí thải từ các nhà máy, việc đốt rừng làm rẫy, khí thải từ các phương tiên giao thông, các sinh hoạt hằng ngày của con người ngày càng làm cho trái đất nóng lên Bên cạnh đó việc chăn nuôi gia súc nhai lại cũng góp phần làm tăng hiệu ứng nhà kính Lượng khí CH4 và CO2 từ sự lên men dạ cỏ của gia súc nhai lại đóng góp khoảng 25% trong hiện tượng hiệu ứng nhà kính Gần đây có rất nhiều nghiên cứu để hạn chế sự sinh khí từ việc len men dạ cỏ của gia súc nhai lại, ví dụ như việc sử dụng chất tannin, nitrate để làm giảm lượng khí thải sinh ra trong

dạ cỏ của bò (Hồ Quảng Đồ và Lê Thị Ngọc Huyền, 2010) Quá trình sinh và thải khí CH4 và CO2 ra môi trường làm mất đi từ 5-10% năng lượng của thức Bên cạnh đó việc sử dụng phụ phẩm trong khẩu phần thức ăn của gia súc nhai lại như mỡ cá tra và dầu dừa cũng có ảnh hưởng đến sự sinh khí CH4 và CO2 ở trâu bò (Phan Văn Thái, 2013), sử dụng các loại thức ăn bổ sung trong khẩu phần của gia súc nhai lại cũng ảnh hưởng đến sự sinh khí (Nguyen Van Thu and Nguyen Thi Kim Dong, 2012)

Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) có rất nhiều loại cỏ thích hợp cho chăn nuôi gia súc nhai lại Cỏ mồm, cỏ Ruzi, cỏ Voi, cỏ lông tây, cỏ Paspalum

và một số loại cỏ họ đậu … là các loại thức ăn thô dùng trong chăn nuôi phổ biến Việc cung cấp đầy đủ thức ăn chất lượng tốt cho gia súc nhai lại cũng là một thách thức lớn cho các nhà chăn nuôi hiện nay để đảm bảo gia súc phát triển tốt mà còn bảo vệ môi trường Vì thế, ta cần biết rõ sự sản sinh khí của các loại thức ăn thô để tạo cơ sở phối hợp khẩu phần thích hợp nhằm giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính và cải thiện tỉ lệ tiêu hóa của gia súc nhai lại

Tuy nhiên các nghiên cứu về sự sản sinh khí mêtan và khí cacbonic ở in

vitro của các loại thức ăn thô còn hạn chế Với các lý do như trên, đề tài

“Nghiên cứu khả năng sinh khí hiệu ứng nhà kính của một số loại thức ăn

thô trong điều kiện in vitro” được tiến hành

Mục tiêu của đề tài là:

Xác định sự sinh khí mêtan và khí cacbonic gây hiệu ứng nhà kính ở in

vitro của các loại thức ăn thô

Các kết quả này sẽ làm nền tảng cho sự phối hợp khẩu phần hợp lý trong các nghiên cứu ở gia súc nhai lại trong tương lai

2

Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 LƯỢC KHẢO VỀ SỰ TIÊU HÓA CỦA GIA SÚC NHAI LẠI 2.1.1 Hệ tiêu hóa

Đường tiêu hóa của bò cũng tương tự như các gia súc nhai lại khác có cấu tạo chung như ở hình 1 Chức năng cơ bản của từng bộ phận trong đường tiêu hóa của bò cũng tương tự như ở gia súc dạ đơn, nhưng đồng thời có những nét đặc thù riêng của loài gia súc nhai lại Tính đặc thù của đường tiêu hóa ở gia súc nhai lại là kết quả của quá trình tiến hóa theo hướng tiêu hóa cỏ

và thức ăn thô nhờ sự cộng sinh của vi sinh vật

Hình 1: Cấu tạo đường tiêu hóa của gia súc nhai lại Đặc trưng đường tiêu hoá của gia súc nhai lại là hệ dạ dày kép gồm 4 túi: ba túi trước (dạ cỏ, dạ tổ ong, dạ lá sách) được gọi chung là dạ dày trước (không có ở gia súc dạ dày đơn), còn túi thứ tư gọi là dạ muối khế (tương tự

dạ dày đơn)

Dạ cỏ: là túi lớn nhất, chiếm hầu hết nửa trái của xoang bụng, từ cơ

hoành đến xương chậu Dạ cỏ chiếm 85-90% dung tích dạ dày, 75% dung tích đường tiêu hoá, có tác dụng tích trữ, nhào trộn và lên men phân giải thức ăn

Dạ cỏ không có tuyến tiêu hoá, niêm mạc có nhiều núm hình gai Thức ăn sau khi ăn được nuốt xuống dạ cỏ, phần lớn được len men bởi vi sinh vật (VSV) cộng sinh Với điều kiện yếm khí, nhiệt độ khá ổn định từ 38-42 oC, pH từ 5,5-7,4, đây là môi trường thuận lợi cho VSV lên men yếm khí Hơn nữa dinh dưỡng được bổ sung đều đặn từ thức ăn, còn thức ăn không lên men cùng các chất dinh dưỡng hoà tan và sinh khối VSV được thường xuyên chuyển xuống phần dưới của đường tiêu hóa

Khoảng 50-80% các chất dinh dưỡng thức ăn được lên men ở dạ cỏ Sản phẩm lên men chính là các acid béo bay hơi (ABBH), sinh khối VSV và các khí (mêtan và cacbonic) Phần lớn ABBH được hấp thu qua vách dạ cỏ vào máu trở thành nguồn năng lượng chính cho gia súc Các khí thể được thải ra ngoài qua phản xạ ợ hơi Dạ cỏ còn tổng hợp các vitamin nhóm B và vitamin

3

K Sinh khối VSV và các thành phần không lên men được chuyển xuống phần dưới của đường tiêu hóa

Dạ tổ ong: là túi nối liền với dạ cỏ, niêm mạc giống như tổ ong Chức

năng chính của dạ tổ ong là đẩy các thức ăn rắn và các thức ăn chưa được nghiền nhỏ trở lại dạ cỏ, đồng thời đẩy thức ăn dạng nước vào dạ lá sách Dạ

tổ ong cũng giúp cho việc đẩy các miếng thức ăn lên miệng để nhai lại Sự lên men và hấp thu các chất dinh dưỡng trong dạ tổ ong tương tự như ở dạ cỏ

Dạ lá sách: là túi thứ ba, niêm mạc được cấu tạo thành nhiều nếp gấp

(giống như quyển sách), tăng diện tích tiếp xúc Dạ lá sách có nhiệm vụ chính

là nghiền nát các tiểu phần thức ăn, hấp thu nước, cùng với các ion Na+, K+…,

và các ABBH trong dưỡng chất đi qua Trường hợp tê liệt dạ lá sách dẫn đến tắc nghẽn kinh niên gây khó khăn trong việc điều trị Theo Preston and Leng (1991) thì dạ lá sách cũng là các lá to nhỏ khác nhau nhằm làm tăng diện tích

bề mặt và để dễ ép thức ăn nửa lỏng xuống dạ múi khế Giữa dạ tổ ong và dạ

lá sách có một lỗ miệng như cái “van” để giữ thức ăn lại trong dạ cỏ cho tới khi đường kính thức ăn giảm xuống còn 1-2 mm (Nguyễn Văn Thu, 2010)

Dạ múi khế: là dạ dày tuyến gồm có thân vị và hạ vị Các dịch tuyến múi

khế được tiết liên tục vì dưỡng chấp từ dạ dày trước thường xuyên được chuyển xuống Dạ múi khế có chức năng tiêu hoá men tương tự như dạ dày đơn nhờ có HCl, pepsin, kimozin và lipaza Theo Preston and Leng (1991), phần còn lại của thức ăn mà vi sinh vật dạ cỏ chưa lên men sẽ được tiêu hoá bằng enzym

2.1.2 Môi trường sinh thái dạ cỏ

Theo Preston và Leng (1991), môi trường dạ cỏ phụ thuộc vào:

Loại và khối lượng thức ăn ăn vào

Sự nhào trộn theo chu kỳ thông qua sự co bóp của dạ cỏ

Sự tiết nước bọt và nhai lại

và đạm (CP) thấp, TLTH tăng ở pH 6,2 nhưng chỉ hơi tăng ở pH 7,0 (Shrier và

ct, 1986) Khi tăng pH 0,1 đơn vị thì tiêu hóa xơ acid (ADF) tăng 3,6 đơn vị (Meang và ctv, 1998) Khi pH từ 6,2-6,6 thì sự sản sinh acid acetic tăng, trong

khi acid proponic và acid butyric chỉ tăng khi pH 5,8-6,2 (Shriver et al., 1989)

Sự hiện diện cao của carbohydrate dễ hòa tan sẽ giảm pH do sự tích lũy acid

4

béo bay hơi cao trong thời gian ngắn chưa kịp hấp thu và sự lên men của carbohydrate hòa tan Nhiều tác giả cho thấy pH thay đổi theo thời gian sau khi cho ăn (Van Soest, 1994; Kanjanapruthipong và Leng, 1998) Nhìn chung gia súc ăn nhiều thức ăn hỗn hợp dễ dẫn đến sự hạ thấp pH dịch dạ cỏ hơn

thức ăn thô (Lana et al., 1998)

