ẢNH HƯỞNG KÍCH cỡ của THỨC ăn lên QUÁ TRÌNH SINH KHÍ (GAS VOLUME), tỷ lệ TIÊU hóa và PHÂN hủy THỨC ăn ở dạ cỏ bò

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN CHĂN NUÔI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGÀNH CHĂN NUÔI THÚ Y ẢNH HƯỞNG KÍCH CỠ CỦA THỨC ĂN LÊN QUÁ TRÌNH SINH KHÍ GAS VOLUME, T

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

BỘ MÔN CHĂN NUÔI

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGÀNH CHĂN NUÔI THÚ Y

ẢNH HƯỞNG KÍCH CỠ CỦA THỨC ĂN LÊN QUÁ TRÌNH SINH KHÍ (GAS VOLUME), TỶ LỆ TIÊU HÓA VÀ PHÂN HỦY THỨC ĂN Ở DẠ CỎ BÒ

Cần Thơ, ngày…tháng…năm 2012 Cần Thơ, ngày…tháng…năm 2012

DUYỆT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN DUYỆT CỦA BỘ MÔN

Hồ Quảng Đồ

Cần Thơ, ngày…tháng…năm 2012

DUYỆT CỦA KHOA NÔNG NGHIỆP & SHƯD

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

TỐNG VĂN HIỀN

ẢNH HƯỞNG KÍCH CỠ CỦA THỨC ĂN LÊN QUÁ TRÌNH SINH KHÍ (GAS VOLUME), TỶ LỆ TIÊU HÓA VÀ PHÂN HỦY THỨC ĂN Ở DẠ CỎ BÒ

Luận văn tốt nghiệp Ngành: CHĂN NUÔI – THÚ Y

Cần Thơ, 2012

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

Luận văn tốt nghiệp Ngành: CHĂN NUÔI - THÚ Y

Tên đề tài:

ẢNH HƯỞNG KÍCH CỠ CỦA THỨC ĂN LÊN QUÁ

TRÌNH SINH KHÍ (GAS VOLUME), TỶ LỆ TIÊU

HÓA VÀ PHÂN HỦY THỨC ĂN Ở DẠ CỎ BÒ

Cán bộ hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:

Ts.HỒ QUẢNG ĐỒ TỐNG VĂN HIỀN

MSSV: 3092570

Lớp: CN0912A2 K35

Cần Thơ, 2012

Chương 1: MỞ ĐẦU

Hiện nay trong chăn nuôi để tăng giá trị dinh dưỡng trong khẩu phần thức ăn người

ta sử dụng nhiều biện pháp trong đó có biện pháp xử lí cơ học là biện pháp phổ biến Bên cạnh biện pháp xử lí cơ học nghiên cứu sự tác động tương hỗ của hệ vi sinh vật dạ cỏ làm gia tăng khả năng tiêu hóa của gia súc nhai lại đối với khẩu phần thức ăn nhiều xơ đã được áp dụng rộng rãi Theo Nguyễn Xuân Trạch (2003) xử lí

cơ học là phương pháp cơ giới (băm, chặt, cắt ngắn, nghiền nhỏ) nhằm thu nhỏ kích thước của thức ăn, phá vỡ cấu trúc vách tế bào, giúp cho thành phần cacbonhydrat không hòa tan trở nên có giá trị hơn với hệ vi sinh vật dạ cỏ, phương pháp này có ảnh hưởng đến khả năng thu nhận và quá trình tiêu hóa của gia súc nhai lại Trong quá trình tiêu hóa gia súc nhai lại thải ra CH4 , CO2 Đó là những chất khí góp phần gây ra hiệu ứng nhà kính, hiệu ứng nhà kính là nguyên nhân dẫn đến khí hậu toàn cầu nóng lên gây ra ảnh hưởng đến đời sống con người, điển hình là các trận lũ lụt tồi tệ mà các nước Đông Nam Á Theo nhóm tư vấn Nghiên cứu Nông nghiệp Quốc

tế (CGIAR) cho rằng cứ mỗi độ tăng nhiệt độ vào ban đêm sẽ làm cho năng suất nông nghiệp giảm khoảng 10% và diện tích đất canh tác của khu vực Đông Nam Á

sẽ bị thu hẹp trong vòng 50 năm hay 100 năm nữa bởi sự nóng lên của trái đất Trong khi đó, động vật nhai lại đóng góp chính vào việc tạo ra CH4, và cung cấp khoảng 25% quá trình ấm dần lên của trái đất Theo tổ chức liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC) thì methane là chất khí có tác dụng gây hiệu ứng nhà kính cao gấp 20 lần so với CO2 Các nhà dinh dưỡng nghiên cứu, có khoảng 5 ÷ 10% năng lượng của thức ăn mất đi do quá trình tạo CH4 và thải ra không khí (Chwalibog, 1991) Hegarty, 2003 cho rằng không dễ dàng làm ngưng sự sản sinh CH4 ở động vật nhai lại, nhưng làm sao biến nguồn hydrogen ở dạ cỏ thành sản phẩm có lợi cho

