Sử dụng vỏ quả măng cụt kết hợp với urê, nitrate và biochar đến tiêu hóa dạ cỏ và lượng methane thải ra trong điều kiện in vitro

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Xác định được mức thích hợp của vỏ quả măng cụt kết hợp với urê, sodium nitrate và biochar b ổ sung vào khẩu phần ăn của gia súc nhai lại để có thể giảm phát th ải k

MỤC LỤC

L ời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

M ục lục iii

Danh m ục chữ viết tắt v

Danh mục bảng vi

Danh mục hình vii

Phần 1 Mở đầu 1

1.1 Tính c ấp thiết của đề tài 1

1.2 M ục tiêu nghiên cứu 2

1.3 Ý nghĩa của đề tài 2

1.3.1 Ý ngh ĩa khoa học 2

1.3.2 Ý ngh ĩa thực tiễn 3

Phần 2 Tổng quan tài liệu 4

2.1 Đặc điểm của các loại thức ăn thí nghiệm 4

2.1.1 V ỏ quả măng cụt 4

2.1.2 Urê 5

2.1.3 Sodium Nitrate 6

2.1.4 Biochar 7

2.2 Ảnh hưởng của tannin đến thu nhận thức ăn, tiêu hoá và sự lên men thức ăn trong dạ cỏ 8

2.3 Quá trình s ản sinh khí methane trong dạ cỏ 11

2.4 Các biện pháp giảm thiểu khí methane trong dạ cỏ 14

2.4.1 Gi ảm thiểu CH 4 t ừ chăn nuôi gia súc nhai lại thông qua dinh dưỡng 14

2.4.2 Gi ảm thiểu CH 4 t ừ chăn nuôi gia súc nhai lại thông qua nâng cao sức kh ỏe, khả năng sinh sản và quản lý 19

2.4.3 Giảm thiểu CH 4 từ chăn nuôi gia súc nhai lại thông qua chọn lọc ở đàn gia súc 20

2.5 Kỹ thuật xác định khí methane dạ cỏ 21

2.5.1 K ỹ thuật hô hấp 21

2.5.2 K ỹ thuật khí đánh dấu 22

2.5.3 K ỹ thuật sinh khí in vitro 23

2.6 Tình hình nghiên c ứu trong và ngoài nước 24

2.6.1 Tình hình nghiên c ứu trong nước 24

2.6.2 Tình hình nghiên c ứu ngoài nước 27

Phần 3 Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 29

3.1 Địa điểm nghiên cứu 29

3.2 Th ời gian nghiên cứu 29

3.3 Đối tượng và vật liệu nghiên cứu 29

3.4 N ội dung nghiên cứu 30

3.5 Ph ương pháp nghiên cứu 30

3.5.1 Thi ết kế thí nghiệm 30

3.5.2 Thí nghiệm in vitro gas production 31

3.5.3 Các ch ỉ tiêu theo dõi và phương pháp xác định 34

3.5.4 Ph ương pháp phân tích và xử lý số liệu 37

Phần 4 Kết quả và thảo luận 38

4.1 Thành phần hoá học của các loại thức ăn thí nghiệm 38

4.2 Hoạt động sinh khí in vitro của các mẫu thức ăn 40

4.2.1 L ượng khí sinh ra của các khẩu phần thí nghiệm 40

4.2.2 Động thái sinh khí của các khẩu phần thí nghiệm 46

4.3 Ảnh hưởng của các mức vỏ quả măng cụt kết hợp với urê, sodium nitrate và biochar đến tỷ lệ tiêu hóa trong điều kiện in vitro 52

4.3.1 Ảnh hưởng của các mức vỏ quả măng cụt kết hợp với urê đến tỷ lệ tiêu hóa trong điều kiện in vitro 52

4.3.2 Ảnh hưởng của các mức vỏ quả măng cụt kết hợp với sodium nitrate đến tỷ lệ tiêu hóa trong điều kiện in vitro 53

4.3.3 Ảnh hưởng của biochar kết hợp với urê đến tỷ lệ tiêu hóa trong điều kiện in vitro 55

4.4 Ảnh hưởng của các mức vỏ quả măng cụt kết hợp với urê, sodium nitrate và biochar đến lượng khí methane sản sinh trong điều kiện in vitro 56

Phần 5 Kết luận và kiến nghị 61

5.1 K ết luận 61

5.2 Ki ến nghị 61

Tài liệu tham khảo 62

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Từ viết tắt Nghĩa tiếng Việt

NDF X ơ tan trong môi trường trung tính

OMD T ỷ lệ tiêu hóa chất hữu cơ

DANH MỤC BẢNG

B ảng 3.1 Cấu trúc và giá trị dinh dưỡng của khẩu phần cơ sở 29

B ảng 3.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 31

B ảng 3.3 Bảng pha chế các dung dịch đệm 1, dung dịch khoáng đa lượng, dung d ịch khoáng vi lượng cần thiết và dung dịch Resazurin 32

Bảng 3.4 Bảng pha chế dung dịch đệm 2 33

Bảng 4.1 Thành phần hóa học của các loại thức ăn thí nghiệm 38

B ảng 4.2 Lượng khí sinh ra của khẩu phần bổ sung vỏ quả măng cụt và urê (ml) 41

B ảng 4.3 Lượng khí sinh ra của khẩu phần bổ sung vỏ quả măng cụt và sodium nitrate (ml) 43

Bảng 4.4 Lượng khí sinh ra của khẩu phần bổ sung biochar và urê (ml) 45

Bảng 4.5 Động thái sinh khí của khẩu phần bổ sung vỏ quả măng cụt và urê 47

B ảng 4.6 Động thái sinh khí của khẩu phần bổ sung vỏ quả măng cụt và sodium nitrate 49

B ảng 4.7 Động thái sinh khí của khẩu phần bổ sung biochar và urê 51

B ảng 4.8 Tỷ lệ tiêu hóa chất hữu cơ, ME, SCFA của khẩu phần bổ sung vỏ quả măng cụt kết hợp với urê 52

Bảng 4.9 Tỷ lệ tiêu hóa chất hữu cơ, ME, SCFA của khẩu phần bổ sung vỏ quả m ăng cụt kết hợp với sodium nitrate 54

B ảng 4.10 Tỷ lệ tiêu hóa chất hữu cơ, ME, SCFA của khẩu phần bổ sung biochar k ết hợp với urê 55

Bảng 4.11 Nồng độ và thể tích khí methane sản sinh ra sau 96 giờ ủ theo phương pháp GC 57

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Quá trình lên men trong d ạ cỏ 12 Hình 4.1 Lượng khí sinh ra của khẩu phần bổ sung vỏ quả măng cụt và urê 41 Hình 4.2 Lượng khí sinh ra của khẩu phần bổ sung vỏ quả măng cụt và sodium

nitrate 44 Hình 4.3 L ượng khí sinh ra của khẩu phần bổ sung biochar và urê 46 Hình 4.4 T ổng lượng khí sinh ra và thể tích khí methane sau 96h ủ 58

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN

M ục tiêu của nghiên cứu này nhằm đánh giá ảnh hưởng của các mức vỏ quả măng

c ụt kết hợp với urê, nitrate và biochar tới tiêu hóa dạ cỏ và khả năng sinh khí methane trong điều kiện in vitro Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 9 nghiệm thức bao gồm 1 khẩu phần đối chứng và 8 khẩu phần bổ sung Trong đó vỏ quả măng cụt ở 3

m ức (1, 2, 3% vật chất khô) kết hợp với urê (2%), sodium nitrate (2%) và biochar ở

m ức (0,5; 1%) kết hợp với urê (2%) với 3 lần lặp lại

K ết quả cho thấy không có sự khác nhau giữa các mức bổ sung vỏ quả măng cụt

k ết hợp với urê Khẩu phần bổ sung vỏ quả măng cụt 2% với urê 2% cho hiệu quả tốt nhất với tỷ lệ tiêu hóa chất hữu cơ là 52,05% và làm giảm sinh khí methane là 19,8%

B ổ sung vỏ quả măng cụt kết hợp với sodium nitrate đã làm ảnh hưởng đáng kể

đến khả năng sinh khí, khả năng tiêu hóa OMD và làm giảm methane trong điều kiện in vitro. Có s ự khác nhau rõ rệt giữa các mức bổ sung (P<0,05) Ở mức bổ sung vỏ quả

m ăng cụt 3% và sodium nitrate 1% vừa duy trì tốt tỷ lệ tiêu hóa chất hữu cơ (50,69%) vừa làm giảm sinh khí methane nhiều nhất (37,2%)

Bổ sung biochar 1% với urê 2% là mức thích hợp nhất đảm bảo tỷ lệ tiêu hóa chất

h ữu cơ (49,61%) và hạn chế lượng khí methane gây ô nhiễm môi trường (16,50%)

Additional mangosteen peel with sodium nitrate combination did significantly affect the ability of air, digestibility OMD and reduce methane in vitro There are obvious differences between the supplementation levels (P<0,05) At the mangosteen peel additional 3% and 1% sodium nitrate while maintaining good digestibility of organic matter (50,69%) has reduced methane most (37,20%)

Additional biochar 1% to 2% of urea is the most appropriate level of assurance digestibility of organic matter (49,61%) and limiting the amount of methane caused environmental pollution (16,50%)

PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Ch ăn nuôi chiếm 70% đất nông nghiệp và 30% diện tích không có băng giá

c ủa hành tinh, tạo ra 40% GDP của nông nghiệp toàn cầu đồng thời cũng đóng góp đáng kể đến biến đổi khí hậu và ô nhiễm môi trường (Watson, 2008) Hàng

n ăm sản xuất chăn nuôi, chủ yếu là chăn nuôi gia súc nhai lại, tạo ra khoảng 86 triệu tấn khí methane (CH4), đóng góp tới 18% tổng lượng khí thải nhà kính

(Steinfeld et al., 2006) Khí methane ch ủ yếu được sinh ra trong quá trình phân

gi ải và tiêu hóa thức ăn trong dạ cỏ Theo Moss et al (2000) methane từ gia súc

nhai lại chiếm khoảng 30-40% tổng lượng methane thải ra từ cơ quan tiêu hóa

c ủa động vật trên toàn cầu Việc phát thải khí nhà kính từ chăn nuôi đang có khuynh hướng gia tăng do tăng cả về số lượng và quy mô chăn nuôi nhằm đáp ứng nhu cầu thịt, sữa ngày càng cao của con người (Leng, 2008) Methane được

t ạo ra như một phụ phẩm của quá trình tiêu hóa và làm mất từ 2% đến 12% năng lượng thô của khẩu phần (Pen et al., 2006) Do vậy, việc giảm lượng methane

s ản sinh trong dạ cỏ không chỉ làm giảm thiểu khí thải gây ô nhiễm môi trường

mà nó còn đóng góp làm tăng năng suất vật nuôi

Để giảm thiểu khí methane trong dạ cỏ đã có rất nhiều giải pháp được đưa

ra, đặc biệt là các giải pháp về dinh dưỡng Lovett et al (2005) chứng minh việc

t ăng thức ăn tinh trong khẩu phần bò chăn thả trên đồng cỏ làm giảm lượng khí methane từ 19,26g/kg xuống 16,02g/kg sữa tiêu chuẩn Tăng hàm lượng thức ăn tinh làm gi ảm độ pH dạ cỏ, tăng hàm lượng axit propionic và giảm lượng H2 c ần thiết cho phản ứng tạo methane (Walichnowski and Lawrence, 1982) Bổ sung lipid (d ầu, mỡ) vào khẩu phần ăn cho gia súc nhai lại có thể giảm 25% (in vitro) – 80% (in vivo) lượng khí thải methane (Machmuller et al., 2000)

G ần đây, đã có nhiều công bố về một số loại chất chiết xuất từ cây trồng như saponin, tannin và tinh dầu được dùng để bổ sung vào dạ cỏ của động vật nhai l ại mang lại hiệu quả giảm phát thải khí methane (Calsamiglia et al., 2007) Theo Carulla et al (2005) khi bổ sung tannin từ Acacia mearnsii ở mức 0,025%

ch ất khô của khẩu phần đã làm giảm phát thải methane 13% Tuy nhiên, khi thay

th ế cỏ hòa thảo bằng cỏ họ đậu đã không thấy làm giảm methane Nghiên cứu trong l ĩnh vực này đưa đến một khả năng thú vị sử dụng các thức ăn bổ sung có tannin để giảm thiểu methane trong khi giá trị dinh dưỡng của thức ăn vẫn được