2.1.2.2 Acid béo bay hơi

Tùy vào khẩu phần, thời gian di chuyển thức ăn và pH trong dạ cỏ mà VFA thay đổi 70-150 mmol/lít Acid acetic chiếm tỉ lệ cao nhất 70% trong tổng số VFA Đối với thức ăn là thực vật chưa thành thục acid acetic thấp và

acid propionic cao (McDonald et al., 1995) Các loại acid béo mạch dài có giá

trị cung cấp năng lượng cao cho vật chủ do chúng giải phóng nhiều năng lượng ở dạng ATP (Preston và Leng, 1987) Acid béo bay hơi được hấp thu chủ yếu ở dạ cỏ và dạ tổ ong, ở dạ lá sách nồng độ VFA thấp hơn khoảng 47%

Ngoài dinh dưỡng của môi trường dạ cỏ có những đặc điểm thiết yếu cho

sự lên men của VSV cộng sinh như sau: độ ẩm cao (85-90%), pH trong khoảng 6,4-7,0, nhiệt độ khá ổn định (38-42oC), áp suất thẩm thấu ổn định và là môi trường yếm khí (nồng độ oxy <1%) Nước bọt đổ vào dạ cỏ liên tục giúp duy trì

độ ẩm của môi trường lên men Muối photphat và carbonat tiết qua nước bọt có tác dụng đệm Sự hấp thu nhanh chóng acid béo bay hơi và ammoniac qua vách

dạ cỏ làm cho pH dịch dạ cỏ tương đối ổn định Khí oxy nuốt vào theo thức ăn nhanh chóng được sử dụng nên môi trường yếm khí luôn luôn được duy trì Áp suất thẩm thấu của dịch dạ cỏ được duy trì tương tự như áp suất thẩm thấu của máu nhờ có sự trao đổi ion qua vách dạ cỏ Có sự chế tiết qua vách dạ cỏ những chất cần thiết cho vi sinh vật phát triển và hấp thu vào máu những sản phẩm lên men sinh ra trong dạ cỏ Các chất khí chủ yếu là CO2 và CH4 là phụ phẩm trao đổi cuối cùng của quá trình lên men dạ cỏ cũng được thải ra ngoài thông qua quá trình ợ hơi Thời gian thức ăn tồn lưu trong dạ cỏ kéo dài tạo điều kiện cho

vi sinh vật công phá

5

Hơn nữa, trong dạ cỏ các chất chứa luôn luôn được nhào trộn bởi sự co bóp của vách dạ cỏ Phần thức ăn không lên men thường xuyên được giải phóng ra khỏi dạ cỏ xuống phần dưới của đường tiêu hóa và các cơ chất mới lại được nạp vào thông qua thức ăn, nhờ vậy mà dòng dinh dưỡng được liên tục lưu thông Sự vận chuyển các sản phẩm cuối cùng ra khỏi dạ cỏ và nạp mới cơ chất có ảnh hưởng lớn đến sự cân bằng sinh thái trong dạ cỏ và nhờ đó

mà dạ cỏ trở thành một môi trường lên men liên tục Sinh khối VSV được chuyển xuống phần dưới của đường tiêu hóa cùng với khối dưỡng chất còn lại sau lên men làm cho số lượng của chúng được duy trì ở mức khá ổn định

2.1.2.3 Hệ vi sinh vật dạ cỏ

Hệ vi sinh vật cộng sinh ở dạ cỏ rất phức tạp, gồm có các nhóm chính là

vi khuẩn (Bacteria), động vật nguyên sinh (Protozoa) và nấm (Fungi); ngoài ra

còn có mycoplasma, các loại virus và các thể thực khuẩn Mycoplasma, virus

và thể thực khuẩn không đóng vai trò quan trọng trong tiêu hóa thức ăn Quần thể vi sinh vật dạ cỏ có sự biến đổi theo thời gian và phụ thuộc vào tính chất của khẩu phần ăn Hệ vi sinh vật dạ cỏ đều là vi sinh vật yếm khí và sống chủ yếu bằng năng lượng sinh ra từ quá trình lên men các chất dinh dưỡng

Trong dạ cỏ có môi trường rất ổn định về các tính chất lý hóa tạo điều kiện thuận lợi cho hệ vi khuẩn và động vật đơn bào phát triển Các vi khuẩn phát triển nhờ phân giải chất xơ trong thức ăn Các động vật đơn bào-protozoa lại ăn các vi khuẩn để sinh trưởng và phát triển, cơ thể nó cuối cùng lại là nguồn thức ăn động vật cho động vật chủ là các động vật ăn cỏ

Vi khuẩn (Bacteria)

Vi khuẩn chiếm số lượng lớn nhất trong VSV dạ cỏ và là tác nhân chính trong quá trình tiêu hóa xơ Tổng số vi khuẩn trong dạ cỏ thường là 109-1011 tế bào/g chất chứa dạ cỏ Trong dạ cỏ vi khuẩn ở thể tự do chiếm khoảng 30%,

số còn lại bám vào các mẩu thức ăn, trú ngụ ở các nếp gấp biểu mô và bám vào protozoa

Trong dạ cỏ có khoảng 60 loài vi khuẩn đã được xác định Sự phân loại

vi khuẩn dạ cỏ có thể được tiến hành dựa vào cơ chất mà vi khuẩn sử dụng hay sản phẩm lên men cuối cùng của chúng Sau đây là một số nhóm vi khuẩn dạ

cỏ chính:

Vi khuẩn phân giải cellulose

Vi khuẩn phân giải cellulose có số lượng rất lớn trong dạ cỏ của những gia súc sử dụng khẩu phần giàu cellulose Những loài vi khuẩn phân giải

cellulose quan trọng nhất là Bacteroides succinogenes, Butyrivibrio

6

fibrisolvens, Ruminoccocus flavefaciens, Ruminococcus albus, Cillobacterium cellulosolvens

Vi khuẩn phân giải hemicellulose

Hemicellulose khác cellulose là chứa cả đường pentose và hexose và cũng thường chứa acid uronic Những vi khuẩn có khả năng thuỷ phân cellulose thì cũng có khả năng sử dụng hemicellulose Tuy nhiên, không phải tất cả các loài sử dụng được hemicellulose đều có khả năng thuỷ phân

cellulose Một số loài sử dụng hemicellulose là Butyrivibrio fibrisolvens,

Lachnospira multiparus và Bacteroides ruminicola Các loài vi khuẩn phân

giải hemicellulose cũng như vi khuẩn phân giải cellulose 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 cellulose Tinh bột được phân giải bởi nhiều loài vi khuẩn dạ cỏ, trong

đó có những vi khuẩn phân giải cellulose Những loài vi khuẩn phân giải tinh

bột quan trọng là Bacteroides amylophilus, Succinimonas amylolytica,

Butyrivibrio 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 và đường monosaccharid Celobiose cũng có thể là nguồn năng lượng cung cấp cho nhóm vi khuẩn này vì chúng có men bêta- glucosidase có thể thuỷ phân cellobiose Các vi khuẩn thuộc loài

Lachnospira multiparus, Selenomonas ruminantium đều có khả năng sử dụng

tốt cacbohydrate 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 không đáng kể trừ trong những trường hợp đặc biệt Một số có thể sử dụng acid succinic, malic, fumaric, formic hay acetic

Những loài sử dụng acid lactic là Veillonella gazogenes, Veillonella

alacalescens, Peptostreptococcus elsdenii, Propioni bacterium và

Selenomonas lactilytica

Vi khuẩn phân giải protein

Trong số những loài vi khuẩn phân giải protein và sinh amoniac thì

Peptostreptococus và Clostridium có khả năng lớn nhất 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 diện tiết 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, đồng thời một số vi khuẩn đòi hỏi hay được kích thích bởi acid amin, peptit và isoacid có nguồn gốc từ valine, leucine và isoleucine Như vậy, cần phải có một lượng protein được phân giải trong dạ cỏ để đáp ứng nhu cầu này của vi sinh vật dạ cỏ

7

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

Động vật nguyên sinh (Protozoa)

Protozoa xuất hiện trong dạ cỏ khi gia súc bắt đầu ăn thức ăn thực vật thô Trong dạ cỏ protozoa có số lượng khoảng 105-106 tế bào/g chất chứa dạ

cỏ Có khoảng 120 loài protozoa trong dạ cỏ Mỗi loài gia súc có số loài protozoa khác nhau Tác dụng chính của protozoa như sau:

Tiêu hoá tinh bột và đường: Tuy có một vài loại protozoa có khả năng phân giải cellulose nhưng cơ chất chính vẫn là đường và tinh bột, vì thế mà khi gia súc ăn khẩu phần nhiều bột đường thì số lượng protozoa tăng lên

Xé rách màng tế bào thực vật: Tác dụng này có được thông qua tác động

cơ học và làm tăng diện tích tiếp xúc của thức ăn, do đó mà thức ăn dễ dàng chịu tác động của vi khuẩn

