Ảnh hưởng của các mức và nguồn tannin khác nhau bổ sung vào khẩu phần ăn cơ sở đến tổng lượng khí sản sinh, lượng methane thải ra ở dạ cỏ và tỷ lệ tiêu hoá trong điều kiện in vitro

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ------ LƯU THỊ THI ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC MỨC VÀ NGUỒN TANNIN KHÁC NHAU BỔ SUNG VÀO KHẨU PHẦN ĂN CƠ SỞ ðẾN TỔNG LƯỢNG KHÍ SẢN SINH, L

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-
-

LƯU THỊ THI

ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC MỨC VÀ NGUỒN TANNIN KHÁC NHAU BỔ SUNG VÀO KHẨU PHẦN ĂN CƠ SỞ ðẾN TỔNG LƯỢNG KHÍ SẢN SINH, LƯỢNG METHANE THẢI RA Ở DẠ

CỎ VÀ TỶ LỆ TIÊU HÓA TRONG ðIỀU KIỆN IN VITRO

LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành: CHĂN NUÔI

Mã số : 60.62.01.05

Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Vũ Chí Cương

PGS TS Bùi Quang Tuấn

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề ñược công bố trong bất kỳ báo cáo khoa học nào

Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc

Học viên

Lưu Thị Thi

LỜI CẢM ƠN

ðể hoàn thành luận văn này, tôi ñã luôn nhận ñược sự giúp ñỡ qúi báu,

sự hướng dẫn và dạy dỗ tận tình của các thầy cô giáo, bạn bè ñồng nghiệp và

người thân trong suốt thời gian 2 năm học tập và làm luận văn tốt nghiệp

Do vậy, nhân dịp này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Vũ Chí Cương, Phó viện trưởng Viện Chăn nuôi, PGS.TS Bùi Quang Tuấn, giảng viên trường ñại học Nông nghiệp 1 Hà nội, ñã luôn tạo ñiều kiện, giúp

ñỡ, dạy dỗ và hướng dẫn tôi trong suốt thời gian học tập, thực hiện ñề tài tốt nghiệp này Bên cạnh ñó, tôi cũng gửi lời cám ơn chân thành và sâu sắc tới các

bạn bè ñồng nghiệp hiện công tác tại Bộ môn nghiên cứu Bò, Viện Chăn nuôi, các thầy cô giáo ñang công tác tại khoa Chăn nuôi và nuôi trồng thủy sản -

trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội, Trung tâm Bảo tồn vật nuôi, Viện Chăn nuôi ñã luôn tạo mọi ñiều kiện thuận lợi, sẵn lòng giúp ñỡ tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện ñề tài này

Tôi cũng xin bày tỏ tình cảm và tình yêu chân thành của mình tới gia ñình, những người luôn cổ vũ, ñộng viên, tạo mọi ñiều kiện và giúp ñỡ ñể tôi

có thể hoàn thành tốt luận án tốt nghiệp của mình

Hà Nội, ngày 15 tháng 05 năm 2013

Học viên

Lưu Thị Thi

2.3 Ảnh hưởng của tannin ñến thu nhận thức ăn, tiêu hóa và sự lên men 8

2.4 Các biện pháp giảm thiểu khí methane trong da cỏ 11

2.4.1 Giảm thiểu CH4 từ chăn nuôi gia súc nhai lại thông qua dinh dưỡng 12

2.4.2 Giảm thiểu CH4 từ chăn nuôi gia súc nhai lại thông qua nâng cao

2.5 Kỹ thuật trong nghiên cứu giảm thiểu khí methane trong chăn nuôi 18

2.5.3 Kỹ thuật sinh khí in vitro 20

2.6 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về phát thải khí nhà

3.1 ðối tượng nghiên cứu và thời gian nghiên cứu 25

4.1 Thành phần hóa học của các loại thức ăn thí nghiệm 36

4.2 Tốc ñộ và ñộng thái sinh khí in vitro của các loại thức ăn 40

4.2.1 Tốc ñộ sinh khí của các mẫu thức ăn (khẩu phần thí nghiệm) (ml) 40

4.3 Ảnh hưởng của hàm lượng tannin ñến tỷ lệ tiêu hóa trong ñiều

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Cho vi sinh vật phát triển

DANH MỤC BẢNG

3.1 Thành phần và tỷ lệ của mẫu thức ăn (khẩu phần cơ sở) 26

3.3 Bảng pha chế các dung dịch ñệm 1, dung dịch khoáng ña lượng,

dung dịch khoáng vi lượng cần thiết và dung dịch Resazurin 29

4.1 Thành phần hóa học của các loại thức ăn bổ sung 36

4.2 Thành phần hóa học của các mẫu thức ăn 39

4.5 Giá trị năng lượng trao ñổi (ME) và các acid béo mạch ngắn

4.6 Tỷ lệ tiêu hóa vật chất khô và tỷ lệ tiêu hóa chất hữu cơ của các

DANH MỤC HÌNH

4.2 Tổng lượng khí sinh ra và khí Methane sau 96h ủ theo phương

4.3 Tổng lượng khí sinh ra và khí Methane sau 96h ủ theo phương

4.4 Hồi quy giữa phương pháp xác ñịnh lượng khí Methane sản sinh

bằng phương pháp sử dụng hóa chất NaOH (10M) và phương

Phần 1

MỞ ðẦU 1.1 ðặt vấn ñề

Trong 10 năm qua (2000-2010), số lượng vật nuôi nói chung và số

lượng bò nói riêng ñang có khuynh hướng tăng trưởng mạnh mẽ theo từng

năm (trung bình khoảng 8%/năm) (Nguyễn Quỳnh Hoa, 2011) Cũng theo tác

giả Nguyễn Quỳnh Hoa (2011) số lượng bò thịt năm 2000 chỉ có 4,1 triệu con

nhưng ñã tăng lên 5,8 triệu con năm 2010 Việc tăng trưởng mạnh mẽ số

lượng bò thịt là nguyên nhân chủ yếu dẫn ñến tăng lượng chất thải từ chăn nuôi, ñặc biệt là nguồn khí gây hiệu ứng nhà kính phát ra từ dạ cỏ Hàng năm

sản xuất chăn nuôi, chủ yếu là chăn nuôi gia súc nhai lại, tạo ra khoảng 86 triệu tấn khí methane (CH4), ñóng góp tới 18% tổng lượng khí thải nhà kính (Steinfeld và cs., 2006) Lượng methane có xu hướng ngày càng tăng do số

lượng gia súc tăng nhanh trên phạm vi toàn thế giới Theo Moss và cs (2000) methane từ gia súc nhai lại chiếm khoảng 30-40% tổng lượng methane thải ra

từ cơ quan tiêu hóa của ñộng vật trên toàn cầu Việc phát thải khí nhà kính từ chăn nuôi ñang có khuynh hướng gia tăng do tăng cả về số lượng và quy mô chăn nuôi nhằm ñáp ứng nhu cầu thịt, sữa ngày càng cao của con người (Leng, 2008) Methane sản sinh trong dạ cỏ không chỉ gây nên hiệu ứng khí thải nhà kính mà methane mất ñi còn kéo theo mất ñi khoảng 10% năng lượng của vật chủ (Moss và cs, 2000) Do vậy, việc giảm lượng CH4 sản sinh trong

dạ cỏ không chỉ làm giảm thiểu khí thải gây hỉệu ứng nhà kính mà nó còn ñóng góp làm tăng năng suất vật nuôi

ðể giảm thiểu khí methane trong dạ cỏ ñã có nhiều công trình nghiên

cứu về khẩu phần ăn của các tác giả như: Lovett và cs, (2005) về bổ sung

thức ăn tinh, của Ungerfeld và cs (2005), Van Nevel và Demeyer (1996) về

thể giảm từ 12 ñến 37% phát thải khí methane trong dạ cỏ khi sử dụng các

khẩu phần ăn nêu trên Việc sử dụng probiotic và prebiotic trong khẩu phần

ăn cho gia súc nhai lại (Mwenya và cs, 2004; Takahashi và cs, 2005) cũng là

hướng nghiên cứu nhằm giảm giải phóng các phân tử hydro tự do thông qua thay ñổi môi trường dạ cỏ và ức chế sản sinh acetate Một số hướng nghiên

cứu khác cũng ñã ñược thực hiện như: bổ sung kháng sinh, axit hữu cơ, các chiết suất từ thực vật (như tannin) vào khẩu phần ăn của gia súc nhai lại cũng

ra là bổ sung tannin ở mức nào là hợp lý, ñể ñạt ñược hai mục tiêu giảm thiểu methane và duy trì ñược tỷ lệ tiêu hóa của khẩu phần Do vậy, mục tiêu của nghiên cứu này là xác ñịnh ảnh hưởng của các mức và nguồn tannin khác nhau từ các loại cây thức ăn giàu tannin và tannin tinh khiết bổ sung vào khẩu

phần ăn cơ sở ñến tổng lượng khí sản sinh, lượng methane thải ra ở dạ cỏ và

tỷ lệ tiêu hóa trong ñiều kiện in vitro

1.2 Mục tiêu của ñề tài

1.2.1 Mục tiêu chung của ñề tài

Xác ñịnh khẩu phần ăn hợp lý khi bổ sung cây thức ăn giàu tannin trong chăn nuôi bò nhằm giảm thiểu lượng khí methane thải ra môi trường từ

dạ cỏ ñồng thời vẫn duy trì hiệu quả sử dụng của thức ăn cao

1.2.1 Mục tiêu cụ thể

- Xác ñịnh ñược thành phần hóa học và hàm lượng tannin tổng số của các

loại cây thức ăn giàu tannin

- Xác ñịnh ñược các mức và các nguồn tannin bổ sung từ cây họ ñậu, lá

săn và tannin tinh khiết ở mức bao nhiêu vào khẩu phần cho bò ăn thì tỷ

lệ tiêu hóa thức ăn là cao nhất

- Xác ñịnh ñược các mức và các nguồn tannin bổ sung từ cây họ ñậu, lá sắn và tannin tinh khiết ở mức bao nhiêu vào khẩu phần cho bò ăn thì lượng khí methane sản sinh ra là ít nhất