đảm bảo (Pen et al., 2006) Trong khi ở nước ta hiện nay, nguồn tannin rất phong

phú và có thể được tách chiết từ các loại cây thực vật sẵn có: lá chè, lá keo tai

t ượng, ngọn lá cây keo dậu, ngọn lá sắn hay trong vỏ quả măng cụt

M ột số hướng nghiên cứu khác cũng đã được thực hiện như: bổ sung kháng sinh, axit hữu cơ, sử dụng nitrate để thay thế urê trong khẩu phần ăn của gia súc nhai l ại cũng có thể hạn chế sản sinh khí methane từ dạ cỏ Biochar, urê và sodium nitrate được phối trộn vào khẩu phần ăn của gia súc như là nguồn thức ăn bổ sung

đã cải thiện khả năng thu nhận thức ăn và tỷ lệ tiêu hóa cũng như năng suất vật nuôi (Khang and Wiktorsson, 2006) Vi ệc sử dụng urê, sodium nitrate và biochar trong khẩu phần ăn có khả năng làm giảm phát thải methane từ dạ cỏ (Tiemann et

al., 2008)

Tuy nhiên các nghiên c ứu ở nước ta vẫn chưa chỉ ra được việc bổ sung tannin t ừ vỏ quả măng cụt với urê, sodium nitrate và biochar ở mức nào là hợp

lý, để đạt được hai mục tiêu giảm thiểu methane và duy trì được tỷ lệ tiêu hóa

c ủa khẩu phần Do vậy, nghiên cứu này được thực hiện nhằm xác định đầy đủ hơn ảnh hưởng của các mức tannin từ vỏ quả măng cụt kết hợp với urê, sodium nitrate và biochar đến tiêu hóa dạ cỏ và lượng methane thải ra trong

điều kiện in vitro

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Xác định được mức thích hợp của vỏ quả măng cụt kết hợp với urê, sodium nitrate và biochar b ổ sung vào khẩu phần ăn của gia súc nhai lại để có thể giảm phát th ải khí methane ra môi trường từ dạ cỏ mà không làm ảnh hưởng nhiều

ho ặc ít ảnh hưởng đến lên men và tiêu hóa thức ăn trong dạ cỏ

1.3 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

1.3.1 Ý nghĩa khoa học

- K ết quả của đề tài sẽ góp phần làm phong phú thêm cơ sở dữ liệu về khả năng giảm thiểu khí methane của một số phụ gia bổ sung

- K ết quả của nghiên cứu này sẽ là cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo trên

gia súc (in vivo) nh ư là một biện pháp nhằm giảm thiểu lượng khí methane thải ra môi tr ường từ dạ cỏ đồng thời vẫn duy trì hiệu quả sử dụng của thức ăn của gia súc

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC LOẠI THỨC ĂN THÍ NGHIỆM

2.1.1 Vỏ quả măng cụt

Tên khoa h ọc của quả măng cụt là Garcinia mangostana L (Mangostana

garcinia Gaertn) Là m ột loài cây thuộc họ Bứa (Clusiaceae)

M ăng cụt có tên tiếng Anh, Mỹ là mangosteen; tên Pháp: Mangoustanier; tên Trung Qu ốc: Sơn trúc tử và tên Thái Lan: Mankhut

M ăng cụt có nguồn gốc từ Malaysia và Indonesia Đây là một loại cây đòi

h ỏi điều kiện thổ nhưỡng khắt khe cần khí hậu nóng và ẩm, cây tăng trưởng rất chậm, sau 2-3 năm cây chỉ cao đến đầu gối, chỉ bắt đầu cho quả sau 10-15 năm Cây đã được các nhà truyền giáo du nhập vào miền Nam Việt Nam từ lâu Ở Việt Nam loài cây này được trồng phổ biến ở đồng bằng Sông Cửu Long và Đông Nam B ộ, nhiều nhất ở Lái Thiêu, Thủ Dầu Một Ở các nước Đông Nam Á, măng

c ụt được trồng nhiều tại Thái Lan, Campuchia, Myanmar, Sri Lanka và Philippin Hiện có khoảng 100 loài khác nhau được nuôi trồng

Măng cụt thuộc loại cây to, trung bình 7-12 m nhưng có thể cao đến 20-25

m, thân có v ỏ màu nâu đen sậm, có nhựa (resin) màu vàng Lá dày và cứng, bóng, mọc đối, mặt trên của lá có màu sậm hơn mặt dưới, hình thuôn dài 15-25

cm, r ộng 6-11 cm, cuống dài 1,2-2,5 cm Hoa đa tính thường là hoa cái và hoa

l ưỡng tính Hoa mọc đơn độc hay từng đôi Hoa loại lưỡng tính màu trắng hay

h ồng nhạt, có 4 lá đài và 4 cánh hoa, có 16-17 nhị và bầu noãn có 5-8 ô

Quả hình cầu, to bằng quả cam trung bình, đường kính chừng 4-7 cm, vỏ ngoài màu đỏ tím dày cứng, trong đỏ tươi như rượu vang, dày xốp, phía dưới có

lá đài, phía đỉnh có đầu nhụy Quả chứa 6-18 hạt, quanh hạt có lớp áo bọc màu

tr ắng có vị ngọt, ăn ngọt thơm ngon Tại miền Nam nước ta, măng cụt trổ hoa vào tháng 1 đến tháng 2 dương lịch và bắt đầu thu trái từ tháng 5 đến tháng 8 dương lịch Năng suất trung bình 1-1,2 tấn/ha/năm

Qu ả măng cụt có vị ngọt, thơm ngon Khi mới chín có màu trắng trong, nhưng sau ít ngày thì ng ả màu vàng, kém thơm và có vị chát do đó khó chuyên chở đi xa

Trong v ỏ quả có chứa 7-13% tannin Ngoài ra còn có chất nhựa và mangostin (C20H22O5), có tinh thể phiến nhỏ, màu vàng tươi, không vị, tan trong

r ượu, ete và chất kiềm, không tan trong nước (Đỗ Tất Lợi, 2004)

B ột vỏ quả măng cụt (VMC) có màu nâu, không mùi, vị hơi chát, gồm các thành phần sau: Tế bào mô cứng nhiều, riêng lẻ hay dính nhau 2-3 tế bào, hình

d ạng và kích thước thay đổi, vách rất dày, ống trao đổi rõ Sợi vách dày, ống trao đổi rõ, riêng lẻ hay dính lại thành đám Mảnh mô mềm gồm các tế bào hình đa giác, có thể có chứa hạt tinh bột Hạt tinh bột hình cầu, kích thước 5-10 µm, nằm riêng l ẻ hay tụ lại thành đám Tinh thể calci oxalat hình cầu gai Khối nhựa có màu vàng, vàng nâu, cam

T ại nhiều nước Malaysia, Campuchia, Philipin, người ta dùng nước sắc vỏ

qu ả măng cụt để làm thuốc chữa đau bụng, tiêu chảy, chữa lỵ, có khi còn dùng chữa bệnh hoàng đản

Theo Ngamseang et al (2006) v ỏ quả măng cụt có chứa một lượng lớn hợp chất thứ cấp, đặc biệt là tannin (15,8%) và saponin (9,8%) Poungchompu et al (2009) cho r ằng vỏ quả măng cụt có chứa tannin và saponin gây ra những thay đổi trong quá trình lên men vi sinh vật dạ cỏ và sản phẩm cuối cùng của quá trình lên men Vì v ậy vỏ quả măng cụt có thể sử dụng bổ sung vào khẩu phần làm giảm phát thải khí methane từ chăn nuôi gia súc nhai lại

2.1.2 Urê

Urê là m ột hợp chất hữu cơ của cacbon, nitơ, oxy và hydro có công thức phân t ử CON2H4 ho ặc (NH2)2CO trong đó tỷ lệ % N khá cao chiếm 46% Cấu tạo hóa h ọc của urê:

Tên quốc tế là Diaminomethanal Ngoài ra urê còn được biết với tên gọi là carbamide, carbonyl diamide Urê có màu tr ắng, dễ hòa tan trong nước, ở trạng thái tinh khi ết nhất urê không có mùi mặc dù hầu hết các mẫu urê có độ tinh khi ết cao đều có mùi khai

Urê là m ột trong những hợp chất chứa nitơ phi protein (NPN) đã được sử

d ụng từ lâu và rộng rãi trong chăn nuôi gia súc nhai lại Sau khi ăn vào nguồn

NPN nhanh chóng được phân giải thành amoniac Quá trình phân giải protein thô trong dạ cỏ sinh ra một hỗn hợp gồm peptide, axit amin, amoniac và các axit hữu

c ơ, trong đó có cả một số axit mạch nhánh sinh ra từ lên men các axit amin mạch nhánh Amoniac sinh ra cùng v ới các peptide mạch ngắn và axit amin tự do được

vi sinh v ật dạ cỏ sử dụng để tổng hợp nên protein của chúng Sinh khối protein vi sinh v ật dạ cỏ sẽ theo dòng chất chứa xuống dạ múi khế và ruột non sẽ được tiêu hóa hấp thu tại đây, chúng sẽ giải phóng ra các amino acid Các amino acid này sau đó sẽ được hấp thụ vào máu gia súc

Nh ờ có hệ vi sinh vật dạ cỏ có khả năng biến đổi các hợp chất chứa nitơ đơn giản như urê thành protein có giá trị sinh học cao cung cấp cho cơ thể Bởi

v ậy để thỏa mãn nhu cầu duy trì bình thường và nhu cầu sản xuất vừa phải thì không nh ất thiết phải cho bò ăn những nguồn protein có chất lượng cao mà có thể thay vào đó bằng nguồn NPN rẻ tiền hơn

2.1.3 Sodium Nitrate

Sodium nitrate (hay còn gọi là Natri nitrate) là hợp chất hoá học có công

th ức NaNO3, có d ạng hạt màu trắng tan trong nước Muối này còn được biết đến với cái tên diêm tiêu Chile hay diêm tiêu Peru (do hai nơi này có lượng trầm tích

l ớn nhất) để phân biệt với kali nitrate Những ứng dụng chủ yếu của sodium nitrate:

- Sodium nitrate được sử dụng rộng rãi làm phân bón và nguyên liệu thô trong sản xuất thuốc súng Nó có thể kết hợp với sắt hydroxide tạo thành một loại

nh ựa

- Dùng trong s ản xuất acid nitric bằng cách phản ứng với acid sulfuric

- M ột ứng dụng khác ít phổ biến là sodium nitrate có thể sử dụng làm chất oxy hóa thay thế cho kali nitrate trong pháo hoa

- Sodium nitrate còn được dùng kết hợp với kali nitrate trong các tấm thu nhi ệt mặt trời

- Ngoài ra, sodium nitrate còn s ử dụng để xử lý nước thải nhờ cung cấp nitrate cho các vi sinh vật hiếu khí tùy tiện, giúp quá trình xử lý nước thải nhờ vi sinh v ật diễn ra nhanh hơn

Leng (2008) đã gợi ý rằng các chiến lược bổ sung cho gia súc nhai lại để

gi ảm sản xuất methane nên dựa vào thức ăn của các muối nitrate, trong đó cung

c ấp một chất nhận điện tử thay thế trong khi vẫn duy trì hiệu quả của quá trình tiêu hóa lên men Nitate cũng có thể cung cấp một tỷ lệ cao trong tổng nitơ trong

m ột thức ăn, và thức ăn thô xanh chất lượng kém thường thiếu đạm lên men Theo Leng and Preston (2010), ti ềm năng của nitrate như một chất nhận electron

ái l ực cao để giảm lượng methane dạ cỏ ở động vật nhai lại Con đường chuyển hóa nitrate trong d ạ cỏ theo hai bước:

NO3- + 2H+→ H2O + NO2

NO2- + 6H+ → H2O + NH3

Nh ư vậy nitrate trong quá trình phân giải ở dạ cỏ sẽ tạo ra các chất nhận electron làm giảm nồng độ ion H+ trong dạ cỏ, nitrate sẽ được chuyển thành amoniac và vì th ế làm giảm tổng hợp methane dạ cỏ

