ảnh hưởng của các mức bổ sung các mức độ thân và lá cây chuối (musa paradisiaca) lên quá trình sinh khí mêtan (ch4) bằng phương pháp in vitro

Sau đây là một số nhóm vi khuẩn dạ cỏ chính: - Vi khuẩn phân giải Xenlulozo: Vi khuẩn phân giải xenlulozo có số lượng rất lớn trong dạ cỏ của những gia súc sử dụng khẩu phần giàu xenlulo

THÂN VÀ LÁ CÂY CHUỐI (MUSA PARADISIACA) LÊN

BẰNG PHƯƠNG PHÁP IN VITRO

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CHĂN NUÔI

THÂN VÀ LÁ CÂY CHUỐI (MUSA PARADISIACA) LÊN

QUÁ TRÌNH SINH KHÍ MÊTAN (CH4)

BẰNG PHƯƠNG PHÁP IN VITRO

MSSV: 3118178 Lớp: Chăn nuôi – Khóa 37

2014

THÂN VÀ LÁ CÂY CHUỐI (MUSA PARADISIACA) LÊN

QUÁ TRÌNH SINH KHÍ MÊTAN (CH4)

BẰNG PHƯƠNG PHÁP IN VITRO

Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2014 Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2014

DUYỆT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN DUYỆT CỦA BỘ MÔN

Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2014

DUYỆT CỦA KHOA NÔNG NGHIỆP & SHƯD

LỜI CAM ĐOAN

Kính gửi: Ban lãnh đạo Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng, các

thầy cô trong Bộ môn Chăn nuôi, Trường Đại học Cần Thơ

Tôi tên: PHẠM THỊ THU THỦY

MSSV: 3118178

Lớp: Chăn nuôi - khóa 37

Tôi xin cam đoan đề tài “Ảnh hưởng của bổ sung các mức độ thân và

lá cây chuối (Musa paradisiaca) lên qúa trình sinh khí mêtan (CH 4 ) và tỷ lệ tiêu hóa bằng phương pháp in vitro” là công trình nghiên cứu của bản thân

Tất cả các số liệu, kết quả được trình bày trong luận văn tốt nghiệp này là trung thực và chưa từng được ai công bố ở bất kỳ công trình nghiên cứu nào trước đây

Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2014

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Phạm Thị Thu Thủy

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên, xin gửi đến Cha Mẹ lời yêu thương và biết ơn chân thành vì Cha Mẹ đã sinh và nuôi dưỡng tôi nên người Cha Mẹ đã cho tôi niềm tin và tạo mọi điều kiện từ vật chất đến tinh thần để tôi có đủ hành trang bước vào trường Đại học

Xin chân thành cảm ơn thầy TS Hồ Quảng Đồ đã dạy bảo, hướng dẫn, động viên, cho tôi trong suốt thời gian học tập và hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp

Xin chân thành gửi lời 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 chúng tôi trong suốt thời gian học qua

Tôi xin chân thành biết ơn anh Võ Phương Ghil, Nguyễn Thị Đỗ Thúy, Nguyễn Trường Long và các bạn trên phòng thí nghiệm E103 đã tận tình giúp

đỡ tôi trong suốt thời gian qua

Cuối cùng xin gửi lời cảm ơn đến các bạn lớp Chăn Nuôi khóa 37 đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong 4 năm qua

TÓM LƢỢC

Đề tài nghiên cứu “Ảnh hưởng của bổ sung các mức độ thân và lá cây

chuối (Musa paradisiaca) lên qúa trình sinh khí mêtan (CH 4 ) và tỷ lệ tiêu hóa

bằng phương pháp in vitro” được thực hiện tại phòng Chăn nuôi Chuyên khoa

E103 - Bộ môn Chăn nuôi, Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ.Thí nghiệm: Khảo sát tỷ lệ tiêu hóa, lƣợng khí và hàm lƣợng

khí sinh ra trên thân, lá chuối bằng phương pháp in vitro Thí nghiệm đƣợc bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên 5 nghiệm thức và lặp lại 5 lần Bao gồm 5 nghiệm

thức: Đối chứng: 30% TAHH + 70% cỏ Voi; Thân chuối (10%): 30% TAHH

+ 60% cỏ Voi + 10% thân chuối; Lá chuối (10%): 30% TAHH + 60% cỏ Voi + 10% lá chuối; Thân chuối (10%): 30% TAHH + 50% cỏ Voi + 10% thân chuối; Lá chuối (20%): 30% TAHH + 50% cỏ Voi + 20% lá chuối Kết quả cho thấy, khi bổ sung thân chuối vào khẩu phần cơ bản cỏ voi tỷ lệ tiêu hóa không có khác biệt thống kê so với nghiệm thức đối chứng (P>0,05) và khi sử dụng lá chuối làm giảm khí mêtan ở động vật nhai lại (P<0,05)

Tiếp tục nghiên cứu sử dụng thân chuối và lá chuối và theo dõi ở thời điểm khác nhau xác định xem có sự thay đổi giữa các chỉ tiêu

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Tóm lược iii

Mục lục iv

Danh sách hình vi

Danh sách bảng vii

Chương 1: Đặt vấn đề 1

Chương 2: Cơ sở lý luận 3

2.1 Đặc điểm tiêu hóa của gia súc nhai lại 3

2.1.1 Bộ máy tiêu hóa 3

2.1.2 Hệ sinh vật dạ cỏ 7

2.1.3 Tác động tương hỗ của vi sinh vật trong dạ cỏ 10

2.1.4 Quá trình tiêu hóa thức ăn của gia súc nhai lai 12

2.1.5 Vai trò của vi sinh vật dạ cỏ đối với vật chủ 15

2.1.6 Điều hòa hoạt động của vi sinh vật dạ cỏ 18

2.1.7 Quá trình tiêu hóa ở gia súc nhai lại 18

2.1.8 Vai trò của pH trong dạ cỏ 19

2.1.9 Vai trò của NH3 trong quá trình lên men dịch dạ cỏ 20

2.2 Một số phương pháp đánh giá chất lượng thức ăn 21

2.2.1 Đánh giá chất lượng thức ăn thô bằng tỉ lệ tiêu hóa in vivo 21

2.2.2 Đánh giá chất lượng thức ăn thô bằng tỉ lệ tiêu hóa in vitro 21

2.2.3 Đánh giá chất lượng thức ăn thô bằng sinh khí in vitro 22

2.3 Tìm hiểu về Tanin 24

2.3.1 Định nghĩa Tanin 24

2.3.2 Ảnh hưởng của tanin đến sự tiêu hóa của gia súc 25

2.3.3 Ảnh hưởng của tanin làm giảm khí mêtan ở dạ cỏ và tăng by pass protein ở gia súc nhai lại 27