VK methanogenic

Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Quá trình sản sinh khí CH 4 trong dạ cỏ

ðặc ñiểm nổi bật của bộ máy tiêu hoá ở gia súc nhai lại là những khoang phình lớn, tại ñây có các ñiều kiện môi trường thuận lợi cho vi sinh

vật lên men cabohydrate và các chất hữu cơ khác Sản phẩm chủ yếu của quá trình lên men tại ñây là các axit béo bay hơi (ABBH), khí methane (CH4), khí cacbonic (CO2) và adenosin triphotphat (ATP) - chất mang năng lượng cần thiết cho sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật

Trong quá trình lên men dạ cỏ, ngoài các sản phẩm chính là axit béo bay hơi acetate, propionate và butyrate ra thì một sản phẩm không mong

muốn là CH4 Quá trình lên men thức ăn cùng sự sản sinh khí methane ñược

biểu thị bằng các phương trình phản ứng sau:

C6H12O6 + 2H2O → 2C2H4O2 (acetate) + 2CO2 + 8H

C6H12O6 + 4 H → 2C3H6O2 (propionate) + 2H2O

C6H12O6 → C4H8O2 (butyrate) + 2CO2 + 4H

CO2 + 8H + năng lượng CH4 + 2H2O

Trong ñiều kiện yếm khí ở dạ cỏ: Phản ứng oxy hóa ñể lấy năng lượng

ở dạng ATP giải phóng ra hydro Tích lũy ion hydro trong quá trình trao ñổi chất của vi sinh vật dạ cỏ chỉ có thể tránh ñuợc bằng quá trình sinh tổng hợp

CH4 bởi những vi khuẩn sinh methan (rumen methanogens) (O’Mara và cs, 2008) ðây là qui trình bình thường trong quá trình lên men ở dạ cỏ Lượng hydro giải phóng phụ thuộc chủ yếu vào khẩu phần và loại hình vi sinh vật dạ

không tương ñương với lượng hydro tạo ra (Martin và cs, 2008) Ví dụ, ñể tạo

ra axit propionic thì tiêu thụ hydro nhưng tạo ra axit acetic và axit butyric lại

giải phóng hydro (Martin và cs, 2008) Quá trình sinh CH4 ở dạ cỏ là cơ chế

tạo ñiều kiện cho dạ cỏ tránh ñược nguy cơ tích lũy quá nhiều hydro (Martin

và cs, 2008) Hydro tự do sẽ ức chế enzym khử hydro (dehydrogenases) và ảnh hưởng ñến quá trình lên men (Martin và cs, 2008) Sử dụng hydro và CO2

ñể tạo ra CH4 là một ñặc tính ñặc biệt của nhóm vi khuẩn sinh CH4 Nhóm vi khuẩn này tương tác với các nhóm vi sinh vật khác trong dạ cỏ ñể tăng hiệu quả sử dụng năng lượng và kéo dài tiêu hóa thức ăn (Martin và cs, 2008) Tương tác này là tích cực ñối với nhóm vi sinh vật phân giải xơ

(Ruminococcus albus và R flavefaciens), không phân giải xơ (Selenomonas

ruminantium), protozoa và nấm (McAllister và cs, 1996) Ở gia súc nhai lại, methane ñược sản sinh trong dạ cỏ bởi nhóm vi khuẩn sinh khí methane sử dụng các sản phẩm chuyển hóa của các loài vi khuẩn khác, protozoa, nấm trong quá trình phân giải thức ăn Nhóm vi khuẩn này sử dụng H2 và CO2 là

cơ chất chính ñể tạo khí methane như sản phẩm cuối cùng của chu trình trao ñổi năng lượng và sống kỵ khí bắt buộc (Wolin và cs., 1997) Trong dạ cỏ, các vi khuẩn sinh khí methane phải sống cộng sinh với protozoa và các loài vi sinh vật khác Methane ñược tạo thành từ CO2 và H2 dưới tác dụng của vi khuẩn methanogenic cùng với năng lượng của cơ thể ñộng vật Methanogenic

là nhóm vi khuẩn trong hệ vi sinh vật dạ cỏ của ñộng vật nhai lại, chúng có

thể tồn tại ở pH trung tính 6-8, tuy nhiên một số loài methanogenic có thể tồn

tại trong môi trường pH dao ñộng từ 3-9,2 (Jones và cs, 1987) Hiện nay, tìm

thấy 5 loài vi khuẩn methanogenic trong dạ cỏ của ñộng vật nhai lại là

Methanobrevibacter ruminantium, Methanosarcina barkeri, Methanosarcina mazei, Methanobacterium formicicum và Methanomicrobium mobile trong ñó

2 loài ñầu là phổ biến nhất Vi khuẩn methanogenic có thể sống tự do trong

dạ cỏ hoặc chúng sống cộng sinh trên bề mặt của protozoa

Hầu hết khí CH4 thải ra trong chăn nuôi là từ gia súc nhai lại thông qua quá trình lên men yếm khí ở dạ cỏ Tuy nhiên, sự sản sinh methane cũng xảy

ra các phần dưới của ñường tiêu hóa như ruột già, tá tràng 89% methane ñược sản sinh ra từ dạ cỏ và ñược thải ra ngoài thông qua miệng và mũi (Murray và cs., 1976) Khi methane thải ra ngoài môi trường thì gia súc nhai

lại mất ñi 2-12% năng lượng thô từ thức ăn ăn vào, tùy thuộc vào phẩu phần

Ở các loài gia súc nhai lại khác nhau thì tỷ lệ mất năng lượng thô do sự sản sinh methane cũng rất khác nhau Theo Johnson và Ward (1996) thì tỷ lệ năng lượng thô mất ñi do thải methane của bò sữa và bò thịt vỗ béo thay ñổi lần lượt từ 5,5 – 9,0% và 3,5 – 6,5% Ở trâu và lạc ñà dao ñộng trong khoảng 7,5 – 9,0% và 7,0 – 9,0% Tỷ lệ mất năng lượng thô do thải methane của ñộng vật nhai lại cũng thay ñổi theo vị trí ñịa lý, chất lượng thức ăn, lượng thức ăn ăn vào, thành phần thức ăn và quá trình chế biến thức ăn (Johnson và Ward, 1996) Hơn 50% số lượng gia súc nhai lại của toàn thế giới tập trung ở vùng nhiệt ñới và chúng ñược nuôi chủ yếu bằng các khẩu phần có chất lượng thấp, khi ñó 10-12% năng lượng thô của thức ăn sẽ bị mất ñi do methane (McCrabb

và Hunter, 1999)

Vì vậy, ñể tăng năng suất chăn nuôi, giảm ô nhiễm môi trường thì việc làm giảm CH4 sản sinh ra trong chăn nuôi gia súc nhai lại là một vấn ñề hết

sức quan trọng và ñặt ra những hướng nghiên cứu mới cho các nhà khoa học

2.2 ðặc ñiểm của cây họ ñậu, lá sắn

2.2.1 Lá sắn

Lá sắn có tên khoa học là Manihot esculenta Crantz

Thành phần dinh dưỡng khác biệt tùy giống, vụ trồng, số tháng thu

hoạch sau khi trồng và kỹ thuật phân tích Lá sắn là nguồn thức ăn giàu protein,

lá sắn là phụ phẩm nông nghiệp rẻ tiền và dễ kiếm Lá sắn trong nguyên liệu

khô 100% chứa ñựng ñường + tinh bột 24,2%, protein 24%, chất béo 6%, xơ 11%, chất khoáng 6,7%, xanhthophylles 350 ppm (Yves Froehlich, Thái Văn

Hùng 2001) Chất ñạm của lá sắn có khá ñầy ñủ các acid amin cần thiết, giàu lysin nhưng thiếu methionin Trong lá sắn có hàm lượng chất tác ñộng thứ cấp trong ñó có tannin, do vậy chỉ cho gia súc ăn với hàm lượng nhất ñịnh

2.2.2 Lá cây keo dậu

Cây keo dậu có tên khoa học là Leucaena leucocephala

Cây keo dậu có sản lượng lá tương ñương với khối lượng khô khoảng 2- 20 tấn/ha trong một năm và củi khoảng 30 – 40 m3/ha/năm, sản lượng có thể gấp ñôi trong những khu vực có khí hậu thích hợp Nó cũng là loài cây rất hiệu quả trong việc cố ñịnh ñạm, với khối lượng lớn hơn 500 kg/ha mỗi năm

Bột keo dậu là thức ăn bổ sung caroten, vitamin, khoáng chất cho gia cầm và gia súc non Lượng protein trong lá keo dậu khá cao (270 - 280 g/kg),

tỷ lệ xơ thấp (155 g/kg) và hàm lượng caroten khá cao (200 mg) Keo dậu có chứa ñộc tố mimosin nên chỉ sử dụng dưới 25% trong khẩu phần cho gia súc nhai lại, dưới 10% ñối với lợn và dưới 5% ñối với gia cầm Quả và lá keo dậu

có thể dùng làm thức ăn phụ cho gia súc Lá keo dậu chứa tới 2-6% tannin ngưng tụ (CTs) Do vậy chỉ cho gia súc ăn với một hàm lượng nhất ñịnh

2.2.3 Chè ñại

Cây chè ñại có tên khoa học là Trichanthera gigantea

Trichanthera gigantea có thể thu hoạch lần ñầu tiên ở 4 - 6 tháng tuổi,

năng suất 15,6 và 16,74 tấn/ha (thân tươi) tương ñương 40000 cây/ha (khoảng cách 0,5m x 0,5m), sau 1,5 - 3 tháng thu hoạch một lần năng suất 17 tấn /ha/1

lần cắt (khoảng cách 0,75 cm x 0,75 cm) Tổng sản lượng (lá tươi và thân xanh) lên ñến 53 tấn/ha/năm Cây Trichanthera gigantea có khả năng tái sinh

mạnh mẽ, ngay cả trong ñiều kiện thu hoạch nhiều lần mà không cung cấp phân bón

2.3 Ảnh hưởng của tannin ñến thu nhận thức ăn, tiêu hóa và sự lên men

Tannin là một hợp chất ester giữa ñường glucose và một nhóm chất khác, thường là một phức hợp của axit phenolic hoặc axit oxyphenolic Nếu