2.1.4 Biochar

Biochar hay Biocarbon là than sinh h ọc hay còn gọi là than đen, có hạt mịn được sản xuất bằng phương pháp nhiệt phân từ nguyên liệu có nguồn gốc sinh kh ối thực vật (rơm, rạ, cây cối, bã mía, xơ dừa) và rác thải Nhiệt phân là

sự phân hủy hóa học của vật liệu hữu cơ bằng cách đun nóng trong sự vắng mặt

c ủa oxy

Thông thường quá trình nhiệt phân sinh khối cho ra 20% biochar, 20% khí

t ổng hợp dùng làm nhiên liệu và 60% dầu sinh học thay thế dầu mỏ trong sản xuất các vật dụng như đồ nhựa Nhưng khi cần khối lượng lớn để cải tạo đất, có

th ể thay đổi cách đốt chậm hơn để có tỷ lệ biochar lên trên 50% Biochar được sản xuất như một phụ gia cho đất, chủ yếu lưu trữ chất dinh dưỡng và lưu trữ carbon Biochar là ch ất ổn định vững chắc và giàu carbon Do đó có thể được sử

d ụng để khóa carbon trong đất Sự quan tâm về biochar ngày càng tăng vì những

lo ngại biến đổi khí hậu gây ra bởi lượng khí thải carbon dioxide (CO2) và các khí th ải nhà kính khác Biochar có thể lưu trữ carbon trong lòng đất, có khả năng làm gi ảm đáng kể lượng khí nhà kính trong khí quyển, đồng thời nó cải thiện chất lượng nước, tăng độ phì đất, nâng cao năng suất nông nghiệp Biochar tồn

t ại nhiều năm trong đất, nhờ đó cải tạo thổ nhưỡng tơi xốp hơn, giữ được nhiều nước cho đất ẩm hơn, tạo môi trường phát triển các tập đoàn sinh vật hoạt động ngang t ầm bộ rễ và từ đó tạo ra dưỡng chất tự nhiên cho các cây trồng Mục đích

cu ối cùng là cải tạo nền đất bạc màu, gia tăng sản lượng, và giảm bớt chi phí

c ũng như sự lệ thuộc vào phân bón hóa học cùng thuốc trừ sâu

Ngoài ra, biochar được sử dụng như một chất phụ gia thức ăn chăn nuôi, có thể làm giảm sinh khí methane trong điều kiện in vitro (Hansena et al., 2012) Biochar đã làm tăng tỷ lệ vi khuẩn oxy hóa methane (methanotrophic bacteria) so

v ới vi khuẩn sinh methane (methanogenic bacteria) (Feng et al., 2012) do đó có

th ể làm giảm methane trong dạ cỏ Nghiên cứu của các tác giả cho thấy bổ sung biochar đã làm giảm methane cả in vitro (Leng et al., 2012a; Leng et al., 2012b)

và in vivo (Leng et al., 2012c) Biochar đã hoạt động trong dạ cỏ tạo ra nhiều chỗ

trú chân (t ỷ lệ lớn giữa diện tích bề mặt và khối lượng (>30m2/g đến 500m2/g)) cho các t ổ hợp vi sinh vật dạ cỏ trong màng sinh học (biofilm) và đã kích thích hoạt động của vi sinh vật, trong đó có hoạt động oxy hóa methane của nhóm vi khu ẩn methanotrophic hay vi khuẩn sử dụng methane (Kajikawa and Newbold

2003; Leng et al., 2013) Vi khuẩn methanotrophic là một nhóm khá đa dạng các

vi khu ẩn gram âm, có quan hệ họ hàng với các thành viên khác của Proteobacteria (vi khu ẩn phân giải protein) Nhóm này hoạt động như một bộ lọc sinh h ọc (biofilters) để oxy hóa methane tạo ra trong môi trường yếm khí ở dạ cỏ (Hanson and Hanson, 1996) Vì chúng oxy hóa methane sinh ra nên chúng làm giảm methane Như vậy biochar đã ảnh hưởng gián tiếp đến giảm sinh khí methane

2.2 ẢNH HƯỞNG CỦA TANNIN ĐẾN THU NHẬN THỨC ĂN, TIÊU HÓA VÀ SỰ LÊN MEN THỨC ĂN TRONG DẠ CỎ

Tannin là m ột hợp chất ester giữa đường glucose và một nhóm chất khác, thường là một phức hợp của axit phenolic hoặc axit oxyphenolic Nếu đem thủy phân ra ta thu được đường glucose và các axit gallic và m-digallic, gọi là

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

"ellagitannins" nếu cắt liên kết ra ta thu được chất axit ellagic Tannin trong thực

v ật được 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) Trong khi tannin th ủy phân thường có nhiều hơn trong vỏ các loại trái cây thì tannin ngưng tụ (tannin cô đặc) hầu như chỉ tìm thấy trong các loại cỏ

Tannin đóng vai trò quan trọng trong dinh dưỡng động vật nói chung và trong dinh dưỡng gia súc nhai lại nói riêng Khi gia súc nhai thức ăn có chứa tannin, ph ức hợp tannin-protein sẽ tạo thành phức hợp này ổn định trong môi trường dạ cỏ nhưng chúng sẽ bị phân tách trong dạ múi khế và phần trước của tá

tràng n ơi có pH thấp Quá trình này bảo vệ chất đạm 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 gi ảm tính ngon miệng của cây thức ăn

và có th ể trở thành chất kháng dinh dưỡng trong dạ cỏ Tannin có ảnh hưởng

b ất lợi trong quá trình lên men dạ cỏ và tiêu hóa thức ăn Một số nghiên cứu cho r ằng tannin tách chiết và các cây chứa tannin làm giảm tỷ lệ tiêu hóa trong

cả in vitro (Bhatta et al., 2009; Patra et al., 2006) và in vivo (Animut và et al.,

2008; Grainger et al., 2009) Khi trong kh ẩu phần ăn có hàm lượng tannin trên 5% VCK thì s ẽ 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)

Đối với các thức ăn chứa tannin, việc ức chế quá trình sinh methane chủ yếu là do tanin đậm đặc (Martin et al., 2008) Có hai cơ chế về hoạt động của

tanin (Tavendale et al., 2005): tanin ảnh hưởng trực tiếp đến tạo methane và ảnh hưởng gián tiếp đến giảm tạo ra hydro do tỷ lệ phân giải thức ăn ở dạ cỏ

th ấp hơn Tannin trong khẩu phần ăn của gia súc nhai lại làm giảm methane thông qua vi ệc ức chế trực tiếp hoạt động của các vi khuẩn sản sinh methane, đồng thời tác động gián tiếp đến việc hình thành methane trong dạ cỏ bằng cách

ng ăn cản sự phát triển của protozoa và các vi sinh vật khác sản sinh khí hydro

(Patra, 2010; Tavendale et al., 2005)

Tannin ở tỷ lệ cao hơn 5% trong khẩu phần có thể gây ảnh hưởng xấu đến thu nh ận thức ăn trong khi tỷ lệ tannin thấp hơn không ảnh hưởng đến thu nhận

th ức ăn của động 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 (Mueller Harvey, 2006) Tannin ức

ch ế hoạt động của vi sinh vật trong dạ cỏ, từ đó có thể gây ảnh hưởng xấu đến sự lên men trong dạ cỏ và sự tiêu hóa thức ăn Một số lượng lớn các nghiên cứu đã

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

n ăng tiêu hóa thức ăn trong cả môi trường in vitro (Patra et al., 2006; Bhatta et al., 2009) và in vivo (Grainger et al., 2009) Thường các kết quả cho rằng tỷ lệ

tannin cao h ơn 5% trong khẩu phần có ảnh hưởng xấu đến khả năng sử dụng dinh dưỡng và sức sản xuất của động vật, nhưng ảnh hưởng này còn phụ thuộc vào

lo ại tannin (Waghorn, 2008) Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng khả năng tiêu hóa không b ị ảnh hưởng bởi tannin ví dụ như ethanol chiết suất từ Terminalia

belerica (Patra et al., 2006), Quebrachotannins (Bhatta et al., 2009), Biophytum

petersianum, Acacia magnum và Jatropa curcas nh ưng khí methane sinh ra bị giảm đi Việc giảm khả năng phân giải protein trong dạ cỏ gây ra là do phức hợp tannin- protein ng ăn cản protein được phân giải bởi vi sinh vật dạ cỏ, điều mà

c ần thiết để sử dụng được protein đó (Muelle Harvey, 2006) Tuy nhiên, tannin phát huy ho ạt động ức chế vi sinh vật bao gồm cellulolytic và nấm thông qua

vi ệc ức chế sự phát triển của chúng, thì có thể ảnh hưởng đến khả năng sử dụng chất xơ Đề xuất được đưa ra là ở mức tannin cao trong khẩu phần, cao đến mức sau khi h ấp thụ hết protein vẫn còn tannin, có thể làm giảm khả năng tiêu hóa xơ thông qua vi ệc tạo phức với lignocellulose do đó 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 động của men phân giải xơ hoặc cả hai Một ảnh hưởng có lợi khác của tannin được báo cáo đó là do sự bảo vệ protein khỏi sự phân giải trong dạ cỏ nên đã làm

t ăng nguồn protein metaboliza đưa đến tá tràng, ngăn chặn hiện tượng chướng

h ơi dạ cỏ và làm tăng nồng độ acid linoleic liên hợp trong sản phẩm của động vật nhai l ại (Waghorn, 2008; Mueller Harver, 2006)

Nhìn chung, tannin có th ể làm giảm lượng khí methane sinh ra thông qua

vi ệc 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 methane Tannin ở nồng độ cao có

th ể ảnh hưởng đến thu nhận thức ăn và sự lên men ở dạ cỏ Do đó, xem xét để đưa

ra m ột tỷ lệ tannin thích hợp là rất quan trọng, để có thể làm giảm khí methane mà không ảnh hưởng xấu đến quá trình trao đổi chất của dạ cỏ

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

do tannin ảnh hưởng trực tiếp đến các vi khuẩn hình thành khí methane hoặc do ảnh hưởng gián tiếp đến quần thể protozoa, vi khuẩn phân giải xơ trong dạ cỏ

và do đó làm giảm nguồn cung cấp hydro cho quá trình hình thành methane trong dạ cỏ Nghiên cứu của Makkar et al (1995) cho thấy khi gia súc ăn khẩu

ph ần có chứa tannin của cây mẻ rìu thì tổng số protozoa trong dạ cỏ giảm đi

đáng kể Các loài cây nhiệt đới chứa nhiều tannin như Lotus pedunculatus khi

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

et al., 2002; Woodward et al., 2004) và có th ể thay thế các loại thức ăn thô khác trong khẩu phần

Từ các nghiên cứu trước đây, các nhà khoa học kết luận rằng có nhiều loại cây giàu tannin b ổ sung vào khẩu phần ăn của gia súc nhai lại có thể làm giảm

th ải khí methane trong cả hai điều kiện in vitro và in vivo Trong điều kiện in

vitro, khi b ổ sung 20% Biophytum petersianum (có 4,3% tannin) và Sesbania grandiflora (có 1,9% tannin) vào chất nền đã làm giảm lần lượt từ 17 – 25% và

9,2 -10,3% l ượng methane thải ra mà không ảnh hưởng đến tỷ lệ tiêu hóa chất khô (Hariadi and Santoso, 2010) Trong điều kiện in vivo, Grainger et al (2009)

đã bổ sung hai mức tannin (8,6 và 14,6 g/kg VCK (chất khô ăn vào)) được tách chi ết 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 đã làm giảm thiểu 11,5% và 28% methane th ải ra, nhưng cũng làm giảm tỷ lệ tiêu hóa của khẩu phần

Nh ư vậy, tannin có cả ảnh hưởng tích cực và tiêu cực tùy thuộc nguồn và tỷ

lệ bổ sung vào khẩu phần Trong khi nước ta là một nước nhiệt đới có rất nhiều

lo ại cây và quả có tính chát có hàm lượng tannin cao Vấn đề đặt ra cho chúng ta

là c ần có những nghiên cứu nhằm tìm ra được nguồn và tỷ lệ bổ sung thích hợp

để làm giảm lượng methane sản sinh ra nhưng lại không ảnh hưởng đến hệ vi sinh v ật trong dạ cỏ và tỷ lệ tiêu hóa của khẩu phần

