Ảnh hưởng của bổ sung chế phẩm sinh học B vào khẩu phần thức ăn giàu xơ đến đặc điểm phân giải IN SACCO và sinh trưởng của bò thịt (Luận văn thạc sĩ)

Ảnh hưởng của bổ sung chế phẩm sinh học B vào khẩu phần thức ăn giàu xơ đến đặc điểm phân giải IN SACCO và sinh trưởng của bò thịt (Luận văn thạc sĩ)Ảnh hưởng của bổ sung chế phẩm sinh học B vào khẩu phần thức ăn giàu xơ đến đặc điểm phân giải IN SACCO và sinh trưởng của bò thịt (Luận văn thạc sĩ)Ảnh hưởng của bổ sung chế phẩm sinh học B vào khẩu phần thức ăn giàu xơ đến đặc điểm phân giải IN SACCO và sinh trưởng của bò thịt (Luận văn thạc sĩ)Ảnh hưởng của bổ sung chế phẩm sinh học B vào khẩu phần thức ăn giàu xơ đến đặc điểm phân giải IN SACCO và sinh trưởng của bò thịt (Luận văn thạc sĩ)Ảnh hưởng của bổ sung chế phẩm sinh học B vào khẩu phần thức ăn giàu xơ đến đặc điểm phân giải IN SACCO và sinh trưởng của bò thịt (Luận văn thạc sĩ)Ảnh hưởng của bổ sung chế phẩm sinh học B vào khẩu phần thức ăn giàu xơ đến đặc điểm phân giải IN SACCO và sinh trưởng của bò thịt (Luận văn thạc sĩ)Ảnh hưởng của bổ sung chế phẩm sinh học B vào khẩu phần thức ăn giàu xơ đến đặc điểm phân giải IN SACCO và sinh trưởng của bò thịt (Luận văn thạc sĩ)

TRẦN QUỐC KHÁNH

ẢNH HƯỞNG CỦA BỔ SUNG CHẾ PHẨM SINH HỌC B VÀO KHẨU PHẦN THỨC ĂN GIÀU XƠ

ĐẾN ĐẶC ĐIỂM PHÂN GIẢI IN SACCO VÀ

SINH TRƯỞNG CỦA BÒ THỊT

LUẬN VĂN THẠC SĨ CHĂN NUÔI

THÁI NGUYÊN – 2017

––––––––––––––––––––––––

TRẦN QUỐC KHÁNH

ẢNH HƯỞNG CỦA BỔ SUNG CHẾ PHẨM SINH HỌC B VÀO KHẨU PHẦN THỨC ĂN GIÀU XƠ

ĐẾN ĐẶC ĐIỂM PHÂN GIẢI IN SACCO VÀ

SINH TRƯỞNG CỦA BÒ THỊT

Chuyên ngành: Chăn nuôi

Mã số: 60.62.01.05

LUẬN VĂN THẠC SĨ CHĂN NUÔI

Người hướng dẫn khoa học:

1 TS Trần Văn Thăng

2 TS Phạm Kim Cương

THÁI NGUYÊN – 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa từng được sử dụng để bảo vệ một học vị nào

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho thực hiện luận văn này đã được cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được ghi rõ địa chỉ và nguồn gốc

Tác giả luận văn

Trần Quốc Khánh

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn nghiên cứu này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của các thầy cô giáo khoa Chăn nuôi Thú y, Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên cũng như các đồng nghiệp và người thân

Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới TS Trần Văn Thăng, khoa Chăn nuôi Thú y, Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên; TS Phạm Kim Cương, bộ môn Dinh dưỡng và Thức ăn chăn nuôi, Viện chăn nuôi, đã luôn tạo điều kiện giúp đỡ và hướng dẫn tôi trong suốt thời gian học tập, thực hiện luận văn

Bên cạnh đó, tôi cũng gửi lời cám ơn chân thành và sâu sắc tới các bạn

bè, đồng nghiệp, các thầy cô giáo đang công tác tại khoa Chăn nuôi Thú y

- Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên, Trung tâm Bảo tồn vật nuôi - Viện Chăn nuôi đã luôn tạo mọi điều kiện thuận lợi, sẵn lòng giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài này

Cuối cùng cho phép tôi gửi lời cảm ơn chân thành tới những người thân trong gia đình, những người đã mang lại cho tôi sự tự tin ngày hôm nay

Thái Nguyên, ngày 10 tháng 10 năm 2017

Tác giả luận văn

Trần Quốc Khánh

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN I LỜI CẢM ƠN.……….II MỤC LỤC……… III DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT V DANH MỤC CÁC BẢNG VI DANH MỤC CÁC HÌNH VIII

MỞ ĐẦU……… 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu của đề tài 1

3 Yêu cầu của đề tài 2

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Cơ sở khoa học của vấn đề nghiên cứu 3

1.1.1 Đặc điểm của nguồn nguyên liệu thức ăn giàu xenluloza cho gia súc nhai lại……… 3

1.1.2 Đặc điểm, thành phần dinh dưỡng của một số loại thức ăn thô xanh 11

1.1.3 Cấu tạo giải phẫu bộ máy tiêu hóa của gia súc nhai lại 13

1.1.4 Tiêu hóa xơ của gia súc nhai lại 16

1.2 Tổng quan kết quả nghiên cứu trên thế giới 20

1.2.1 Chế phẩm enzyme 20

1.2.2 Chế phẩm vi sinh bổ sung trực tiếp cho vi khuẩn 21

1.3 Tổng quan kết quả nghiên cứu ở Việt Nam 23

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU………25

2.1 Đối tượng nghiên cứu 25

2.1.1 Chế phẩm sinh học 25

2.1.2 Thức ăn thô 25

2.2 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 25

2.3 Nội dung nghiên cứu 25

2.4 Phương pháp nghiên cứu 25

2.4.1 Nguyên vật liệu 25

2.4.2 Phương pháp thí nghiệm 26

2.4.3 Phương pháp xử lý số liệu 32

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 33

3.1 Ảnh hưởng của bổ sung chế phẩm sinh học B vào khẩu phần thức ăn đến tốc độ và đặc điểm phân giải in sacco của một số loại thức ăn giầu xơ 33

3.1.1 Thành phần hóa học của các loại thức ăn thí nghiệm 33

3.1.2 Tốc độ, đặc điểm phân giải các thành phần của rơm……… 35

3.1.3 Tốc độ, đặc điểm phân giải các thành phần của cỏ voi 41

3.1.4 Tốc độ, đặc điểm phân giải các thành phần của thân cây ngô 47

3.1.5 Tốc độ, đặc điểm phân giải các thành phần cỏ khô Pangola 52

3.2 Ảnh hưởng của bổ sung chế phẩm sinh học B vào khẩu phần thức ăn giầu xơ đến khả năng tăng khối lượng của bò lai hướng thịt 56

3.2.1 Lượng thức ăn thu nhận của bò thí nghiệm 56

3.2.2 Ảnh hưởng của khẩu phần bổ sung chế phẩm sinh học đến thay đổi khối lượng bò thí nghiệm 58

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO 62

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ

viết tắt

ADF Acid detergent fibre Xơ tan trong môi trường axit

DFM Direct-fed microbials VSV đưa trực tiếp vào thức ăn

NDF Neutral detergent fibre Xơ tan trong môi trường trung tính NFE Nitrogen free extract Dẫn xuất không đạm

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Các vi sinh vật dạ cỏ và hoạt tính enzyme của chúng liên quan tới

phân giải thành tế bào thực vật trong dạ cỏ (Dehority, 1993) [28] 17

Bảng 1.2 Các hoạt tính enzyme chủ yếu cần thiết cho quá trình thủy phân các polyme thành tế bào thực vật hiện diện trong dạ cỏ 19

Bảng 2.2 Khẩu phần cơ sở nuôi bò (theo vật chất khô) 26

Bảng 2.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1 27

Bảng 2.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2 31

Bảng 2.5 Tỷ lệ các nguyên liệu thức ăn và giá trị dinh dưỡng của khẩu phần thí nghiệm (% VCK) 31

Bảng 3.1 Thành phần hóa học của các mẫu thức ăn 33

Bảng 3.2 Tỷ lệ phân giải chất khô in sacco của rơm (%) tại các thời điểm ủ mẫu trong dạ cỏ (Mean ± SE) 36