ñem thủy phân ra ta thu ñược ñường glucose và các axit gallic và m - digallic,

gọi là "gallotannins" Ngoài ra, người ta còn biết có một loại tannin khác gọi

là "ellagitannins" nếu cắt liên kết ra ta thu ñược chất axit ellagic Tannin trong

thực vật ñược chia làm 2 loại: một loại tannin có khả năng thủy phân gọi là tannin dễ hòa tan (HTs) và một loại không có khả năng thủy phân gọi là tannin ngưng tụ (CTs)

Tannin ñóng vai trò quan trọng trong dinh dưỡng ñộng vật nói chung

và trong dinh dưỡng gia súc nhai lại nói riêng Khi gia súc nhai thức ăn có chứa tannin, phức hợp tannin-protein sẽ tạo thành phức hợp này ổn ñịnh trong môi trường dạ cỏ nhưng chúng sẽ bị phân tách trong dạ múi khế và phần trước của tá tràng nơi có pH thấp Quá trình này bảo vệ chất ñạm chống lại sự phân giải của vi khuẩn và làm tăng tỷ lệ các axit amin có trong thức ăn thoát qua khỏi dạ cỏ (Waghorn, 1990) Tuy nhiên, tannin làm giảm tính ngon miệng của cây thức ăn và có thể trở thành chất kháng dinh dưỡng trong dạ cỏ Tannin có ảnh hưởng bất lợi trong quá trình lên men dạ cỏ và tiêu hóa thức

ăn Một số nghiên cứu cho rằng tannin tách chiết và các cây chứa tannin làm

giảm tỷ lệ tiêu hóa trong cả in vitro (Bhatta và cs., 2009; Patra và cs., 2006)

và in vivo (Animut và cs., 2008; Grainger và cs., 2009) Khi trong khẩu phần

ăn có hàm lượng tannin trên 5% DM thì sẽ làm giảm lượng thu nhận thức ăn,

tỷ lệ tiêu hoá xơ trong dạ cỏ, thậm chí giảm tiêu hoá cả protein, làm bất hoạt các enzyme tiêu hóa (McNaughton, 1987)

Tannin: ðối với các thức ăn chứa tannin, việc ức chế quá trình sinh methane chủ yếu là do tannin ñậm ñặc (Martin và cs., 2008) Có hai cơ chế về

hoạt ñộng của tannin (Tavendale và cs., 2005) ñó là tannin ảnh hưởng trực

tiếp ñến hình tạo methane và ảnh hưởng gián tiếp ñến giảm tạo ra hydro do tỷ

lệ phân giải thức ăn ở dạ cỏ thấp hơn Tannin trong khẩu phần ăn của gia súc nhai lại làm giảm methane thông qua việc ức chế trực tiếp hoạt ñộng của các

vi khuẩn sản sinh methane, ñồng thời tác ñộng gián tiếp ñến việc hình thành methane trong dạ cỏ bằng cách ngăn cản sự phát triển của protozoa và các vi sinh vật khác sản sinh khí hydro (Patra, 2010; Tavendale và cs., 2005)

Tannin ở tỷ lệ cao hơn 5% trong khẩu phần có thể gây ảnh hưởng xấu ñến thu nhận thức ăn trong khi tỷ lệ tannin thấp hơn không ảnh hưởng ñến thu nhận thức ăn của ñộng vật nhai lại Ở tỷ lệ tannin cao sẽ làm giảm tính ngon miệng của khẩu phần, giảm tỷ lệ tiêu hóa trong dạ cỏ và phát triển ác cảm có ñiều kiện (Mueller Harvey, 2006) Hơn thế nữa, tương tác giữa tannin và khẩu phần ăn cũng có thể ảnh hưởng ñến sự thu nhận thức ăn tự nguyện Ví

dụ như Quebracho tannin (8,93% VCK) giảm thu nhận thức ăn ở cừu cho ăn ñậu tằm tươi so với cừu cho ăn cùng phẩu phần ñó mà không có tannin (768

so với 956 g/ngày), trong khi ñó tannin không ảnh hưởng ñến thu nhận vật chất khô ở cừu cho ăn khẩu phần cơ sở thức ăn tinh Tannin ức chế hoạt ñộng của vi sinh vật trong dạ cỏ, từ ñó có thể gây ảnh hưởng xấu ñến sự lên men trong dạ cỏ và sự tiêu hóa thức ăn Một số lượng lớn các nghiên cứu ñã chỉ ra

rằng chiết suất của tannin hoặc các thực vật có chứa tannin làm giảm khả

năng tiêu hóa thức ăn trong cả môi trường in vitro (Patra và cs, 2006; Bhatta

và cs, 2009) và in vivo (Grainger và cs, 2009) Thường các kết quả cho rằng

tỷ lệ tannin cao hơn 5% trong khẩu phần có ảnh hưởng xấu ñến khả năng sử

dụng dinh dưỡng và sức sản xuất của ñộng vật, nhưng ảnh hưởng này còn phụ thuộc vào loại tannin (Waghorn, 2008) Nhiều nghiên cứu ñã chỉ ra rằng khả

năng tiêu hóa không bị ảnh hưởng bởi tannin ví dụ như ethanol chiết suất từ Terminalia belerica (Patra và cs, 2006), Quebrachotannins (Bhatta và cs, 2009), Biophytum petersianum, Acacia magnum và Jatropa curcas nhưng khí

methane sinh ra bị giảm ñi Việc giảm khả năng phân giải protein trong dạ cỏ gây ra là do phức hợp tannin- protein ngăn cản protein ñược phân giải bởi vi sinh vật dạ cỏ, ñiều mà cần thiết ñể sử dụng ñược protein ñó (Muelle Harvey, 2006) Tuy nhiên, tannin phát huy hoạt ñộng ức chế vi sinh vật bao gồm cellulolytic và nấm thông qua việc ức chế sự phát triển của chúng, thì có thể ảnh hưởng ñến khả năng sử dụng chất xơ ðề xuất ñược ñưa ra là ở mức tannin cao trong khẩu phần, cao ñến mức sau khi hấp thụ hết protein vẫn còn tannin, có thể làm giảm khả năng tiêu hóa xơ thông qua việc tạo phức với lignocellulose do ñó ngăn cản sự phân giải thức ăn của vi sinh vật hoặc bằng cách trực tiếp ức chế hệ vi sinh vật phân giải xơ và hoạt ñộng của men phân giải xơ hoặc cả hai Một ảnh hưởng có lợi khác của tannin ñược báo cáo ñó là

do sự bảo vệ protein khỏi sự phân giải trong dạ cỏ nên ñã làm tăng nguồn protein metaboliza ñưa ñến tá tràng, ngăn chặn hiện tượng chướng hơi dạ cỏ

và làm tăng nồng ñộ acid linoleic liên hợp trong sản phẩm của ñộng vật nhai lại (Waghorn, 2008; Mueller Harver, 2006)

Nhìn chung, tannin có thể làm giảm lượng khí metan sinh ra thông qua việc làm giảm số lượng protozoa và giảm sự phân giải xơ phụ thuộc vào cấu trúc hóa học của tannin và loại vi sinh vật sinh khí metan Tannin ở nồng ñộ cao có thể ảnh hưởng ñến thu nhận thức ăn và sự lên men ở dạ cỏ Do ñó, xem xét ñể ñưa ra một tỷ lệ tannin thích hợp là rất quan trọng, ñể có thể làm giảm khí methane mà không ảnh hưởng xấu ñến quá trình trao ñổi chất của dạ cỏ

Ảnh hưởng của tannin trong thức ăn ñến lượng methane thải ra có thể

là do tannin ảnh hưởng trực tiếp ñến các vi khuẩn hình thành khí methane

hoặc do ảnh hưởng gián tiếp ñến quần thể protozoa, vi khuẩn phân giải xơ trong dạ cỏ và do ñó làm giảm nguồn cung cấp hydro cho quá trình hình thành methane trong dạ cỏ Nghiên cứu của Makkar và cs (1995) cho thấy khi gia súc ăn khẩu phần có chứa tannin của cây mẻ rìu thì tổng số protozoa

trong dạ cỏ giảm ñi ñáng kể Các loài cây nhiệt ñới chứa nhiều tannin như

Lotus pedunculatus khi sử dụng trong khẩu phần ñã làm giảm tới 30% lượng methane thải ra (Waghorn và cs., 2002; Woodward và cs., 2004) và có thể thay thế các loại thức ăn thô khác trong khẩu phần

Từ các nghiên cứu trước ñây, các nhà khoa học kết luận rằng có nhiều

loại cây giàu tannin bổ sung vào khẩu phần ăn của gia súc nhai lại có thể làm

giảm thải khí methane trong cả hai ñiều kiện in vitro và in vivo Trong ñiều

kiện in vitro, khi bổ sung 20% Biophytum petersianum (có 4,3% tannin) và

Sesbania grandiflora (có 1,9% tannin) vào chất nền ñã làm giảm lần lượt từ

17 – 25% và 9,2 -10,3% lượng methane thải ra mà không ảnh hưởng ñến tỷ lệ tiêu hóa chất khô (Hariadi and Santoso, 2010) Trong ñiều kiện in vivo, Grainger và cs (2009) ñã bổ sung hai mức tannin (8,6 và 14,6 g/kg VCKI (chất khô ăn vào)) ñược tách chiết từ Acacia mearnsii vào khẩu phần của bò sữa chăn thả ăn 4,5 kg thức ăn tinh Kết quả cho thấy việc bổ sung này ñã làm giảm thiểu 11,5 và 28% methane thải ra, nhưng cũng làm giảm tỷ lệ tiêu hóa của khẩu phần Như vậy, tannin có cả ảnh hưởng tích cực và tiêu cực tùy thuộc nguồn và tỷ lệ bổ sung vào khẩu phần ðiều quan trọng chúng ta phải nghiên cứu ñề tìm ra ñược nguồn và tỷ lệ bổ sung thích hợp ñể làm giảm

lượng methan sản sinh ra nhưng lại không ảnh hưởng ñến hệ vi sinh vật trong

dạ cỏ và tỷ lệ tiêu hóa của khẩu phần

2.4 Các biện pháp giảm thiểu khí methane trong da cỏ

Quá trình sản sinh CH4 trong dạ cỏ không chỉ làm giảm hiệu quả sử

dụng năng lượng của gia súc nhai lại mà còn ảnh hưởng xấu ñến môi trường khi góp phần gây nên hiệu ứng nhà kính Biện pháp giảm thiểu khí methane

từ chăn nuôi gia súc nhai lại thông qua dinh dưỡng và thông qua nâng cao sức

khỏe, khả năng sinh sản và quản lý

2.4.1 Giảm thiểu CH 4 từ chăn nuôi gia súc nhai lại thông qua dinh dưỡng

- Thay thế thức ăn thô bằng thức ăn tinh:

Rất nhiều cơ sở dữ liệu của các thí nghiệm ñã cho thấy: tỷ lệ thức ăn tinh cao trong khẩu phần làm giảm CH4 (tính trên tổng năng lượng ăn vào) (Blaxter and Clapperton, 1965; Yan và cs., 2000) chủ yếu do tăng tỷ lệ axit propionic trong tổng axít béo ở dạ cỏ CH4 tạo ra trong khẩu phần chủ yếu là

cỏ ở bò thịt và cừu là 0,06 – 0,07 tổng năng lượng thô (GE), còn ở khẩu phần

vỗ béo chủ yếu là thức ăn tinh số liệu này là: 0,03 tổng năng lượng thô (Johnson and Johnson, 1995) Ở gia súc nhai lại ảnh hưởng thực sự của thay ñổi khẩu phần rất khó ñánh giá Ví dụ nuôi bò trên ñồng cỏ có khuynh hướng tăng CH4 từ quá trình lên men ở ñường tiêu hóa với khẩu phần chủ yếu là thức

ăn hạt, cách nuôi này ñã làm thay ñổi ñáng kể cách quản lý phân vì hầu hết phân bò ñã rải ñều trên ñồng cỏ và vì thế việc sử dụng cơ giới hóa và phân bón cũng thay ñổi (Jean-Yves và cs., 2008) Kết quả là GHG sinh ra do quản lý phân và sản xuất thức ăn chăn nuôi giảm ñi ðiều này giải thích vì sao GHG từ

hệ thống nuôi bò dựa trên ñồng cỏ ở New Zealand (khoảng 800 kg eq

CO2/tấn sữa) thấp hơn hệ thống nuôi bò trong nhà với khẩu phần dựa vào thức

ăn hạt (khoảng 1300 kg eq CO2/tấn sữa) ở Hà lan (Thomassen và cs., 2008)

- B ổ sung probiotic và prebiotic:

Theo Mwenya và cs 2004 ; Takahashi và cs (2005) thì việc sử dụng probiotic và prebiotic trong khẩu phần ăn của gia súc nhai lại cũng ñã ñược

tiến hành ñể thay ñổi môi trường dạ cỏ như bổ sung chất ion hóa, cải tiến hiệu

quả thu nhận vật chất khô và ngăn chặn sản sinh acetat, kết quả là làm giảm

lượng hydro ñược giải phóng Trong một số công trình nghiên cứu ñã xuất

bản, CH4 ñã giảm 10%, tuy nhiên ảnh hưởng của chất ion hóa có tuổi thọ

ngắn Những chiến lược nuôi dưỡng làm giảm CH4 thông qua sự vận ñộng

của quá trình lên men dạ cỏ, theo hướng ức chế hình thành CH và protozoa

- Lo ại carbohydrate và tỷ lệ tiêu hóa của khẩu phần:

Carbohydrate cấu trúc (structural carbohydrates) như cellulose và hemicellulose lên men ở tốc ñộ thấp hơn carbohydrate phi cấu trúc (non-structural carbohydrates) như tinh bột và các loại ñường và tạo ra nhiều CH4

hơn/một ñơn vị chất nền ñược lên men do tỷ lệ acetate: propionate lớn hơn (Czerkawski, 1969) Ngoài ra trong nhóm carbohydrate phi cấu trúc, ñường hòa tan (soluble sugars) có tiềm năng sinh methan cao hơn tinh bột (Johnson and Johnson, 1995) Như vậy, hạt ngũ cốc tạo ra ít GHG hơn phế phụ phẩm có nhiều

xơ Thành phần của thức ăn cũng có ảnh hưởng ñến lên men ở dạ dày và ruột già

và ảnh hưởng ñến lượng khí thải nhà kính CH4 (Jean-Yves và cs., 2008)

Khí methan tạo ra tỷ lệ năng lượng ăn vào giảm khi mức nuôi dưỡng tăng hay khi tỷ lệ tiêu hóa của khẩu phần ñược cải tiến Theo Giger–Reverdin

và cs (2000), khí CH4 tạo ra trong dạ cỏ giảm khi lượng thức ăn tinh trong khẩu phần tăng lên Thành phần của khẩu phần cũng ảnh hưởng ñến thải nitơ, chất hữu cơ trong phân, chúng ñến lượt mình lại ảnh hưởng ñến lượng GHG (N2O và CH4) thoát ra trong bảo quản và rải phân (Jean-Yves và cs., 2008)

Như vậy cải tiến thành phần thức ăn, khẩu phần sẽ làm giảm thải N, giảm thiểu N sẽ làm giảm ảnh hưởng của sụ phì dinh dưỡng của ñất (NO3-)

và axit hóa (NH3), do ñó làm giảm GHG (Jean-Yves và cs., 2008)

Thành phần dinh dưỡng của khẩu phần, ñặc biệt là carbonhydrate ảnh

hưởng rất lớn ñến quá trình sản sinh khí methane trong dạ cỏ của gia súc nhai

lại vì khẩu phần ảnh hưởng trực tiếp ñến pH dạ cỏ, và do ñó làm thay ñổi hệ

vi sinh vật trong dạ cỏ (Johnson and Johnson, 1995) Theo (Holter and Young, 1992) việc tiêu hóa các chất xơ có quan hệ chặt chẽ ñến quá trình sản sinh khí methane Sauvant và Giger-reverdin (2007) cho biết khi tăng tỷ lệ

thức ăn tinh trong khẩu phần ñã làm giảm ñáng kể lượng methane sản sinh Khi khẩu phần có 30-40% thức ăn tinh thì tổng methane sản sinh là tương

ñương mức 6-7% tổng năng lượng thô nhưng khi tỷ lệ thức ăn tinh trong khẩu

phần là 80-90% thì lượng methane sản sinh chỉ còn tương ñương 2-3% tổng

năng lượng thô ăn vào Hàm lượng tinh bột trong khẩu phần cũng ñược xem

như là yếu tổ ñể nâng cao sự hình thành propionate, thông qua vi khuẩn phân

giải tinh bột, làm giảm pH dạ cỏ, dẫn ñến làm giảm các vi khuẩn sinh khí methane (Van Kessel and Russell, 1996) Johnson và Johnson (1995) cho

rằng quá trình tiêu hóa xơ thành tế bào làm tăng lượng methane sản sinh ra,

bởi vì quá trình này làm tăng lượng acetate trong dạ cỏ, mà acetate là cơ chất cung cấp nhóm methyl cho vi khuẩn sản sinh khí methane trong dạ cỏ

- B ổ sung các muối nitrate vào khẩu phần:

Bổ sung các muối nitrate vào khẩu phần của gia súc nhai lại như là một phương thức ñể cung cấp nitơ cho quá trình lên men dạ cỏ ñồng thời làm giảm thiểu khí methane Hơn nữa, việc bổ sung nitrate có thể giảm khả năng

bị trúng ñộc ammonia cho gia súc vì các muối nitrate sẽ ức chế sự hình thành ammonia tự do trong dạ cỏ (Leng, 2008) Một số nghiên cứu gần ñây ñã xác nhận rằng bổ sung các muối nitrate vào khẩu phần ăn của dê trong thời gian dài cho tăng trưởng tương tự như bổ sung urê là nguồn NPN, ñồng thời làm giảm 30% lượng khí methane thải ra (Iv Sophea and Preston, 2010) Bổ sung

muối nitrate vào phẩu phần ăn của cừu và bò sữa thấy rằng lượng methane

giảm tới 50% (Van Zijderveld và cs., 2010a; 2010b) Tuy nhiên, chưa có báo cáo nào cho thấy sự giảm khí methane ñi kèm với việc tăng sản xuất thịt hoặc

sữa, mà về mặt lý thuyết ñiều này có thể xảy ra

- Ch ất lượng và loại thức ăn ủ chua:

Ngô ủ và các loại thức ăn ủ chua từ cây lương thực giảm ñược CH4 vì quá trình lên men tạo ra nhiều propionate hơn cỏ ủ chua vì có nhiều tinh bột trong ngô

ủ (Martin và cs., 2008) Lượng thức ăn ăn vào của ngô ủ chua cao sẽ làm giảm

thời gian thức ăn lưu ở dạ cỏ, giảm thời gian lên men, tăng năng suất vật nuôi

và vì vậy giảm CH4/kg sản phẩm (E McGeough, personal communication)

- Cho thêm lipid vào kh ẩu phần:

Từ rất lâu người ta cho rằng cho thêm lipid vào khẩu phần là giảm CH4

(e.g Czerkawski và cs.,1966) Dầu có chứa C12 (axit lauric) và C14 (axit myrstic) ñặc biệt ñộc với vi khuẩn sinh methan (Machmüller và cs 2000; Dohme và cs 2001) Lipids giảm CH4 vì gây ñộc cho vi khuẩn sinh methan (Machmüller và cs., 2003), giảm protozoa (Czerkawski và cs., 1975) vì protozoa ñi liền với vi khuẩn sinh methan, lipid cũng làm giảm tiêu hóa xơ (Van Nevel, 1991) Giảm tiêu hóa xơ ảnh hưởng ñến tỷ lệ tiêu hóa của của khẩu phần, lipid cũng làm giảm chất khô ăn vào (Martin và cs., 2008) Vì vậy chiến lược này có thể ảnh hưởng tiêu cực ñến năng suất gia súc, tuy nhiên nếu lipid trong khẩu phần < 60-70 g/kg chất khô, thì ảnh hưởng ñến lượng thức ăn