2.4 Thực liệu trong thí nghiệm 27

2.4.1 Cỏ Voi 28

Chương 3: Phương tiện và phương pháp nghiên cứu 31

3.1 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 31

3.1.1 Địa điểm 31

3.1.2 Thời gian 31

3.2 Phương tiện 31

3.2.1 Thức ăn thí nghiệm 31

3.1.2 Dụng cụ dùng để lấy dịch dạ cỏ của bò 32

3.1.4 Thiết bị dùng để thí nghiệm 33

3.3 Phương pháp tiến hành thí nghiệm 33

3.3.1 Mục tiêu thí nghiệm 33

3.3.2 Bố trí thí nghiệm 33

3.3.3 Các chỉ tiêu theo dõi 34

3.3.4 Tiến hành thí nghiệm 34

3.3.5 Phương pháp xử lý thống kê 36

Chương 4: Kết quả thảo luận 38

4.1 Thành phần hóa học các thực liệu trong thí nghiệm 38

4.2 Kết quả thí nghiệm 39

Chương 5: Kết luận và đề nghị 44

5.1 Kết quả 44

5.2 Đề nghị 44

Tài liệu tham khảo 45

Phụ chương 49

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1 Cấu tạo dạ dày kép của gia súc nhai lại 4

Hình 2.2 Cấu tạo dạ dày gia súc nhai lại 7

Hình 2.3 Liên quan giữa pH và hoạt lực của các nhóm VSV dạ cỏ 12

Hình 2.4 Sơ đồ tiêu hóa carbohydrate (CHO) ở gia súc nhai lại 13

Hình 2.5 Sơ đồ quá trình tiêu hóa và phân giải protein ở gia súc nhai lại 14

Hình 2.6 Sơ đồ chuyển hóa lipid ở gia súc nhai lại 15

Hình 2.7 Cỏ voi 28

Hình 2.8 Cây chuối 29

Hình 2.9 Thân cây chuối được sử dụng trong thí nghiệm 29

Hình 3.1 Cỏ voi 30

Hình 3.2 Thức ăn hỗn hợp 30

Hình 3.3 Thân chuối 31

Hình 3.4 Lá chuối 31

Hình 3.5 Bao Thức ăn hỗn hợp 31

Hình 3.6 Bình thủy dùng để lấy dịch da cỏ 32

Hình 3.7 Keo ủ và bình đo thể tích 32

Hình 3.8 Xếp keo ủ vào khung 325

Hình 3.9 Đo pH dịch dạ cỏ 326

Hình 3.10 Ủ thực nghiệm 32

Hình 3.11 Máy Tripe Plus + IR 32

Hình 3.12 Đo thể tích khí sau khi ủ 36

Hình 3.13 Lọc dịch dạ cỏ 36

Hình 3.14 Lọc dịch vào lọ 36

Hình 4.1 Biểu đồ ảnh hưởng của các mức độ bổ sung thân chuối và lá cây chuối đến thể tích khí (ml) 39

Hình 4.2 Biểu đồ ảnh hưởng của các mức bổ sung thân và lá chuối đến pH và tỉ lệ tiêu hóa (%) 41 Hình 4.3 Biểu đồ ảnh hưởng của các mức độ bổ sung thân và lá chuối đến

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1: Ảnh hưởng của tanin trong một số cây thức ăn gia súc nhiệt đới 25

Bảng 2.2: Thành phần hóa học của cây chuối 30

Bảng 3.1: Thành phần dưỡng chất các thức ăn thí nghiệm 31

Bảng 3.2: Thành phần phần trăm thực liệu thí nghiệm 34

Bảng 3.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 34

Bảng 3.4: Thành phần dung dịch đệm 35

Bảng 4.1: Thành phần thí nghiệm hóa học (%DM) các thực liệu dùng trong thí nghiệm 38

Bảng 4.2: Ảnh hưởng của các mức bổ sung thân chuối và lá cây chuối đến thể tích khí (ml) ở 3, 6 , 12 , 24 giờ giờ sau khi ủ 39

Bảng 4.3: Ảnh hưởng của các mức bổ sung thân và lá chuối đến pH và tỉ lệ tiêu hóa (%) 40

Bảng 4.4: Ảnh hưởng của các mức độ bổ sung thân và lá chuối đến % CH4, ml CH4/gDM và ml CH4/gDMD 41

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Các ký hiệu, chữ viết tắt Ý nghĩa

Chuối là cây ăn quả được trồng phổ biến khắp nơi, mang lại thu nhập khá cao từ sản phẩm chính là quả Thân cây chuối sau khi thu hoạch buồng vẫn còn tươi, sinh khối lớn, hàm lượng xơ thô cao có thể tận dụng làm thức ăn cho gia súc nhai lại, Cây chuối sau khi thu buồng là một nguồn phụ phẩm đáng

kể với diện tích trồng cả nước là 98,546 ha (Niên giám thống kê, 2001) Sau khi thu hoạch lá chuối vẫn còn tươi, là một bộ phận có giá trị dinh dưỡng tương đối cao (Viện Chăn nuôi, 2001) có thể tận dụng để làm thức ăn xanh cho gia súc nhai lại Bùi Quang Tuấn và Nguyễn Văn Hải (2004) đã từng công bố kết quả nghiên cứu sử dụng thân cây chuối làm thức ăn cho bê sữa lai sinh trưởng trong vụ đông Tuy nhiên, việc sử dụng thân và lá cây chuối sau thu hoạch làm thức ăn cho gia súc nhai lại vẫn chưa được người chăn nuôi quan tâm, thường hay vứt bỏ, đây là một việc làm rất lãng phí và gây ô nhiễm môi trường, cho nên cần sử dụng thêm một số loại thức ăn bổ sung

để cân đối khẩu phần, đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng của gia súc nhai lại

Hiện nay, kỹ thuật đánh giá tỉ lệ tiêu hóa của thức ăn trong phòng thí

nghiệm in vitro được quan tâm ứng dụng phổ biến hơn kỹ thuật đánh giá tiêu hóa trực tiếp in vivo do đơn giản, nhanh, giá thành thấp và có khả năng kiểm soát điều kiện thí nghiệm (Danh Mô, 2003) Kỹ thuật sinh khí in vitro đã được

các nhà khoa học dinh dưỡng phát triển, nhằm đánh giá nhanh một số lượng lớn mẫu thức ăn Vì có độ chính xác đủ lớn, dễ lặp lại, ít tốn tiền bạc và thời

gian (Intcheva et al., 1999; De Boever et al., 1986), phương pháp sinh khí in

vitro trong phòng thí nghiệm được coi là một sự lựa chọn hợp lý

Xuất phát từ những vấn đề trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài

“Ảnh hưởng của bổ sung các mức độ thân và lá cây chuối (Musa

paradisiaca) lên qúa trình sinh khí mêtan (CH 4 ) và tỷ lệ tiêu hóa bằng

phương pháp in vitro” nhằm tăng năng xuất trong chăn nuôi và góp phần làm

giảm lượng khí thải ra từ gia súc nhai lại

Chương 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN

2.1 ĐẶC ĐIỂM TIÊU HÓA CỦA GIA SÚC NHAI LẠI

2.1.1 Bộ máy tiêu hóa

Hệ tiêu hóa gia súc nhai lại (GSNL) gồm miệng, yết hầu, thực quản nằm trước cơ hoành, dạ dày và ruột nằm sau cơ hoành

2.1.1.1 Miệng

Lưỡi và răng động vật nhai lại rất thích hợp cho việc lấy và nghiền thức

ăn, các tuyến nước bọt ở miệng rất phát triển và tiết ra một khối lượng lớn giúp cho quá trình nhai lại được dễ dàng Lưỡi của trâu bò là cơ quan chủ yếu