Tích luỹ polysaccharide: Protozoa có khả năng nuốt tinh bột ngay sau khi

ăn và dự trữ dưới dạng amylopectin Polysaccharide này có thể được phân giải

về sau hoặc không bị lên men ở dạ cỏ mà được phân giải thành đường đơn và được hấp thu ở ruột Điều này không những quan trọng đối với protozoa mà còn có ý nghĩa dinh dưỡng cho gia súc nhai lại nhờ hiệu ứng đệm chống phân giải đường quá nhanh làm giảm pH đột ngột, đồng thời cung cấp năng lượng

từ từ hơn cho nhu cầu của bản thân VSV dạ cỏ trong những thời gian xa bữa

ăn

Bảo tồn mạch nối đôi của các acid béo không no: Các acid béo không no mạch dài quan trọng đối với gia súc (linoleic, linolenic) được protozoa nuốt và đưa xuống phần sau của đường tiêu hoá để cung cấp trực tiếp cho vật chủ, nếu không các acid béo này sẽ bị làm no hoá bởi vi khuẩn

Nấm (Fungi)

Nấm trong dạ cỏ thuộc loại yếm khí Nấm là vi sinh vật đầu tiên xâm nhập và tiêu hoá thành phần cấu trúc thực vật bắt đầu từ bên trong Những loài

nấm được phân lập từ dạ cỏ cừu gồm: Neocallimastix frontalis, Piramonas

communis và Sphaeromonas communis

Chức năng của nấm trong dạ cỏ là:

Mọc chồi phá vỡ cấu trúc thành tế bào thực vật, làm giảm độ bền chặt của cấu trúc này, góp phần làm tăng sự phá vỡ các mảnh thức ăn trong quá trình nhai lại Sự phá vỡ này tạo điều kiện cho bacteria và men của chúng bám vào cấu trúc tế bào và tiếp tục quá trình phân giải cellulose

Mặt khác, nấm cũng tiết ra các loại men tiêu hoá xơ Phức hợp men tiêu hoá xơ của nấm dễ hoà tan hơn so với men của vi khuẩn Chính vì thế nấm có khả năng tấn công các tiểu phần thức ăn cứng hơn và lên men chúng với tốc

độ nhanh hơn so với vi khuẩn

8

Như vậy sự có mặt của nấm giúp làm tăng tốc độ tiêu hoá xơ Điều này đặc biệt có ý nghĩa đối với việc tiêu hoá thức ăn xơ thô bị lignin hoá

2.1.2.4 Tác động tương hỗ của vi sinh vật trong dạ cỏ

Vi sinh vật dạ cỏ, cả ở thức ăn và ở biểu mô dạ cỏ, kết hợp với nhau trong quá trình tiêu hoá 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 của một 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 cho vi khuẩn 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 hoá xơ Tiêu hoá xơ mạnh nhất khi có mặt cả

vi khuẩn và protozoa Một số vi khuẩn được protozoa nuốt vào có tác dụng lên men trong đó tốt hơn vì mỗi protozoa tạo ra một kiểu “dạ cỏ mini” với các điều 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 chế giảm 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 tranh điều kiện sinh tồn của nhau Chẳng hạn, khi gia súc ăn khẩu phần ăn giàu tinh bột nhưng nghèo protein thì số lượng vi khuẩn phân giải cellulose sẽ giảm và do

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

Hình 2.1 Liên quan giữa pH và hoạt lực của các nhóm VSV dạ cỏ

Mặt khác, tương tác tiêu cực giữa vi khuẩn phân giải bột đường và vi khuẩn phân giải xơ còn liên quan đến pH trong dạ cỏ Chenost và Kayouli (1997) giải thích rằng quá trình phân giải chất xơ của khẩu phần diễn ra trong dạ

cỏ có hiệu quả cao nhất khi pH dịch dạ cỏ > 6,2, ngược lại quá trình phân giải tinh bột trong dạ cỏ có hiệu quả cao nhất khi pH <6,0 Tỷ lệ thức ăn tinh quá cao trong khẩu phần sẽ làm cho ABBH sản sinh ra nhanh, làm giảm pH dịch dạ

cỏ và do đó mà ức chế hoạt động của vi khuẩn phân giải xơ

9

Tác động tiêu cực cũng có thể thấy rõ giữa protozoa và vi khuẩn Như đã trình bày ở trên, protozoa ăn và tiêu hoá vi khuẩn, do đó làm giảm tốc độ và hiệu quả chuyển hoá protein trong dạ cỏ Với những loại thức ăn dễ tiêu hoá thì điều này không có ý nghĩa lớn, song đối với thức ăn nghèo N thì protozoa

sẽ làm giảm hiệu quả sử dụng thức ăn nói chung Loại bỏ protozoa khỏi dạ cỏ làm tăng số lượng vi khuẩn trong dạ cỏ Thí nghiệm trên cừu cho thấy tỷ lệ tiêu hoá vật chất khô tăng 18% khi không có protozoa trong dạ cỏ (Preston và Leng, 1991)

Như vậy, cấu trúc khẩu phần ăn của động vật nhai lại có ảnh hưởng rất lớn đến sự tương tác của hệ VSV dạ cỏ Khẩu phần giàu các chất dinh dưỡng không gây sự cạnh tranh giữa các nhóm VSV, mặt cộng 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 VSV, ức chế lẫn nhau, tạo khuynh hướng bất lợi cho quá trình lên men thức ăn nói chung

2.1.3 Quá trình tiêu hóa các thành phần của thức ăn

2.1.3.1 Tiêu hóa glucid

Glucid của thức ăn được phân giải bởi VSV trong dạ cỏ Quá trình phân giải này của VSV rất quan trọng bởi vì 60-90% glucid (carbohydrate) của

khẩu phần, kể cả vách tế bào thực vật, được lên men trong dạ cỏ (Hình 2.2)

Vách tế bào là thành phần quan trọng của thức ăn xơ thô được phân giải một phần bởi VSV nhờ có men phân giải xơ (cellulase) do chúng tiết ra Quá trình phân giải các carbohydrat phức tạp sinh ra các đường đơn Đối với gia súc dạ dày đơn thì đường đơn, như glucoza, là sản phẩm cuối cùng được hấp thu, nhưng đối với gia súc nhai lại thì đường đơn được VSV dạ cỏ lên men để tạo ra các ABBH

Hình 2.2 Tóm tắt quá trình chuyển hoá carbohydrate trong dạ cỏ

Các ABBH được sinh ra trong dạ cỏ được cơ thể bò sữa sử dụng vào các mục đích khác nhau:

Acid acetic (CH3COOH ) được bò sữa sử dụng chủ yếu để cung cấp năng lượng thông qua chu trình Creb sau khi được chuyển hoá thành axetyl-CoA

Nó cũng là nguyên liệu chính để sản xuất ra các loại mỡ, đặc biệt là mỡ sữa Acid propionic (CH3CH2COOH ) chủ yếu được chuyển đến gan, tại đây

nó được chuyển hoá thành đường glucoza Từ gan glucoza sẽ được chuyển vào máu nhằm bảo đảm sự ổn định nồng độ glucoza huyết và tham gia vào trao đổi chung của cơ thể Đường glucoza được bò sữa sử dụng chủ yếu làm nguồn năng lượng cho các hoạt động thần kinh, nuôi thai và hình thành đường lactoza trong sữa Một phần nhỏ acid lactic sau khi hấp thu qua vách dạ cỏ được chuyển hoá ngay thành acid lactic và có thể được chuyển hoá tiếp thành glucoza và glycogen

Acid butyric (CH3CH2CH2COOH) được chuyển hoá thành hydroxybutyric khi đi qua vách dạ cỏ, sau đó được sử dụng như một nguồn năng lượng bởi một số mô bào, đặc biệt là cơ xương và cơ tim Nó cũng có thể được chuyển hoá dễ dàng thành xeton và gây độc hại cho bò sữa khi có nồng

bêta-độ hấp thu quá cao

Hoạt động lên men glucid của vi sinh vật dạ cỏ còn giải phóng ra một khối lượng khổng lồ các thể khí, chủ yếu là CO2 và CH4 Các thể khí này không được bò sữa lợi dụng, mà chúng đều được thải ra ngoài cơ thể thông qua phản xạ ợ hơi

11

2.1.3.2 Chuyển hoá các hợp chất chứa nitơ

Các hợp chất chứa nitơ, bao gồm cả protein và phi protein, khi được ăn vào dạ cỏ sẽ bị VSV phân giải Mức độ phân giải của chúng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, đặc biệt là độ hoà tan Các nguồn nitơ phi protein (NPN) trong thức ăn, như urê, hoà tan hoàn toàn và nhanh chóng phân giải thành amoniac Trong khi tất cả NPN được chuyển thành amoniac trong dạ cỏ, thì có một phần nhiều hay ít tùy thuộc vào bản chất của thức ăn protein thật của khẩu phần được VSV dạ cỏ phân giải thành amoniac Amoniac trong dạ cỏ là yếu tố cần thiết cho sự tăng sinh của hầu hết các loài vi khuẩn trong dạ cỏ Các vi khuẩn này sử dụng amoniac để tổng hợp nên acid amin của chúng Nó được coi là nguồn nitơ chính cho nhiều loại vi khuẩn, đặc biệt là những vi khuẩn tiêu hoá xơ và tinh bột