Bảng 3.3 Đặc điểm phân giải in sacco vật chất khô (DM) của rơm (Mean ± SE) 39

Bảng 3.4 Tỷ lệ phân giải in sacco xơ thô (CF), NDF và ADF của rơm (%) tại các thời điểm ủ mẫu trong dạ cỏ (Mean ± SE) 40

Bảng 3.5 Tỷ lệ phân giải chất khô in sacco của cỏ voi (%) tại các thời điểm ủ mẫu trong dạ cỏ (Mean ± SE) 42

Bảng 3.6 Đặc điểm phân giải in sacco vật chất khô của cỏ voi (Mean ± SE)44 Bảng 3.7 Tỷ lệ phân giải in sacco xơ thô, NDF và ADF của cỏ voi (%) tại các thời điểm ủ mẫu trong dạ cỏ (Mean ± SE) 46

Bảng 3.8 Tỷ lệ phân giải chất khô in sacco của thân cây ngô (%) tại các thời điểm ủ mẫu trong dạ cỏ (Mean ± SE) 48

Bảng 3.9 Đặc điểm phân giải in sacco vật chất khô của thân cây ngô (Mean ± SE) 50

Bảng 3.10 Tỷ lệ phân giải in sacco xơ thô, NDF và ADF của thân cây ngô

(%) tại các thời điểm ủ mẫu trong dạ cỏ (Mean ± SE) 51

Bảng 3.11 Tỷ lệ phân giải chất khô in sacco của cỏ khô Pangola (%) tại các

thời điểm ủ mẫu trong dạ cỏ (Mean ± SE) 53

Bảng 3.12 Đặc điểm phân giải in sacco vật chất khô của cỏ khô Pangola

(Mean ± SE) 55

Bảng 3.13 Tỷ lệ phân giải in sacco xơ thô, NDF và ADF của cỏ khô Pangola

(%) tại các thời điểm ủ mẫu trong dạ cỏ (Mean ± SE) 56Bảng 3.14 Ảnh hưởng của bổ sung chế phẩm đến thu nhận thức ăn 57Bảng 3.15 Thay đổi khối lượng bò thí nghiệm 59

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Cấu trúc thành tế bào thực vật 3

Hình 1.2 Thành phần chủ yếu của lignocellulose 4

Hình 1.3 Công thức hóa học của cellulose 5

Hình 1.4 O-acetyl-4-O-methylglucuronoxylan ở cây gỗ cứng 7

Hình 1.5 Arabino-4-O-methylglucuronoxylan ở cây gỗ mềm 7

Hình 1.6 Các đơn vị cơ bản của lignin 9

Hình 1.7 Cấu trúc lignin trong gỗ mềm với các nhóm chức chính 10

Hình 1.8 Cấu tạo đường tiêu hóa của bò 13

Hình 3.1 Đồ thị tốc độ phân giải chất khô in sacco rơm qua các thời điểm ủ mẫu ở dạ cỏ (%) 38

Hình 3.2 Đồ thị tốc độ phân giải chất khô in sacco cỏ Voi qua các thời điểm ủ mẫu ở dạ cỏ (%) 43

Hình 3.3 Đồ thị tốc độ phân giải chất khô in sacco thân cây ngô qua các thời điểm ủ mẫu ở dạ cỏ (%) 49

Hình 3.4 Đồ thị tốc độ phân giải chất khô in sacco cỏ khô Pangola qua các thời điểm ủ mẫu ở dạ cỏ (%) 54

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay sản phẩm đa enzyme tiêu hóa xơ của các hãng nước ngoài hiện đang lưu hành rất rộng rãi ở nước ta Các sản phẩm enzyme còn phong phú về chủng loại với giá cả rất khác nhau và đang trong cuộc cạnh tranh khốc liệt Tuy nhiên, phần lớn các sản phẩm của các hãng đều chưa được kiểm nghiệm và đánh giá hiệu quả ở Việt Nam và giá cao nên việc sử dụng không được phổ biến Do đó, việc nghiên cứu để tạo ra các sản phẩm trong nước có một số lợi thế so với các sản phẩm cùng loại của nước ngoài Trong sản xuất các sản phẩm sinh học như enzyme tiêu hóa, axit amin tổng hợp, các vitamin vv, bí quyết công nghệ không phải ở thiết bị mà là ở việc tạo ra, lưu trữ và cải tiến không ngừng các đặc tính sinh học của các chủng giống vi sinh vật Nếu nhập công nghệ, ta sẽ không thể làm chủ được kỹ thuật tạo các giống VSV và luôn luôn bị lệ thuộc vào nguồn giống hay các chủng vi sinh của người bán Việc nghiên cứu sản xuất các chế phẩm sinh học trong nước trước mắt có thể còn nhiều bất cập (như chi phí cao, sản phẩm chưa ổn định vv) nhưng ta làm chủ được kỹ thuật Trên cơ sở lựa chọn dây truyền thiết bị phù hợp, kết hợp với các giải pháp sáng tạo chắc chắn các sản phẩm sinh học được sản xuất trong nước sẽ ngày càng hoàn thiện hơn về chất lượng và giá cả, có sức cạnh tranh trên thị trường Xuất phát từ những lý do trên chúng tôi thực hiện đề

tài: “Ảnh hưởng của bổ sung chế phẩm sinh học B vào khẩu phần thức ăn giầu xơ đến đặc điểm phân giải in sacco và sinh trưởng của bò thịt”

2 Mục tiêu của đề tài

- Xác định ảnh hưởng của việc bổ sung chế phẩm sinh học B vào khẩu phần thức ăn cho bò đến khả năng và hiệu quả phân giải các chất dinh dưỡng trong một số loại thức ăn giàu xơ

- Xác định ảnh hưởng của bổ sung chế phẩm B vào khẩu phần thức ăn đến khả năng tăng khối lượng của bò lai hướng thịt

3 Yêu cầu của đề tài

- Đánh giá được tốc độ và đặc điểm phân giải chất khô in sacco

nguyên liệu thức ăn giàu xơ khi bổ sung chế phẩm sinh học B vào khẩu phần thức ăn nuôi bò thịt

- Đánh giá được tốc độ và đặc điểm phân giải xơ thô, NDF và ADF nguyên liệu thức ăn giàu xơ khi bổ sung chế phẩm sinh học B vào khẩu phần thức ăn nuôi bò thịt

- Đánh giá ảnh hưởng của bổ sung chế phẩm B vào khẩu phần thức ăn đến khả năng tăng khối lượng của bò lai hướng thịt

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Luận văn góp phần làm phong phú thêm các vấn đề lý luận, cơ sở khoa học của việc bổ sung các chế phẩm sinh học vào khẩu phần ăn cho bò

- Bước đầu đánh giá được ảnh hưởng của việc bổ sung chế phẩm sinh học B vào thức ăn giầu xơ đến tốc độ và đặc điểm phân giải các chất dinh

dưỡng in sacco và đưa ra những kiến nghị cụ thể về việc bổ sung các chế

phẩm sinh học vào các khẩu phần nuôi dưỡng bò thích hợp, có hiệu quả kinh tế

- Góp phần khai thác, sử dụng có hiệu quả nguồn chế phẩm sinh học

và các thức ăn bổ sung để chăn nuôi bò, đảm bảo phát triển nền nông nghiệp bền vững

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Cơ sở khoa học của vấn đề nghiên cứu

1.1.1 Đặc điểm của nguồn nguyên liệu thức ăn giàu xenluloza cho gia súc nhai lại

Trong tự nhiên, các lớp của thành tế bào thực vật được minh họa bằng

mô hình của gỗ (Hình 1.1) Ở giữa các tế bào, có một hợp chất đóng vai trò như keo dán gắn kết các tế bào lại với nhau, đó là lớp gian bào Lớp này cấu tạo từ các chất keo, có bản chất pectin và không có tác động về quang học Bên trong là thành tế bào sơ cấp