2.3 QUÁ TRÌNH SẢN SINH KHÍ METHANE TRONG DẠ CỎ

Đặc điểm nổi bật của bộ máy tiêu hoá ở gia súc nhai lại là những khoang phình l ớn, tại đây có các điều 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

t ại đây là các axit béo bay hơi (ABBH), khí methane (CH4), khí cacbonic (CO2)

và adenosin triphotphat (ATP) - ch ất mang năng lượng cần thiết cho sinh trưởng

và phát tri ển của vi sinh vật

Trong điều kiện yếm khí ở dạ cỏ: Phản ứng oxy hóa để lấy năng lượng ở

d ạng ATP giải phóng ra hydro Tích lũy ion hydro trong quá trình trao đổi chất của vi sinh vật dạ cỏ chỉ có thể tránh được bằng quá trình sinh tổng hợp CH4 bởi

nh ững vi khuẩn sinh methane (rumen methanogens) (O’Mara et al., 2008) Đây

là quy trình bình thường trong quá trình lên men ở dạ cỏ

VK methanogenic

Hình 2.1 Quá trình lên men trong dạ cỏ

Trong quá trình lên men d ạ cỏ, ngoài các sản phẩm chính là axit béo bay hơi acetate, propionate và butyrate thì một sản phẩm không mong muốn là CH4 Quá trình lên men th ức ăn cùng sự sản sinh khí methane được biểu thị bằng các phương trình phản ứng sau:

C6H12O6 + 2H2O → 2CH3COOH (axit axêtic) + 2CO2 + 4H2

C6H12O6 + 2H2→ 2CH3CH2COOH (axit propionic) + 2H2O

C6H12O6→ CH3-CH2CH2COOH (axit butyric) + 2CO2 + 2H2

CO2 + 4H2 + n ăng lượng CH4 + 2H2O

L ượng hydro giải phóng phụ thuộc chủ yếu vào khẩu phần và loại hình vi sinh v ật dạ cỏ vì lên men vi sinh vật thức ăn tạo ra các sản phẩm cuối cùng khác nhau và không tương đương với lượng hydro tạo ra (Martin et al., 2008) Ví dụ,

để tạo ra axit propionic thì tiêu thụ hydro nhưng tạo ra axit acetic và axit butyric lại giải phóng hydro (Martin et al., 2008) Quá trình sinh CH4 ở dạ cỏ là cơ chế

t ạo điều kiện cho dạ cỏ tránh được nguy cơ tích lũy quá nhiều hydro (Martin et al., 2008) Hydro t ự do sẽ ức chế enzym khử hydro (dehydrogenases) và ảnh

h ưởng đến quá trình lên men (Martin et al., 2008) Như vậy, có hai yếu tố trong

con đường trao đổi chất cần quan tâm để phát triển chiến lược giảm thiểu methane ở gia súc nhai lại Giảm sinh hydro nhưng không được ảnh hưởng đến lên men th ức ăn trong dạ cỏ Giảm thiểu methane phải đi liền với con đường trao đổi chất tiêu thụ hydro để tránh hiệu quả tiêu cực khi có quá nhiều hydro trong dạ

c ỏ (Martin et al., 2008)

S ử dụng hydro và CO2để tạo ra CH4 là m ột đặc tính đặc biệt của nhóm vi khuẩn sinh CH4 Nhóm vi khuẩn này tương tác với các nhóm vi sinh vật khác trong d ạ cỏ để tăng hiệu quả sử dụng năng lượng và kéo dài tiêu hóa thức ăn

(Martin et al., 2008) Tương tác này là tích cực đối với nhóm vi sinh vật phân

gi ải xơ (Ruminococcus albus và R flavefaciens), vi sinh vật không phân giải xơ (Selenomonas ruminantium), protozoa và n ấm Ở gia súc nhai lại, methane được sản sinh trong dạ cỏ bởi nhóm vi khuẩn sinh khí methane sử dụng các sản phẩm chuy ển 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 để tạo khí methane nh ư sản phẩm cuối cùng của chu trình trao đổi năng lượng và sống kỵ khí b ắt buộc (Wolin et al., 1997) Trong dạ cỏ, các vi khuẩn sinh khí methane

phải sống cộng sinh với protozoa và các loài vi sinh vật khác Methane được tạo thành t ừ CO2 và H2 d ưới tác dụng của vi khuẩn methanogenic cùng với năng

l ượng của cơ thể động vật Methanogenic là nhóm vi khuẩn trong hệ vi sinh vật

dạ cỏ của động vật nhai lại, chúng có thể tồn tại ở pH trung tính 6-8, tuy nhiên

m ột số loài methanogenic có thể tồn tại trong môi trường pH dao động từ 3-9,2

(Jones et al., 1987) Hiện nay, tìm thấy 5 loài vi khuẩn methanogenic trong dạ cỏ

c ủa động vật nhai lại là Methanobrevibacter ruminantium, Methanosarcina barkeri, Methanosarcina mazei, Methanobacterium formicicum và Methanomicrobium mobile trong đó 2 loài đầu tiên là phổ biến nhất Vi khuẩn methanogenic có th ể sống tự do trong dạ cỏ hoặc chúng sống cộng sinh trên bề

m ặt của protozoa

Hầu hết khí CH4 thải ra trong chăn nuôi là từ gia súc nhai lại thông qua quá trình lên men y ếm khí ở dạ cỏ Tuy nhiên, sự sản sinh methane cũng xảy ra các phần dưới của đường tiêu hóa như ruột già, tá tràng 89% methane được sản sinh ra t ừ dạ cỏ và được thải ra ngoài thông qua miệng và mũi (Murray et al.,

1976) Khi methane th ải ra ngoài môi trường thì gia súc nhai lại mất đi 2-12% năng lượng thô từ thức ăn ăn vào, tùy thuộc vào phẩu phần Ở các loài gia súc

nhai l ại khác nhau thì tỷ lệ mất năng lượng thô do sự sản sinh methane cũng rất khác nhau Theo Johnson and Ward (1996) thì tỷ lệ năng lượng thô mất đi do thải methane c ủa bò sữa và bò thịt vỗ béo thay đổi lần lượt từ 5,5 - 9,0% và 3,5 - 6,5% Ở trâu và lạc đà dao động trong khoảng 7,5 - 9,0% và 7,0 - 9,0% Tỷ lệ

m ất năng lượng thô do thải methane của động vật nhai lại cũng thay đổi theo vị trí địa lý, chất lượng thức ăn, lượng thức ăn ăn vào, thành phần thức ăn và quá trình chế biến thức ăn (Johnson and Ward, 1996) Hơn 50% số lượng gia súc nhai

l ại của toàn thế giới tập trung ở vùng nhiệt đới và chúng được nuôi chủ yếu bằng các kh ẩu phần có chất lượng thấp, khi đó 10-12% năng lượng thô của thức ăn sẽ bị

m ất đi do methane (McCrabb and Hunter, 1999)

Vì v ậy, để tăng năng suất chăn nuôi, giảm ô nhiễm môi trường thì việc làm

gi ảm CH4 s ản sinh ra trong chăn nuôi gia súc nhai lại là một vấn đề hết sức quan trọng và đặt ra những hướng nghiên cứu mới cho các nhà khoa học

2.4 CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU KHÍ METHANE TRONG DẠ CỎ

Quá trình s ản sinh CH4 trong d ạ cỏ không chỉ làm giảm hiệu quả sử dụng năng lượng của gia súc nhai lại mà còn ảnh hưởng xấu đến môi trường khi góp

ph ần gây nên hiệu ứng nhà kính Theo Vũ Duy Giảng và cs (2008) gia súc nhai lại đóng góp 15 - 20% tổng lượng khí CH4 sinh ra trên trái đất từ lên men trong

d ạ cỏ Methane là một trong ba nguồn khí thải chính gây hiệu ứng nhà kính dẫn đến hiện tượng ấm dần lên của trái đất Chính vì vậy để giảm thiểu khí methane,

có rất nhiều biện pháp được đưa ra Trong đó các biện pháp chủ yếu là giảm thi ểu CH4 t ừ 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 CH4 từ chăn nuôi gia súc nhai lại thông qua dinh dưỡng

2.4.1.1 Thay thế thức ăn thô bằng thức ăn tinh

Rất nhiều cơ sở dữ liệu của các thí nghiệm đã cho thấy: tỷ lệ thức ăn tinh cao trong kh ẩu phần làm giảm CH4 (tính trên t ổng năng lượng ăn vào) (Yan et al., 2000) chủ yếu do tăng tỷ lệ axit propionic trong tổng axít béo ở dạ cỏ CH4

t ạo ra trong khẩu phần chủ yếu là cỏ ở bò thịt và cừu là 0,06 - 0,07 tổng năng

l ượng 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

h ưởng thực sự của thay đổi khẩu phần rất khó đánh giá Ví dụ nuôi bò trên đồng

cỏ có khuynh hướng tăng CH4 từ quá trình lên men ở đường tiêu hóa với khẩu

ph ần chủ yếu là thức ăn hạt, cách nuôi này đã làm thay đổi đáng kể cách quản lý phân vì hầu hết phân bò đã rải đều trên đồng cỏ và vì thế việc sử dụng cơ giới hóa và phân bón c ũng thay đổi (Jean-Yves et al., 2008) Kết quả là khí thải nhà

kính sinh ra do qu ản lý phân và sản xuất thức ăn chăn nuôi giảm đi Điều này giải thích vì sao khí th ải nhà kính từ hệ thống nuôi bò dựa trên đồng cỏ ở New Zealand (kho ảng 800 kg eq CO2/t ấn 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 et al., 2008)

2.4.1.2 Loại carbohydrate và tỷ lệ tiêu hóa của khẩu phần

Carbohydrate c ấu trúc như cellulose và hemicellulose lên men ở tốc độ

th ấp hơn carbohydrate phi cấu trúc như tinh bột và các loại đường và tạo ra nhi ều CH4 h ơn trên một đơn vị chất nền được lên men do tỷ lệ acetate: propionate l ớn hơn (Czerkawski, 1969) Ngoài ra trong nhóm carbohydrate phi cấu trúc, đường hòa tan (soluble sugars) có tiềm năng sinh methane cao

h ơn tinh bột (Johnson and Johnson, 1995) Như vậy, hạt ngũ cốc tạo ra ít khí thải nhà kính hơn phế phụ phẩm có nhiều xơ Thành phần của thức ăn cũng có ảnh hưởng đến lên men ở dạ dày và ruột già và ảnh hưởng đến lượng khí thải nhà kính CH4 (Jean-Yves et al., 2008)

Khí methane t ạo ra (tính theo % năng lượng ăn vào) giảm khi mức nuôi dưỡng tăng hay khi tỷ lệ tiêu hóa của khẩu phần được cải tiến Theo Giger–

Reverdin et al (2000), khí CH4 t ạo ra trong dạ cỏ giảm khi lượng thức ăn tinh trong khẩu phần tăng lên Thành phần của khẩu phần cũng ảnh hưởng đến thải nit ơ, chất hữu cơ trong phân, qua đó ảnh hưởng đến lượng khí thải nhà kính (N2O

và CH4) thoát ra trong b ảo quản và rải phân (Jean-Yves et al., 2008)

Nh ư vậy cải tiến thành phần thức ăn, khẩu phần sẽ làm giảm thải nitơ, giảm thi ểu nitơ sẽ làm giảm ảnh hưởng của sự phì dinh dưỡng của đất (NO3-) và axit hóa (NH3), do đó làm giảm khí thải nhà kính (Jean-Yves et al., 2008)

Thành ph ần dinh dưỡng của khẩu phần, đặc biệt là carbonhydrate ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sản sinh khí methane trong dạ cỏ của gia súc nhai lại

vì kh ẩu phần ảnh hưởng trực tiếp đến pH dạ cỏ, và do đó làm thay đổi hệ vi sinh

v ật trong dạ cỏ (Johnson and Johnson, 1995) Theo (Holter and Young, 1992) việc tiêu hóa các chất xơ có quan hệ chặt chẽ đến quá trình sản sinh khí methane Sauvant and Giger-reverdin (2007) cho bi ết khi tăng tỷ lệ thức ăn tinh trong khẩu

ph ần đã làm giảm đáng kể lượng methane sản sinh Khi khẩu phần có 30-40% thức ăn tinh thì tổng methane sản sinh là tương đương mức 6-7% tổng năng

l ượng thô nhưng khi tỷ lệ thức ăn tinh trong khẩu phần là 80-90% thì lượng methane s ản sinh chỉ còn tương đương 2-3% tổng năng lượng thô ăn vào Hàm

l ượng tinh bột trong khẩu phần cũng được xem như là yếu tố để nâng cao sự hình thành propionate, thông qua vi khu ẩn phân giải tinh bột, làm giảm pH dạ cỏ, dẫn đến làm giảm các vi khuẩn sinh khí methane Johnson and Johnson (1995) cho