Sinh khối vi sinh vật sẽ đến dạ múi khế và ruột non theo khối dưỡng chấp Tại đây một phần protein vi sinh vật này sẽ được tiêu hoá và hấp thu tương tự như đối với động vật dạ dày đơn Trong sinh khối protein VSV có khoảng 80% là protein thật có chứa đầy đủ các acid amin không thay thế với

tỷ lệ cân bằng Protein thật của VSV được tiêu hoá khoảng 80-85% ở ruột

Hình 2.3 Sự chuyển hoá các chất chứa nitơ trong dạ cỏ Nhờ có VSV dạ cỏ mà gia súc nhai lại ít phụ thuộc vào chất lượng protein thô của thức ăn hơn là động vật dạ dày đơn bởi vì chúng có khả năng biến đổi các hợp chất chứa N đơn giản, như urê, thành protein có giá trị sinh học cao Bởi vậy để thỏa mãn nhu cầu duy trì bình thường và nhu cầu sản xuất

ở mức vừa phải thì không nhất thiết phải cho gia súc nhai lại ăn những nguồn protein có chất lượng cao, bởi vì hầu hết những protein này sẽ bị phân giải thành amoniac; thay vào đó amoniac có thể sinh ra từ những nguồn N đơn giản và rẻ tiền hơn Khả năng này của VSV dạ cỏ có ý nghĩa kinh tế rất lớn đối với sản xuất vì thức ăn chứa protein thật đắt hơn nhiều so với các nguồn NPN

12

2.1.3.3 Chuyển hoá lipid

Trong dạ cỏ có hai quá trình trao đổi mỡ có liên quan với nhau: phân giải lipid của thức ăn và tổng hợp mới lipid của VSV Triaxylglycerol và galactolipid của thức ăn được phân giải và thuỷ phân bởi lipasa VSV Glycerol

và galactose được lên men ngay thành ABBH Các acid béo giải phóng ra được trung hoà ở pH của dạ cỏ chủ yếu dưới dạng muối canxi có độ hoà tan thấp và bám vào bề mặt của vi khuẩn và các tiểu phần thức ăn Chính vì thế tỷ lệ mỡ quá cao trong khẩu phần thường làm giảm khả năng tiêu hoá xơ ở dạ cỏ

Trong dạ cỏ còn xảy ra quá trình hydrogen hoá và đồng phân hoá các acid béo không no Các acid béo không no mạch dài (linoleic, linolenic) bị làm bão hoà (hydrogen hoá thành acid stearic) và sử dụng bởi một số vi khuẩn Một số mạch nối đôi của các acid béo không no có thể không bị hydrogen hoá nhưng được chuyển từ dạng cis sang dạng trans bền vững hơn Các acid béo có mạch nối đôi dạng trans này có điểm nóng chảy cao hơn và hấp thu (ở ruột non) và chuyển vào mô mỡ làm cho mỡ của gia súc nhai lại có điểm nóng chảy cao

Vi sinh vật dạ cỏ còn có khả năng tổng hợp lipid có chứa các acid béo lạ (có mạch nhánh và mạch lẻ) do sử dụng các ABBH có mạch nhánh và mạch lẻ được tạo ra trong dạ cỏ Các acid này sẽ có mặt trong sữa và mỡ cơ thể của vật chủ

Như vậy, lipid của VSV dạ cỏ là kết quả của việc biến đổi lipid của thức

ăn và lipid được tổng hợp mới

Khả năng tiêu hoá mỡ của VSV dạ cỏ rất hạn chế, cho nên khẩu phần nhiều mỡ sẽ cản trở tiêu hoá xơ và giảm thu nhận thức ăn Tuy nhiên, đối với phụ phẩm xơ hàm lượng mỡ trong đó rất thấp nên dinh dưỡng của gia súc nhai lại ít chịu ảnh hưởng của tiêu hoá mỡ trong dạ cỏ

Hình 2.4 Sự chuyển hoá lipid ở gia súc nhai lại

13

2.2 ĐÁNH GIÁ TỶ LỆ TIÊU HÓA BẰNG PHƯƠNG PHÁP IN

VITRO

Phương pháp sinh khí in vitro ra đời dựa trên nền tảng của in vitro Tilley

và Terry (1963), sự tiêu hóa vi sinh vật dạ cỏ có thể quan sát được trong điều kiện ống nghiệm dưới sự tham gia của vi sinh vật dạ cỏ trong môi trường nước bọt nhân tạo của McDougall (1948) Kết quả của sự lên men này có thể được

quan sát từ thức ăn còn lại sau khi được tiêu hóa ở phương pháp sinh khí in

vitro Tilley và Terry (1963) hoặc từ sản phẩm sinh ra của sự tiêu hóa ở

phương pháp sinh khí in vitro của Menke et al., (1979)

Mặc dù phương pháp in vitro của Menke et al., (1979) đã được đánh giá

và cho thấy có nhiều thuận lợi trong ước lượng thức ăn như ít tốn chi phí, nhanh nhưng nó vẫn còn những hạn chế nhất định: 1) yêu cầu phải có gia súc

để cung cấp dịch dạ cỏ; 2) cách đo lường vật chất không bị tiêu hóa phức tạp

có thể dẫn đến sai số lớn, đặc biệt các loại thức ăn có chứa tannin cao, do tanin

có thể tan trong môi trường ủ của in vitro nhưng đây lại là thành phần không thể tiêu hóa (Makkar, 2004) Từ những hạn chế trên El Shaer et al., (1987) đã

đề nghị sử dụng phân làm nguồn vi sinh vật thay thế cho dịch dạ cỏ trong

phương pháp tiêu hóa in vitro và Menke et al., (1979) giới thiệu phương pháp sinh khí in vitro, thay thế cho việc đo trọng lượng trong phương pháp in vitro

Tilley và Terry (1963) bằng sự đo lượng khí sinh ra từ sự lên men Từ đó sinh

khí in vitro được ra đời bởi Menke et al., (1979)

CH4, H2 ABBH giải phóng kích thích chất đệm sinh khí và đo lường được

trong hệ thống sinh khí in vitro Lượng khí sinh ra trong hệ thống sinh khí in

vitro có thể được ghi nhận qua một hay nhiều thời điểm khác nhau Sự sinh

khí này được xem như là sản phẩm hoạt động tiêu hóa thức ăn của vi sinh vật

dạ cỏ và phản ánh được khả năng tiêu hóa của mỗi loại thức ăn

2.2.2 Nguyên lý sinh khí

Khi thức ăn được ủ trong môi trường in vitro sẽ được chuyển thành các

acid béo bay hơi, khí (CO2 và CH4) và tế bào vi sinh vật Trong môi trường in

vitro có chất đệm bicarbonate, khi acid béo bay hơi sinh ra lập tức CO2 được

giải phóng để ổn định pH Như vậy, lượng khí sinh ra trong hệ thống sinh khí in

14

vitro bao gồm khí sinh ra trực tiếp từ sự lên men là CO2, CH4, H2 và khí sinh ra gián tiếp từ sự lên men là CO2 Đối với thức ăn thô, khoảng 50% khí sinh ra từ chất đệm và phần còn lại là lượng khí sinh ra trực tiếp từ quá trình lên men (Blummel và Orskov, 1993) Còn đối với thức ăn hỗn hợp, khí sinh ra từ chất

đệm khoảng 60% (Getachew et al., 1998)

Người ta thấy rằng mỗi mmol acid béo bay hơi sinh ra sẽ giải phóng khoảng 0,8-1,0 mmol CO2 từ dung dịch đệm và điều này còn phụ thuộc vào hàm lượng photphate hiện diện trong dung dịch đệm (Beuvich và Spoelstra, 1992; Blummel và Orskov, 1993) Đặc biệt lượng khí sinh ra có mối tương quan cao với ABBH và từ đó người ta xem lượng khí sinh ra như là một chỉ thị để đo lường sản phẩm sinh ra từ quá trình lên men trong kỹ thuật sinh khí

in vitro (Blummel và Orskov, 1993) Lượng khí sinh ra còn phụ thuộc vào

thành phần dưỡng chất của thức ăn, thức ăn chứa nhiều carbohydrate có lượng khí sinh ra cao Trong khi sự lên men của đạm giải phóng khí chỉ với lượng nhỏ khí sinh ra từ sự lên men béo thì không đáng kể (Makkar, 2003)

2.2.3 Sự phát triển hệ thống đo lường lượng khí sinh ra

Từ những năm 1884 người ta đã phát hiện có một lượng khí đáng kể sinh

ra trong dạ cỏ và lượng khí đó có mối liên hệ gần với sự lên men trong dạ cỏ Nhưng việc đo lường lượng khí sinh ra này chỉ bắt đầu chú ý và thực hiện vào những năm 1940 (Williams, 2000)