Hình 1.1 Cấu trúc thành tế bào thực vật

Thành tế bào sơ cấp có thể được chia thành mặt bên trong và mặt bên ngoài Sự sắp xếp của các vi sợi trong thành tế bào sơ cấp phân tán tăng dần từ mặt trong ra mặt ngoài Tiếp đến là thành tế bào thứ cấp gồm 3 lớp: lớp ngoài (S1), lớp giữa (S2) và lớp trong (S3) Sự phân chia thành tế bào thứ cấp thành

ba lớp S chủ yếu là do sự định hướng khác nhau của các vi sợi trong ba lớp đó Điển hình các vi sợi định hướng xoắn trong vách tế bào Lớp ngoài của thành tế

bào thứ cấp, các vi sợi được định hướng trong cấu trúc xoắn chéo có độ nghiêng tạo thành một góc lớn với trục dọc của tế bào

Lớp giữa là lớp dày nhất và ở

lớp giữa có góc nhỏ và độ nghiêng của

sợi xoắn ốc trong khi vi sợi trong lớp 3

được sắp xếp như ở lớp ngoài, với một

góc rộng với trục dọc của tế bào

Ngoài ra, trong một số trường hợp,

trên mặt trong của thành tế bào có lớp

sần sùi (W) Chức năng của thành tế

bào là chống đỡ cho các cơ quan của

cây đặc biệt là các vách dày và cứng

Thành tế bào còn giữ các chức năng quan trọng chính như hấp thụ, thoát hơi nước hay vận chuyển và bài tiết Lignocellulose là thành phần cấu trúc chính của thực vật thân gỗ và các thực vật khác như cỏ, lúa, ngô… Trong tự nhiên, chúng ta có thể tìm thấy lignocellulose ở thực vật hay các chất thải nông nghiệp, lâm nghiệp và các chất thải rắn trong thành phố Thành phần chủ yếu của lignocellulose là cellulose, hemicellulose và lignin (Hình 1.2) Cellulose và hemicellulose là các đại phân tử cấu tạo từ các gốc đường khác nhau, trong khi lignin là một polymer dạng vòng được tổng hợp từ tiền phenylpropanoid Thành phần cấu tạo và phần trăm của các polymer này là khác nhau giữa các loài Hơn nữa, thành phần cấu tạo trong cùng một cây hay các cây khác nhau là khác nhau dựa vào độ tuổi, giai đoạn sinh trưởng, phát triển của cây và các điều kiện khác

1.1.1.1 Cellulose

Cellulose là hợp chất hữu cơ có công thức cấu tạo (C6H10O5)n, và là thành phần chủ yếu của thành tế bào thực vật, gồm nhiều cellobiose liên kết với nhau, 4-O- (β-D-Glucopyranosyl)-D-glucopyranose (Hình 1.3)

Hình 1.2 Thành phần chủ yếu

của lignocellulose

Hình 1.3 Công thức hóa học của cellulose

Celluolose có cấu tạo tương tự carbohydrate phức tạp như tinh bột và glycogen Các polysaccharide này đều được cấu tạo từ các đơn phân là glucose Cellulose là glucan không phân nhánh, trong đó các gốc glucose kết hợp với nhau qua liên kết β-1->4-glycoside, đó chính là sự khác biệt giữa cellulose và các phân tử carbohydrate phức tạp khác Giống như tinh bột, cellulose được cấu tạo thành chuỗi dài gồm ít nhất 500 phân tử glucose Các chuỗi cellulose này sắp xếp song song tạo thành các vi sợi cellulose có đường kính khoảng 3,5 nm Mỗi chuỗi có nhiều nhóm OH tự do, vì vậy giữa các sợi

ở cạnh nhau kết hợp với nhau nhờ các liên kết hydro được tạo thành giữa các nhóm OH của chúng Các vi sợi lại liên kết với nhau tạo thành vi sợi lớn hay còn gọi là bó mixen có đường kính 20 nm, giữa các sợi trong mixen có những khoảng trống lớn Khi tế bào còn non, những khoảng này chứa đầy nước, ở tế bào già thì chứa đầy lignin và hemicellulose

Cellulose có cấu trúc rất bền và khó bị thủy phân Người và động vật không có enzyme phân giải cellulose (cellulase) nên không tiêu hóa được cellulose, vì vậy cellulose không có giá trị dinh dưỡng Tuy nhiên, một số nghiên cứu cho thấy cellulose có thể có vai trò điều hòa hoạt động của hệ thống tiêu hóa Vi khuẩn trong dạ cỏ của gia súc, các động vật nhai lại và động vật nguyên sinh, trong ruột của mối sản xuất enzyme phân giải cellulose Nấm đất cũng có thể phân hủy cellulose Vì vậy, chúng có thể sử dụng cellulose làm thức ăn

1.1.1.2 Hemicellulose

Hemicellulose là một loại polymer phức tạp và phân nhánh, độ trùng hợp khoảng 70 đến 200 đơn phân Hemicellulose chứa cả đường 6 carbon

gồm glucose, mannose và galactose và đường 5 gồm xylose và arabinose Thành phần cơ bản của hemicellulose là β-D xylopyranose, liên kết với nhau

- Nhóm thế phổ biến nhất là acetyl O - liên kết với vị trí 2 hoặc 3

- Mạch nhánh cấu tạo từ các nhóm đơn giản, thông thường là disaccharide hoặc trisacchride Sự liên kết của hemicellulose với các polysaccharide khác và với lignin là nhờ các mạch nhánh này Cũng vì hemicellulose có mạch nhánh nên tồn tại ở dạng vô định hình và vì thế dễ bị phân hủy

Hemicellulose là polysaccharide trong màng tế bào tan trong dung dịch kiềm và có liên kết chặt chẽ với cellulose, là một trong ba sinh khối tự nhiên chính Cùng với cellolose và lignin, hemicellulose tạo nên thành tế bào vững chắc ở thực vật Về cấu trúc, hemicellulose có thành phần chính là D-glucose, D-galactose, D-mannose, D-xylose và L-arabinose liên kết với các thành phần khác và nằm trong liên kết glycoside Hemicellulose còn chứa cả axit 4-O-methylglucuronic, axit D-galacturonic và axit glucuronic Trong đó, đường D-xylose, L-arabinose, D-glucose và D-galactose là phổ biến ở thực vật thân

cỏ và ngũ cốc Tuy nhiên, khác với hemicellulose thân gỗ, hemicellulose ở thực vật thân cỏ lại có lượng lớn các dạng liên kết và phân nhánh phụ thuộc vào các loài và từng loại mô trong cùng một loài cũng như phụ thuộc vào độ tuổi của mô đó

Tùy theo trong thành phần của hemicellulose có chứa monosaccharide nào mà nó sẽ có những tên tương ứng như manan, galactan, glucan và xylan Các polysaccharide như manan, galactan, glucan hay xylan đều là các chất phổ biến trong thực vật, chủ yếu ở các thành phần của màng tế bào của các cơ quan khác nhau như gỗ, rơm rạ, v.v…

Trong các loại hemicellulose, xylan là một polymer chính của thành tế

bào thực vật trong đó có các gốc D-xylopyranose kết hợp với nhau qua liên kết β-1,4-D-xylopyranose, là nguồn năng lượng dồi dào trên trái đất Đa số phân tử xylan chứa nhiều nhóm ở trục chính và chuỗi bên Các gốc thay thế chủ yếu trên khung chính của xylan là các gốc acetyl, arabinosyl và glucuronosyl Các nhóm này có đặc tính liên kết tương tác cộng hóa trị và không hóa trị với lignin, cellulose và các polymer khác

Cấu tạo, số lượng và vị trí của xylan ở các loài thực vật khác nhau là khác nhau Xylan tồn tại ở dạng O-acetyl-O-methylgucuronoxylan ở cây gỗ cứng (Hình 1.4) hay arabino-4-O-methyglucuronoxylan ở cây gỗ mềm (Hình 1.5) hay thành phần cấu tạo xylan là axit D-glucuronic, có hoặc không có ete 4-O-methyl và arabinose ở các loài ngũ cốc