ăn vào và tỷ lệ tiêu hóa không ñáng kể (Martin và cs., 2008)

- S ử dụng axit hữu cơ:

Axit hữu cơ thông thường sẽ ñược lên men thành propionate trong dạ

cỏ (Martin và cs., 2008) Như vậy, chúng là một bể chứa khác cho hydro và giúp làm giảm số lượng hydro dùng ñể tạo methan Newbold và cs (2005) cho thấy fumarate and acrylate có hiệu quả nhất trong các ñiều kiện in vitro Wallace và cs (2006) thấy giảm CH4 từ 0,4 – 0,75 khi axit fumaric dạng viên (0,1 khẩu phần) ñược cho vào khẩu phần của cừu

- Ionophores:

Ionophores (monensin) là chất kháng vi sinh vật ñược sử dụng rộng rãi

ñể tăng năng suất (Martin và cs., 2008) Tadeschi và cs (2003) cho thấy trong

khẩu phần vỗ béo và ít cỏ, monensin làm tăng trọng, giảm lượng thức ăn ăn vào, tăng hiệu quả sử dụng thức ăn khoảng 6% Monensin làm giảm CH4 vì

giảm lượng thức ăn ăn vào là do thay ñổi thành phần axit béo bay hơi ở dạ cỏ theo hướng tăng propionate ñồng thời làm giảm số lượng protozoa dạ cỏ

(Martin và cs., 2008) Thí nghiệm trên ñộng vật thấy monensin giảm hình tạo

CH4 (e.g McGinn và cs., 2004; van Vugt và cs., 2005) Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu không thấy sự giảm này (Waghorn và cs., 2008 van Vugt và cs., 2005) Van Nevel and Demeyer (1996) khi phân tích 9 thí nghiệm

thấy bình quân monensin giảm tạo ra CH4ở mức 0,18 của GE ăn vào

- S ử dụng các hợp chất thứ cấp và chất tách chiết từ thực vật:

Thực vật tổng hợp một số lượng lớn các hợp chất không phục vụ cho quá trình sinh trưởng và phát triển của chúng, gọi là các chất trao ñổi thứ cấp Các chất này có chức năng bảo vệ, chống lại sự tấn công của ñộng vật ăn cỏ

và côn trùng Có ba loại chất trao ñổi thứ cấp chính ảnh hưởng ñến việc giảm thiểu khí methane ñó là tannin, saponin, và tinh dầu

Saponin là hợp chất gồm các glycosides tìm thấy nhiều trong thực vật

Chúng ảnh hưởng ñến quá trình sinh khí methane và chuyển hóa protein trong

dạ cỏ bằng cách ức chế protozoa (Jouany and Morgavi, 2007; Patra, 2010) và hạn chế nguồn hydro cung cấp cho việc hình thành methane (Guo và cs., 2008) Mao và cs (2010) ñã báo cáo rằng lượng methane thải ra từ cừu ñang sinh trưởng giảm 27% khi khẩu phần ăn có chứa chè saponin Saponin cũng

ức chế sinh methane ở dạ cỏ, cơ chế hoạt ñộng của saponin liên quan ñến ảnh

hưởng ức chế sự phát triển Protozoa (Newbold và cs., 1997) Tuy nhiên ảnh

hưởng này thường khá ngắn (Koenig và cs., 2007)

Tinh dầu bao gồm nhiều hợp chất khác nhau trong cây Chúng ảnh

hưởng ñến sự giảm thiểu methane nhờ ñặc tính kháng vi khuẩn Chúng ñược coi như một nhân tố làm thay ñổi quá trình lên men dạ cỏ và là chủ ñề rất ñược quan tâm trong những năm gần ñây Tuy nhiên kết quả sử dụng tinh dầu

nhằm làm giảm thiểu methane khá biến ñộng Trong thí nghiệm của Beauchemin và McGinn (2006), bổ sung tinh dầu cho bò cái tơ ở mức 1g/con/ngày không ảnh hưởng ñến lượng methane thải ra nhưng lại làm giảm

tỷ lệ tiêu hóa của khẩu phần Trong khi ñó thí nghiệm của (Wang và cs., 2009) cho thấy khi cho tinh dầu oregano vào khẩu phần của cừu ñã làm giảm 12% tổng methane sản sinh

Tannin: Tannin trong khẩu phần ăn của gia súc nhai lại làm giảm methane thông qua việc ức chế trực tiếp hoạt ñộng của các vi khuẩn sản sinh methane, ñồng thời tác ñộng gián tiếp ñến việc hình thành methane trong dạ

cỏ bằng cách ngăn cản sự phát triển của protozoa và các vi sinh vật khác sản sinh khí hydro (Patra, 2010; Tavendale và cs., 2005)

2.4.2 Giảm thiểu CH 4 từ chăn nuôi gia súc nhai lại thông qua nâng cao sức khỏe, khả năng sinh sản và quản lý

Chăn nuôi ñóng góp khoảng 16% tổng khí methan của hành tinh, ñứng sau nhiên liệu hóa thạch và ñất ngập nước (Johnson & Johnson, 1995), và khoảng 74% khí methan từ chăn nuôi là do chăn nuôi gia súc nhai lại gây ra (Tamminga và cs., 1992) Chiến lược chủ yếu giảm thải khí methan từ bò sữa

là cải tiến chất lượng khẩu phần và tăng hiệu quả sản xuất sữa (Bell và cs., 2008) Cải tiến chất lượng khẩu phần là giải pháp ngắn hạn, còn tăng hiệu quả sản xuất sữa là giải pháp chiến lược Methane thải ra từ bò sữa có thể giảm theo một hàm mũ nếu tăng năng suất sữa/bò sữa/năm (Garnsworthy, 2004)

Giảm ñầu con, tăng năng suất sữa/bò/năm là một cách ñể giảm khí thải methan từ chăn nuôi bò sữa (O’Mara và cs 2008) Cũng theo O’Mara và cs., (2008) nếu năng suất gia súc tăng lên thông qua dinh dưỡng tốt hơn, năng

lượng cần cho duy trì tính theo tỷ lệ phần trăm của tổng nhu cầu năng lượng

sẽ giảm ñi, và CH4 ñi cùng với nhu cầu duy trì giảm, vì vậy CH4/kg sữa hoặc

thịt cũng giảm Tương tự như vậy, nếu năng suất gia súc ñược cải thiện, thì

thời gian ñạt khối lượng giết mổ giảm nên tổng CH4 cho một ñời gia súc cũng

sẽ giảm (O’Mara và cs., 2008) Tuy nhiên, khi tăng năng suất gia súc, tuổi ñời

của gia súc giảm, phải nuôi nhiều gia súc thay thế hơn nên CH có khi lại tăng

lên (O’Mara và cs., 2008) Chiến lược giảm CH4 phải dựa trên toàn bộ chu kỳ

sản xuất của một gia súc (O’Mara và cs., 2008)

Chiến lược giảm CH4 ở dạ cỏ vì thế là tìm cách giảm tạo ra hydro, ngăn

chăn và hạn chế quá trình hình thành CH4, ñưa hydro vào các sản phẩm trao ñổi chất khác hoặc tạo ra các bể chứa hydro khác (O’Mara và cs, 2008) Chiến lược dinh dưỡng giảm thiểu CH4 là dựa trên cơ sở các nguyên lý này (O’Mara và cs, 2008)

Có hai yếu tố trong con ñường trao ñổi chất cần quan tâm ñể phát triển chiến lược giảm thiểu CH4 ở gia súc nhai lại Giảm sinh hydro nhưng không ñược ảnh hưởng ñến lên men thức ăn trong dạ cỏ Giảm thiểu CH4 phải ñi liền với con ñường trao ñổi chất tiêu thụ hydro ñể tránh hiệu quả tiêu cực khi có quá nhiều hydro trong dạ cỏ (Martin và cs, 2008)

2.5 Kỹ thuật trong nghiên cứu giảm thiểu khí methane trong chăn nuôi

ðể phát triển các chiến lược giảm thiểu khí methane sản sinh ra từ gia súc nhai lại, chúng ta phải xác ñịnh ñược lượng methane thải ra Hiện nay, có nhiều kỹ thuật khác nhau ñược sử dụng ñể ño lượng methan thải ra trong ñiều kiện in vitro và từ cá thể hay nhóm ñộng vật Mỗi phương pháp có những ưu, nhược ñiểm riêng Trong những năm gần ñây, các phương pháp ñược sử dụng

phổ biến ñể ñịnh lượng methane bao gồm:

2.5.1 Kỹ thuật hô hấp do nhiệt lượng

Sử dụng kỹ thuật hô hấp do nhiệt lượng ñể ño methane là phương pháp truyền thống của các nhà dinh dưỡng gia nhai lại Chúng ñược dùng ñể thu

thập hầu hết các thông tin liên quan ñến phát thải khí methane từ gia súc Kỹ thuật này có nhiều thiết kế khác nhau như buồng hô hấp, head hood, hay mặt

nạ Nhưng chúng ñều có quy luật chung là một vòng tuần hoàn khí mở (Blaxter, 1962) Hệ thống chỉ có 1 lỗ (head hood, mặt nạ) hoặc 2 lỗ (buồng hô

hấp) cho không khí lưu thông nằm ở 2 góc, 1 lỗ ñể dẫn không khí sạch từ bên

ngoài vào (lỗ này ở head hood và mặt nạ thì không cần thiết vì khí sạch ñi vào

bằng các khe hở tiếp giáp cổ hoặc mặt gia súc) và 1 lỗ ñể không khí từ buồng

ñi ra Không khí trong hệ thống chỉ lưu thông theo 1 chiều nhờ bơm hút khí

gắn với lỗ ñưa khí ra Hệ thống bơm này thổi không khí ñi qua một thiết bị ño

lưu lượng ñể xác ñịnh tổng lượng khí ñược hút ra khỏi buồng hô hấp và lưu vào máy tính nhờ phần mềm ghi chép và lưu giữ số liệu chuyên dụng Ngoài ra

một máy phân tích nồng ñộ khí methane cũng ñược lắp ñặt ñể tự ñộng lấy mẫu

và phân tích nồng ñộ khí methane theo chu kỳ 5 phút/lần ñối với luồng không khí ñi ra từ hệ thống (ñã có methane do gia súc thải ra) và 20 phút/ lần ñối với mẫu không khí sạch ñi vào Khi gia súc ñược nuôi nhốt hoặc gắn hệ thống này, methane thải ra sẽ hòa cùng không khí xung quanh ñầu con vật và ñược hút ra theo hệ thống bơm nói trên Tổng lượng khí methane mà gia súc thí nghiệm sản sinh ra ñược xác ñịnh từ số liệu ghi chép của máy phân tích nồng ñộ khí methane và thiết bị xác ñịnh tổng lưu lượng khí ñi ra khỏi hệ thống