Điều đó được xem như là nền tảng để in vitro sinh khí ra đời Mãi đến những năm 1960 thì kỹ thuật in vitro sinh khí được chấp nhận như là một kỹ

thuật ước lượng thức ăn cho gia súc (Williams, 2000) Lợi dụng áp lực do khí

sinh ra, ở trường đại học Hohenheim Đức đã tiến hành chuẩn hóa kỹ thuật in

vitro sinh khí dựa trên dụng cụ đo khí chính là quan sát pittông của ống tiêm

thủy tinh (Menke et al., 1979) Kỹ thuật này được áp dụng rộng rãi để dự đoán

tỉ lệ tiêu hóa in vitro và năng lượng trao đổi ở Đức (Menke et al., 1979; Menke

và Steigass, 1988) Trong kỹ thuật này lượng khí sinh ra được xác định ở 24 giờ lên men trong ống tiêm 100 ml khoảng 200 mg mẫu thức ăn, kết hợp với thành phần hóa học thức ăn để dự đoán tỉ lệ tiêu hóa vật chất hữu cơ và năng lượng trao đổi

Nhờ sự tiện lợi của in vitro sinh khí nên nó được chú ý nghiên cứu phát

triển nhằm tăng thêm khả năng hữu dụng và tính xác thực trong đánh giá thức

ăn Williams (2000) mô tả rằng Theodorou và các cộng sự tại Viện nghiên cứu môi trường và đồng cỏ Anh (IGER) đã sử dụng máy biến áp để đo lượng khí

sinh ra trong phương pháp in vitro sinh khí để cho kết quả xác thực, tiện lợi và

giảm lao động Trong quy trình này thức ăn được lên men trong chai đóng kín

15

và sử dụng máy biến áp để đo lượng khí sinh ra trong chai theo thời điểm khác nhau Lượng khí sinh ra sẽ được lấy ra sau mỗi lần đo Lượng khí sinh ra được ghi nhận sau mỗi 3-4 giờ trong 24 giờ lên men đầu tiên và tần số ghi nhận giảm dần sau đó cho đến lần ghi nhận sau cùng là 120-144 giờ lên men Các

số liệu này có thể được qui về các hàm tính toán để dự đoán động lực tiêu hóa của thức ăn

Một hệ thống tự động khác được Beuvink et al., (1992) nghiên cứu ở

Viện sức khỏe và khoa học gia súc Hà Lan Tác giả dựa trên sự thay đổi trọng lượng dịch thay thế bởi khí lên men trong 24 giờ để qui đổi về lượng khí sinh

ra Tiếp theo Pell và Schofield (1993) đưa ra một hệ thống tự động khác tại Đại học Cornell Mỹ, hệ thống này sự dụng máy cảm áp kết nối với máy tính

để đo lượng khí sinh ra trong chai sinh khí Hệ thống này không sử dụng hệ thống thông khí sau mỗi lần ghi nhận kết quả, tức là áp lực trong chai lớn lên dần và người ta ghi nhận kết quả qua sự thay đổi áp suất theo thời gian ủ Sau

đó hệ thống này được gắn thêm khóa điện, khóa này có thể mở khi cảm áp không hoạt động và khóa sẽ tự động mở, đóng theo cài đặt của người kỹ thuật

Nhìn chung in vitro sinh khí ra đời đến nay được phát triển rất mạnh và

đạt được những hệ thống thiết bị hiện đại và tiện nghi trong đo lường lượng

khí sinh ra Các hệ thống in in vitro sinh khí tự động sử dụng rất tiện nghi và

giảm được công lao động trong việc xác định động lực tiêu hóa, tỉ lệ tiêu hóa tiềm năng và phạm vi tiêu hóa của các loại thức ăn Tuy nhiên nó đòi hỏi phải tốn nhiều kinh phí cho dụng cụ thiết bị và khó trở thành một kỹ thuật ước

lượng phổ biến (Makkar, 2003) Kỹ thuật in vitro sinh khí của Menke et al

(1979) có thể thích ứng với nhiều điều kiện phòng thí nghiệm khác nhau và đặc biệt thích ứng cao cho các nước đang phát triển vì ít tốn chi phí cho dụng

cụ thiết bị và thao tác thực hiện đơn giản hơn (Makkar, 2003)

2.2.4 Vai trò của sinh khí in vitro

Phương pháp in vitro sinh khí đã được sử dụng rộng rãi để ước lượng giá trị dinh dưỡng thức ăn Phương pháp in vitro sinh khí được sử dụng để dự đoán nhiều chỉ tiêu khác nhau trong đánh giá thức ăn Menke et al., (1979) lần đầu tiên đề xuất và sử dụng in vitro sinh khí để dự đoán tỉ lệ tiêu hóa in vitro

và năng lượng trao đổi (ME) Gần đây hơn người ta quan tâm nhiều đến hiệu

quả sử dụng thức ăn thô cho gia súc Cho nên kỹ thuật in vitro sinh khí được

nghiên cứu để ứng dụng trong việc xác định động lực tiêu hóa thức ăn với ưu điểm nhanh và tiện nghi hơn Tham số quan trọng hơn cả để diễn tả khả năng

sử sụng thức ăn là mức tiêu thụ thức ăn, tham số này cũng có thể được dự

đoán từ in vitro sinh khí (Getachew et al., 1998) Phương pháp in vitro sinh

16

khí còn được dùng để dự đoán các chất khoáng dưỡng có trong thức ăn (Makkar, 2003) Dựa vào kết quả lượng khí sinh ra có mối liên hệ rất gần với acid béo bay hơi, người ta thiết lập được phương trình hồi quy để dự đoán

lượng acid béo bay hơi trong dạ cỏ (Blummel et al., 1999) Nhìn chung phương pháp in vitro sinh khí như là một công cụ hữu hiệu để dự đoán các chỉ

số dinh dưỡng thức ăn gia súc nhai lại, phương pháp này dự đoán được nhiều tham số phản ánh được giá trị dinh dưỡng của các loại thức ăn khác nhau

2.2.4.1 Dự đoán tỉ lệ tiêu hóa và năng lượng trao đổi thức ăn

Việc dự đoán tỉ lệ tiêu hóa thức ăn và năng lượng trao đổi (ME) từ thành phần hóa học thông qua các hàm hồi qui trước đây đã được sử dụng rộng rãi

Sau đó có nhiều phương pháp phân tích khác được ra đời như tỉ lệ tiêu hóa in

vitro, in situ, vi vitro sinh khí các phương pháp này đã được đánh giá và

phân tích trong nhiều báo cáo khoa học và cho thấy chúng dự đoán được các

tham số trên thí nghiệm in vitro xác thực hơn phương pháp phân tích hóa học (Lopéz et al., 2000) Đặc biệt phương pháp in vitro sinh khí được sản xuất bởi Menke et al., (1979) rất hữu hiệu trong việc dự đoán tỉ lệ tiêu hóa và năng lượng thức ăn (Makkar, 2003) Natarja et al., (1998) cho biết thêm sử dụng in

vitro sinh khí kết hợp với thành phần hóa học đánh giá 96% sự thay đổi ME

2.2.4.2 Dự đoán mức tiêu thụ thức ăn

Yếu tố chính làm hạn chế khả năng sử dụng thức ăn thô của gia súc nhai lại là mức tiêu thụ thức ăn Cho nên việc dự đoán mức tiêu thụ thức ăn, đặc biệt là thức ăn thô xơ là một chỉ tiêu quan trọng trong dinh dưỡng gia súc nhai lại Phương pháp nền tảng để dự đoán chỉ tiêu này là quan sát trong điều kiện

in vivo Sau đó hệ thống tẩy rửa Van Soest ra đời và cho thấy NDF (xơ trung

tính) có mối liên hệ với mức tiêu thụ thức ăn Đặc biệt khi in vitro sinh khí ra đời người ta tin tưởng vào in vitro sinh khí hơn khi dự đoán mức tiêu thụ thức

ăn (Getachew et al., 1998)

Bước đầu người ta thấy rằng khí sinh ra từ DM lên men có mối liên hệ ý nghĩa với mức tiêu thụ và sau đó khi kiểm chứng với khí lên men từ NDF cho thấy diễn tả được 82% sự thay đổi về mức tiêu thụ thức ăn trong khi chỉ có 75% ở DM (Blummel và Becker, 1997)

2.2.4.3 Dự đoán tỉ lệ tiêu hóa và năng lượng trao đổi thức ăn

Việc dự đoán tỉ lệ tiêu hóa thức ăn và năng lượng trao đổi (ME) từ thành phần hóa học thông qua các hàm hồi qui trước đây đã được sử dụng rộng rãi