Hình 1.4 O-acetyl-4-O-methylglucuronoxylan ở cây gỗ cứng

Hình 1.5 Arabino-4-O-methylglucuronoxylan ở cây gỗ mềm

1.1.1.3 Lignin

Lignin là một phức hợp chât hóa học phổ biến được tìm thấy trong hệ mạch thực vật, chủ yếu là giữa các tế bào, trong thành phần tế bào thực vật Lignin là một trong các polymer hữu cơ phổ biến nhất trên trái đất Lignin có cấu trúc không gian 3 chiều, phức tạp, vô định hình, chiếm 17% đến 33% của

gỗ Lignin không phải là carbohydrate nhưng liên kết chặt chẽ với các nhóm này để tạo nên màng tế bào giúp thực vật cứng chắc và giòn, có chức năng vận chuyển nước trong cơ thể thực vật (một phần để làm bền thành tế bào và giữ cho cây không bị đổ, một phần là điều chỉnh dòng chảy của nước), giúp cây phát triển và chống lai sự tấn công của côn trùng và mầm bệnh Thực vật càng già, lượng lignin tích tụ càng lớn Hơn nữa, lignin đóng vai trò quan trọng trong chu trình carbon khí quyển trong mô của thực vật thân gỗ lâu năm, là một trong các thành phần bị phân hủy lâu nhất của thực vật sau khi chết, để rồi đóng góp một phần lớn chất mùn giúp tăng khả năng quang hợp của thực vật

Lignin là một polyphenol có cấu trúc mở Trong tự nhiên, lignin chủ yếu đóng vai trò là chất liên kết trong thành tế bào thực vật, liên kết chặt chẽ với mạng cellulose và hemicellulose (Hình 1.6) Rất khó để có thể tách lignin

ra hoàn toàn

Lignin là polymer, được cấu thành từ các đơn vị phenylpropene, vài đơn vị cấu trúc điểm hình là: guaiacuy (G), trans-conifery alcohol; syringyl (S), trans-sinapyl alcohol; p-hydroxyphenyl (H), trans-p-courmary alcohol

Hình 1.6 Các đơn vị cơ bản của lignin

Cấu trúc của lignin đa dạng, tùy thuộc vào loại gỗ, tuổi của cây hoặc cấu trúc của nó trong gỗ Ngoài việc phân loại theo lignin của gỗ cứng, gỗ mềm và cỏ, lignin có thể được phân thành hai loại chính: guaicyl lignin và guaicyl-syringyl lignin

Gỗ mềm chứa chủ yếu là guaicyl, gỗ cứng chứa chủ yếu syringyl Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng guaiacyl lignin hạn chế sự trương nở của xơ sợi và

vì vậy loại nguyên liệu đó sẽ khó bị tấn công bởi enzyme hơn syringyl lignin

Những nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng lignin hoàn toàn không đồng nhất trong cấu trúc Lignin dường như bao gồm vùng vô định hình và các vùng có cấu trúc hình thuôn hoặc hình cầu Lignin trong tế bào thực vật bậc cao không có vùng vô định hình Các vòng phenyl trong lignin của gỗ mềm được sắp xếp trật tự trên mặt phẳng thành tế bào Ngoài ra, cả cấu trúc hóa học và cấu trúc không gian của lignin đều bị ảnh hưởng bởi mạng polysacchraside Việc mô hình hóa động học phân tử cho thấy rằng nhóm hydroxyl và nhóm methoxyl trong các oligomer tiền lignin sẽ tương tác với vi sợi cellulose cho dù bản chất của lignin là kỵ nước

Hình 1.7 Cấu trúc lignin trong gỗ mềm với các nhóm chức chính

Các nhóm chức ảnh hưởng đến hoạt tính của lignin bao gồm nhóm phenolic hydroxyl tự do, methoxyl, benzylic hydroxy, ether của benzylic với các rượu mạch thẳng và nhóm carbonyl Guaicyl lignin chứa nhiều nhóm phenolic hydroxyl hơn syringyl

Lignin tạo liên kết hóa học với hemicellulose và ngay cả với cellulose (nhưng không nhiều) Độ bền hóa học của những liên kết này phụ thuộc vào bản chất liên kết, cấu trúc hóa học của lignin và các gốc đường tham gia liên kết Carbon alpha (Cα) trong cấu trúc pheny propane là nơi có khả năng tạo liên kết cao nhất với khối hemicellulose Ngược lại, các đường nằm ở mạch nhánh như arabinose, galactose, và axit 4-O-methylglucuronic là các nhóm thường liên kết cới lignin Các liên kết có thể là ether, ester (liên kết với xylan

qua axit 4-O-methy-D-lglucuronic), hay glycoside (phản ứng giữa nhóm khử của hemicellulose và nhóm OH phenolic của lignin)

Trong dinh dưỡng động vật, lignin rất đáng quan tâm vì nó không bị tiêu hóa bởi enzyme của cơ thể vật chủ Lignin còn kiên kết với nhiều polysacchraside và protein màng tế bào nhăng trở quá trình tiêu hóa các hộ chất

gỗ Gỗ, cỏ khô và rơm rất giàu lignin nên tỷ lệ tiêu hóa thấp trừ khi được xử lý hóa học làm cho các liên kết giữa lignin với các carbohydrate khác bị bẻ gãy

1.1.2 Đặc điểm, thành phần dinh dưỡng của một số loại thức ăn thô xanh

1.1.2.1 Cỏ voi (Pennisetum purpureum)

Cỏ thân đứng, lá dài và

nhan giống chủ yếu bằng đoạn

thân hay bụi Cỏ voi thuộc nhóm

cây tổng hợp chuỗi 4 cacbon

(C4) có khả năng thâm canh cao

Trong điều kiện thuận lợi có thể

đạt 25 - 30 tấn chất khô trên 1

hecta, trong 1 năm với 7 - 8 lứa

cắt Đôi khi có thể đạt năng xuất

cao hơn nếu đáp ứng đủ phân bón và nước Hàm lượng protein thô ở cỏ voi trung bình 100 g/kg chất khô Khi thu hoạch ở 30 ngày tuổi, hàm lượng protein thô đạt tới 127 g/kg chất khô Lượng đường ở cỏ voi trung bình 70 -

80 g/kg chất khô Thường thì cỏ voi thu hoạch 28 - 30 ngày tuổi làm thức ăn xanh cho lợn và thỏ; khi sử dụng cho bò có thể thu hoạch ở 40 - 45 ngày tuổi; trong trường hợp làm nguyên liệu ủ chua có thể cắt ở 50 ngày tuổi Ở Việt nam thường sử dụng các giống cỏ voi thân mềm như cỏ voi Đài Loan, Selection I, các giống King grass

1.1.2.2 Rơm lúa

Hàng năm ước tính ở nước ta có

khoảng trên 30 triệu tấn rơm (1 lúa : 0,8

rơm) Rơm có hàm lượng xơ cao (320 -

350 g/kg chất khô) nghèo protein (20 -

30 g/kg chất khô) Chất xơ của rơm khó

tiêu hóa vì bị lignin hóa Nếu được kiềm

hóa bằng urê, amoniac hoặc xút sẽ làm

tăng tỷ lệ tiêu hóa và giá trị dinh dưỡng Tuy giá trị dinh dưỡng của rơm thấp nhưng lại là nguồn thức ăn rẻ tiền và nông dân có tập quán sử dụng rơm từ rất lâu đời

1.1.2.3 Thân cây ngô

Thân cây ngô sau khi thu bắp:

là nguồn thức ăn thô quan trọng cho

trâu bò ở nhiều vùng Giá trị dinh

dưỡng của chúng phụ thuộc vào

giống ngô và thời vụ thu hoạch

Trong 1 kg thân cây ngô có 600 - 700

g chất khô, 60 - 70 g protein, 280 -

300 g xơ Tỷ lệ sử dụng và giá trị

dinh dưỡng của thân cây ngô sẽ

được nâng lên nếu được chế biến

bằng urê hoặc amoniac

1.1.2.4 Cỏ Pangola (Digitaria

decumbens)

Cỏ thân bò lá nhỏ, ưa nóng,

chịu dẫm đạp, được dùng để cắt làm

cỏ khô hay chăn thả Cỏ Pangola có thể thu cắt 5 - 6 lứa trong một năm với năng suất chất khô trung bình 12 -15 tấn/ha/năm Trong trường hợp làm cỏ khô có thể cắt với chu kỳ dài ngày hơn mặc dù protein có giảm đôi chút (70 -