để lấy thức ăn, lưỡi rất linh hoạt và mạnh, mặt trên lưỡi nhám có thể thè ra ngoài cuộn cỏ đưa vào trong miệng Trâu bò có 32 răng được chia làm 2 loại: răng cửa (8 răng) và răng hàm (24 răng), hàm trên không có răng cửa Thức ăn được nhai nhỏ là nhờ răng nghiền nát, sau khi ăn cỏ vào miệng, chúng lấy răng cửa hàm dưới và lợi hàm trên cắt cỏ hoặc nhờ động tác kéo giật của đầu để cắt Trâu bò ăn cỏ nhai chủ yếu dùng vận động qua lại của hàm dưới để nhai nghiền thức ăn giữa răng hàm trên và răng hàm dưới (Nguyễn Văn Thu, 2010)

Tuyến nước bọt bao gồm: tuyến mang tai, tuyến dưới lưỡi, tuyến dưới hàm Tuyến mang tai của trâu bò hoạt động tiết liên tục cả khi ăn, nhai lại và

cả ngoài thời gian nhai lại Tuyến mang tai tiết nhiều nước bọt kiềm để trung hòa độ axit quá cao do quá trình lên men vi sinh vật, bảo đảm cho sự tiêu hóa bình thường ở dạ cỏ Trong khi đó tuyến dưới hàm và dưới lưỡi chỉ tiết ra khi

ăn Bò sữa có thể tiết 50 - 60 lít nước bọt trong ngày đêm (Nguyễn Văn Thu, 2010)

Loài nhai lại thuộc dạ dày kép làm thành một khối rất lớn chiếm nửa trái xoang bụng Dung tích dạ dày thay đổi tùy theo tuổi con vật Ở bò trung bình dung tích dạ dày khoảng 120 - 140 lít, ở bò lớn cỏ thể lên đến 200 lít

Đây là nơi chứa những thức ăn mà trâu bò nuốt vội khi ăn Mặt trong của

dạ cỏ có những gai thịt xếp chi chít nhau Dạ cỏ thông với thực quản bằng lỗ thượng vị Từ lỗ thượng vị kéo dài thành một rãnh về phía trong chạy qua dạ

cỏ, dạ tổ ong đến dạ lá sách Đó là rãnh thực quản, dài khoảng 18 – 20 cm Các loài thú có kiểu cấu trúc theo dạng dạ dày thành một rãnh về phía trong chạy qua dạ dày thành 4 túi gồm trâu, bò, dê, cừu, lạc đà, hươu và nai Chúng

ta gọi chúng là các loại thú có dạ dày 4 túi hay còn gọi là thú nhai lại Bởi vì trong thời gian nghỉ ngơi chúng thường ợ thức ăn trong dạ cỏ lên để nhai lại

Sự biến đổi bộ máy tiêu hóa theo lứa tuổi trên một loài, nhìn chung không khác biệt nhiều so với sự biến đổi theo loài Tuy nhiên giữa lứa tuổi sơ sinh và tuổi trưởng thành thì có khác có khác biệt khá rõ về dung tích chứa đựng thức

ăn và hệ enzyme tiêu hóa thức ăn (Nguyễn Văn Thu, 2010)

Dạ tổ ong (Reticulum)

Đây là túi nhỏ nhất nằm trước ba túi kia, phía sau cơ hoành và nằm đè lên sụn mõm kiếm xương ức Rãnh thực quản dẫn thức ăn lỏng đã nhai lại sang dạ lá sách, còn các ngoại vật sẽ rơi vào dạ tổ ong, có khi xuyên qua cơ hoành đâm vào màng bao tim gây nên viêm cơ tim (Nguyễn Văn Thu, 2010)

Dạ tổ ong được nối với dạ cỏ bằng một miệng lớn và thức ăn di chuyển giữa hai dạ này khá dễ dàng Dạ tổ ong giúp đẩy các viên thức ăn lên miệng cho bò nhai lại và thức ăn được lên men tương tự như ở dạ cỏ Rãnh thực quản kéo dài từ vùng thượng vị đến dạ lá sách, có thể đóng để lượng thức ăn xuống thẳng thực quản vào dạ múi khế không qua dạ cỏ Bò trưởng thành rãnh này ít

có chức năng so với bò còn bú sữa (Preston and Leng, 1991)

Dạ lá sách (Omasum)

Là túi hình bầu dục nằm bên phải mặt phẳng giữa, đối diện với xương sườn thứ 7 đến 11, nằm phía trên dạ cỏ và dạ múi khế Mặt trong có nhiều phiến lá mỏng xếp chồng lên nhau Nơi đây thức ăn được nghiền nát và ép thức ăn đã nhai lại giữa các phiến lá Thức ăn được biến thành các phiến mỏng

và chắc Trường hợp bị tê liệt dạ lá sách dẫn đến nghẽn tắc kinh niên gây khó khăn cho việc điều trị Đối với 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 Nhưng hầu hết nước và các chất điện giải được hấp thu ở dạ lá sách Giữa dạ tổ ong và dạ lá sách có lỗ miệng như một cái

“van” để giữ thức ăn lại trong dạ cỏ cho tới khi đường kính của thức ăn giảm xuống còn 1 – 2 mm (Nguyễn Văn Thu, 2010)

Dạ múi khế (Abomasum)

Là túi tiêu hóa thức ăn bằng hóa học giống như dạ dày đơn Dạ múi khế bắt đầu từ dạ lá sách bằng một lỗ thông rộng phình to ra và nằm ngược chiều với dạ lá sách, cuối cùng thon lại, rồi thông với ruột non bằng một lỗ hẹp gọi

là hạ vị Dạ múi khế hay còn gọi là dạ dày thực nằm tiếp theo ba dạ dày trên

Dạ múi khế có nhiều nếp gấp ở mặt trong để tăng thêm diện tích hấp thu và có tuyến tiêu hóa như ở dạ dày đơn của heo Tại đây, phần còn lại của thức ăn mà

vi sinh vật dạ cỏ chưa lên men nhưng có khả năng tiêu hóa sẽ được tiêu hóa bằng enzyme (Preston và Leng, 1991)

2.1.1.5 Ruột

Ruột non

Dài gần 40 m, đường kính 5 – 6 cm bao gồm:

- Tá tràng bắt đầu từ hạ vị đi ngược lên vùng dưới hông rồi cong lại

thành quai tá tràng Nơi đây có chỗ đổ vào ống tụy và ống mật

- Không tràng là đoạn dài nhất của ruột non, gấp lại nhiều lần thành một

khối lớn áp vào thành bụng phải

- Hồi tràng có thành ruột dày hơn không tràng, hồi tràng đi ngược lên về

phía trước vùng dưới hông bên phải và đến thông với manh tràng ở ruột già

Ruột già

- Manh tràng ở bò dài khoảng 70 cm, rộng 10 cm Đầu sau bịt kín và trôi

tự do, đầu trước hẹp nối với hồi tràng và ăn thông không giới hạn rõ rệt với kết tràng

- Kết tràng ở bò dài khoảng 8 m, đường kính khoảng 5 cm cuộn lại thành

cuộn tròn nằm bên phải xoang bụng, kéo dài lên phía dưới của đốt sống hông

- Trực tràng là đoạn cuối ruột già, mặt trên tiếp giáp xương khum, mặt

dưới là bóng đái Hậu môn có cơ vòng hậu môn và cơ rút do thần kinh trung ương điều khiển