Ưu ñiểm của phương pháp này là ño chính xác lượng methane thải ra

từ dạ cỏ (Bhatta và cs., 2007) Tuy nhiên nhược ñiểm của kỹ thuật này là hạn chế sự di chuyển của con vật, chi phí ñể xây dựng và duy trì hoạt ñộng hệ thống khá cao, yêu cầu nhiều nhân lực

thấm nhỏ có chứa sulfur hexafluoride (SF6) ñược ñưa vào dạ cỏ Tỷ lệ giải phóng của SF6 từ ống thấm ñược biết trước khi lắp ñặt ống vào con vật Một dây ñược gắn với một ống mao dẫn ñược ñặt trên ñầu của con vật và kết nối

với một hộp nhỏ ñã hút chân không ñể lấy mẫu Khi thu mẫu thì van lấy mẫu ñược mở ra và một lượng mẫu không khí xung quanh miệng và mũi của con

vật ñược thu thập với tỷ lệ nhất ñịnh Các mạch thu khí sẽ ñược ñóng lại khi

áp lực trong mạch khoảng 0,5 atm Tùy theo thời gian thu mẫu mà người ta có

thể thay ñổi chiều dài hoặc ñường kính của ống ống mao dẫn Sau khi thu

thập mẫu, ống ñựng sẽ ñược bơm nitơ vào cho ñến khi áp suất trong ống

tương ñương với áp không khí (khoảng 1 atm) Nồng ñộ khí methane và SF6 sau ñó ñược xác ñịnh bởi phương pháp sắc ký khí Lượng khí methane sản sinh ñược tính như sau:

QCH4 = QSF6 × [CH4] / [SF6]

Trong ñó QCH4 là lượng khí methane sản sinh (g / ngày); QSF6 là tỷ

lệ giải phóng (g / ngày) của SF6 từ ống thấm, [CH4] và [SF6] ñược ño nồng

ñộ trong ống ñựng

Johnson và cs (1994) so sánh giữa 55 lần ño sử dụng kỹ thuật SF6 với

25 lần ño sử dụng kỹ thuật buồng hô hấp trên bò và cho thấy rằng lượng methane ước tính bằng SF6 tương ñương 93% lượng methane thu ñược từ buồng hô hấp Sự khác biệt này là không ñáng kể Trong các nghiên cứu của Pinares-Patino (2000) so sánh trên bê sữa và Boadi và cs (2002) xác ñịnh trên

cừu cũng cho kết quả tương tự

Ưu ñiểm của kỹ thuật này là không hạn chế sự vận ñộng của ñộng vật, không cần thiết phải thu mẫu trực tiếp từ dạ cỏ và họng của gia súc Nhược ñiểm là (i) SF6 có tác ñộng gây hiệu ứng nhà kính gấp 23.900 lần so với CO2,

thời gian tồn tại trong khí quyển 3.200 năm (Machmuller and Hegarty, 2005); (ii) SF6 còn tồn lưu trong thịt và sữa ñộng vật; (iii) Con vật cần phải huấn luyện ñể ñeo dây và hộp thu khí

2.5.3 Kỹ thuật sinh khí in vitro

Kỹ thuật sinh khí in vitro ñược sử dụng ñể mô phỏng quá trình lên

men dạ cỏ trong phòng thí nghiệm từ lâu (Storm và cs., 2012) Trong những

năm gần ñây, các khí nhà kính phát thải từ nông nghiệp ngày càng tăng Do

ñó, kỹ thuật sinh khí in vitro truyền thống ñã ñược thay ñổi ñể xác ñịnh các

loại khí này ñặc biệt là khí methane

Trong kỹ thuật sinh khí in vitro, thức ăn ñược ủ với hỗn hợp dịch dạ cỏ,

dung dịch ñệm và các khoáng chất ở 390C trong một khoảng thời gian nhất ñịnh, cụ thể là 24, 48, 72 và 96 giờ với ba lần lặp lai Tổng lượng khí sinh ra ñược ghi chép và thu lại ñem phân tích thành phần của hỗn hợp khí ñể xác ñịnh số liệu về lượng methane sản sinh ra ðồng thời, kỹ thuật này cũng xác

ñịnh ñược tỷ lệ phân giải in vitro của thức ăn Như vậy, ta có thể tính toán

ñược khả năng giảm thiểu methane trong quá trình phân giải thức ăn Kết quả của các thí nghiệm này ñược thể hiện bằng lượng methane phát thải trên mỗi gam vật chất khô, vật chất khô tiêu hóa hay mỗi gam NDF tiêu hóa Có nhiều

hệ thống sinh khí in vitro ñược sử dụng ñể xác ñịnh lượng methane ví dụ như xylanh (Bhatta và cs., 2006; Blümmel and Orskov, 1993), mô phỏng dạ cỏ (rusitec) (Bhatta và cs., 2006), hệ thống gas production tự ñộng hoàn toàn (Pellikaan và cs., 2011)

Ưu ñiểm của phương pháp này là ñơn giản, chi phí thấp Một lúc ta có

thể chạy hàng trăm nghiệm thức Chúng ta cũng có thể tăng số lần lặp lại của

mỗi nghiệm thức ñể bảm bảo ñược ñộ tin cậy cao của các số liệu thu ñược

Phương pháp này rất phù hợp với các nước ñang phát triển, nơi mà nguồn kinh phí phục vụ cho nghiên cứu chưa nhiều Một nhược ñiểm lớn của

phương pháp này là chỉ mô phỏng sự lên men dạ cỏ của thức ăn mà không

phải là quá trình tiêu hóa thức ăn của con vật Hơn nữa, hệ vi sinh vật không

có thời gian thích nghi chuẩn Thông thường, ở các thí nghiệm trên vật nuôi thì con vật ñược ăn thích với loại thức ăn thí nghiệm Bởi vì dịch dạ cỏ ñược

lấy từ con vật ăn khẩu phần thích nghi với khẩu phần ít nhất 14 ngày

Mỗi phương pháp có những ưu, nhược ñiểm riêng Trong nghiên cứu này các chiến lược giảm thiểu khí methane sản sinh ra từ gia súc nhai lại, chúng ta phải xác ñịnh ñược lượng methane thải ra thì chúng tôi sử dụng kỹ thuật sinh khí in vitro gas production, phương pháp ñược sử dụng phổ biến,

ñơn giản và có chi phí thấp

2.6 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về phát thải khí nhà kính trong chăn nuôi

2.6.1 Tình hình nghiên cứu trong nước

Trong những năm gần ñây, tổng ñàn bò nước ta phát triển với tốc ñộ nhanh Năm 2004 Việt nam có gần 2,9 triệu con bò ñến năm 2010, tổng ñàn

bò nước ta là 5,7 triệu con Mặc dù ngành chăn nuôi bò ñang phát triển với tốc ñộ nhanh ñồng nghĩa với lượng khí CH4 thải ra môi trường từ chăn nuôi ngày càng lớn Nhưng vì nhiều lý do khác nhau như: kinh phí, con người, trang thiết bị kỹ thuật nên ñến nay chúng ta có rất ít nghiên cứu ñược thực hiện ñể tìm ra giải pháp nhằm giảm thiểu khí methane sản sinh từ quá trình lên men dạ cỏ ðinh Văn Tuyền và cs (2010) ñã sử dụng buồng hô hấp ñể xác ñịnh lượng methane sản sinh ra từ bò lai ½ HF cạn sữa và bò lai ½ Red Angus trưởng thành khi ăn khẩu phần có mức bổ sung hạt bông khác nhau thì thấy

rằng lượng methane hàng ngày dao ñộng từ 300-320 l/con/ngày và thí nghiệm

của Vũ Chí Cương và cs (2011) cũng ñã sử dụng buồng hô hấp ñể có sự sai khác thống kê giữa các giống gia súc và các khẩu phần khác nhau Trong các

ño lượng methane thải ra từ bò lai ½ HF tơ lỡ Nhưng các số liệu này chỉ sử

dụng ñể xác ñịnh nhu cầu năng lượng cho duy trì mà không xử lý thống kê

Việt Nam là một trong 5 quốc gia trên thế giới bị ảnh hưởng nặng nề

nhất do biến ñổi khí hậu Xác ñịnh các yếu tố và mức ñộ ảnh hưởng của nó ñể tìm ra các chiến lược hạn chế là vấn ñề cực kỳ cấp bách hiện nay của cả thế

giới nói chung và Việt Nam nói riêng Trong chăn nuôi, methane loại khí có

ảnh hưởng ñứng thứ 2 trong việc gây ra hiệu ứng nhà kính (nguyên nhân chính gây biến ñổi khí hậu) phát thải lớn nhất từ gia súc nhại lại Như vậy, chúng ta cần có các nghiên cứu ñể ñịnh lượng ñược lượng methane thải ra từ ñộng vật nhai lại, xây dựng các chiến lược ñể hạn chế sự phát thải của loại khí nhà kính này