80 g/kg chất khô) lượng xơ cao (330 - 360 g/kg chất khô) năng lượng trao đổi: 1800 Kcal hay (7,5 - 7,8 MJ) trong 1 kg chất khô Hiện nay có 2 giống Pangola: giống thông thường và giống Pa-32 Giống thông thường lá nhỏ, xanh sẫm, thân mảnh được sử dụng nhiều hơn giống Pa-32

1.1.3 Cấu tạo giải phẫu bộ máy tiêu hóa của gia súc nhai lại

Đường tiêu hóa của gia súc nhai lại có cấu tạo chung như ở hình Chức năng cơ bản của từng bộ phận trong đường tiêu hóa của gia súc nhai lại cũng tương tự như ở gia súc dạ dày đơn, nhưng đồng thời có những nét đặc thù riêng của gia súc nhai lại Tính đặc thù của đường tiêu hóa ở gia súc nhai lại

là kết quả của quá trình tiến hóa theo hướng tiêu hóa cỏ và thức ăn thô nhờ sự

cộng sinh của vi sinh vật

Hình 1.8 Cấu tạo đường tiêu hóa của bò

(có vai trò vị giác) và gai hình sợi (có vai trò xúc giác) Lưỡi còn giúp cho việc lấy thức ăn nhanh và nhào trộn thức ăn trong miệng

1.1.3.2 Thực quản

Là ống nối liền miệng qua hầu xuống tiền đình dạ cỏ, có tác dụng nuốt thức ăn và ợ các miếng thức ăn lên miệng để nhai lại Thực quản còn có vai trò ợ hơi để thải các khí thừa sinh ra trong quá trình lên men dạ cỏ đưa lên miệng để thải ra ngoài

1.1.3.3 Dạ dày

Đường tiêu hóa của gia súc nhai lại được đặc trưng bởi hệ dạ dày kép gồm 4 túi: ba túi trước (dạ cỏ, dạ tổ ong, dạ lá sách) được gọi là chung là dạ dày trước (không có ở dạ dày đơn), còn túi thứ tư gọi là dạ múi khế (tương tự

dạ dày đơn)

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

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

ăn Thức ăn sau khi được nuốt xuống dạ cỏ, phần lớn được lên men bởi hệ vi sinh vật ở đây

- Dạ tổ ong: là phần kéo dài của dạ cỏ, có niêm mạc được cấu tạo trông

giống như tổ ong và có chức năng chính là đẩy các thức ăn rắn và thức ăn chưa được nghiền nhỏ trở lại dạ cỏ, đồng thời đẩy thức ăn dạng lỏng vào dạ lá sách Dạ tổ ong cũng giúp cho việc đẩy các miếng thức ăn ợ qua thực quản lên miệng để nhai lại

Quá trình lên men thức ăn xảy ra ở dạ cỏ và dạ tổ ong Dạ cỏ có các điều kiện thuận lợi cho hoạt động của quần thể vi sinh vật yếm khí như:

- Môi trường dạ cỏ gần như trung tính (pH = 6,5-7,4) và tương đối ổn định nhờ tác dụng đệm của muối phốt phát và bicacbonat của nước bọt

- Nhiệt độ trong dạ cỏ khá ổn định, dao động từ 38- 41oC

- Môi trường yếm khí

- Thức ăn vào dạ cỏ cung cấp chất dinh dưỡng đều đặn cho vi sinh vật phát triển

- Dịch dạ cỏ có khoảng 85 - 90% nước, độ ẩm cao: 80 - 90%

- Nồng độ O2 dưới 1%

- Nhu động của dạ cỏ yếu nên thức ăn lưu lại lâu

- Các sản phẩm của quá trình lên men luôn luôn được trao đổi qua thành dạ cỏ, vì vậy chênh lệch nồng độ cơ chất luôn luôn thích hợp cho quá trình lên men

Do có các điều kiện thuận lợi, nên vi sinh vật dạ cỏ phát triển mạnh về

số lượng, đa dạng về chủng loại: chúng bao gồm vi khuẩn, nấm, protozoa, mycoplasma, các loại virút và thể thực khuẩn Mycoplasma, virút và thể thực khuẩn không đóng vai trò quan trọng trong tiêu hoá xơ Tuy nhiên, quần thể

vi sinh vật dạ cỏ có sự biến đổi và phụ thuộc vào cấu trúc của khẩu phần ăn

- Dạ là sách: có niêm mạc nếp gấp nhiều lần (nhằm tăng diện tích tiếp

xúc), có nhiệm vụ chính là nghiền nát các tiểu phần thức ăn, hấp thu nước cùng các ion Na, K , hấp thu các axit béo bay hơi trong dưỡng chất đi qua

- Dạ múi khế: có hệ thống tuyến phát triển mạnh và có chức năng tượng

tự như dạ dày của động vật dạ dày đơn, tức là tiêu hóa thức ăn bằng dịch vị (chứa HCL và men pepsin)

1.1.3.5 Ruột già

Có chức năng lên men, hấp thu và tạo phân Trong phần manh tràng có

hệ VSV tương tự như trong dạ cỏ có vai trò lên men các sản phẩm đưa từ trên

xuống Các axit béo bay hơi sinh ra từ quá trình lên men trong ruột già được hấp thu tương tự như ở dạ cỏ, nhưng xác VSV không được tiêu hóa tiếp mà thải ra ngoài qua phân Trực tràng có tác dụng hấp thu nước, tạo khuôn và tích trữ phân

1.1.4 Tiêu hóa xơ của gia súc nhai lại

Nguyên liệu giàu xellulose dùng làm thức ăn chăn nuôi chủ yếu có nguồn gốc thực vật như cây thức ăn, các loại phụ phẩm trồng trọt (rơm, thân cây ngô sau thu bắp, ngọn lá mía …) và phụ phẩm chế biến công-nông nghiệp (bã sắn, cám gạo, cám mỳ…)

Gia súc nhai lại, khác với các gia súc khác, là loại gia súc duy nhất có thể lợi dụng được các thức ăn giàu xơ nhờ cấu tạo đặc biệt của hệ tiêu hoá cùng hệ vi sinh vật cộng sinh trong đó Tuy nhiên, hầu hết các thức ăn này là phụ phẩm nông nghiệp thường có chất lượng dinh dưỡng thấp là do hàm lượng lignin cao Đây là thành phần carbohydrate mà vi sinh vật dạ cỏ không thể phân giải được và vì thế lignin được coi là một trong những nhân tố chính gây cản trở quá trình tiêu hóa thức ăn thô của vi sinh vật dạ cỏ Lignin trong cấu trúc xơ của thực vật không những không bị vi sinh vật phân giải mà nó còn tạo mối liên kết chặt chẽ với cellulose và hemicellulose của vách tế bào thực vật, làm hạn chế quá trình phân giải các thành phần xơ này của các vi sinh vật dạ cỏ Do đó việc loại bỏ một phần hoặc hoàn toàn lignin từ các phức chất lignocellulosic là rất cần thiết trong việc nâng cao hiệu quả sử dụng của thức ăn giàu xơ

1.1.4.1 Quá trình tiêu hóa thành tế bào thực vật của vi sinh vật dạ cỏ

Vi sinh vật dạ cỏ liên quan đến phân giải thành tế bào thực vật: Thành tế

bào thực vật bị phân hủy bởi một số loại vi khuẩn, nấm và động vật nguyên sinh (Bảng 1.1), các vi khuẩn và nấm đóng góp khoảng 80% hoạt động phân giải và 20% là từ động vật nguyên sinh (Dijkstra và Tamminga, 1995) [31] Vi khuẩn

phân giải xơ Fibrobacter succinogenes, flavefaciens Ruminococcus và Ruminococcus albus là sinh vật chủ yếu tham gia quá trình phân giải thành tế bào

thực vật trong dạ cỏ (Cheng và cs, 1991 [23]; Forsberg và Cheng, 1992) [32]