Tá tràng, kết tràng và ruột non cũng có chức năng tương tự như ở động vật có dạ dày đơn Ruột già là phần cuối cùng, nó có một túi mù nằm phía trước mặt lưng, là nơi trú ngụ của vi sinh vật giúp cho quá trình lên men ở ruột già (Preston và Leng, 1991)

2.1.1.6 Tuyến nước bọt

Nước bọt ở gia súc nhai lại được phân tiết và nuốt xuống dạ cỏ tương đối liên tục Nước bọt có kiềm tính nên có tác dụng trung hòa các sản phẩm axit sinh ra trong dạ cỏ Nó còn có tác dụng quan trọng trong việc thấm ướt thức

ăn, giúp cho quá trình nuốt và nhai lại được dễ dàng Nước bọt còn cung cấp cho môi trường dạ cỏ các chất điện giải như Na+, K+ , Ca2+, Mg2+… Đặc biệt, trong nước bọt còn có urê và photpho có tá dụng điều hòa dinh dưỡng N và P cho nhu cầu của VSV dạ cỏ, đặc biệt là khi các nguyên tố này bị thiếu trong khẩu phần

Sự phân tiết nước bọt chịu tác động bởi bản chất vật lý của thức ăn, hàm lượng vật chất khô (DM) trong khẩu phần, dung tích đường tiêu hóa và trạng thái tâm sinh lý Gia súc nhai lại ăn nhiều thức ăn xơ thô sẽ phân tiết nhiều nước bọt Ngược lại, gia súc nhai lại ăn nhiều thức ăn tinh, thức ăn nghiền quá nhỏ sẽ giảm tiết nước bọt nên tác dụng đệm đối với dịch dạ cỏ sẽ kém và kết quả là tiêu hóa thức ăn xơ sẽ giảm xuống

2.1.2 Hệ sinh vật dạ cỏ

(www.chicucthuyhcm.org.vn)

Hình 2.2 Cấu tạo dạ dày gia súc nhai lại

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

vi sinh vật dạ cỏ Hệ vi sinh vật dạ cỏ gồm có 3 nhóm chính: vi khuẩn (Bacteria), động vật nguyên sinh (Protozoa) và nấm (Fungi) Ngoài ra còn có mycoplasma, các loại virus và các thể thực khuẩn (không đóng vai trò quan trọng trong tiêu hoá thức ăn) Quần thể VSV 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 (Vũ Duy Giảng et al., 2008)

2.1.2.1 Vi khuẩn (Bacteria)

Vi khuẩn xuất hiện trong dạ cỏ loài nhai lại từ lứa tuổi còn non, mặc dù chúng được nuôi cách biệt hoặc cùng với mẹ chúng Thông thường vi khuẩn chiếm số lượng lớn nhất trong vi sinh vật dạ cỏ và là tác nhân chính trong quá trình tiêu hóa xơ Tổng số vi khuẩn trong dạ cỏ thường là 109 - 1010 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 mẫu thức ăn, trú ngụ ở các nếp gấp biểu mô và bám vào

protozoa (Vũ Duy Giảng et al., 2008)

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 Xenlulozo: Vi khuẩn phân giải xenlulozo có số lượng rất lớn trong dạ cỏ của những gia súc sử dụng khẩu phần giàu xenlulozo Những loài vi khuẩn phân giải xenlulozo quan trọng nhất là

Bacteroides succinogenes, Butyrivibrio fibrisolvens, Ruminoccocus flavefaciens, Ruminococcus albus, Cillobacterium cellulosolvens (Vũ Duy

Giảng et al., 2008)

- Vi khuẩn phân giải hemixenlulozo: Hemixenlulozo khác xenlulozo là chứa cả đường pentoza và hexoza và cũng thường chứa axit uronic Những vi khuẩn có khả năng thủy phân xenlulozo thì cũng có khả năng sử dụng hemixenlulozo Tuy nhiên, không phải tất cả các loài sử dụng được hemixenlulozo đều có khả năng thủy phân xenlulozo Một số loài sử dụng hemixenlulozo là Butyrivibrio fibrisolvens, Lachnospira multiparus và Bacteroides ruminicola Các loài vi khuẩn phân giải hemixenlulozo cũng như

vi khuẩn phân giải xenlulozo đều bị ức chế bởi pH thấp (Vũ Duy Giảng et al.,

(Vũ Duy Giảng et al., 2008)

- Vi khuẩn phân giải đường: Hầu hết các vi khuẩn sử dụng được các loại polysaccarit nói trên thì cũng sử dụng được đường disaccarid và đường monosaccarit Cenlobiose cũng có thể là nguồn năng lượng cung cấp cho nhóm vi khuẩn này vì chúng có men β-glucosidaza có thể thủy phân cenlobiose Các vi khuẩn thuộc loài Lachnospirax multiparus, Selenomonas ruminantium… đều có khả năng sử dụng tốt hydratcacbon hòa tan

- Vi khuẩn sử dụng các axit hữu cơ: Hầu hết các vi khuẩn đều có khả năng sử dụng các axit lactic mặc dù lượng axit này trong dạ cỏ thường không đáng kể trừ những trường hợp đặc biệt Một số có thể sử dụng axit succinic, malic, fumaric, fomic hay acetic Những loài sử dụng axit lactic là Veillonella gazogenes, Veillonella alacalescens, Peptostreptococcus elsdenii, Propioni

bacterium và Selenomonas lactilytica (Vũ Duy Giảng et al., 2008)

- Vi khuẩn phân giải protein: Sự phân giải protein và axit 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 axit amin, peptit và isoaxit 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 (Vũ Duy Giảng et al., 2008)

2.1.2.2 Động vật nguyên sinh (Protozoa)

Protozoa xuất hiện trong dạ cỏ khi gia súc bắt đầu ăn thức ăn thực vật thô Sau khi đẻ và trong thời gian bú sữa dạ dày trước không có protozoa Protozoa không thích ứng với môi trường bên ngoài và bị chết nhanh 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

Protozoa trong dạ cỏ được phân chia thành hai nhóm Một nhóm thuộc

bộ Holotricha, nhóm kia thuộc bộ Oligotricha Phần lớn động vật nguyên sinh thuộc nhóm Holotricha có đặc điểm là ở đường xoắn gần miệng có tiêm mao, còn tất cả chỗ còn lại của cơ thể có rất ít tiêm mao

Protozoa có một số tác dụng chính như sau:

- Tiêu hóa tinh bột và đường: Tuy có một vài loại protozoa có khả năng phân giải xenlulozo 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 lũy polysaccarit: Protozoa có khả năng nuốt tinh bột ngay sau khi

ăn Polysaccarit 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 Đều 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 vi sinh vật dạ cỏ trong những thời gian xa bữa ăn

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

Tuy nhiên gần đây nhiều ý kiến cho rằng protozoa trong dạ cỏ có một số tác hại nhất định:

- Protozoa không có khả năng sử dụng NH3 như vi khuẩn Nguồn nitơ đáp ứng nhu cầu của chúng là những mảnh protein thức ăn và vi khuẩn Nhiều nghiên cứu cho thấy protozoa không thể xây dựng protein bản thân từ các amit được Khi mật độ protozoa trong dạ cỏ cao thì một tỉ lệ lớn vi khuẩn bị protozoa thực bào Mỗi protozoa có thể thực bào 600 - 700 vi khuẩn trong một giờ ở mật độ vi khuẩn 109/ml dịch dạ cỏ Do các hiện tượng này mà protozoa

đã làm giảm hiệu quả sử dụng protein nói chung Protozoa cũng góp phần làm tăng nồng độ amoniac trong dạ cỏ do sự phân giải protein của chúng (Vũ Duy

Nấm trong dạ cỏ thuộc loại yếm khí Nấm là sinh vật đầu tiên xâm nhập

và tiêu hóa thành phần cấu trúc thực vật bắt đầu từ bên trong Những loài nấm

được phân lập từ dạ cỏ gồm Neocallimastix frontalis, Piramonas communis và

Sphaeromonas communis

Chức năng của nấm trong dạ cỏ là:

- Mọc chồi phá vỡ cấu trúc thành phần 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 bám vào cấu trúc

tế bào và tiếp tục quá trình phân giải xơ

- Mặt khác, nấm cũng tiết ra các loại men tiêu hóa xơ Phức hợp men tiêu hóa xơ của nấm dễ hòa tan hơn của 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

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

2.1.3 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 hóa thức ăn, loài này phát triển trên sản phẩm của lời 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, axit amin, isoaxit cho vi khuẩn phân giải xơ Quá trình lên men dạ cỏ là liên tục và bao gồm nhiều loài tham

gia (Vũ Duy Giảng et al., 2008)

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 xenlulozo sẽ giảm và do

đó mà tỷ lệ tiêu hóa xenluza 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, axit amin, isoaxit) là những yếu tố cũng cần thiết cho vi khuẩn phân giải xơ vốn phát triển chậm hơn

Mặt khác, tương tác tiêu cực có thể xảy ra giữa vi khuẩn phân giải bột đường và vi khuẩn phân giải xơ lên quan đến pH trong dạ cỏ Chenost and 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 lớn hơn 6,2; ngược lại, quá trình phân giải tinh bột trong dạ cỏ có hiệu quả cao nhất khi pH nhỏ hơn 6,0 Tỉ lệ thức ăn tinh quá cao trong khẩu phần sẽ làm cho axit béo bay hơi sản sinh ra nhanh, làm giảm pH dịch dạ cỏ và do đó mà ức chế hoạt động của vi khuẩn phân giải xơ Vì thế khi trong khẩu phần có quá nhiều bột đường thì khả năng tiêu hóa và thu nhận thức ăn xơ sẽ bị giảm sút

Tác động qua lại cũng có thể thấy rõ giữa protozoa và vi khuẩn Như đã trình bày ở trên, protozoa ăn và tiêu hóa vi khuẩn, do đó làm giảm tốc độ và hiệu quả chuyển hóa protein trong dạ cỏ Với những loại thức ăn dễ tiêu hóa thì điều này không có ý nghĩa lớn, song đối với thức ăn nghèo nitơ 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 tỉ lệ tiêu hóa vật chất khô tăng 18% khi không có protozoa trong dạ cỏ (Preston và Leng, 1991)

Tuy nhiên, trong điều kiện bình thường giữa vi khuẩn và protozoa cũng

có sự cộng sinh có lợi, đặc biệt là trong tiêu hóa xơ Tiêu hóa 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 axit lactic, hạn chế giảm pH đột ngột, nên có lợi cho vi khuẩn phân giải xơ (Vũ Duy

Giảng et al., 2008)

(Vũ Duy Giảng et al., 2008)

Hình 2.3 Liên quan giữa pH và hoạt lực của các nhóm VSV dạ cỏ Như vậy, cấu trúc khẩu phần ăn của động vật nhai lại có ảnh hưởng rất lớn đến sự tương tác của hệ vi sinh vật dạ cỏ Khẩu phần giàu các chất dinh dưỡng không gây sự cạnh tranh giữa các nhóm vi sinh vật, mặt cộng sinh có lợi có xu thế biểu hiện rõ Khẩu phần nghèo dinh dưỡng sẽ gây ra sự cạnh tranh gay gắt giữa các nhóm vi sinh vật, ức chế lẫn nhau, tạo khuynh hướng

bất lợi cho quá trình lên men thức ăn nói chung (Vũ Duy Giảng et al., 2008)

2.1.4 Quá trình tiêu hóa thức ăn của gia súc nhai lai

2.1.4.1 Tiêu hóa chất xơ (Cacbohydrate vách tế bào)

Xenlulozo và hemixenlulozo là thành phần chính của tế bào thực vật, chúng liên kết với lignin tạo thành polyme bền vững về lý học và hoá học Một đơn vị xenlulozo gồm hai phân tử glucose, xenlulozo nguyên chất là một chuỗi các cenlobiose lặp đi lặp lại bởi các liên kết β-1,4 Như vậy xenlulozo nguyên chất gồm các đường đơn glucose

Ngược lại hemixenlulozo cũng là một polyme nhưng ngoài đường glucose chúng còn chứa đường D - galactose, D - mantose, D - xilose và L - anabiose Khi lignin liên kết với xenlulozo, hemixenlulozo hay protein trong thành phần tế bào sẽ làm cho thành phần tế bào trở nên bền vững và rất khó tiêu hoá Do đó những thức ăn giàu lignin như rơm rạ, cỏ khô Thường có tỷ

lệ tiêu hoá thấp

Trong dạ cỏ vi khuẩn phân giải chất xơ tiết ra enzym và cắt xenlulozo thành các xenlulozo (có hai glucose), sau đó xenlulozo tiếp tục bị phân huỷ thành glucose và lên men thành các axít béo bay hơi, CO2, CH4 và ATP

(Vũ Duy Giảng et al., 2008)

Hình 2.4 Sơ đồ tiêu hóa carbohydrate (CHO) ở gia súc nhai lại

2.1.4.2 Tiêu hóa tinh bột và đường

Tinh bột và đường được vi khuẩn và protozoa tiêu thụ rất nhanh Protozoa đồng hoá tinh bột biến thành poly - dextin dự trữ trong cơ thể của chúng Khi protozoa bị chuyển xuống dạ múi khế và ruột non poly - dextin được tiêu hoá dễ dàng bởi men tiêu hoá của vật chủ Ngược lại vi khuẩn phân huỷ tinh bột và đường thành các đường đơn sau đó lên men tiếp tục thành các axít béo bay hơi, CO2, CH4 và ATP ATP là nguồn cung cấp năng lượng chính cho tế bào vi sinh vật Những nghiên cứu gần đây cho thấy không phải tất cả tinh bột đều bị tiêu hoá ở dạ cỏ mà một phần được chuyển xuống phần dưới của dạ dày bốn túi, những thức ăn không bị lên men ở dạ cỏ gọi là

“thức ăn thoát tiêu” Tinh bột, đường “thoát tiêu” khỏi dạ cỏ sẽ tiêu hoá ở dạ

múi khế (Bùi Đức Lũng et al., 1995)