Sau đó có nhiều phương pháp phân tích khác được ra đời như tỉ lệ tiêu hóa in

vitro, in situ, vi vitro sinh khí các phương pháp này đã được đánh giá và

17

phân tích trong nhiều báo cáo khoa học và cho thấy chúng dự đoán được các

tham số trên thí nghiệm in vitro xác thực hơn phương pháp phân tích hóa học (Lopéz et al., 2000) Đặc biệt phương pháp in vitro sinh khí được sản xuất bởi Menke et al., (1979) rất hữu hiệu trong việc dự đoán tỉ lệ tiêu hóa và năng lượng thức ăn (Makkar, 2003) Natarja et al., (1998) cho biết thêm sử dụng in

vitro sinh khí kết hợp với thành phần hóa học đánh giá 96% sự thay đổi ME

2.2.4.4 Dự đoán tốc độ tiêu hóa thức ăn

Trong các quan điểm mới gần đây về sự tiêu hóa thức ăn ơ gia súc nhai lại, không chỉ quan tâm về tiềm năng tiêu hóa mà còn rất quan tâm đến hiệu quả tiêu hóa (phạm vi tiêu hóa) của thức ăn, vì sự tận dụng thức ăn ở động vật không chỉ phụ thuộc vào tiềm năng tiêu hóa của thức ăn mà còn phụ thuộc rất lớn vào tốc độ thức ăn đi qua đường tiêu hóa Tham số phạm vi tiêu hóa sẽ diễn tả tốt 2 yếu tố trên Diễn tả được phạm vi tiêu hóa thức ăn sẽ cung cấp một cơ sở hữu dụng để đánh giá khả năng tận dụng được dưỡng chất từ thức

ăn đó cho nhai lại Trong nhiều báo cáo gần đây người ta thấy rằng phân tích

động lực lên men thức ăn bằng in vitro sinh khí thuận tiện hơn nhờ ít tốn thời

gian, chi phí và công lao động

2.2.4.5 Dự đoán acid béo bay hơi

Chỉ số acid béo bay hơi trong dạ cỏ đóng vai trò quan trọng trong ước lượng thức ăn Acid béo bay hơi là kết quả hoạt động lên men thức ăn của vi sinh vật là nguồn năng lượng quan trọng cũng cấp cho vật chủ trong hệ thống sinh lý dinh dưỡng của thú nhai lại Xuất phát từ đó, có nhiều nghiên cứu ra

đời nhằm tìm mối quan hệ giữa acid béo bay hơi ở in vivo và in vitro sinh khí

để dự đoán chỉ số này hữu hiệu hơn Các kết quả này đã cho thấy rất có tiềm

năng trong dự đoán acid béo bay hơi ở in vivo bởi in vitro sinh khí

2.2.4.6 Dự đoán các chất kháng dưỡng

In vitro sinh khí có thể dùng để xác định các chất kháng dưỡng trong thức

ăn và nó tỏ ra tiện ích hơn các phương pháp khác (Makkar, 2003) Để xác định

được mức độ ảnh hưởng của chất kháng dưỡng trong thức ăn bằng in vitro sinh

khí người ta sẽ bổ sung thêm chất bất hoạt của chất kháng dưỡng vào hệ thống

in vitro sinh khí và so với sự sinh khí ở trường hợp không bổ sung chất bất hoạt

Để đánh giá ảnh hưởng của tannin trong thức ăn người ta sử dụng chất bất hoạt

là polyethylen glycol (Mauricio et al.,1999) Makkar (2003) cho biết in vitro

sinh khí đã được ứng dụng nhiều trong các nghiên cứu về ảnh hưởng và tương tác của các chất kháng dưỡng như phenol, tannin, saponin Tổng hợp từ nhiều

kết quả nghiên cứu, Makkar (2003) kết luận rằng in vitro sinh khí là một công

18

cụ đơn giản, tốn ít chi phí để nghiên cứu các ảnh hưởng và tương tác các chất kháng dưỡng chứa trong thức ăn gia súc nhai lại

2.2.4.7 Dự đoán sự tổng hợp protein vi sinh vật

Sinh khối vi sinh vật dạ cỏ là nguồn protein chính cho gia súc nhai lại Sự tổng hợp vi sinh vật trong dạ cỏ là kết quả của một chuỗi trao đổi và quan hệ phức tạp trong dạ cỏ Việc dự đoán sự tổng hợp vi sinh vật dạ cỏ quan trọng và

là cốt lõi trong dinh dưỡng nhai lại Một số hệ thống dinh dưỡng tiêu biểu như NRC có sử dụng chỉ số tổng hợp vi sinh vật dạ cỏ để dự đoán năng suất vật nuôi Mặc dù hiện nay có một số dự đoán vi sinh vật tổng hợp đáng tin cậy như purine, đánh dấu N, nhưng hầu hết các kỹ thuật này đòi hỏi thực hiện trên thú sống nên chưa mang lại hiệu quả cao trong ước lượng Trong thực tế người ta biết được rằng sự tổng hợp protein vi sinh vật liên quan mật thiết đến kết quả

lên men trong sự tiêu hóa in vitro (Menke et al., 1979)

2.2.4.8 Dự đoán mêtan thải ra bằng phương pháp sinh khí in vitro

Trong quá trình tiêu hóa thức ăn trong dạ cỏ, ngoài các sản phẩm chính tạo ra là các acid béo bay hơi và protein vi sinh vật có vai trò cung cấp năng lượng và đạm cho gia súc còn tạo ra thêm một số sản phẩm phụ khác như CO2,

CH4, H2 Trong đó đáng lưu ý nhất là CH4, nó làm ô nhiễm môi trường khi được bài thải ra ngoài bằng sự ợ hơi Người ta ước lượng thấy rằng sự bài thải methan trong tiêu hóa loài nhai lại đã làm tổn thất 2-12% năng lượng của thức

ăn (Wilkerson et al., 1995) Trong truyền thống, sự bài thải methan từ gia súc

nhai lại được xác định từ trong điều kiện thú sống, điều này đã làm tốn nhiều

kinh phí trong đánh giá Trong một trắc nghiệm gần đây, Getachew et al., (2005) thấy rằng in vitro sinh khí có thể dùng để xác định methan thải ra từ sự tiêu hóa Trên thực tế đã có một số nghiên cứu sử dụng in vitro sinh khí để dự

đoán methan trong quá trình tiêu hóa thức ăn của vi sinh vật dạ cỏ để đưa ra

các chiến lược làm giảm methan và cho kết quả rất tiềm năng (Getachew et

al., 2005)

2.3 THỰC LIỆU DÙNG TRONG THÍ NGHIỆM

2.3.1 Bìm bìm

Bìm bìm có tên khoa học là Operculia turpethum Đây là loại thân dây

mọc hoang dại khắp nơi trong tự nhiên Bìm bìm là một loại dây leo, cuốn, thân mảnh, có điểm những lông hình sao Lá hình tim xẻ 3 thùy, nhẵn và xanh

ở mặt trên, xanh nhạt và có lông ở mặt dưới dài 14 cm, rộng 12 cm, cuống dài 5-9 cm, gầy, nhẵn Hoa màu hồng tím hay lam nhạt, lớn, mọc thành tim 1-3 hoa, ở kẽ lá Quả nang hình cầu, nhẵn, đường kính 8 mm, có 3 ngăn Hạt 2-4,

Bảng 2.1: Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của bìm bìm (%)

Bìm bìm 15,2 85,7 17,9 44,0 30,7 14,3

Ghi chú: Nguyễn Thị Kim Đông (2011) DM: vật chất khô; OM: vật chất hữu cơ; CP: protein thô; ADF: xơ acid, NDF: xơ trung tính; Ash: khoáng tổng số

2.3.2 Cỏ đậu lá nhỏ

Cỏ Đậu lá nhỏ có tên khoa học là Psophocarpus scanden Cỏ họ đậu là một

họ thực vật rất quan trọng bao gồm: họ phụ muồng, họ phụ trinh nữ và họ phụ đậu cỏ họ đậu như so đũa, bình linh, Stylo, đậu biếc, đậu ma,… có hàm lượng dưỡng chất cao (Nguyễn Thị Hồng Nhân, 2005) Đây là nguồn thức ăn cung cấp đạm tốt cho gia súc Cỏ đậu ở nước ta thường giàu protein thô, vitamin, giàu

khoáng Ca, Mg, Zn, Fe nhưng ít P, K hơn cỏ hòa thảo

Ưu điểm của cỏ đậu sử dụng làm thức ăn gia súc là khả năng cộng sinh với

vi sinh vật trong nốt sần ở rễ mên có thể sử dụng được Nitơ trong không khí tạo nên thức ăn giàu protein, vitamin, khoáng đa lượng và khoáng vi lượng mà không cần bón nhiều phân Nhược điểm của cỏ đậu làm thức ăn gia súc là chứa chất khó tiêu hóa hay độc tố làm gia súc không ăn được nhiều Bởi vậy cần thiết phải sử dụng phối hợp với cỏ hòa thảo để nâng cao hiệu suất sử dụng thức ăn (Viện chăn nuôi quốc gia, 1995)

Bảng 2.2: Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của cỏ đậu lá nhỏ (%)

Ghi chú: Trần Thị Hồng Trang (2013) DM: vât chất khô, OM: vật chất hữu cơ, CP: protein thô, NDF:

xơ trung tính, ADF: xơ acid, Ash: khoáng tổng số

2.3.3 Cỏ Ruzi

Cỏ Ruzi là giống cỏ lâu năm thuộc họ hòa thảo, có thân bò, thân và cành nhỏ, có nhiều lá, thân lá mềm có lông mịn Cỏ có thể mọc cao tới 1,2-1,5 m,

bẹ lá mọc quanh gốc, rễ chùm, phát triển mạnh và bám chắc vào đất Cỏ Ruzi

ra hoa và kết trái tốt trong nhiều điều kiện (Fao, 2011)