Nấm trong dạ cỏ sản sinh các loại enzyme và phân giải các cơ chất trên phạm vi rộng hơn so với các vi khuẩn dạ cỏ (Wubah và cs, 1993 [55]; Trinci

và cs, 1994 [50]) Hơn nữa, nấm trong dạ cỏ có thể phân huỷ các cấu trúc polyme vững chắc của thành tế bào thực vật (Forsberg và Cheng, 1992 [32]; Wubah và cs, 1993 [55]; Trinci và cs, 1994 [50]) và xenlulaza và xylanases được chúng sản sinh nằm trong số những enzyme phân giải xơ được biết đến nhiều nhất (Gilbert và cs, 1992 [34]; Trinci và cs, 1994 [50]) Ngoài ra, nấm còn có khả năng đặc biệt trong việc xâm nhập vào lớp biểu bì ở bề mặt tế bào thực vật và thành tế bào các mô bị lignin hóa (Akin, 1989) [11]

Bảng 1.1 Các vi sinh vật dạ cỏ và hoạt tính enzyme của chúng liên quan tới phân giải thành tế bào thực vật trong dạ cỏ (Dehority, 1993) [29]

Cellulolytic Hemicellulolytic Pectinolytic

Sinh vật Hoạt tính phân giải

Cellulolytic Hemicellulolytic Pectinolytic

Các hoạt động của động vật nguyên sinh trong dạ cỏ đóng góp đáng kể vào quá trình tiêu hóa các polyme thành tế bào thực vật, sự vắng mặt của chúng ở dạ cỏ có thể gây ảnh hưởng tiêu cực đến mức độ phân giải xơ (Coleman, 1986 [24]; Bonhomme, 1990 [17]; Williams và Coleman, 1988 [54]) Hầu hết các enzyme phân giải xơ được phát hiện có trong quần thể động vật nguyên sinh dạ cỏ, nhưng do những khó khăn trong việc cấy chúng nên các nghiên cứu về hệ thống enzyme này gặp nhiều trở ngại

Sản sinh hệ enzyme hoàn chỉnh: Quá trình thành tế bào thực vật bị phân

giải trong dạ cỏ là kết quả của sự tương tác phối hợp phức tạp giữa các nhóm vi sinh vật sản sinh các loại enzyme khác nhau và loại thức ăn có trong dạ cỏ Việc thủy phân các cơ chất có cấu trúc vững chắc phải nhờ đến nhiều loại vi sinh vật

dạ cỏ vì chúng có thể sản sinh nhiều loại enzyme và mỗi loại có đặc điểm riêng (Bảng 1.2)

Bảng 1.2 Các hoạt tính enzyme chủ yếu cần thiết cho quá trình thủy phân các polyme thành tế bào thực vật hiện diện trong dạ cỏ

Cơ chất polymer Thủy phân liên kết Enzyme tác động thủy phân

Cellulose β-1,4-glucose Endo-β-1,4-glucanase

Cellulose (non-reducing end) β-1,4-glucose Exo-β-1,4-glucanase

Cellobiose β-1,4-glucose β-1,4-Glucosidase

Soluble cellooligomers β-1,4-glucose Cellulodextrinase

Cellulose or xylan β-1,4-glucose hoặc xylose Xylocellulase

Xylobiose β-1,4-xylose β-1,4-Xylosidase

Glucuronoxylan α-1,3 or α-1,2 α-Glucuronidase

Acetylxylan Acetylester O-Acetyl xylan esterase

Ferulic acid cross bridge hoặc

linkage Feruloylester Ferulic acid esterase

p-Coumaric acid cross bridge p-Coumaryl ester liên kết hoặc cầu nối p-Coumaric acid esterase

Laminarin β-1,3-glucanase β-1,3-hexose linkage

Lichenin β-1,3- and β-1,4- hexose linkages Liên kết β-1,3- β-1,4-glucanase Polygalacturan α-1,4-Galacturonide Pectate lyase

Pectin α-1,4-Galacturonide Pectin lyase

1.2 Tổng quan kết quả nghiên cứu trên thế giới

1.2.1 Chế phẩm enzyme

Các chế phẩm vi sinh trên thị trường dùng trong thức ăn chăn nuôi được sản xuất từ quá trình lên men vi sinh vật, bắt đầu từ khâu nuôi cấy các vi sinh vật đến khâu nhân nhanh trong môi trường nuôi cấy và tách chiết enzyme

từ sản phẩm sau nuôi cấy (Cowan, 1994 [26]) Trong nhiều trường hợp, mặc

dù các nguồn cơ chất khác từ tổ chức của vi sinh vật giống một số các sản phẩm enzyme, nhưng loại và hoạt tính của chúng có thể có sự biến động lớn, phụ thuộc vào chủng vi sinh được chọn lọc, cơ chất để chúng phát triển và các điều kiện nuôi cấy (Considine and Coughlan, 1989 [25]; Gashe, 1992 [33]; Lee và cs, 1998 [40]) So sánh sản phẩm tách chiết từ quá trình lên men, các sản phẩm enzyme tạo ra liên quan tới độ tinh khiết, các loại vi sinh vật đặc hiệu và việc kiểm soát các hoạt tính của enzyme Chúng thường không bao gồm các tế bào sống Các sản phẩm enzyme dùng bổ sung vào khẩu phần ăn cho gia súc nhai lại là các sản phẩm được sản xuất từ nấm (phần lớn từ

Trichoderma longibrachiatum, Aspergillus niger, A oryzae) và từ vi khuẩn (phần lớn là từ Bacillus spp.) nguyên chủng (Pendleton, 2000 [47]) Hơn nữa,

phần lớn các sản phẩm enzyme sử dụng trên thị trường được coi như phụ gia trong thức ăn cho gia súc nhai lại bởi các enzyme cellulase và xylanase được dùng chủ yếu trong công nghiệp thực phẩm, bột giấy và giấy, dệt, nguyên liệu năng lượng và hóa chất (Bhat và Hazlewood, 2001 [16]) Các loại enzyme này có thể khác nhau về bản chất trong một số sản phẩm enzyme thương mại

và khác nhau về thành phần và hoạt tính của mỗi loại và điều này có thể ảnh hưởng tới hiệu quả phân giải thành tế bào thực vật của mỗi sản phẩm Thêm nữa, đối với các sản phẩm enzymes phân giải xơ, chúng cũng có các loại enzyme có hoạt tính phân giải các chất dinh dưỡng khác như amylases, proteases và pectinases Mặc dù sử dụng enzyme ngoại sinh là rất có tiềm năng nâng cao năng suất bò thịt và bò sữa nhưng việc sử dụng enzyme vẫn còn chậm do chi phí của các sản phẩm enzyme tương đối cao so với các sản phẩm

bổ sung khác như ionophores hay kháng sinh Hiện nay mới chỉ có vài sản

phẩm enzyme thương mại có thể dùng trong chăn nuôi thịt bò và bò sữa, hầu hết trong số này vẫn chưa được đánh giá rộng hơn trong các điều kiện chế độ khẩu phần khác nhau

1.2.2 Chế phẩm vi sinh bổ sung trực tiếp cho vi khuẩn

Việc nghiên cứu sản xuất và áp dụng các sản phẩm lên men thô nguồn gốc vi khuẩn đưa trực tiếp vào thức ăn (direct-fed microbials, viết tắt là DFM) đang được lưu ý hơn Theo hướng này, các dòng sản phẩm bao gồm: (1) DFM

có nguồn gốc vi khuẩn (Bacterial DFM) và (2) DFM có nguồn gốc từ nấm men và nấm mốc (Fungal DFM) Với sản phẩm này, ít nhất có một phần hoặc toàn bộ, đều trên cơ sở có chứa những cơ chất là sản phẩm còn lại của quá trình lên men (Muirhead, 2001 [42]) Trong trường hợp này, các enzymes, cũng như toàn bộ các sản phẩm lên men là cơ chất được phục hồi lại hoàn chỉnh cho quá trình trao đổi chất và lên men