2.1.4.3 Tiêu hóa Protein

Protein được phân giải thành peptid và axít amin bởi men protease và men peptidase của vi khuẩn Phần lớn các axít amin tiếp tục bị vi khuẩn lên men để biến thành NH3 và các axít béo bay hơi Sau đó vi sinh vật dạ cỏ tổng hợp protein và axit amin cho cơ thể chúng từ NH3 Sự tiêu hoá protein ở dạ cỏ

đã tạo ra một lượng lớn NH3 cho môi trường lên men của vi sinh vật Vũ Duy

Giảng et al., (2008) đã đưa ra sơ đồ trao đổi protein ở động vật nhai lại như

sau:

(Vũ Duy Giảng et al., 2008)

Hình 2.5 Sơ đồ quá trình tiêu hóa và phân giải protein ở gia súc nhai lại Ngoài ra, các hợp chất phi protein trong thức ăn như các axít amin, amid, nitrat Cũng cung cấp một nguồn đáng kể NH3 Hàm lượng NH3 trong

dạ cỏ rất quan trọng, chúng quyết định đến quá trình lên men phân huỷ xơ

và các hợp chất carbonhydrate khác Một phần protein và axit amin tuy hoà tan trong dạ cỏ nhưng không bị phân huỷ ở dạ cỏ mà được đi xuống dạ múi khế và ruột non Phần protein này được gọi là “protein thoát tiêu” (by pass protein)

2.1.4.4 Tiêu hóa chất béo

Lipid của thực vật rất dễ bị thuỷ phân trong môi trường dạ cỏ bởi enzym lipase của vi khuẩn tạo thành axit béo và tiếp tục lên men tạo thành các axit béo bay hơi Phần lớn axit béo cao phân tử là các axit béo không no

và dễ tách ra như: axit oleic, axit linoleic Chúng được hấp thu trong dạ cỏ

và được vi sinh vật hydro hoá, khi đó một lượng lớn axit béo sẽ bị biến đổi thành axit bão hoà (chủ yếu là axit stearic và axit palmitic) chỉ được hấp thu

ở ruột non

(Vũ Duy Giảng et al., 2008)

Hình 2.6 Sơ đồ chuyển hóa lipid ở gia súc nhai lại Tiêu hóa ở dạ cỏ chiếm một vị trí rất quan trọng trong quá trình tiêu hóa của loài nhai lại Trong dạ cỏ không có men tiêu hóa, nhưng cường độ tiêu hóa, đặc biệt là tiêu hóa chất xơ xảy ra ở đây rất mạnh, phù hợp với đặc điểm thức ăn phần lớn toàn cỏ và rơm đối với loài này Đó là nhờ trong dạ cỏ chứa một lượng lớn những vi sinh vật hữu ích, chúng đi vào dạ cỏ theo thức ăn thực vật rồi gặp điều kiện yếm khí, độ kiềm, độ ẩm và nhiệt độ thích hợp mà sinh sôi nảy nở ở trong đó, chúng bao gồm các protozoa, vi khuẩn và nấm

Theo Carl and Polan (1999), sự cần thiết của tất cả các chất liệu thức ăn được sử dụng bởi gia súc nhai lại là đối tượng của môi trường dạ cỏ, phụ thuộc vào sự cấu thành của thức ăn đó, nó là một phần hoặc tổng cộng biến đổi lên

sự lên men những sản phẩm cuối cùng

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

2.1.5.1 Cung cấp năng lượng

Thức ăn ăn vào trước tiên được lên men bởi vi sinh vật trong dạ cỏ Quá trình lên men vi sinh vật rất quan trọng bởi vì 60 - 90% gluxit (cacbonhydrat) của khẩu phần, kể cả vách tế bào thực vật, được lên men trong dạ cỏ Vách tế bào là thành phần quan trọng của thức ăn xơ thô được phân giải một phần bởi

vi sinh vật nhờ có men phân giải xơ do chúng tiết ra Quá trình phân giải các cacbonhydrat 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 vi sinh vật dạ cỏ lên men để tạo ra các axit béo bay hơi

Phương trình tóm tắt mô tả sự lên men glucoza, sản phẩm trung gian của quá trình phân giải các gluxit phức tạp để tạo các axit béo bay hơi như sau: Axit acetic

2 2 3

2 6 12

6H O 2H O 2CH COOH 2CO 4H

Axit propionic

OH2COOHCH

CH2H2O

H

Axit butyric

2 2 2

2 3 6

- Khí cacbonic và mêtan: Những khí này được thải ra ngoài qua ợ hơi

Trong ruột già cũng có sự lên men vi sinh vật lần thứ hai Các axit béo bay hơi sinh ra trong ruột già được hấp thu, nhưng vi sinh vật thì bị thải ra ngoài qua phân

2.1.5.2 Cung cấp protein

Các hợp chất chứa nitơ, bao gồm cả protein và phi protein, khi được ăn vào dạ cỏ sẽ bị vi sinh vật phân giải Mức độ phân giải của chúng phụ thuộc vào nhiều yếu tố, đặc biệt là độ hòa tan Các nguồn nitơ phi protein trong thức

ăn như urê, hòa tan hoàn toàn và nhanh chóng phân giải thành amoniac Một phần - nhiều hay ít tùy thuộc vào bản chất của thức ăn - protein thật của khẩu phần cũng được vi sinh vật dạ cỏ phân giải thành amoniac

Amoniac sinh ra trong dạ cỏ được vi sinh vật sử dụng để tổng hợp nên sinh khối protein của chúng Sinh khối protein vi sinh vật này sẽ xuống ruột non theo khối dưỡng chất Tại đây protein vi sinh vật sẽ được tiêu hóa và hấp

thu tương tự như đối với động vật dạ dày đơn Trong sinh khối protein vi sinh vật có khoảng 80% là protein thật có chức đầy đủ các axit amin không thay thế với tỉ lệ cân bằng Protein thật của vi sinh vật được tiêu hóa khoảng 80 - 85%

ở ruột

Nhờ có vi sinh vật 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 nitơ 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 nitơ đơn giản và rẻ tiền hơn Khả năng này của vi sinh vật dạ cỏ có ý nghĩa kinh tế rất lớn đối với thức ăn chứa protein thật đắt hơn nhiều so với các nguồn nitơ phi protein

2.1.5.3 Chuyển hóa lipit

Trong dạ cỏ có hai quá trình trao đổi mỡ liên quan với nhau: phân giải lipit của thức ăn và tổng hợp mới lipit của vi sinh vật Triaxylglycerol và galactolipit của thức ăn được thủy phân bởi lipaza vi sinh vật Glycerol và galactoza được lên men ngay thành axit béo bay hơi Các axit béo giải phóng

ra được trung hòa ở pH của dạ cỏ chủ yếu dưới dạng muối canxi có độ hòa tan thấp và bám vào bề mặt của vi khuẩn và các tiểu phần thức ăn Chính vì thế tỉ

lệ mỡ quá cao trong khẩu phần thường làm giảm khả năng tiêu hóa xơ ở dạ cỏ Trong dạ cỏ còn xảy ra quá trình no hóa, các axit béo không no, các axit béo không no mạch dài (linoleic, linolenic) bị làm bão hòa (hydrogen hóa thành axit stearic) và sử dụng bởi một số vi khuẩn Một số mạch nối đôi của axit béo không no có thể không bị hydrogen hóa nhưng được chuyển từ dạng

cis sang dạng trans bền vững hơn Các axit béo có mạch nối đôi dạng trans

này có điểm nóng chảy cao hơn, hấp thu (ở ruột non) và chuyển vào mô mỡ ở dạng như vậy nên làm cho mỡ của gia súc nhai lại có điểm nóng chảy cao