Cỏ đậu lá nhỏ 18,3 89,7 19,5 46,2 38,1 10,4

20

Cỏ Ruzi có khả năng chịu khô hạn tốt nhưng phát triển tốt nhất là vào mùa mưa, cỏ có thể mọc tốt những vùng cao tới 2000 m Cỏ Ruzi phát triển được trên nhiều loại đất khác nhau, có thể trồng ở vùng đồng bằng hoặc ở vùng trung du miền núi với độ dốc không quá cao (đồng cỏ cắtn<8o, đồng cỏ chăn thả <15o), pH thích hợp từ 5,3-6,6 Cỏ Ruzi cho năng suất cao nơi đất giàu dinh dưỡng, thoát nước tốt, nơi có lượng mưa cao, phản ứng mạnh với phân bón đặc biệt là phân đạm Cỏ Ruzi không sinh trưởng tốt ở vùng đất nghèo dinh dưỡng, úng nước hay những nơi có mùa khô kéo dài, cỏ có khả năng chịu giẫm đạp cao nên có thể trồng là bãi chăn thả gia súc (Trương Ngọc

Ý, 2006)

Theo Đinh Văn Cải et al., 2006 cỏ Ruzi trồng với khoảng cách 40x20 cm

năng suất chất xanh đạt được (cỏ trồng được 60 ngày cắt lứa 1 và 30 ngày sau cắt lứa 2) là 171,08 tấn/ha/năm Và với khoảng cách trồng 50x50 cm thì năng suất chất xanh thu được trong lứa cắt đầu tiên (cỏ được trồng 70 ngày) là 9,8 tấn/ha (Trương Ngọc Ý, 2006)

Bảng 2.3: Thành phần hoá học và giá trị dinh dưỡng của cỏ Ruzi (%)

Cỏ Ruzi (1)

Có Ruzi (2)

19,0 22,43

13,7 2,91

2,5 0,32

29,4 7,11

8,5 1,37

Ghi chú: (1): Nguyễn Thị Thu Hồng et al., (2006); (2): Viện chăn nuôi quốc gia (2001) DM: vât chất khô, CP: protein thô, CF: xơ thô, Ash: khoáng tổng số

2.3.4 Cỏ mồm

Cỏ Mồm có tên khoa học là Hymenachne acutigluma Loại cỏ sống lâu

năm, ưa thích điều kiện ẩm ướt, cỏ đứng hay bò ở gốc, cao 0,3-1,2m, thường phân nhánh ở gốc với các thân hơi dẹt, mềm Cao và thân bò quanh năm, cọng

cỏ cao 2m, chùy hoa hơi hẹp dài 15cm Phân bố ở miền bắc Australia, Papua New Guinea, Assam, Burma, Malaysia, Polinesia và Việt Nam Cỏ mồm phân

bố rộng ở vùng nam Á và bắc Australia (Henty (1969)) Cỏ mọc ở vùng đầm lầy, nó không phụ thuộc ít hay nhiều vào lượng mưa Nhìn chung cỏ chịu đựng được hạn hán vì nó sống ở vùng đất ẩm cao, trừ khi hạn hán kéo dài Cỏ dùng để chăn thả tốt nhưng chăn thả nhiều heo, trâu, bò hoang dã ở miềm bắc Australia làm giảm mật độ cỏ theo Sturz, Harrison và Falvey (1975)

Lá khoai mì có tên khoa học là Manihot esculenta Cây khoai mì còn

được gọi là cây sắn, là cây lương thực dạng củ có thể sống lâu năm Cây khoai cao từ 2-3m, lá khía thành nhiều thùy, rễ ngang phát triển thành củ và tích lũy tinh bột, thời gian sinh trưởng 6 đến 12 tháng, có nơi tới 18 tháng, tùy giống,

vụ trồng, địa bàn trồng và mục đích sử dụng Chất đạm của lá khoai mì có khá đầy đủ các acid amin cần thiết, giàu lysine nhưng thiếu methionin Trong lá và

củ sắn ngoài các chất dinh dưỡng cũng chứa một lượng độc tố (HCN) đáng kể Các giống sắn ngọt có 80-110mg HCN/kg lá tươi và 20-30 mg/kg củ tươi Các giống sắn đắng chứa 160-240 mg HCN/kg lá tươi và 60-150 mg/kg củ tươi Liều gây độc cho một người lớn là 20 mg HCN, liều gây chết người là 50mg HCN cho mỗi 50kg thể trọng Tuỳ theo giống, vỏ củ, lõi củ, thịt củ, điều kiện đất đai, chế độ canh tác, thời gian thu hoạch mà hàm lượng HCN có khác nhau Tuy nhiên, ngâm, luộc, sơ chế khô, ủ chua là những phương thức cho

2.3.6 Cây anh đào giả

Cây anh đào giả có tên khoa học là Gliricida sepium Theo Devendrac

(1997) ngọn lá của cây anh đào giả có thể thay thế nguồn thức ăn protein thương mại đắt tiền mà không có bất kỳ ảnh hưởng nào đến việc thu nhận thức

ăn và năng suất sữa của gia súc ăn cỏ Sự hạn chế của cây anh đào giả có chứa các chất độc và chất kháng dinh dưỡng như chất coumarin (Đỗ Huy Bích và et al., (2004)) tannin, canavanin và những dẫn xuất họ hàng khác với nó (Nguyễn Thị Hồng Nhân (2005)) Anh đào giả có khả năng cải tạo đất rất mạnh, ngoài khả năng cố định đạm tự do của bộ rễ, lá và hoa khi rụng cũng làm tăng nguồn đạm đáng kể cho đất Không những thế, những nơi có thảm cỏ tranh phát triển mạnh, khó diệt trừ, người ta dùng cây anh đào giả để trồng thành rừng một

22

thời gian sẽ diệt được và biến đất cỏ tranh thành đất canh tác nông nghiệp Gỗ của anh đào giả có thớ mịn, vân khá đẹp và bền, thường được dùng làm đồ

trang trí nội thất, làm nông cụ, làm tà vẹt đường tàu và làm gỗ xây dựng…

Anh đào giả có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới châu Mỹ, được trồng phổ biến ở các nước nhiệt đới châu Á làm cây cảnh quan trong các công viên, vườn hoa, biệt thự và làm cây che bóng cho các cây công nghiệp Cây thích điều kiện nóng ẩm, nhiệt độ không khí 20–30oC, độ chua đất 5-6,2 Trong điều kiện thích hợp cây thường có chiều cao từ 4-7m, cành nhánh khá nhiều, mọc chếch, mang những lá kép lông chim lẻ, với 9-15 lá chét hình xoan hơi thuôn màu xanh sáng, dài 4-5cm, rộng 1,5-3cm Hoa khá lớn, màu trắng phớt hồng hay hồng thắm (tùy giống), đài hình chuông hay có 5 thùy nhỏ hình răng, tràng có cánh hình mắt chim, mọc ở nách lá dọc suốt cành Hiện nay, ở Huế chỉ mới xuất hiện giống anh đào giả hoa trắng phớt hồng, chưa thấy giống hoa màu hồng thắm

Bảng 2.6: Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của cây anh đào giả (%)

Anh đào giả, lá (1) 22,8 23,0 6,64 11,5 10,9

Anh đào giả (2) 22,5 20,1 5,32 17,6 7,57

Ghi chú: (1) Lưu Hữu Mãnh (1999), (2): Viện Chăn Nuôi Quốc Gia (1995) DM: vật chất khô; CP: Protein thô; EE: béo thô; CF: xơ thô; Ash: khoáng tổng số.

2.3.7 Trichantera gigantea

Trichantera Gigantea là cây bụi nhỏ, sống lâu năm Thân mọc thẳng, có

hiều mấu lồi nhỏ, phân bố thẳng hàng theo dọc theo thân, tạo nên 2-4 đường bên ở hai phía của thân Khi còn non thân mềm mọng nước Sau 6 tháng sinh trưởng thân hóa gỗ cứng phía ngoài, màu nâu; phía trong mềm, nhưng không hóa bấc Lá Trichanthera màu xanh sẫm, mọc đối chéo chữ thập, lá đơn

nguyên, giòn và hơi ráp Khi lá khô ngả màu đen

Trichantera Gigantea là cây ưu ấm, chịu được bóng râm vừa Cây có tốc

độ tăng trưởng vừa trong năm Gigantea chịu được cắt liên tục trong năm Khả năng hình thành lá non khá tốt Tốc độ tái sinh chậm trong năm nên một năm chỉ cắt được 3-4 lần với năng suất chất xanh 70-80 tấn/năm (Nguyễn Thiện, 2003)

Trichantera Gigantea tươi thu hoạch trong mùa mưa có hàm lượng nước

trung bình 80-85%; hàm lượng xơ 25%; prtein thô 14%

23

Bảng 2.7: Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của Trichantera gigantean (%)