1.2.2.1 Chế phẩm DFM có nguồn gốc vi khuẩn

Các chế phẩm dạng này hiện đang sử dụng trên thị trường chủ yếu chứa

vi khuẩn lactobacilli cùng chủng Lactobacillus acidophilusbeing là một trong

những chủng được dùng phổ biến Các loài vi khuẩn khác cũng được dùng đó

là Bifidobacterium, Enterococcus và Bacillus Hầu hết chế phẩm DFM có gốc

vi khuẩn khi sử dụng đều hữu ích cho tiêu hóa ở dạ dưới (ruột) ít cho dạ cỏ

Ví dụ, Lactobacillus acidophilus sản sinh axit lactic, nó làm giảm thấp độ pH

đường ruột làm ức chế sự phát triển của các vi khuẩn gây bệnh (Denev, 2006 [30]) Ban đầu, người ta thường dùng chế phẩm DFM gốc vi khuẩn bổ sung cho bê non đang uống sữa, bê đang cai sữa hoặc bò đang trên đường vận chuyển (Jenny và cs, 1991 [37]; Hutchenson và cs, 1980 [36]) Những gia súc này thường đang bị stress cao hoặc hệ sinh thái vi sinh vật cơ quan tiêu hóa chưa hoàn chỉnh Sức kháng vi khuẩn gây hại trong đường tiêu hóa của gia súc non yếu Bò đang trên đường vận chuyển thường cho ăn hạn chế hạn chế

và nước uống nên ảnh hưởng tới điều kiện tiêu hóa thức ăn ở đường ruột Bổ sung chế phẩm này sẽ giảm stress môi trường đường ruột và đưa các chức

năng tiêu hóa trở lại bình thường nhanh hơn Bê được bổ sung L.acidophilus giảm hiện tượng ỉa chảy (Beecham và cs, 1977 [14]) và số lượng Coliform ở

đường ruột (Bruce và cs, 1979 [18])

1.2.2.2 Chế phẩm DFM có nguồn gốc từ nấm men và nấm mốc

Phần lớn DFM từ nấm chứa sản phẩm tách chiết khi lên men nấm mốc

A oryzae (AO), nuôi cấy nấm men Saccharomyces cerevisiae (SC), hoặc cả hai loại (Martin, 2000 [41]) Chế phẩm DFM nấm mang lại lợi ích thông qua những thay đổi trong quá trình lên men dạ cỏ Nhiều nghiên cứu cho thấy chế phẩm đã kích thích của các vi khuẩn dạ cỏ Tổng số vi khuẩn yếm khí trong dạ

cỏ (Dawson và cs, 1990 [28]; Newbold và cs, 1991 [43]) và vi khuẩn phân giải

xơ (Harrison và cs, 1988 [35]) đã được tăng lên khi sử dụng các chất chiết xuất

từ nấm Có nhiều lý do có thể cải thiện quá trình lên men dạ cỏ qua DFM nấm

Chất tách chiết từ Aspergillus oryzae đã kích thích Selenomonas ruminantium (Nisbet và Martin, 1990) và Megasphaera elsdenii (Waldrip và

Martin, 1993 [53]) hấp thu axit lactic acid thông qua sử dụng có hiệu quả lactate lấy từ nguồn axit malic trong dạ cỏ Tương tự như vậy, Chaucheyras

và cs (1995c) [22] báo cáo rằng Saccharomyces cerevisiae có thể để ngăn chặn sự tích tụ sản xuất acid lactic bằng cách cạnh tranh với Streptococcus bovis bằng cách kích thích sự hấp thu acid lactic do có thể Megasphaera elsdenii cung cấp axit amin và vitamin Tác động vào độ pH khi bổ sung nấm

men sẽ ngăn ngừa tăng acid lactic trong quá trình lên men ở khẩu phần ăn giàu carbohydrate lên men (Aslan và cs, 1995 [13]; Dawson và Hopkins, 1991 [27]) Theo phát hiện này, pH dạ cỏ cao hơn, có thể là một trong những lý do làm tăng số lượng vi khuẩn phân giải xellulose trong dạ cỏ và cải thiện tiêu hóa xơ với môi trường phát triển nấm (Arambel và cs, 1987 [12]) Nấm men cũng đã được chứng minh là đã kích thích vi khuẩn nhóm vi khuẩn yếm khí nhờ sự hiện diện của nhóm vi khuẩn sản sinh metan (Chaucheryas và cs., 1995b [21]), kết quả là làm quá trình lên men thức ăn ở dạ cỏ hiệu quả hơn

Sản phẩm tách chiết khi lên men Aspergillus (Chang và cs, 1999 [20]) và

canh trường nấm men (Chaucheryas và cs, 1995b [21]) đã chỉ ra rằng nó đã kích thích trực tiếp nấm trong dạ cỏ nên đã tăng khả năng phân giải xơ Một

lý do khác trong việc cải thiện quá trình lên men là do nấm men có thể lấy oxy dư thừa trong khi lên men ở dạ cỏ (Newbold và cs, 1996 [45]) vì thế tạo

ra môi trường thích hợp hơn cho vi khuẩn yếm khí phát triển Bổ sung

Saccharomyces cerevisiae cũng làm tăng số lượng protozoa trong dạ cỏ bò

đực ăn khẩu phần cơ sở là rơm đã cải thiện khả năng phân giải NDF (Plata và

cs, 1994 [48]) Điều quan trọng, không phải tất cả chủng của Saccharomyces cerevisiae và Aspergillus tách chiết đều kích thích lên men trong dạ cỏ Ví dụ,

Newbold và cs (1995) [44] báo cáo rằng mức độ kích thích lên men trong dạ

cỏ khác nhau tùy theo từng chủng Saccharomyces cerevisiae nhưng vẫn chưa

biết lý do vì sao Một giả thuyết khác về cải thiện lên men trong dạ cỏ là sản

phẩm Aspergillus tách chiết đã làm tăng tiêu hóa xơ vì chúng chứa các

enzyme esterase (Varel và cs, 1993 [51]) Beharka và cs (1991) [15] cho thấy

bê non được bổ sung chế phẩm lên men AO tách chiết cai sữa sớm hơn 01 tuần so với nhóm đối chứng do bổ sung đã làm tăng số lượng vi khuẩn và axit béo bay hơi trong dạ cỏ

1.3 Tổng quan kết quả nghiên cứu ở Việt Nam

Việc nghiên cứu về chế phẩm vi sinh ở Việt nam bắt đầu được quan tâm từ những năm 1990 của thế kỷ trước Tuy nhiên, những nghiên cứu này phần lớn tập trung vào việc phân lập và tuyển chọn các chủng vi sinh vật có hoạt tính enzyme hoặc nghiên cứu chiết xuất, xác định đặc tính, hoạt lực của một số loại enzyme phục vụ cho các mục đích dân sinh Những nghiên cứu về proteaza có các công trình của Trần Đình Thanh và cs (2000) [7] (proteaza từ

đu đủ xanh); Lê Gia Hy và cs (2000) [5] nghiên cứu chiết suất proteaza từ xạ khuẩn ưa kiềm; Vũ Ngọc Bội (2004) [1] nghiên cứu xử lý cá bằng proteaza;

Ngô Tự Thành và cs (2005) [8] nghiên cứu hoạt tính của proteaza từ Bacillus

Gần đây nhất trong khuôn khổ Đề tài cấp Bộ “Nghiên cứu sản xuất probiotic

và enzyme tiêu hóa dùng trong chăn nuôi” tác giả Trần Quốc Việt và cs

(2009) [10] đã tuyển chọn vi khuẩn A2026 có tên khoa học: Rhodococcus fascian tiết enzyme Β-glucanase và Cellulase và chủng nấm VN06-F0329 có tên khoa học: Aspergillus niger van Tieghem var niger, tiết enzyme Xylanase

để sản suất chế phẩm đa enzyme dùng trong thức ăn chăn nuôi lợn và gà Kết quả đánh giá hiệu quả sử dụng của chế phẩm trên lợn cho thấy tốc độ sinh

trưởng của lợn được bổ sung enzyme cao hơn so với đối chứng từ 8,2%, mức tiêu tốn thức ăn/kg tăng trọng giảm 7,3%, tỷ lệ tiêu chảy giảm từ 10,7% ở lô đối chứng xuống còn 4,8% Kết quả thử nghiệm trên gà cho thấy tốc độ sinh trưởng của nhóm được ăn thức ăn có bổ sung chế phẩm đa enzyme cao hơn 7,4%, tiêu tốn thức ăn giảm 9,3% so với đối chứng