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

vì quá trình này làm t ăng lượng acetate trong dạ cỏ, mà acetate là cơ chất cung

c ấp nhóm methyl cho vi khuẩn sản sinh khí methane trong dạ cỏ

2.4.1.3 Cho thêm lipid vào khẩu phần

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

(Czerkawski et al.,1966) D ầu có chứa C12 (axit lauric) và C14 (axit myrstic)

đặc biệt độc với vi khuẩn sinh methane (Machmuller et al., 2000; Dohme et al.,

2001) Lipid làm gi ảm CH4 vì gây độc cho vi khuẩn sinh methane (Machmuller

et al., 2003), giảm protozoa vì protozoa đi liền với vi khuẩn sinh methane, lipid

c ũng làm giảm tiêu hóa xơ Giảm tiêu hóa xơ ảnh hưởng đến tỷ lệ tiêu hóa của

c ủa khẩu phần, lipid cũng làm giảm chất khô ăn vào (Martin et al., 2008) Vì vậy

chiến lược này có thể ảnh hưởng tiêu cực đến năng suất gia súc, tuy nhiên nếu lipid trong kh ẩu phần <60-70 g/kg chất khô, thì ảnh hưởng đến lượng thức ăn ăn vào và

tỷ lệ tiêu hóa không đáng kể (Martin et al., 2008)

2.4.1.4 Sử dụng axit hữu cơ

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

(Martin et al., 2008) Nh ư vậy, chúng là một bể chứa khác cho hydro và giúp làm

gi ảm số lượng hydro dùng để tạo methane Newbold et al (2005) cho thấy axit

fumarate và acrylate có hi ệu quả nhất trong các điều kiện in vitro

2.4.1.5 Ionophores

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

t ăng năng suất chăn nuôi (Martin et al., 2008) Tadeschi et al (2003) cho thấy

trong khẩu phần vỗ béo và ít cỏ, monensin làm tăng tăng trọng, giảm lượng thức

ăn ăn vào, tăng hiệu quả sử dụng thức ăn khoảng 6% Monensin làm giảm CH4

vì gi ảm lượng thức ăn ăn vào là do thay đổi thành phần axit béo bay hơi ở dạ cỏ theo h ướng tăng propionate đồng thời làm giảm số lượng protozoa dạ cỏ (Martin

et al., 2008) Thí nghi ệm trên động vật thấy monensin giảm hình tạo CH4

(McGinn et al., 2004) Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu không thấy sự giảm này (Waghorn et al., 2008) Van Nevel and Demeyer (1996) khi phân tích 9 thí

nghiệm thấy bình quân monensin giảm tạo ra CH4 ở mức 0,18 của GE ăn vào

2.4.1.6 Bổ sung các muối nitrate vào khẩu phần

B ổ sung các muối nitrate vào khẩu phần của gia súc nhai lại như là một phương thức để cung cấp nitơ cho quá trình lên men dạ cỏ đồng thời làm giảm thi ểu khí methane Hơn nữa, việc bổ sung nitrate có thể giảm khả năng bị trúng độc ammonia cho gia súc vì các muối nitrate sẽ ức chế sự hình thành ammonia tự

do trong d ạ cỏ (Leng, 2008) Một số nghiên cứu gần đây đã xác nhận rằng bổ sung các mu ối nitrate vào khẩu phần ăn của dê trong thời gian dài cho tăng

tr ưởng tương tự như bổ sung urê là nguồn NPN, đồng thời làm giảm 30% lượng khí methane th ải ra (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 et al., 2010a; 2010b) Tuy nhiên, ch ưa có báo cáo nào cho thấy sự giảm khí methane đi kèm với việc tăng sản xuất thịt hoặc sữa, mà về mặt lý thuy ết điều này có thể xảy ra

2.4.1.7 Sử dụng các hợp chất thứ cấp và chất tách chiết từ thực vật

Th ực vật có khả năng tổng hợp một số lượng lớn các hợp chất không phục

v ụ cho quá trình sinh trưởng và phát triển của chúng, gọi là các chất trao đổi thứ cấp Các chất này có chức năng bảo vệ, chống lại sự tấn công của động vật ăn cỏ

và côn trùng Có ba lo ại chất trao đổi thứ cấp chính ảnh hưởng đến việc giảm thiểu khí methane đó là tannin, saponin, và tinh dầu

* Tannin

Đối với các thức ăn chứa tanin, việc ức chế quá trình sinh methane chủ yếu

là do tanin đậm đặc (Martin et al., 2008) Có hai cơ chế về hoạt động của tanin (Tavendale et al., 2005): tanin ảnh hưởng trực tiếp đến tạo methane và ảnh hưởng gián tiếp đến giảm tạo ra hydro do tỷ lệ phân giải thức ăn ở dạ cỏ thấp

h ơn Gần đây theo Goel and Makkar (2012), cơ chế ức chế hình thành methane

có thể khác, ảnh hưởng ức chế quá trình sinh methane ở dạ cỏ phụ thuộc vào tỷ

l ệ sử dụng và có quan hệ dương với số lượng của nhóm hydroxyl có trong cấu trúc c ủa tanin Theo các tác giả trên tannin tự do (hydrolyzable tannins) ảnh

h ưởng trực tiếp đến việc sinh methane ở dạ cỏ vì chúng ức chế vi khuẩn sinh

methane ở dạ cỏ (rumen methanogens), trong khi đó tanin cô đặc ảnh hưởng đến

s ản sinh methane thông qua ức chế tiêu hóa xơ ở dạ cỏ

* Saponin

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

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

c ỏ bằng cách ức chế protozoa (Patra, 2010) và hạn chế nguồn hydro cung cấp cho việc hình thành methane (Guo et al., 2008) Mao et al (2010) đã báo cáo rằng

l ượng methane thải ra từ cừu đang sinh trưởng giảm 27% khi khẩu phần ăn có chứa chè saponin Saponin cũng ức chế sinh methane ở dạ cỏ, cơ chế hoạt động

c ủa saponin liên quan đến ảnh hưởng ức chế sự phát triển protozoa (Newbold et al., 1997) Tuy nhiên ảnh hưởng này thường khá ngắn

* Tinh dầu

Tinh dầu là những hợp chất dễ bay hơi thơm chiết xuất từ toàn bộ cây và

có đặc tính kháng khuẩn, có thể có hiệu quả chống lại các vi sinh vật dạ cỏ không mong mu ốn Vì vậy, gần đây nó đã được khai thác và sử dụng làm phụ gia thức

ăn tự nhiên để cải thiện quá trình lên men dạ cỏ, chẳng hạn như sản xuất axit béo

d ễ bay hơi, ức chế nhóm vi khuẩn sản sinh khí methane trong dạ cỏ, cải thiện quá trình trao đổi protein và hiệu quả sử dụng thức ăn và tăng axit linoleic liên hợp Ảnh hưởng của tinh dầu đến sự lên men dạ cỏ, hệ vi sinh vật dạ cỏ của động vật nhai lại phụ thuộc vào liều dùng, cấu trúc hóa học của tinh dầu, thành phần thức

ăn chăn nuôi và sinh lý học động vật Trong thí nghiệm của Beauchemin and McGinn (2006), b ổ sung tinh dầu cho bò cái tơ ở mức 1g/con/ngày không ảnh hưởng đến lượng methane thải ra nhưng lại làm giảm tỷ lệ tiêu hóa của khẩu phần Trong khi đó thí nghiệm của (Wang et al., 2009) cho thấy khi cho tinh dầu oregano vào kh ẩu phần của cừu đã làm giảm 12% tổng methane sản sinh

2.4.1.8 Bổ sung probiotic và prebiotic

Theo Takahashi et al (2005) thì vi ệc sử dụng probiotic và prebiotic trong khẩu phần ăn của gia súc nhai lại cũng đã được tiến hành để thay đổi môi trường

d ạ cỏ như bổ sung chất ion hóa, cải tiến hiệu quả thu nhận vật chất khô và ngăn chặn sản sinh acetate, kết quả là làm giảm lượng hydro được giải phóng

Sử dụng probiotics cũng có khả năng giảm khí thải CH4 từ gia súc nhai lại

(Martin et al., 2008) Chuy ển hydro từ quá trình tạo methane sang quá trình hình thành axetate đã được một số tác giả nghiên cứu Sản phẩm cuối cùng axetate sẽ

là ngu ồn năng lượng cho vật chủ Tuy nhiên trong dạ cỏ quá trình hình thành axetate không hiệu quả bằng quá trình hình thành methane (Martin et al., 2008)

G ần đây việc phân lập các loài vi sinh vật đường ruột có khả năng sử dụng hydro cao có thể sẽ cho ra một giải pháp khác hữu ích hơn

2.4.1.9 Sử dụng nitrate để thay thế urê trong khẩu phần

M ột trong các chiến lược giảm CH4ở dạ cỏ là tìm cách giảm tạo ra hydro, ngăn chặn và hạn chế quá trình hình thành CH4, đưa hydro vào các sản phẩm trao đổi chất khác hoặc tạo ra các bể chứa hydro khác (O’Mara et al., 2008)

Vì kh ả năng của vi sinh vật dạ cỏ có thể sử dụng nitrate như là một chất nhận electron nên có thể sử dụng cách tiếp cận này để thay đổi sản phẩn cuối cùng của lên men d ạ cỏ Satter and Esdale (1968) thấy rằng acetate là một chất nhận electron

và qua việc hình thành butyrate, một bể electron được sinh ra để nhận một cặp phân t ử hydrogen giải phóng ra khi oxyhóa lactate thành pyruvate Nitrate cần tám electrons để bị khử thành amoniac, và nitrate sẽ hoạt động như là bể nhận hydro Với sự thay đổi này propionate hoặc methane sẽ giảm xuống (Farra and Satter 1971) Ti ềm năng chuyển nitrate thành amoniac để hoạt động như một bể chứa hydro trong dạ cỏ là hoàn toàn có thể (Leng, 2008), hạn chế chính của việc sử

d ụng nitrate là độ độc của nó vì sẽ hình thành nitrite trong dạ cỏ

Các nghiên c ứu in vivo cho thấy khi thay thế urê bằng nitrate, trao đổi năng

l ượng của gia súc nhai lại vẫn bình thường, lượng thức ăn ăn vào và tốc độ sinh trưởng không giảm (Nguyen Ngoc Anh et al., 2010) Ở bò sữa năng suất cao ăn

kh ẩu phần cơ sở là ngô ủ chua khi thay thế 1,5% urê bằng 2,2% nitrate đã giảm được lượng methane thải ra 16% và sự giảm này còn tiếp tục sau 4 tháng tiếp

theo (Van Zijderveld et al., 2010b)

Nhi ều báo cáo khác cũng cho thấy hiệu quả của bổ sung các muối nitrate thay cho urê đến giảm phát thải methane trong dạ cỏ trong điều kiện in vitro (Binh Phuong et al., 2011; Du Thuy Thanh et al., 2011; Inthapanya et al., 2011)

Trong điều kiện in vivo các kết quả cũng tương tự trên bò (Van Zijderveld et al., 2010b), trên dê (Nguyen Ngoc Anh et al., 2010), trên cừu (Nolan et al., 2010)

2.4.2 Giảm thiểu CH4 từ chăn nuôi gia súc nhai lại thông qua nâng cao sức khỏe, khả năng sinh sản và quản lý

Phát th ải khí nhà kính của hệ thống có thể giảm tối thiểu thông qua cải tiến sức khỏe của đàn và sinh sản (tăng tuổi thọ và sản lượng), và thông qua biện

pháp gi ảm số lượng gia súc thay thế phải giữ lại trong đàn và giảm các chất thải phải xử lý (Garnsworthy, 2004; O’Mara, 2004) Cải tiến năng suất sinh sản của đàn ở mức như năm 1995 ở Anh có thể làm giảm 24% phát thải CH4/bò cái do t ăng

hi ệu quả sản xuất, giảm đàn thay thế và rút ngắn khoảng cách giữa hai lứa đẻ (Garnsworthy, 2004)