Ghi chú: Nguyễn Văn Thu (2008), DM: vât chất khô, OM: vật chất hữu cơ, CP: protein thô, NDF: xơ trung tính, ADF: xơ acid, Ash: khoáng tổng số

2.3.8 Cỏ Voi

Theo Nguyễn Thiện (2003) và Đào Lệ Hằng (2008) cỏ Voi thuộc họ Hoà Thảo là cây lâu năm, thân đứng có thể cao từ 4-6 m, nhiều đốt như mía, mọc thành bụi Những đốt gần gốc thường ra rễ và hình thành cả thân ngầm phát triển thành bụi to, rễ phát triển mạnh ăn sâu vào đất có khi tới 2 m Lá hình dài

có mũi nhọn ở đầu, nhẵn, bẹ lá dẹt, ngắn và phát triển có khi dài đến 30 cm, rộng 2 cm Hoa chùm, hình chùy giống đuôi chó, màu vàng nhạt

Theo Lê Đức Ngoan et al (2006), tỷ lệ thân lá trên toàn cây biến động

rất lớn, phần thân và lá chiếm khoảng 58% các phần ngầm dưới đất chiếm khoảng 42% Tỷ lệ lá giảm dần khi tăng tuổi cây (từ 66% xuống còn khoảng 30% khi cỏ từ 2 đến 12 tuần tuổi), cỏ tái sinh nhanh lúc 30 ngày có thể đạt độ cao trung bình 120 cm Cỏ Voi cần lượng nước cao và ưa đất tốt, màu mỡ có tầng canh tác sâu, pH từ 6-7, đất không bùn, úng, đất cát Ngoài ra đối với đất pha cát, đất thịt tương đối khô hay ẩm cỏ Voi có thể thích ứng nhưng không chịu ngập nước Phải thu cắt thường xuyên để duy trì tỷ lệ lá cho gia súc ăn ngon miệng (Horne and Stur, 2000)

Theo Nguyễn Thị Hồng Nhân và Nguyễn Văn Hớn (2009) cỏ Voi có ưu điểm là dù bị cắt liên tục nhưng vẫn không ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng Tùy theo điều kiện đất đai, phân bón, chăm sóc, thời gian thu hoạch…cỏ Voi có thể cho năng suất xanh từ 100-300 tấn/ha/năm, còn theo Duke (1983) có thể lên đến 500 tấn/ha/năm Theo Nguyễn Đăng Khôi và Dương Hữu Thời (1981) năng suất cỏ Voi ở đất không tưới trong 3 năm liền cắt với độ tuổi 40 ngày không hề giảm năng suất 12,8-16 tấn/ha/lứa tương đương 240-350 tấn/ha/năm

Bảng 2.8: Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của cỏ Voi (%)

Ghi chú: Nguyễn Phạm Tú (2013 ), DM: vât chất khô, OM: vật chất hữu cơ, CP: protein thô, NDF: xơ trung tính, ADF: xơ acid, Ash: khoáng tổng số

Trichanthera 15,1 86,4 23,9 40,9 34,2 13,6

Cỏ voi 16,4 87,2 11,5 63,7 38,9 12,8

24

2.3.9 Cỏ Paspalum atratum

Cỏ Paspalum atratum là giống cỏ lâu năm, cỏ tạo thành chùm là lớn và

nếu không cắt thảm lá có thể cao đến 1m và khi nở hoa có thể cao đến 2 m

(VietNam.Tropicalforages, 2011)

Là loài cỏ bụi mọc thẳng, nhiều lá, thường thấp hơn 1 m và đạt 2 m khi

ra hoa Lá rộng hơn 2,5 cm, bóng và giòn, thậm chí lúc đã trưởng thành Hạt sinh ra từ chùy đơn giản dài 26 cm và gồm 20 cụm hoa, những chùy thấp hơn dài 14 cm Bông chét dài 3 mm, rộng 2 mm Trọng lượng hạt 250.000-450.000 hạt/kg (VietNam.Tropicalforages, 2011)

Cỏ Paspalum atratum mọc tốt nhất trong khoảng nhiệt độ từ 22-27ºC, cỏ

sẽ hạn chế sinh trưởng trong mùa lạnh Trong điều kiện đất đai màu mỡ thì Cỏ

Paspalum atratum phát triển rất tốt, mềm mại, ngon miệng và rất thích hợp

cho chăn nuôi gia súc nhai lại, đặc biệt là bò sữa và bò trong giai đoạn tăng trưởng Tuy nhiên lá và thân trở nên khô cứng và không ngon miệng vào mùa khô Trồng thành công trên đất cát đến sét, và chịu được hoàn cảnh thoát nước kém, chua và nghèo dinh dưỡng (VietNam.Tropicalforages, 2011)

Cỏ Paspalum atratum và phát triển nhanh, chống chịu sâu bệnh tốt, có

thể chăn thả được và cỏ cho năng suất cao trong bình khoảng 120-180 tấn ha/năm

Theo kết quả nghiên cứu của Dương Hoàng Phúc (2004) năng suất chất

xanh cỏ Paspalum atratum ở 56 ngày sau khi trồng với lượng phân bón là 30

đơn vị Nitơ đạt 39,4 tấn/ha

Bảng 2.9: Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của Paspalum atratum (%)

Ghi chú: Nguyễn Phạm Tú (2013 ), DM: vât chất khô, OM: vật chất hữu cơ, CP: protein thô, NDF: xơ trung tính, ADF: xơ acid, Ash: khoáng tổng số

2.3.10 Địa cúc

Địa cúc còn được gọi là cúc dại, là một loại thực vật sống dai, thân bò trên mặt đất, lan tới đâu rễ mọc tới đó, nơi đất tốt có thể mọc tới 0,5 m Thân màu xanh có lông trắng rất cứng nhỏ Lá gần như không có cuốn, mọc đối xứng, có long nhỏ ở hai mép lá, mép có 1-3 răng cưa Là một loại thực vật dễ trồng, ưa ẩm trong vòng 15-20 ngày cây đã mọc tối, sau 1,5-2 tháng, cây có thể phụ kín luống và có thể thu hoạch, cắt sát gốc, tưới nước và bón phân tốt

Paspalum atratum 18,4 89,6 9,65 64,3 41,6 10,4

25

thì sau 15 ngày có thể thu hoạch tiếp Địa cúc có thành phần đạm ở mức trung bình (8,37%), nhưng hàm lượng NDF thấp (37,2%) nên khả năng tiêu hóa tốt

Bảng 2.10: Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của Địa cúc (%)

Ghi chú: Danh Mô (2008), DM: vât chất khô, OM: vật chất hữu cơ, CP: protein thô, EE:Béo thô, NDF: xơ trung tính, Ash: khoáng tổng số

Hình các loại thức ăn sử dụng trong hai thí nghiệm được trình bày ở trang sau

27

28

Chương 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 PHƯƠNG TIỆN THÍ NGHIỆM

Địa điểm: thí nghiệm được thực hiện tại phòng thí nghiệm E205 thuộc

bộ môn Chăn nuôi, khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng, Trường Đại Học Cần Thơ

Thời gian: thí nghiệm được tiến hành từ tháng 01 năm 2013 đến tháng

05 năm 2013

3.2 VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM

Bao gồm: bìm bìm, cỏ đậu lá nhỏ, lá khoai mì, cỏ mồm, lá anh đào, cỏ

paspalum, cỏ ruzi, cỏ sả, cỏ voi, cỏ cúc dại và Trichanthera gigantea

Bao gồm: tủ sấy, tủ nung, cân điện tử, bộ chưng cất đạm, bộ chiết xuất béo, water bath, ống nghiệm, bình Kjeldah, ống tiêm 50 ml bằng thủy tinh, máy đo khí Geotechhnical Instruments (UK) Ltd, England và các hóa chất dùng trong phân tích thành phần dưỡng chất của các thực liệu có trong khẩu

phần và thí nghiệm tiêu hóa in vitro

3.3 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

Nghiên cứu này gồm có 2 thí nghiệm, thí nghiệm 1 và thí nghiệm 2

3.3.1 Bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm 1: Mục đích của thí nghiệm này là xác định sự sinh khí CH4

và CO2 gây hiệu ứng nhà kính của các loại thức ăn thô bao gồm bìm bìm, cỏ

đậu lá nhỏ, lá khoai mì, cỏ mồm và cỏ ruzi Thí nghiệm này sử dụng ống tiêm

thủy tinh có thể tích 50 ml (Menke et al., 1979), được bố trí hoàn toàn ngẫu

nhiên với 5 nghiệm thức và 3 lần lặp lại với tổng số ống tiêm là 85 ống

Thí nghiệm 2: Mục đích của thí nghiệm này là xác định khả năng sinh

khí CH4 và CO2 gây hiệu ứng nhà kính của một số loại thức ăn thô xanh, Bao

gồm: lá anh đào, cỏ cúc dại, Trichanthera gigantea, cỏ Voi và cỏ Paspalum Thí nghiệm này sử dụng ống tiêm thủy tinh có thể tích 50 ml (Menke et al.,

1979), thí nghiệm được bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên với 5 nghiệm thức, 3 lần lặp lại với tổng số ống tiêm là 85 ống