Vi sinh vật dạ cỏ còn có khả năng tổng hợp lipit có chứa các axit béo lạ (có mạch nhánh và mạch lẻ) và các axit này sẽ có mặt trong sữa và mỡ của cơ thể vật chủ Như vậy, lipit của vi sinh vật dạ cỏ là kết quả của việc biến đổi lipit của thức ăn và lipit được tổng hợp mới

Khả năng tiêu hóa mỡ của vi sinh vật dạ cỏ rất hạn chế, cho nên khẩu phần nhiều mỡ sẽ cản trở tiêu hóa 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

ăn thường bị ngộ độc như lá sắn, hạt bông

2.1.6 Điều hòa hoạt động của vi sinh vật dạ cỏ

Dạ cỏ ở gia súc nhai lại được ví như một cái thùng lên men yếm khí có hiệu quả cao, nó được đặt ngay tại phần đầu của ống tiêu hoá Nhờ có dạ cỏ sử dụng nitơ phi protein để tổng hợp vật chất vi sinh vật mà gia súc nhai lại không cạnh tranh với con người về lương thực, thực phẩm

Vì sự có mặt của một quần thể vi sinh vật phong phú và phức tạp ở trong

dạ cỏ, gia súc nhai lại có nhiều chức năng tiêu hoá khác như có độ mẫn cảm thấp đối với các độc tố thực vật, có khả năng sử dụng các chất khoáng vô cơ Các thành phần của thức ăn không được tiêu hoá ở dạ cỏ và các vật chất vi sinh vật được tổng hợp trong dạ cỏ sau đó được qua quá trình tiêu hoá ở dạ múi khế và ruột non và thêm tiêu hoá vi sinh vật ở ruột già Quá trình tiêu hoá này giải thích vì sao gia súc nhai lại được trang bị tốt hơn gia súc dạ dày đơn

và các động vật ăn cỏ khác để sử dụng những khẩu phần dựa trên thức ăn thô Tuy nhiên, lượng thức ăn thô ăn vào bị ảnh hưởng lớn bởi tốc độ phân giải và

vì vậy hiệu quả sử dụng thức ăn được xác định chính bởi hiệu quả của hoạt động vi sinh vật trong dạ cỏ

Sự cường độ hoá chăn nuôi đã thúc đẩy các nhà khoa học tìm kiếm các biện pháp để cải thiện sự sử dụng thức ăn và nhiều công trình nghiên cứu về lĩnh vực này đã được tiến hành trong suốt hai thập kỷ qua Các thí nghiệm xử

lý thức ăn (bằng hoá, lý học để tăng phân giải thành tế bào, giảm phân giải protein và tinh bột do vi sinh vật) để điều hoà tiêu hoá (mức độ tiêu hoá, vị trí trong đường tiêu hoá, tiêu hoá vi sinh vật hay tiêu hoá nội sinh) Các loại phụ gia thức ăn khác nhau cũng được thử nghiệm để điều hoà hoạt động vi sinh

vật (Theo J.P Jouany-INRA)

2.1.7 Quá trình tiêu hóa ở gia súc nhai lại

Theo Carl và Polan (1999), quá trình tiêu hóa thức ăn ở dạ cỏ có tới khoảng 50 - 80% các chất dinh dưỡng thức ăn được lên men ở dạ cỏ Sản phẩm lên men chính là các axit béo bay hơi, sinh khối vi sinh vật và các khí

thể Phần lớn axit béo bay hơi được hấp thu qua vách dạ cỏ trở thành nguồn năng lượng chính cho gia súc nhai lại Các khí thể được thải ra ngoài qua phản

xạ ợ hơi Trong dạ cỏ còn có sự tổng hợp các vitamin B và vitamin K Sinh khối vi sinh vật và các thành phần không lên men được chuyền xuống phần dưới của đường tiêu hóa

Tiêu hóa ở dạ cỏ chiếm một vị trí rất quan trọng trong quá trình tiêu hóa loài nhai lại Trong dạ cỏ không có men tiêu hóa, nhưng cường độ tiêu hóa, đặc biệt là tiêu hóa chất xơ xảy ra ở đây rất mạnh, phù hợp với đặc điểm thức

ăn phần lớn toàn cỏ và rơm đối với loài này Đó là nhờ trong dạ cỏ chứa một lượng lớn những vi sinh vật hữu ích, chúng đi vào dạ cỏ theo thức ăn thực vật rồi gặp điều kiện yếm khí, độ kiềm, độ ẩm và nhiệt độ thích hợp mà sinh sôi nảy nở ở trong đó, chúng bao gồm các protozoa, vi khuẩn và nấm

Theo Van Kessel và Rusell (1997), sự tiêu hóa ở dạ cỏ gia súc nhai lại

khi có sự hòa lẫn vi khuẩn ở gia súc nhai lại bị đói trong thí nghiệm in vitro 24

giờ, tế bào ATP giảm, nhưng có sự suy thoái trong tế bào protein Vi khuẩn ở gia súc nhai lại bị đói sử dụng nucleic axit (RNA gốc), nhưng suy thoái trong ATP thì có mối liên hệ gần hơn với sự giảm polysaccharide Bởi vì polysaccharide thoái hóa đầu tiên ở tỉ lệ 23%, nó có khả năng đánh giá tỉ lệ trao đổi nội sinh ở những giai đoạn của sự đói khác nhau Vi khuẩn lúc đầu có khả năng lên men carbohydrate hòa tan ở tỉ lệ 700 mghexose/mgprotein/giờ Sự đói

có một ít va chạm trên tỉ lệ carbohydrate hòa tan trên men từ 8 - 12 giờ, tỉ lệ trao đổi nội sinh giảm hơn 10 mghexose/mgprotein/giờ Vi khuẩn tiêu hóa những tế bào ball-miled ở tỉ lệ 25 mghexose/mgprotein/giờ cho 8 - 12 giờ Cả vi khuẩn bị chết trong 24 giờ tiêu hóa tế bào ở tỉ lệ 16 mghexose/mgprotein/giờ Vi khuẩn sản xuất mêtan từ hydrogen và carbon ở tỉ lệ 70 nmolmêtan/mgprotein/giờ Vi khuẩn gia súc nhai lại được thu hoạch 24 giờ sau khi ăn 10 đoạn polysaccharide giảm hơn vi khuẩn 2 giờ sau khi ăn, nhưng polysaccharide này có tỉ lệ cao của carbohydrate lên men hòa tan, tế bào phân thành những phân tử nhỏ hơn, sự khử và sản xuất khí mêtan