Như vậy, có thể thấy cho đến nay các nghiên cứu trong nước mới chỉ tập trung vào việc sản xuất các sản phẩm enzyme thích hợp dùng trong thức

ăn cho lợn và gà Hơn nữa, hầu hết các sản phẩm enzyme tạo ra đều chỉ có hoạt lực tương đối thấp và do đó hiệu quả của việc sử dụng các sản phẩm này trong chăn nuôi vẫn chưa thực sự đáng kể Với đặc điểm thức ăn cho gia súc nhai lại thường có hàm lượng xenlulo cao hơn rất nhiều so với thức ăn cho lợn và gà, việc sử dụng các sản phẩm vi sinh enzyme sản xuất trong nước sẽ rất khó mang lại hiệu quả trong khi việc đưa ra các sản phẩm có khả năng giúp nâng cao tỷ lệ tiêu hóa các phụ phẩm giàu xơ làm thức ăn cho gia súc nhai lại đang là một yêu cầu cấp thiết Do đó, việc nghiên cứu sản xuất các chế phẩm vi sinh phân giải xơ theo dạng tiền chất (prebiotic) có hoạt tính cao

có khả năng xử lý thức ăn giàu xenlulo dùng cho gia súc nhai lại là việc làm cần thiết góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng thức ăn, giảm giá thành sản phẩm và làm tăng hiệu quả kinh tế cho ngành chăn nuôi

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

2.1.1 Chế phẩm sinh học

Chế phẩm B có dạng bột do Viện chăn nuôi và Viện Vi Sinh Vật phối

hợp nghiên cứu và sản xuất gồm các chủng Lactobacillus, Bacillus và Saccharomyces nồng độ 109 CFU/g và enzyme từ nấm nồng độ: xenllulaza: 200UI/g, xylanaza 1000UI/g, amylaza 900UI/g

2.1.2 Thức ăn thô

- Rơm lúa

- Cỏ khô Pangola

- Cỏ voi (45 ngày)

- Thân cây ngô tươi (sau thu bắp)

2.2 Thời gian và địa điểm nghiên cứu

- Thời gian nghiên cứu: từ tháng 3/2016 đến tháng 6/2017

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

2.3 Nội dung nghiên cứu

- Xác định ảnh hưởng của bổ sung chế phẩm sinh học B vào khẩu phần

thức ăn đến tốc độ và đặc điểm phân giải in sacco chất khô, xơ thô, ADF và

NDF của rơm lúa, cỏ voi, thân cây ngô, cỏ khô Pangola

- Xác định ảnh hưởng của bổ sung chế phẩm sinh học B vào khẩu phần thức ăn đến khả năng tăng khối lượng của bò lai hướng thịt

2.4 Phương pháp nghiên cứu

2.4.1 Nguyên vật liệu

- Ba bò đực Lai Sind trưởng thành, mổ lỗ dò dạ cỏ, đặt canula, khối lượng trung bình 200kg/con

- Mười (10) bò bò đực lai Sind ở giai đoạn 15 - 18 tháng tuổi và khối lượng trung bình 150 - 160 kg Bò được bố trí vào một trong 2 khẩu phần (i) đối chứng và (ii) bổ sung chế phẩm B

- Chế phẩm sinh học B sản xuất tại Viện vi sinh vật và công nghệ sinh học (Đại học Quốc gia, Hà Nội)

- Mẫu thử nghiệm: rơm lúa, cỏ voi, thân cây ngô và cỏ khô Pangola Các mẫu được nghiền mắt sàng 1mm

2.4.2 Phương pháp thí nghiệm

2.4.2.1 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của bổ sung chế phẩm sinh học B vào khẩu phần thức ăn đến tốc độ và đặc điểm phân giải in sacco của một số loại thức

ăn giầu xơ

Thí nghiệm được thực hiện trên 3 bò đực Lai Sind trưởng thành, mổ lỗ

dò dạ cỏ, đặt canula, khối lượng trung bình 200 kg/con Bò được nuôi nhốt cá thể và cho ăn bằng khẩu phần ăn cơ sở mức duy trì như sau:

Bảng 2.1 Khẩu phần cơ sở nuôi bò (theo vật chất khô)

Đối với khẩu phần cơ sở KP2 và KP3, mỗi giai đoạn nuôi bò từng khẩu phần được bổ sung chế phẩm B (gồm 2 mức 40 và 50 g/con/ngày) tương ứng với mẫu nghiên cứu Ở giai đoạn nuôi thích nghi, tất cả gia súc được nuôi khẩu phần như sau:

 Bò 1: khẩu phần KP1 - đối chứng không bổ sung chế phẩm;

 Bò 2: khẩu phần KP2 - bổ sung chế phẩm B liều 40 g/con/ngày

 Bò 3: khẩu phần KP3 - bổ sung chế phẩm B liều 50 g/con/ngày

Ghi chú: Sơ đồ trên được thực hiện cho mỗi loại thức ăn thí nghiệm Hỗn hợp thức ăn được chuẩn bị trước khi cho ăn Tất các các thành phần được trộn đều thành hỗn hợp

Thời gian nuôi thích nghi 10 ngày, thời gian nuôi thí nghiệm 4 ngày để đặt mẫu và lấy mẫu Trong giai đoạn 2 và 3 khẩu phần được thay đổi do đó mỗi gia súc được nuôi với 3 khẩu phần khác nhau, thí nghiệm được thiết kế theo ô vuông La tinh (bảng 2.2) Cách cho ăn, thức ăn hỗn hợp chia đều và cho ăn làm 2 lần vào 8h sáng và 4h chiều Sau giai đoạn nuôi chuẩn bị 10 ngày để làm quen với thức ăn và ổn định lượng ăn vào, tiến hành đặt mẫu thí nghiệm vào dạ cỏ nhóm bò thí nghiệm

Thủ tục thí nghiệm được tiến hành theo phương pháp kỹ thuật túi ni lông (nylon bag technique) của Orskov và cs (1980) [46] Mẫu đặt dạ cỏ được chuẩn bị trước một ngày Các mẫu được cân trước khi cho vào túi ni lông đã được cân khối lượng bì túi, khối lượng mẫu xấp xỉ 5g ở dạng khô và được đánh dấu mã mẫu trên túi ni lông loại L075 Laker Wire Weavers, Warrington, (sản xuất tại Anh quốc), túi có kích thước 125×100 mm, kích thước lỗ vải là 45-5µm Sau khi cân xong, các túi mẫu được bảo quản trong tủ lạnh qua đêm

ở nhiệt độ 4OC Thời gian ủ mẫu trong dạ cỏ là 4; 8; 16; 24; 48; 72 và 96 giờ Mỗi mẫu được nhắc lại 3 lần tại mỗi thời điểm ủ trong dạ cỏ

Sau khi rút mẫu ra khỏi dạ cỏ, túi nilon chứa mẫu được rửa dưới vòi nước lạnh cho đến khi nước trong Các túi mẫu được sấy ở nhiệt độ 650C trong vòng 48 giờ

Để hiệu chỉnh số liệu các thành phần hòa tan của mẫu thức ăn trong dạ

cỏ với các thành phần tiêu hóa thực do hoạt động của men vi sinh vật trong dạ

cỏ, 2 túi/mẫu thức ăn (5 gam mẫu/túi) cho mỗi đợt thí nghiệm được ngâm ngập trong nước ấm 390C trong vòng 1 giờ Sau đó các túi mẫu này được rửa

và sấy khô như các túi mẫu ủ trong dạ cỏ và cũng được phân tích các chỉ tiêu như các túi ủ trong dạ cỏ

Các mẫu được đặt theo sơ đồ sau:

 Đặc điểm phân giải in sacco của chất khô thức ăn Được xử lý bằng

chương trình máy tính NEWAY của Cheng, Viện Nghiên cứu Nông nghiệp

Rowett, Scotland được sử dụng để tính mức độ phân giải chất khô in sacco

của thức ăn Theo phương trình mũ của Orskov và Mc Donal (1981):

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

Trong đó: P là lượng chất khô mất đi tại thời điểm t

a là hệ số tại thời điểm 0

b là lượng chất khô sẽ bị phân giải tại thời điểm t

(a+b) là khả năng phân giải của chất khô ở dạ cỏ