Từ trước ñến nay, trong lĩnh vực thức ăn chăn nuôi chúng ta có hai quan ñiểm trái chiều nhau về vai trò cũng như tác dụng của tannin Một số nhà khoa học cho rằng tannin là một hợp chất kháng dinh dưỡng vì tannin kết hợp với protein của thức ăn và với cả enzym ñường tiêu hoá làm giảm tỷ lệ tiêu hoá protein thức ăn, giảm thu nhận thức ăn, giảm sinh trưởng, giảm sản lượng của vật nuôi (Dương Thanh Liêm, 2008) và cần phải khắc phục ảnh hưởng có hại của tannin bằng cách xử lý kiềm (bổ sung urê) hoặc phối hợp thức ăn chứa tannin với sunphat sắt hoặc polyethilene glycol - 4000 (PEG-4000) (Vũ Duy Giảng, 2001) Ngược lại, theo Nguyễn Xuân Trạch (2003) lại cho rằng bổ sung tannin vào khẩu phần ăn của gia súc nhai lại ở mức thấp (20-40 g/kg vật chất khô thức ăn) sẽ làm tăng hiệu quả sử dụng protein của gia súc ðể ñạt ñược hai mục tiêu giảm thiểu methane và duy trì ñược tỷ lệ tiêu hóa của khẩu phần, chúng ta cần phải xác ñịnh ñược nguồn tannin cũng

như tỷ lệ bổ sung thích hợp vào khẩu phần ăn của gia súc nhai lại

Trong cây, ở các bộ phận càng ñược tiếp xúc nhiều với ánh sáng mặt

trời thì hàm lượng tannin càng cao Trong khi ñó, Việt Nam là nước nằm trong khu vực nhiệt ñới, thời gian chiếu sáng hằng năm lớn Hầu hết các loài

thực vật ñều chứa một hàm lượng tannin nhất ñịnh ðặc biệt các loài thực vật

có vị chát thì hàm lượng tannin khá cao Ví dụ như tannin của lá chè chiếm 12,68% vật chất khô (Lê Tự Hải, 2010), trong cây keo lá tràm (Acacia auriculiformis) và cây kim phượng (Bonducpina pulcierrina) có hàm lượng tannin lần lượt là 16,63 và 7,69% vật chất khô (Hồ Thị Liễu, 2004) Như vậy

ta có thể sử dụng nguồn tannin sẳn có từ thực vật bổ sung vào khẩu phần ăn

của gia súc nhai lại ñể giảm thiểu khí methane

2.6.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Từ các nghiên cứu trước ñây, các nhà khoa học kết luận rằng có nhiều

loại cây giàu tannin bổ sung và khẩu phần ăn của gia súc nhai lại có thể làm

giảm phát thải khí methane trong cả hai ñiều kiện in vitro và in vivo Trong ñiều kiện in vitro, khi bổ sung 20% Biophytum petersianum (có 4,3% tannin)

và Sesbania grandiflora (có 1,9% tannin) vào chất nền ñã làm giảm lần lượt từ

17 – 25% và 9,2 -10,3% lượng methan thải ra mà không ảnh hưởng ñến tỷ lệ tiêu hóa chất khô (Hariadi and Santoso, 2010) Trong ñiều kiện in vivo, Grainger và cs (2009) ñã bổ sung hai mức tannin (8,6 và 14,6 g/kg DMI) ñược tách chiết từ Acacia mearnsii vào khẩu phần của bò sữa chăn thả ăn 4,5

kg thức ăn tinh Kết quả cho thấy việc bổ sung này ñã làm giảm thiểu 11,5 và 28% methane thải ra, nhưng cũng làm giảm tỷ lệ tiêu hóa của khẩu phần Như vậy, tannin có cả ảnh hưởng tích cực và tiêu cực tùy thuộc nguồn và tỷ lệ bổ sung vào khẩu phần ðiều quan trọng chúng ta phải nghiên cứu ñề tìm ra ñược nguồn và tỷ lệ bổ sung thích hợp ñể làm giảm lượng methan sản sinh ra nhưng lại không ảnh hưởng ñến hệ vi sinh vật trong dạ cỏ và tỷ lệ tiêu hóa

của khẩu phần

Nghiên cứu của Makkar và cs (1995) cho thấy khi gia súc ăn khẩu phần

có chứa tannin của cây mẻ rìu thì tổng số protozoa trong dạ cỏ giảm ñi ñáng

kể Các loài cây nhiệt ñới chứa nhiều tannin như Lotus pedunculatus khi sử

dụng trong khẩu phần ñã làm giảm tới 30% lượng methane thải ra (Waghorn

và cs., 2002; Woodward và cs., 2004) và có thể thay thế các loại thức ăn thô khác trong khẩu phần

Phần 3 ðỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 ðối tượng nghiên cứu và thời gian nghiên cứu

- ðối tượng nghiên cứu: Ba loài cây thức ăn có hàm lượng tannin cao

bao gồm: ngọn lá cây keo dậu, ngọn lá sắn, chè ñại ñược thu thập tại các nông hộ ở huyện Ba Vì – Hà Nội Tannin tinh khiết mua từ Viện Công nghệ thực phẩm - Trường ðại học Bách khoa – Hà Nội

- Th ời gian và ñịa ñiểm nghiên cứu:

ðịa ñiểm nghiên cứu: tại Trung tâm Thực nghiệm và Bảo tồn vật nuôi,

Viện Chăn nuôi

Thời gian nghiên cứu: từ tháng 06/2012 ñến tháng 3/2013

3.2 Nội dung nghiên cứu

Nội dung1: Xác ñịnh thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của một

số loại cây thức ăn có hàm lượng tannin cao

Nội dung 2: Xác ñịnh ảnh hưởng của các mức và nguồn tannin khác nhau bổ sung vào chất nền ñến tổng lượng khí sản sinh và tỷ lệ tiêu hóa trong

ñiều kiện in vitro

Nội dung 3: Xác ñịnh ảnh hưởng của các mức và nguồn tannin khác nhau bổ sung vào chất nền ñến tỷ lệ tiêu hóa chất khô (VCK) và chất hữu cơ (CHC) trong ñiều kiện in vitro

Nội dung 4: Ảnh hưởng của các mức và nguồn tannin khác nhau bổ sung vào chất nền ñến lượng khí methane sản sinh trong ñiều kiên in vitro

3.3 Phương pháp nghiên cứu

3.3.1 Vật liệu nghiên cứu

02 bò mổ lỗ dò có gắn canula

thu thập tại các nông hộ ở huyện Ba Vì – Hà Nội và tannin tinh khiết

Hóa chất và các dụng cụ làm gas production

Tất cả các mẫu thức ăn ñược phân tích các chỉ tiêu: Vật chất khô (VCK), protein thô, lipid, xơ thô, NDF, ADF, khoáng tổng số (KTS) và ñược phân tích tại phòng Phân tích thức ăn và sản phẩm chăn nuôi - Viện Chăn nuôi

Sấy khô, nghiền các nguyên liệu thức ăn khẩu phần và thức ăn bổ sung ñược nghiền nhỏ ñến kích thước ≤1mm

Mẫu thức ăn (khẩu phần ăn cơ sở) ñược xây dựng theo dạng hỗn hợp hoàn chỉnh, có mật ñộ dinh dưỡng ñáp ứng nhu cầu cho bò sinh trưởng theo tiêu chuẩn NRC (1996) (10-11 MJ/kgVCK và 12-14% protein thô) phối trộn tại Bộ môn Dinh dưỡng và thức ăn chăn nuôi, Viện Chăn nuôi Nguyên liệu dùng ñể xây dựng khẩu phần cơ sở là các nguồn thức ăn sẵn có (cỏ voi, ñậu tương, bột sắn, cám ngô, cám gạo) thường dùng trong các cơ sở chăn nuôi

Bảng 3.1 Thành phần và tỷ lệ của mẫu thức ăn (khẩu phần cơ sở)

3.3.2 Phương pháp nghiên cứu

Sau khi xác ñịnh ñược vật chất khô của mẫu (khẩu phần cơ sở) và ba loại

thức ăn bổ sung, ngọn lá cây keo dậu, ngọn lá sắn, chè ñại và tannin tinh khiết sẽ ñược bổ sung vào khẩu phần cơ sở với các tỷ lệ khác nhau: 0 (ñối chứng), 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6 tính theo % tannin tổng số/vật chất khô Mẫu phối trộn này ñược gọi là khẩu phần Như vậy sẽ có 25 khẩu phần (1 mẫu ñối chứng, và 3 loại

thức ăn và tannin tinh khiết x 6 tỷ lệ phối trộn) Sau khi phối trộn, tất cả các mẫu này sẽ ñược chia làm hai phần, một phần ñem phân tích thành phần hóa học, phần còn lại ñưa vào làm thí nghiệm in vitro gas production

Thiết kế thí nghiệm: Thí nghiệm ñược thiết kế hoàn toàn ngẫu nhiên

Sơ ñồ bố trí thí nghiệm ñược trình bày ở bảng 3.2

Thí nghiệm in vitro gas production

Phương pháp thí nghiệm in vitro gas production ñược tiến hành theo

thủ tục của Menke và Steingass (1988) gồm các bước: chuẩn bị mẫu thức ăn ủ, xylanh và dịch dạ cỏ, dung dịch ñệm và pha chế dịch ủ; tiến hành thí nghiệm

Chuẩn bị mẫu ủ, xylanh và dịch dạ cỏ

hoà tan kém, thức ăn có hàm lượng xơ cao khối lượng mẫu nên cân là 200 ± 5mg Sau ñó ñặt lượng mẫu thức ăn vừa cân xuống ñáy của xylanh (các xylanh ñã ñược rửa sạch, sấy khô) không ñể mẫu dính vào thành xylanh vì có

thể gây sai số ñối với kết quả sinh khí Mỗi mẫu thường ñược tiến hành với 3 xylanh Lắp pittong ñã ñược bôi trơn bằng vasơlin vào xylanh (vasơlin giúp cho pittong có thể trượt dễ dàng khi bị ñẩy bởi áp suất do cột khí sinh ra trong quá trình ủ, mặt khác làm pittông trở lên kín khít với xylanh hơn ñể khí sinh

ra không bị thoát ra ngoài) Không lắp pittông sát tận ñáy xylanh, ñể một khoảng trống ñể theo dõi xem xylanh có bị hở không sau khi ñã buộc (kẹp) ñầu còn lại Các xylanh ñã chứa mẫu ñược ñưa vào bảo quản trong tủ ấm