Theo Carl và Polan (1999), sự cần thiết của tất cả các chất liệu thức ăn được sử dụng bởi gia súc nhai lại là đối tượng của môi trường dạ cỏ, phụ thuộc vào sự cấu thành của thức ăn đó, nó là một phần hoặc tổng cộng biến đổi lên

sự lên men những sản phẩm cuối cùng

2.1.8 Vai trò của pH trong dạ cỏ

Trong dạ cỏ pH được điều chỉnh liên tục bởi các quá trình lên men Các axit béo bay hơi tạo ra trong quá trình lên men được hòa tan bởi các muối kiềm của nước bọt, dung dịch đệm bicarbonat, photpho natri và kali có

pH>8,2 Ngoài ra, các axit béo còn được trung hòa bởi NH3 tạo ra trong quá trình các vi sinh vật phân giải protein Mặt khác, phần lớn các axit béo bay hơi tạo ra được hấp thu qua màng nhầy của dạ cỏ, do đó hạn chế sự thay đổi độ pH trong dạ cỏ Khi pH dạ cỏ thấp dẫn đến thay đổi số lượng vi khuẩn phân giải xenlulozo, amylose và thường protozoa cũng bị mất theo Giá trị pH còn phụ thuộc vào thời gian sau khi ăn, môi trường trung tính ở dạ cỏ luôn được duy trì

để đảm bảo cho quá trình lên men được liên tục Khối lượng vi sinh vật trong

dạ cỏ được duy trì ở mức ổn định do sự duy chuyển số lượng vi sinh vật xuống

dạ dưới, chết và phân hủy vi sinh vật ngay trong dạ cỏ Mêtan và cacbonic cũng là sản phẩm cuối cùng của quá trình lên men Khi pH dạ cỏ thấp, cacbonic tách khỏi dung dịch và tích tụ ở túi vùng lưng, sau đó được thải ra

qua ợ hơi (Hungate et al., 1952) Khi độ pH cao, hầu hết các khí cacbonic sản

sinh trong quá trình lên men hay từ nước bọt xuống được hấp thu và thải ra qua phổi

2.1.9 Vai trò của NH 3 trong quá trình lên men dịch dạ cỏ

Theo Presston và Leng (1987) NH3 trong dịch dạ cỏ bao gồm các protein, peptid, axit amin và các nguyên liệu nitơ hòa tan khác Urê, axit uric

và nitrate được chuyển hóa nhanh chóng thành NH3 trong dạ cỏ Các axit nucleic trong dịch dạ cỏ có lẽ cũng được phân giải rất mạnh thành NH3 Hầu hết các khẩu phần chủ yếu là phụ phẩm nông nghiệp và cỏ có tỉ lệ tiêu hóa thấp thì hạn chế chủ yếu đối với sinh trưởng vi sinh vật dạ cỏ là nồng độ NH3trong dịch dạ cỏ Nồng độ NH3 phải cao hơn mức tơi hạn trong ngày Để có tỉ

lệ tiêu hóa tối đa trong dạ cỏ thì qua đó cũng có khối lượng vi sinh vật lớn nhất, lượng NH3 luôn biến động theo khẩu phần Nồng độ NH3 trong dịch dạ

cỏ đòi hỏi đảm bảo tối đa cho vi sinh vật tăng trưởng trong phòng thí nghiệm

có giá trị 20 - 50 mg/lít dịch dạ cỏ Để thức ăn được phân giải tối đa bởi vi sinh vật dạ cỏ thì nhu cầu tối thiểu nồng độ NH3 trong dạ cỏ cao hơn đã được trình bày cho những thức ăn có chất lượng thấp, nồng độ NH3 khoảng 60 - 100 mg/lít

Theo Alvarez et al., (1983) cho biết, với loại cỏ chứa một lượng protein

thô đáng kể thì hình như vi sinh vật bám vào sợi xơ phụ thuộc vào nitơ có trong thành phần thức ăn Hiệu suất sinh trưởng của loại vi sinh vật này ít bị ảnh hưởng bởi lượng NH3 trong dịch dạ cỏ Đối với loại thức ăn nhiều xơ ít nitơ hoặc các loại thức ăn chủ yếu là carbohydrate hòa tan (như mía) thì nồng

độ NH3 tới hạn phải cao hơn so với thức ăn giàu protein

Theo Leng và Nolan (1984), các khẩu phần thức ăn khác nhau có ảnh hưởng đến mức NH3 thích hợp và nồng độ NH3 cao nhất có thể đạt mức 150 -

200 mg/ lít

Thiếu NH3 dẫn đến giảm hiệu quả hệ thống vi sinh vật dạ cỏ mặc dù con đường tổng hợp axit amin ở vi sinh vật dạ cỏ chưa được xác định rõ Tuy nhiên người ta thấy rằng NH3 đóng vai trò quan trọng cho việc tổng hợp có hiệu quả axit amin và protein ở vi sinh vật Tốc độ tổng hợp của vi sinh vật cao nhất ở nồng độ NH3 từ 5 - 8 mgN/100 ml dịch dạ cỏ (Satter và Styler, 1974)

2.2 Một số phương pháp đánh giá chất lượng thức ăn

2.2.1 Đánh giá chất lượng thức ăn thô bằng tỉ lệ tiêu hóa in vivo

Qui trình và cách tính toán của nó được trình bày bởi nhiều tác giả khác

nhau và được mô tả chung nhất trong tài liệu của McDonald et al., (2002) Kỹ thuật xác định tỉ lệ tiêu hóa ở invivo được áp dụng rộng rãi hiện nay là thu

gom toàn bộ lượng thức ăn ăn vào và lượng phân thải ra hàng ngày hoặc sử dụng chất chỉ thị trộn vào thức ăn cho gia súc ăn sau đó xác định nồng độ chất chỉ trong phân để tính tỉ lệ tiêu hóa Kỹ thuật ghi nhận và lấy mẫu thức ăn ăn vào và phân thải ra hàng ngày đòi hỏi có nhiều công lao động, thời gian và chi phí thức ăn

Nhưng kỹ thuật này được chấp nhận cao dùng để xác định tỉ lệ tiêu hóa, tính năng lượng trao đổi của thức ăn và được xem như là kỹ thuật nền tảng để đánh giá các kỹ thuật khác

2.2.2 Đánh giá chất lượng thức ăn thô bằng tỉ lệ tiêu hóa in vitro

Sự tiêu hóa thức ăn ở gia súc nhai lại có thể phân chia ra làm hai giai đoạn chính là sự tiêu hóa sinh học diễn ra ở dạ cỏ, dạ tổ ong và sự tiêu hóa hóa học diễn ra ở dạ múi khế - ruột non, mặc dù có dù có một phần tiêu hóa xảy ra

ở ruột sau nhưng không đáng kể (Omed et al., 2000) Phỏng theo nguyên lý này, kỹ thuật xác định tỉ lệ tiêu hóa ở in vitro được chia ra làm hai giai đoạn,

giai đoạn đầu tiên là tiêu hóa với hệ vi sinh vật dạ cỏ (Tilley và Terry, 1963; Goering và Van Soest, 1970), và giai đoạn tiêu hóa thứ hai là với pepsin (Tilley và Terry, 1963) hoặc sự tẩy rửa của dung dịch tẩy trung tính (Goering

và Van Soest, 1970)

Tuy nhiên kỹ thuật này cần sử dụng nhiều loại hóa chất làm nguồn dưỡng chất cho vi sinh vật phát triển còn khan hiếm và đắt tiền, đồng thời phải

mổ lỗ dò để lấy dịch dạ cỏ làm nguồn vi sinh vật Do vậy kỹ thuật tiêu hóa in

vitro truyền thống cần được nghiên cứu và cải tiến