Chi ến lược chủ yếu giảm thải khí methane từ bò sữa là cải tiến chất lượng

kh ẩu phần và tăng hiệu quả sản xuất sữa (Bell et al., 2008) Cải tiến chất lượng

khẩu phần là giải pháp ngắn hạn, còn tăng hiệu quả sản xuất sữa là giải pháp chi ến 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 đầu con, tăng năng suất

s ữa/bò/năm là một cách để giảm khí thải methane từ chăn nuôi bò sữa (O’Mara et al., 2008) C ũng theo O’Mara et al (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

t ổng nhu cầu năng lượng sẽ giảm đi và CH4đi 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 được cải thiện, thì thời gian đạt khối lượng giết mổ giảm nên tổng CH4 cho m ột

đời gia súc cũng sẽ giảm (O’Mara et al., 2008) Tuy nhiên, khi tăng năng suất gia

súc, tuổi đời của gia súc giảm, phải nuôi nhiều gia súc thay thế hơn nên CH4 có khi l ại tăng lên Chiến lược giảm CH4 ph ải dựa trên toàn bộ chu kỳ sản xuất của một gia súc (O’Mara et al., 2008)

2.4.3 Giảm thiểu CH4 từ chăn nuôi gia súc nhai lại thông qua chọn lọc ở đàn gia súc

Ch ăn nuôi bò sữa đã tạo ra những tiến bộ lớn về hiệu quả trong 60 năm qua

do nh ững thay đổi về công tác giống, dinh dưỡng và quản lý đàn (Capper et al.,

2009) Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về thịt và sữa cho đến tận năm 2050

(Gerber et al., 2010), n ăng suất sữa/bò cái đã tăng mạnh trong 30 năm qua chủ yếu

do chọn lọc di truyền và dinh dưỡng tốt hơn Chọn lọc di truyền có xu hướng tập trung ch ủ yếu vào các tính trạng sản xuất (năng suất sữa, mỡ sữa và protein sữa)

h ơn là vào các tính trạng sức khỏe của gia súc Mặc dù hiện nay hầu hết các nước

đã đưa thêm các tính trạng về sức khỏe vào các mục tiêu tạo giống hiện đại (Bell et al., 2012), có chú ý đến giảm phát thải khí nhà kính, chủ yếu là CH4

L ợi ích chính của chọn lọc nhằm cải thiện hiệu quả sản xuất là tăng năng suất và hiệu quả chung (có nghĩa là tỷ lệ năng suất sữa trên nguồn đầu vào)

b ằng cách trước hết giảm chi phí cho duy trì ở gia súc và sau đó giảm số đầu gia súc phải nuôi để tạo ra một số lượng sản phẩm cố định (Capper et al.,

2009; Wall et al., 2010)

Nhi ều nghiên cứu đã cho thấy chọn lọc theo các tính trạng về sức khỏe (tuổi thọ sản xuất, sức khỏe và sinh sản) sẽ giúp làm giảm khí thải nhà kính vì giúp

gi ảm số gia súc thừa phải nuôi (Wall et al., 2010) Ví dụ khi chọn lọc nâng số lứa

s ữa của bò từ 3,02 lên 3,5 lứa đã giảm lượng khí thải methane 3% (Wall et al.,

2010) Cải tiến sức khỏe và sinh sản sẽ làm giảm tỷ lệ loại thải không mong

mu ốn do đó làm giảm khí thải từ chăn nuôi dê, cừu, bò thịt và bò sữa vì giảm được số gia súc thay thế đàn cần nuôi Nâng cao sinh sản sẽ giảm khoảng cách hai l ứa đẻ, giảm được số ngày nuôi không chửa hay không sản xuất (Wall et al.,

2010) Nâng cao s ức khỏe của gia súc làm giảm tỷ lệ mắc bệnh, giảm giá thành sản xuất và quan trọng hơn là giảm khí thải vì lúc gia súc ốm chúng không sản

xu ất nhưng vẫn tạo ra khí nhà kính gây ô nhiễm môi trường Rất nhiều các tính trạng về sức khỏe như tuổi thọ sản xuất và khả năng sinh sản có ảnh hưởng gián

ti ếp đến môi trường (Wall et al., 2010)

Gi ảm thiểu khí nhà kính do chọn lọc di truyền ở bò cái sữa trong quá khứ đạt được chủ yếu thông qua tăng năng suất và hiệu quả nên giảm được chi phí duy trì gia súc trong hệ thống chăn nuôi, cần ít gia súc hơn để sản xuất cùng một

l ượng sản phẩm Dựa vào các mục tiêu chọn giống hiện nay, một tốc độ giảm khí nhà kính tương tự được kỳ vọng trong một tương lai gần

2.5 KỸ THUẬT XÁC ĐỊNH KHÍ METHANE DẠ CỎ

Để phát triển các chiến lược giảm thiểu khí methane sản sinh ra từ gia súc nhai lại, chúng ta phải xác định được lượng methane thải ra Hiện nay, có nhiều kỹ thuật khác nhau được sử dụng để đo lượng methane thải ra trong điều kiện in vitro và từ cá

thể hay nhóm động vật Mỗi phương pháp có những ưu, nhược điểm riêng Trong

nh ững năm gần đây, các phương pháp được sử dụng phổ biến để định lượng methane bao g ồm:

2.5.1 Kỹ thuật hô hấp

S ử dụng kỹ thuật hô hấp để đo methane là phương pháp truyền thống của các nhà dinh dưỡng gia súc nhai lại Chúng được dùng để thu thập hầu hết các thông tin liên quan đến 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 đều có quy

lu ật chung là một vòng tuần hoàn khí mở 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 để dẫn không khí s ạch từ bên ngoài vào (lỗ này ở head hood và mặt nạ thì không cần thiết

vì khí s ạch đi vào bằng các khe hở tiếp giáp cổ hoặc mặt gia súc) và 1 lỗ để không khí t ừ buồng đi ra Không khí trong hệ thống chỉ lưu thông theo 1 chiều nhờ bơm hút khí g ắn với lỗ đưa khí ra Hệ thống bơm này thổi không khí đi qua một thiết bị

đo lưu lượng để xác định tổng lượng khí được hút ra khỏi buồng hô hấp và lưu vào máy tính nh ờ phần mềm ghi chép và lưu giữ số liệu chuyên dụng Ngoài ra một máy phân tích n ồng độ khí methane cũng được lắp đặt để tự động lấy mẫu và phân tích nồng độ khí methane theo chu kỳ 5 phút/lần đối với luồng không khí đi ra từ

h ệ thống (đã có methane do gia súc thải ra) và 20 phút/ lần đối với mẫu không khí sạch đi vào Khi gia súc được nuôi nhốt hoặc gắn hệ thống này, methane thải ra sẽ hòa cùng không khí xung quanh đầu con vật và được hút ra theo hệ thống bơm nói trên T ổng lượng khí methane mà gia súc thí nghiệm sản sinh ra được xác định từ

s ố liệu ghi chép của máy phân tích nồng độ khí methane và thiết bị xác định tổng

l ưu lượng khí đi ra khỏi hệ thống

Ưu điểm của phương pháp này là đo chính xác lượng methane thải ra từ dạ

cỏ (Bhatta et al., 2007) Tuy nhiên nhược điểm của kỹ thuật này là hạn chế sự di chuy ển của con vật, chi phí để xây dựng và duy trì hoạt động hệ thống khá cao, yêu cầu nhiều nhân lực

2.5.2 Kỹ thuật khí đánh dấu

Nguyên lý của phương pháp là: phát thải khí methane có thể đo đạc được

n ếu tốc độ phát thải của một chất khí đánh dấu trong dạ cỏ được biết Để làm

vi ệc này cần có một chất khí không độc, trơ về mặt sinh lý học ổn định Hơn nữa, khí này cũng phải trộn được với khí ở dạ cỏ như methane Sulfur hexafluoride (SF6) được chọn vì đáp ứng được các tiêu chí nêu trên - nó là chất khí vô cơ không màu, không mùi, không gây cháy, rẻ, có thể xác định ở nồng độ cực thấp

và r ất dễ phân tích Người ta thường dùng khí trơ SF6 làm ch ất đánh dấu để xác định lượng methane thải ra từ động vật nhai lại trong điều kiện sản xuất Kỹ thuật khí đánh dấu sulfur hexafluoride phát triển đã phá vỡ những hạn chế của những

k ỹ thuật khác Trong kỹ thuật này, một ống thấm nhỏ có chứa sulfur hexafluoride (SF6) được đưa vào dạ cỏ Tỷ lệ giải phóng của SF6 từ ống thấm được biết trước khi l ắp đặt ống vào con vật Một dây được gắn với một ống mao dẫn được đặt trên đầu của con vật và kết nối với một hộp nhỏ đã hút chân không để lấy mẫu

Khi thu m ẫu thì van lấy mẫu được mở ra và một lượng mẫu không khí xung quanh miệng và mũi của con vật được thu thập với tỷ lệ nhất định Các mạch thu khí s ẽ được đóng lại khi áp lực trong mạch khoảng 0,5 atm Tùy theo thời gian thu m ẫu mà người ta có thể thay đổi chiều dài hoặc đường kính của ống mao dẫn Sau khi thu th ập mẫu, ống đựng sẽ được bơm nitơ vào cho đến khi áp suất trong ống tương đương với áp không khí (khoảng 1 atm) Nồng độ khí methane và SF6sau đó được xác định bởi phương pháp sắc ký khí Lượng khí methane sản sinh

được tính như sau:

QCH4 = QSF6 × [CH4]/[SF6] Trong đó QCH4 là l ượng khí methane sản sinh (g/ngày); QSF6 là t ỷ lệ giải phóng c ủa SF6 t ừ ống thấm, [CH4] và [SF6] được đo nồng độ trong ống đựng (g/ngày)

Johnson et al (1994) so sánh gi ữa 55 lần đo sử dụng kỹ thuật SF6 v ới 25

l ần đo sử dụng kỹ thuật buồng hô hấp trên bò và cho thấy rằng lượng methane ước tính bằng SF6 tương đương 93% lượng methane thu được từ buồng hô hấp

S ự khác biệt này là không đáng kể Trong các nghiên cứu của Pinares-Patino (2000) so sánh trên bê sữa và Boadi et al (2002) xác định trên cừu cũng cho kết

qu ả tương tự

Ưu điểm của kỹ thuật này là không hạn chế sự vận động của động vật, không c ần thiết phải thu mẫu trực tiếp từ dạ cỏ và họng của gia súc Nhược điểm

là (i) SF6 có tác động gây hiệu ứng nhà kính gấp 23.900 lần so với CO2, thời gian

t ồn tại trong khí quyển 3.200 năm (Machmuller and Hegarty, 2005); (ii) SF6 còn t ồn lưu trong thịt và sữa động vật; (iii) Con vật cần phải huấn luyện để đeo dây và hộp thu khí

2.5.3 Kỹ thuật sinh khí in vitro

K ỹ thuật sinh khí in vitro được sử dụng để mô phỏng quá trình lên men dạ cỏ

trong phòng thí nghi ệm từ lâu (Storm et al., 2012) Trong những năm gần đây, các

khí nhà kính phát thải từ nông nghiệp ngày càng tăng Do đó, kỹ thuật sinh khí in

vitro truy ền thống đã được thay đổi để xác định các loại khí này đặc biệt là khí methane

Trong kỹ thuật sinh khí in vitro, thức ăn được ủ với hỗn hợp dịch dạ cỏ, dung d ịch đệm và các khoáng chất ở 390C trong m ột khoảng thời gian nhất định,

cụ thể là 24, 48, 72 và 96 giờ với ba lần lặp lai Tổng lượng khí sinh ra được ghi

chép và thu l ại đem phân tích thành phần của hỗn hợp khí để xác định số liệu về lượng methane sản sinh ra Đồng thời, kỹ thuật này cũng xác định được tỷ lệ phân gi ải in vitro của thức ăn Như vậy, ta có thể tính toán được khả năng giảm

thi ểu methane trong quá trình phân giải thức ăn Kết quả của các thí nghiệm này được thể hiện bằng lượng methane phát thải trên mỗi gam vật chất khô, vật chất khô tiêu hóa hay m ỗi gam NDF tiêu hóa Có nhiều hệ thống sinh khí in vitro được sử dụng để xác định lượng methane ví dụ như xylanh (Bhatta et al., 2006;