390C trước khi cho dung dịch ủ vào

Dịch dạ cỏ lấy từ 2 bò mổ lỗ dò giống lai Sind ăn khẩu phần thức ăn (Cỏ voi, bột ñậu tương, bột sắn, bột ngô, cám gạo) theo tiêu chuẩn NRC (1996) (10-11 MJ/kgVCKvà 12-14% protein thô trong khẩu phần) nuôi cùng ñiều kiện, trước khi cho ăn sáng ñể ñảm bảo thành phần và hoạt lực của vi sinh vật trong dạ cỏ tương ñối ổn ñịnh Dịch dạ cỏ lấy từ 2 bò ở cùng thời ñiểm khoảng 1lít rồi trộn với nhau, ñựng trong một bình kín (ñể ñảm bảo yếm khí) và ñược giữ ấm trong bể (bồn) nước ấm 390C ñến khi pha chế dung dịch ủ Dịch dạ cỏ

trước khi tiến hành ñem pha chế thành dung dịch ủ phải ñược lọc (có thể lọc

bằng vải gạc) ñể ñảm bảo loại trừ các mảnh thức ăn lớn còn lẫn ở trong dịch dạ

cỏ làm ảnh hưởng không tốt ñến kết quả sinh khí trong thí nghiệm

Chuẩn bị dung dịch ñệm và pha chế dịch ủ

Dung dịch ñệm thường gồm các loại sau: dung dịch ñệm 1, dung dịch khoáng ña lượng, dung dịch khoáng vi lượng, dung dịch Resazurin (dung dịch

chỉ thị) Các dung dịch trên có thể ñược pha chế trước và bảo quản ñến ngay

trước khi tiến hành thí nghiệm in vitro gas production thì pha chế thành dung

dịch ñệm 2 (dung dịch này chỉ ñược pha chế ngay trước khi tiến hành thí

nghiệm, nên thường gọi là dung dịch tươi) Các dung dịch ñệm 1, dung dịch khoáng ña lượng, dung dịch khoáng vi lượng, dung dịch ñệm 2 ñược pha chế theo bảng 3.3 và 3.4

Bảng 3.3: Bảng pha chế các dung dịch ñệm 1, dung dịch khoáng ña lượng, dung dịch khoáng vi lượng cần thiết và dung dịch Resazurin

Hoà với nước cất thành 1 lit dung dịch 1 g CoCl2 6H2O

2 Dung dịch khoáng ña lượng 0,8 g FeCl2 6H2O

Hoà với nước cất thành 1 lít dung dịch Hoà với nước cất thành 100 ml

Dung dịch ñệm 2 sau khi pha xong ñược ñổ vào một bình tam giác và ñặt trong một bể nước ấm 38 - 390C (trong nghiên cứu này ñặt dung dịch ñệm

2 trong máy khuấy từ có bể nước làm ấm) trong vòng 25 - 30 phút sau ñó cho dung dịch khử vào và liên tục sục khí CO2 vào bình tam giác ñể tạo môi

trường yếm khí cho ñến khi mẫu dung dịch chuyển sang màu hồng nhạt sau

ñó chuyển màu sáng Bình tam giác vẫn ñược giữ ấm và liên tục ñược sục khí

CO2 cho ñến khi trộn lẫn dịch dạ cỏ vào Dung dịch ủ bao gồm dung dịch ñệm 2 và dịch dạ cỏ ñã ñược lọc trộn lẫn theo tỷ lệ dung dịch ñệm 2/ dung dịch dạ cỏ là 2/1 Sau khi ñã pha chế xong dung dịch ñệm 2 và chuẩn bị xong dung dịch dạ cỏ tiến hành ñổ dung dịch dạ cỏ vào bình tam giác nói trên theo

tỷ lệ 1/2 và vẫn tiếp tục sục khí CO2, dung dịch ñược tạo ra là dịch ủ Dung dịch này ñược giữ ấm ở 38 - 390C và liên tục sục khí CO2 cho ñến khi bơm vào các xylanh chứa mẫu

Tiến hành thí nghiệm

Sau khi ñã pha xong dung dịch ủ, chuẩn bị xong các xylanh chứa mẫu tiến hành cho dung dịch ủ vào xylanh Lấy 30ml dung dịch ủ cho vào xylanh giữ xylanh và ñẩy hết không khí ra ngoài một cách nhẹ nhàng ñến khi khí thoát ra hết, buộc (kẹp) ñầu kia lại và nhẹ nhàng ñặt xylanh vào tủ ấm có quạt ñối lưu ñảm bảo nhiệt ñộ luôn luôn là 39 ± 0,50C Các xylanh chứa mẫu ủ với

dịch ủ và các Blank (xy lanh không có mẫu chỉ có dung dịch ủ) ñược ñặt trên cùng giá nhưng các vị trí ngẫu nhiên và ñặt vào tủ ấm Sau 30 phút kể từ khi ủ

lắc nhẹ xylanh và sau ñó cứ một giờ lắc một lần trong suốt 10 giờ ủ ñầu tiên Ghi chép chỉ số "ml" trên xylanh ở thời ñiểm 0; 3; 6; 9; 12; 24; 48; 72 và 96

giờ sau khi bắt ñầu ủ Nhẹ nhàng cho thoát khí (xả khí) ra nếu pittong bị ñẩy ñến vạch 60ml và ñưa pittong về vị trí ban ñầu ở thời ñiểm 0 giờ Sự giải thoát khí này nhằm giải phóng lượng khí sinh ra trong xylanh có thể tích lại gây áp lực làm ảnh hưởng không tốt ñến hoạt ñộng của vi sinh vật dạ cỏ trong

dung dịch ủ Các hỗn hợp khí thu ñược khi xả ra từ các xylanh ủ mẫu khác nhau ñược thu vào túi nilon riêng biệt và ñem ñi phân tích bằng phương pháp

ño sắc ký khí ñể xác ñịnh lượng khí methane có trong hỗn hợp khí bằng máy gas Chromatography Khi tiến hành thí nghiệm in vitro gas production cần

thiết phải sử dụng "mẫu trắng" hay còn gọi là các Blank thường chỉ chứa 30ml dung dịch ủ trong các xylanh ñể tính lượng khí mà vi sinh vật sinh ra từ các chất hữu cơ còn sót lại trong dịch dạ cỏ và khí sinh ra gián tiếp từ môi

trường ñệm Kết quả sinh khí từ các Blank ñược sử dụng ñể hiệu chỉnh khi tính toán kết quả sinh khí thực của các mẫu thức ăn thí nghiệm

Các chỉ tiêu theo dõi và phương pháp xác ñịnh

ðộng thái lên men: Tổng lượng khí sản sinh ở thời ñiểm 0; 3; 6; 12; 24; 48; 72 và 96 giờ sau khi bắt ñầu ủ ñược ghi chép ñể xác ñịnh ñộng thái lên men của từng loại thức ăn có hàm lượng tannin cao

ðộng thái lên men của các mẫu thức ăn:

ðược xác ñịnh theo phương trình của Orskov và Mc Donald (1979) Phương trình có dạng như sau:

Y = a + b(1 - e-ct)

Trong ñó:

Y: là thể tích khí sinh ra ở thời ñiểm t (ml)

a: là lượng khí sinh ra từ các chất dễ hoà tan thường ở ngay tại thời ñiểm ban ñầu khi ủ mẫu (ml)

b: là lượng khí sinh ra từ các chất hữu cơ khó hoà tan trong suốt quá trình ủ (ml)

a+b: là tổng lượng khí sinh ra của mẫu thức ăn ñem ủ hay tiềm năng sinh khí của thức ăn ñó (ml)

c: là tốc tộ sinh khí (%/giờ)

t: là thời gian ủ mẫu thức ăn thí nghiệm (giờ)

Các thông số trên ñược tính toán dựa vào phần mềm chuyên dụng NEWAY của Cheng (1996) về xử lý các kết quả phân giải chất hữu cơ và khả

năng sinh khí trong các thí nghiệm in sacco và in vitro gas production

Xác ñịnh thành phần hóa học

Phân tích thành phần hoá học của các loại thức ăn bao gồm: hàm lượng

chất khô (%VCK), hàm lượng protein thô, hàm lượng xơ thô, hàm lượng mỡ thô, hàm lượng khoáng tổng số (KTS), tỷ lệ phần xơ tan trong môi trường trung tính (%NDF) và tỷ lệ phần xơ tan trong môi trường axit (%ADF) ) ñược phân tích tại phòng phân tích thức ăn, Viện Chăn nuôi

Tannin tổng số ñược phân tích theo phương pháp của AOAC (1975) tại phòng phân tích hữu cơ và nghiên cứu cấu trúc – Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên, thể hiện bằng (%VCK)

Xác ñịnh giá trị năng lượng trao ñổi (ME) và axit béo mạch ngắn (SCFA)

Dựa vào lượng khí sinh ra tại thời ñiểm 24h sau khi ủ, kết hợp với thành phần hóa học của từng loại cây thức ăn ñể ước tính giá trị năng lượng trao ñổi của chúng thông qua các phương trình của Menke và Steingass (1988)

ME (MJ/kg VCK) = 2,20 + 0,136*GP24 + 0,057*CP +0,0029*CP2 Trong ñó: GP24 (ml) là thể tích khí trong xylanh chứa mẫu tại thời ñiểm

24 giờ sau ủ, CP (%) là tỷ lệ protein thô,

Hàm lượng axít béo mạch ngắn (SCFA) (mmol/200gVCK):

Dựa vào khí sinh ra tại thời ñiểm 24h sau khi ủ ñể ước tính hàm lượng axít béo mạch ngắn của từng loại cây thức ăn giàu tannin thông qua phương trình của Getachew và cs (1999):

SCFA (mmol/200gVCK) = 0,0239*GP24 – 0,0601

Trong ñó: GP24(ml) là thể tích khí trong xylanh chứa mẫu tại thời ñiểm 24 giờ sau ủ