Blummel and Orskov, 1993), mô ph ỏng dạ cỏ (rusitec) (Bhatta et al., 2006), hệ

thống gas production tự động hoàn toàn (Pellikaan et al., 2011)

Ưu điểm của phương pháp này là đơn giản, chi phí thấp Một lúc ta có thể

ch ạy hàng trăm nghiệm thức Chúng ta cũng có thể tăng số lần lặp lại của mỗi nghi ệm thức để bảm bảo được độ tin cậy cao của các số liệu thu được Phương pháp này rất phù hợp với các nước đang phát triển, nơi mà nguồn kinh phí phục

v ụ cho nghiên cứu chưa nhiều Một nhược điểm 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 th ường, ở các thí nghiệm trên vật nuôi thì con vật được ăn thích nghi với loại thức ăn thí nghiệm Bởi vì dịch dạ cỏ được lấy từ con vật ăn khẩu phần thích nghi v ới khẩu phần ít nhất 14 ngày

M ỗi phương pháp có những ưu, nhược điểm riêng Trong nghiên cứu này

v ới chiến lược giảm thiểu khí methane sản sinh ra từ gia súc nhai lại, cần phải xác định được lượng methane thải ra Vì vậy chúng tôi sử dụng kỹ thuật sinh khí

in vitro gas production, ph ương pháp được sử dụng phổ biến, đơn giản và có chi phí th ấp

2.6 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

2.6.1 Tình hình nghiên cứu trong nước

Trong nh ững năm qua, số lượng vật nuôi nói chung và số lượng bò nói riêng đang có khuynh hướng tăng trưởng mạnh mẽ theo từng năm Theo kết quả báo cáo s ơ bộ tổng điều tra 1/4/2015 của Tổng cục Thống kê, tại thời điểm 1/4/2015 cả nước có 2,6 triệu con trâu; 5,3 triệu con bò; đàn bò sữa tiếp tục phát tri ển, đạt 253,7 nghìn con Việc tăng trưởng mạnh mẽ số lượng bò thịt và bò sữa

là nguyên nhân ch ủ yếu dẫn đến tăng lượng chất thải từ chăn nuôi, đặc biệt là ngu ồn khí gây hiệu ứng nhà kính phát ra từ dạ cỏ Methane là chất khí có tác

d ụng gây hiệu ứng nhà kính cao gấp 20 lần so với CO2 ( Đinh Văn Cải, 2009) Vì vậy, chúng ta cần có các nghiên cứu để định lượng được lượng methane thải ra từ động vật nhai lại, xây dựng các chiến lược để hạn chế sự phát thải của loại khí nhà kính này Lê Đình Phùng và Lê Đức Ngoan (2015) đã ước tính lượng khí

CH4 t ừ lên men dạ cỏ với quy mô đàn bò sữa là 8,7 con/hộ; năng suất sữa trung bình 4,34 t ấn/con/chu kỳ 305 ngày Ước tính lượng khí CH4 t ừ lên men dạ cỏ phát thải là 590,4 ± 359,8 kg/hộ/năm, tương đương khoảng 14,8 ± 8,99 tấn CO2eq Ti ềm năng gây hiệu ứng nhà kính từ lên men dạ cỏ khoảng 520 ±130 kg

CO2eq/t ấn sữa So với cỏ Voi (Pennissetum purpureum) và cỏ Guinea (Panicum maximum) hoặc thân lá cây ngô (Zea mays; 50% trong khẩu phần), sử dụng cỏ Ruzzi (Brachiaria ruziziensis) có th ể làm tăng 14% lượng sữa và giảm 9,4% tiềm năng gây hiệu ứng nhà kính

Đinh Văn Tuyền (2010) đã sử dụng buồng hô hấp để xác định lượng methane s ản 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 động từ 300-320 l/con/ngày

Để giảm thiểu lượng khí methane sản sinh từ quá trình lên men dạ cỏ đã có nhi ều giải pháp được đưa ra Trong đó các công trình nghiên cứu chủ yếu tập trung vào các giải pháp về dinh dưỡng Trương Văn Hiểu và cs (2014) đã đánh giá ảnh hưởng của ngọn lá khoai mỳ trong khẩu phần đến tỷ lệ tiêu hóa và sinh khí methane c ủa bò lai Sind Kết quả cho thấy khi bổ sung 20% ngọn lá khoai mỳ khô, ng ọn lá khoai mỳ ủ chua, ngọn lá khoai mỳ tươi vào khẩu phần cỏ voi cho

bò đã làm tăng tiêu thụ các dưỡng chất thức ăn, tăng tỷ lệ tiêu hóa thức ăn và làm giảm sự phát thải khí CH4 từ 21,8 - 23,1% so với nghiệm thức không bổ sung

ng ọn lá khoai mỳ

G ần đây tannin được coi là hợp chất thứ cấp rất có ý nghĩa trong việc giảm thi ểu methane dạ cỏ Tuy nhiên, trong lĩnh vực thức ăn chăn nuôi chúng ta có hai quan điểm khác 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 đường tiêu hoá làm giảm tỷ lệ tiêu hoá protein th ức ăn, giảm thu nhận thức ăn, giảm sinh trưởng, giảm sản lượng của vật nuôi (D ương Thanh Liêm, 2008) và cần phải khắc phục ảnh hưởng có hại của tannin b ằng cách xử lý kiềm (bổ sung urê) hoặc phối hợp thức ăn chứa tannin với sunphat s ắt hoặc polyethilene glycol - 4000 (PEG-4000) (Vũ Duy Giảng, 2001)

Ng ược lại, theo Nguyễn Xuân Trạch (2003) lại cho rằng bổ sung tannin vào khẩu

ph ần ăn của gia súc nhai lại ở mức thấp (20-40 g/kg vật chất khô thức ăn) sẽ làm

t ăng hiệu quả sử dụng protein của gia súc Để đạt được hai mục tiêu giảm thiểu methane và duy trì được tỷ lệ tiêu hóa của khẩu phần, chúng ta cần phải xác định được nguồn tannin cũng như tỷ lệ bổ sung thích hợp vào khẩu phần ăn của gia súc nhai l ại

Theo báo cáo của Phạm Quang Ngọc và cs (2013) nguồn tannin có ảnh

h ưởng rất khác nhau đến lượng methane sinh ra và lên men, tiêu hóa dạ cỏ trong

điều kiện in vitro Bổ sung tannin từ lá keo dậu và lá sắn tốt hơn tannin tinh

khi ết, tannin từ lá chè đại kém nhất về hiệu quả Lượng tannin bổ sung đã có ảnh

h ưởng rất khác nhau đến lượng methane sản sinh ra Về tổng thể khi xem xét cả

l ượng methane sinh ra và lên men, tiêu hóa dạ cỏ trong điều kiện in vitro thì mức

tannin 0,3% t ừ lá keo tai tượng, keo lá tràm là tốt nhất Riêng tannin tinh khiết có thể dùng hiệu quả nhất ở mức 0,4%

H ồ Quảng Đồ (2014) tiến hành thử nghiệm bổ sung tannin ở các mức 0, 4,

6, 8% tannin (v ật chất khô) vào khẩu phần của bò lai Sind Các chỉ tiêu theo dõi

nh ư lượng VCK ăn vào, tỷ lệ tiêu hóa, khả năng tăng trọng của bò đều cao hơn so

v ới khi không bổ sung tannin Khi bổ sung các mức tanin từ 4 - 8%, hàm lượng khí methane sinh ra có khuynh hướng giảm Bổ sung mức 6% tanin trong khẩu phần cho tỷ lệ tiêu hóa và tăng trưởng là cao nhất

Vi ệt Nam là nước nằm trong khu vực nhiệt đới, hệ thực vật rất đa dạng và phong phú Trong đó, hầu hết các loài thực vật đều chứa một hàm lượng tannin nhất định Đặc 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 ph ượng (Bonducpina pulcierrina) có hàm l ượng tannin lần lượt là 16,63 và 7,69% vật chất khô (Hồ

Th ị Liễu, 2004), trong vỏ quả măng cụt có chứa 7-13% tannin (Đỗ Tất Lợi, 2004) Hiện nay, măng cụt ở Việt Nam phân bố chủ yếu ở đồng bằng sông Cửu Long với tổng diện tích 4.900 ha với sản lượng tổng cộng khoảng 4.500 tấn trái cây (kho ảng 1 tấn/ha) Như vậy ta có thể sử dụng nguồn tannin sẵn có từ vỏ

qu ả măng cụt bổ sung vào khẩu phần ăn của gia súc nhai lại để giảm thiểu khí methane

2.6.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Theo báo cáo c ủa FAO (FAO, 2006a), chăn nuôi có vai trò đáng kể làm trái đất nóng lên do khí thải nhà kính vào khí quyển và là một trong những đe dọa lớn cho môi tr ường toàn cầu Có ba loại khí thải nhà kính là carbon dioxit (CO2), methane (CH4) và nitrous oxide (N2O) (Steinfeld et al., 2006) Khí methane (CH4) và nitrous oxide (N2O) có ti ềm năng gây hiệu ứng nhà kính lớn hơn rất nhiều so với CO2 Khí thải nhà kính từ chăn nuôi gia súc nhai lại chủ yếu là methane sinh ra trong quá trình phân gi ải và tiêu hóa thức ăn trong dạ cỏ Giảm thiểu thải khí methane từ gia súc nhai lại đạt được hai mục đích: giảm khí nhà kính toàn cầu, nâng cao hi ệu quả sử dụng thức ăn (Martin et al., 2008) Có nhiều cách để giảm

th ải khí methane từ gia súc nhai lại: Thay đổi con đường trao đổi chất, thay đổi tổ

h ợp vi sinh vật dạ cỏ hay tác động để thay đổi sinh lý tiêu hóa dạ cỏ (Martin et al., 2008)

Hi ện nay, cả tannin và saponins trong cây cỏ gần đây nhận được rất nhiều quan tâm của các nhà khoa học dinh dưỡng vì khả năng giảm methane từ dạ cỏ

(Simone et al., 2008) Theo Waghorn (2008), Goel and Makkar, (2012), ảnh hưởng của tannin là có điều kiện và phụ thuộc vào thành phần của nó Còn theo

Pellikaan et al (2011), l ượng khí sinh ra trong điều kiện in vitro và lượng

methane t ạo ra phụ thuộc vào đặc tính của tannin như loại tannin, độ hòa tan của tannin Jayanegara et al (2009) tiến hành nghiên cứu trên hai loại tannin khác nhau và đã kết luận rằng bổ sung tannin tự do (Hydrazable tannin) từ vỏ hạt dẻ (chestnut) và cây thù dù (sumach) vào khẩu phần đã làm giảm lượng khí methane th ải ra lần lượt là 6,5% và 7,2%, trong khi đó, bổ sung tannin cô đặc (condensed tannin) t ừ cây mẻ rìu (quebracho) và cây xấu hổ (mimosa) không

làm giảm đáng kể lượng methane sản sinh ra thậm chí ở mức bổ sung cao nhất Trong điều kiện in vitro, khi bổ sung 20% Biophytum petersianum (có 4,3% tannin) và Sesbania grandiflora (có 1,9% tannin) vào ch ất nền đã làm giảm lần lượt từ 17 – 25% và 9,2 -10,3% lượng methane thải ra mà không ảnh hưởng đến

t ỷ lệ tiêu hóa chất khô (Hariadi and Santoso, 2010)

Trong điều kiện in vivo, Grainger et al (2009) đã bổ sung hai mức tannin (8,6

và 14,6 g/kg DMI) được 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 đã làm giảm thiểu 11,5

và 28% methane thải ra, nhưng cũng làm giảm tỷ lệ tiêu hóa của khẩu phần

Theo Carulla (2005) khi b ổ sung tannin với mức độ 41 g/kgDM vào khẩu phần

sẽ làm giảm hàm lượng amoniac ở dạ cỏ, giảm lượng nitrogen của nước tiểu thải ra môi tr ường và điều này không ảnh hưởng đến nitrogen của cơ thể gia súc và năng lượng tích lũy mà còn làm giảm 13% khí CH4 so với các nghiệm thức đối chứng Những kết quả nghiên cứu gần đây của nhiều tác giả, khi sử dụng các loại cây ch ứa tannin trong khẩu phần của dê dẫn đến lượng ăn vào tăng, tăng trưởng cao h ơn so với nghiệm thức đối chứng ở mức 5 % (Nguyen Thị Thu Hong, 2008,

2011; Bui Phan Thu Hang, 2011; Siton Kongvongxay et al., 2011) Một nghiên

c ứu gần đây ở dê cho thấy khẩu phần có chứa 5,6 g tannin tổng số/kg DM đã làm giảm hệ số phát thải methane từ 7,9% (khẩu phần đối chứng) xuống 6,0 % tổng

n ăng lượng thô ăn vào (Bhatta et al., 2012)

Theo Woodward et al (2001) b ổ sung 0,4% tannin từ vỏ hạt sen vào khẩu

ph ần ăn của cừu đã làm giảm 28,5% lượng khí methane thải ra Tannin như là chất bổ sung hay thức ăn thường (Beauchemin and McGinn, 2006) có tiềm năng

gi ảm methane từ lên men dạ cỏ đến 20%

B ổ sung các muối nitrate và biochar vào khẩu phần của gia súc nhai lại cũng là một giải pháp mới nhằm giảm thiểu khí methane Bổ sung các muối nitrate là ph ương thức để cung cấp nitơ cho quá trình lên men dạ cỏ đồng thời làm gi ảm thiểu khí methane Leng (2008) cho thấy nitrate có thể sử dụng như một nguồn nitơ dễ lên men trong dạ cỏ nếu có thời gian thích nghi và một số điều

ki ện dinh dưỡng cho dạ cỏ được đáp ứng, đặc biệt là đủ lưu huỳnh Kết quả thí nghiệm của Sophea and Preston (2010) cho thấy dê vẫn khỏe mạnh khi cho ăn potassium nitrate ở mức cao (6% chất khô khẩu phần) Theo Guo et al (2009)

khi s ử dụng nitrate trong điều kiện in vitro đã làm giảm sinh methane và tăng tổng

hợp protein ở vi sinh vật dạ cỏ so với dùng urê Sangkhom et al (2011) cũng cho kết

qu ả tương tự với thức ăn là rơm

Hansen et al (2012) nghiên c ứu tác dụng của ba sản phẩm biochar từ khí hóa, gỗ, và rơm trong điều kiện invitro tới khả năng lên men thức ăn và sản xuất

CH4 t ừ dạ cỏ Các chất phụ gia đã được định lượng ở mức 9% vật chất khô thức

ăn (DM) Bổ sung biochar làm giảm CH4 t ừ 11% - 17% so với đối chứng Biochar được sử dụng như một chất phụ gia thức ăn chăn nuôi, có thể giảm sinh khí methane

PHẦN 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU

Địa điểm nghiên cứu: Trung tâm Thực nghiệm và Bảo tồn vật nuôi, Viện Chăn nuôi

3.2 THỜI GIAN NGHIÊN CỨU

Th ời gian nghiên cứu: Từ tháng 9/2014 đến tháng 8/2015

3.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU

* Đối tượng nghiên cứu

V ỏ quả măng cụt (VMC), biochar (than củi), urê, sodium nitrate (NaNO3)

* Vật liệu nghiên cứu

Bảng 3.1 Cấu trúc và giá trị dinh dưỡng của khẩu phần cơ sở

- 02 bò Lai Sind m ổ lỗ dò có gắn canula

- Vỏ quả măng cụt được thu thập tại các chợ đầu mối ở khu vực Hà Nội

- Hóa ch ất và các dụng cụ làm gas production

- T ất cả các mẫu thức ăn được phân tích các chỉ tiêu: Vật chất khô (VCK), protein thô, lipid, x ơ thô, NDF, ADF, khoáng tổng số (Ash) và được phân tích tại phòng Phân tích th ức ăn và sản phẩm chăn nuôi - Viện Chăn nuôi

S ấy khô, nghiền các nguyên liệu thức ăn khẩu phần và thức ăn bổ sung được nghiền nhỏ đến kích thước ≤1mm

Mẫu thức ăn (khẩu phần ăn cơ sở) được xây dựng theo dạng hỗn hợp hoàn

ch ỉnh, có mật độ dinh dưỡng đáp ứng nhu cầu cho bò sinh trưởng theo tiêu chuẩn NRC (1996) (10-11 MJ ME/kgVCK và 12-14% protein thô) phối trộn tại Bộ môn Dinh d ưỡng và thức ăn chăn nuôi, Viện Chăn nuôi Nguyên liệu dùng để xây

d ựng khẩu phần cơ sở là các nguồn thức ăn sẵn có (cỏ voi, đậu tương, bột sắn, cám ngô, cám g ạo) thường dùng trong các cơ sở chăn nuôi

3.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- N ội dung 1: Xác định thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của thức

ăn thí nghiệm

- N ội dung 2: Xác định ảnh hưởng của các mức vỏ quả măng cụt kết hợp

v ới urê, sodium nitrate và biochar bổ sung vào chất nền (khẩu phần cơ sở) đến tổng lượng khí sản sinh trong điều kiện in vitro

- Nội dung 3: Xác định ảnh hưởng của các mức vỏ quả măng cụt kết hợp

v ới urê, sodium nitrate và biochar bổ sung vào chất nền (khẩu phần cơ sở) đến tỷ

lệ tiêu hóa chất hữu cơ trong điều kiện in vitro

- N ội dung 4: Ảnh hưởng của các mức vỏ quả măng cụt kết hợp với urê, sodium nitrate và biochar b ổ sung vào chất nền (khẩu phần cơ sở) đến lượng khí methane sản sinh trong điều kiện in vitro

3.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.5.1 Thiết kế thí nghiệm

Sau khi xác định được vật chất khô của mẫu (khẩu phần cơ sở), vỏ quả

m ăng cụt, urê và sodium nitrate sẽ được bổ sung vào khẩu phần cơ sở với các tỷ

lệ khác nhau Tỷ lệ sử dụng vỏ quả măng cụt trong khẩu phần được tính theo

kh ối lượng tannin tổng số/kg vật chất khô, còn urê, sodium nitrate và biochar được tính theo % vật chất khô Mẫu phối trộn này được gọi là khẩu phần Như

v ậy sẽ có 9 khẩu phần (1 mẫu đối chứng và 8 mẫu thí nghiệm) Sau khi phối trộn, tất cả các mẫu này sẽ được chia làm hai phần, một phần đem phân tích thành

ph ần hóa học, phần còn lại đưa vào làm thí nghiệm in vitro gas production

Thi ết kế thí nghiệm: Thí nghiệm được thiết kế hoàn toàn ngẫu nhiên

S ơ đồ bố trí thí nghiệm được trình bày ở bảng 3.2

Bảng 3.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm

V ỏ quả măng cụt (1%) x Sodium Nitrat (3%) VMC 1% x NaNO3 3% 3

V ỏ quả măng cụt (2%) x Sodium Nitrat (2%) VMC 2% x NaNO 3 2% 3

Vỏ quả măng cụt (3%) x Sodium Nitrat (1%) VMC 3% x NaNO 3 1% 3

3.5.2 Thí nghiệm in vitro gas production

Ph ương pháp thí nghiệm in vitro gas production được tiến hành theo

ph ương pháp của Menke and Steingass (1988) gồm các bước: chuẩn bị mẫu thức

ăn ủ, xylanh và dịch dạ cỏ; chuẩn bị dung dịch đệm và pha chế dịch ủ; tiến hành thí nghi ệm

3.5.2.1 Chuẩn bị mẫu ủ, xylanh và dịch dạ cỏ

Theo ph ương pháp của Menke and Steingass (1988) với thức ăn có độ hoà tan kém, thức ăn có hàm lượng xơ cao khối lượng mẫu nên cân là 200 ± 5mg Sau

đó đặt lượng mẫu thức ăn vừa cân xuống đáy của xylanh (các xylanh đã được rửa

s ạch, sấy khô), không để mẫu dính vào thành xylanh vì có thể gây sai số đối với kết quả sinh khí Mỗi mẫu thường được tiến hành với 3 xylanh Lắp pittông đã được bôi trơn bằng vasơlin vào xylanh (vasơlin giúp cho pittông có thể trượt dễ dàng khi bị đẩy bởi áp suất do cột khí sinh ra trong quá trình ủ, mặt khác làm pittông tr ở lên kín khít với xylanh hơn để khí sinh ra không bị thoát ra ngoài) Không l ắp pittông sát tận đáy xylanh, để một khoảng trống để theo dõi xem xylanh

có bị hở không sau khi đã buộc (kẹp) đầu còn lại Các xylanh đã chứa mẫu được

đưa vào bảo quản trong tủ ấm 390C trước khi cho dung dịch ủ vào

D ịch dạ cỏ lấy từ 2 bò mổ lỗ dò giống lai Sind ăn khẩu phần thức ăn (cỏ voi, bột đậu tương, bột sắn, bột ngô, cám gạo) theo tiêu chuẩn NRC (1996) (10-

11 MJ/kgVCKvà 12-14% protein thô trong kh ẩu phần) nuôi trong cùng điều kiện Tiến hành trước khi cho ăn sáng để đảm bảo thành phần và hoạt lực của vi sinh v ật trong dạ cỏ tương đối ổn định Dịch dạ cỏ lấy từ 2 bò ở cùng thời điểm,

l ấy khoảng 1lít rồi trộn với nhau, đựng trong một bình kín (để đảm bảo yếm khí)

và được giữ ấm trong bể (bồn) nước ấm 390C đến khi pha chế dung dịch ủ Dịch

d ạ cỏ trước khi tiến hành đem pha chế thành dung dịch ủ phải được lọc (có thể lọc bằng vải gạc) để đảm bảo loại trừ các mảnh thức ăn lớn còn lẫn ở trong dịch

d ạ cỏ làm ảnh hưởng không tốt đến kết quả sinh khí trong thí nghiệm

3.5.2.2 Chuẩn bị dung dịch đệm và pha chế dịch ủ

Dung d ịch đệm thường gồm các loại sau: dung dịch đệm 1, dung dịch khoáng đa lượng, dung dịch khoáng vi lượng, dung dịch Resazurin (dung dịch chỉ thị) Các dung dịch trên có thể được pha chế trước và bảo quản đến ngay

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

dịch đệm 2 (dung dịch này chỉ được pha chế ngay trước khi tiến hành thí nghiệm, nên th ường gọi là dung dịch tươi) Các dung dịch đệm 1, dung dịch khoáng đa

l ượng, dung dịch khoáng vi lượng, dung dịch đệm 2 được pha chế theo bảng 3.3

và 3.4

Bảng 3.3 Bảng pha chế các dung dịch đệm 1, dung dịch khoáng đa lượng,

dung dịch khoáng vi lượng cần thiết và dung dịch Resazurin

Hoà v ới nước cất thành 1 lít dung dịch 1 g CoCl 2 6H 2 O

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

Dung d ịch đệm 2 sau khi pha xong được đổ vào một bình tam giác và đặt trong một bể nước ấm 38 - 390C (trong nghiên cứu này đặt dung dịch đệm 2 trong máy khu ấy từ có bể nước làm ấm) trong vòng 25 - 30 phút Sau đó cho dung d ịch khử vào và liên tục sục khí CO2 vào bình tam giác để tạo môi trường

y ếm khí cho đến khi mẫu dung dịch chuyển sang màu hồng nhạt rồi chuyển màu sáng Bình tam giác v ẫn được giữ ấm và liên tục được sục khí CO2 cho đến khi trộn lẫn dịch dạ cỏ vào Dung dịch ủ bao gồm dung dịch đệm 2 và dịch dạ cỏ đã được lọc, trộn lẫn theo tỷ lệ dung dịch đệm 2/ dung dịch dạ cỏ là 2/1 Sau khi đã pha ch ế xong dung dịch đệm 2 và chuẩn bị xong dung dịch dạ cỏ, tiến hành đổ dung dịch dạ cỏ vào bình tam giác nói trên theo tỷ lệ 1/2 và vẫn tiếp tục sục khí

CO2, dung d ịch được tạo ra là dịch ủ Dung dịch này được giữ ấm ở 38 - 390C và liên tục sục khí CO2 cho đến khi bơm vào các xylanh chứa mẫu