vi sinh vật là điều cần quan tâm Trước đây đã có nhiều công trình nghiên cứu như Bùi Thế Hiển (2011), Trần Duy Khoa (2011), Võ Phương Ghil (2011) bổ sung các dưỡng chất nhưng còn rất ít công trình nghiên cứu về ảnh hưởng kích thước của

thức ăn lên bò Do đó đề tài: “Ảnh hưởng kích cỡ của thức ăn lên quá trình sinh

khí, tỷ lệ tiêu hóa và phân hủy thức ăn ở dạ cỏ bò” là thật sự cần thiết Nó giúp

cho người chăn nuôi nâng cao được sự tiêu hóa của thức ăn đồng thời giúp hạn chế

tỷ lệ khí sinh ra gây ảnh hưởng đến hiệu ứng nhà kính làm cho trái đất nóng lên ảnh hưởng xấu đến cuộc sống của con người

Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA BỘ MÁY TIÊU HÓA CỦA GIA SÚC NHAI LẠI

2.1.1 Bộ máy tiêu hóa

Đường tiêu hoá của bò cũng tương tự như các gia súc nhai lại khác có cấu tạo chung như ở hình 2.1 Chức năng cơ bản của từng bộ phận trong đường tiêu hoá ở bò cũng tương tự như ở gia súc dạ giày đơn, nhưng đồng thời có những nét đặc thù riêng của gia súc nhai lại Tính đặc thù của đường tiêu hoá ở gia súc nhai lai là kết quả của quá trình tiên hoá theo hướng tiêu hoá cỏ và thức ăn xơ thô nhờ sự cộng sinh của vi sinh vật

Hình 2.1 Cấu tạo đường tiêu hoá của gia súc nhai lại

2.1.1.1 Miệng

Miệng có vai trò lấy thức ăn, tiết nước bọt, nhai và nhai lại Tham gia vào quá trình lấy và nhai nghiền thức ăn có môi, hàm răng và lưỡi Bò không có răng của hàm trên, có 8 răng cửa hàm dưới và 24 răng hàm Răng có vai trò nghiền nát thức ăn giúp cho dạ dày và ruột tiêu hóa dễ dàng Lưỡi có 3 loại gai thịt là gai hình đài hoa, gai hình nấm (có vai trò vị giác) và gai thịt hình sợi (có vai trò xúc giác) Khi ăn một loại thức ăn nào thì bò không những biết được vị của thức ăn mà còn biết được thức ăn rắn hay mềm nhờ các gai lưỡi này Các gai thịt này cũng giúp dê nghiền nát thức ăn Lưỡi còn giúp cho việc lấy thức ăn và nhào trộn thức ăn trong miệng Bò

có ba đôi tuyến nước bọt (dưới tai, dưới lưỡi và dưới hàm) rất phát triển, hàng ngày tiết ra một lượng nước bọt rất lớn (130-180 lít) Nước bọt ở bò được phân tiết và

nuốt xuống dạ cỏ tương đối liên tục Muối cacbonat và photphat trong nước bọt có tác dụng trung hoà các sản phẩm axit sinh ra trong dạ cỏ được duy trì pH ở mức thuận lợi cho vi sinh vật phân giải xơ hoạt động Nước bọt còn có tác dụng quan trọng trong việc thấm ước thức ăn, giúp cho quá trình nuốt và nhai lại được dễ dàng Nước bọt còn cung cấp cho môi trường dạ cỏ các chất điện giải như Na+, K+, Ca++, Mg++ Đặc biệt trong nước bọt còn có urê và phôt-pho, có tác dụng điều hoà dinh dưỡng N và P cho nhu cầu của VSV dạ cỏ

2.1.1.2 Thực quản

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 Trong điều kiện bình thường ở gia súc trưởng thành cả thức ăn và nước uống đều đi thẳng vào dạ cỏ và dạ tổ ong

2.1.1.3 Dạ dày và rãnh thực quản

Đường tiêu hoá 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 chung là dạ dày trước (không có ở gia súc 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 hoá, có tác dụng tích trữ, nhào lộn và lên men phân giải thức ăn Thức ăn sau khi ăn được nuốt xuống dạ cỏ, phân lớn được lên men bởi hệ vi sinh vật cộng sinh ở đây Chất chứa trong dạ cỏ trung bình có khoảng 850-930g nước/kg, nhưng tồn tại ở hai tầng: tầng lỏng ở phía dưới chứa nhiều tiểu phần thức ăn mịn lơ lửng trong đó và phần trên khô hơn chứa nhiều thức ăn kích thước lớn Ngoài chức năng lên men dạ

cỏ còn có vai trò hấp thu Các axit béo bay hơi (ABBH) sinh ra từ quá trình lên men

vi sinh vật được hấp thu qua vách dạ cỏ (cũng như dạ tổ ong và dạ lá sách) vào máu

và trữ thành nguồn năng lượng cho vật chủ Sinh khôi vi sinh vật cùng với những tiểu phần thức ăn có kích thước bé (<1mm) sẽ đi xuống dạ múi khế và ruột để được tiêu hoá tiếp bởi men của đường tiêu hoá

Dạ tổ ong là phần kéo dài c ủa dạ cỏ có niêm mạc được cấu tạo trông giống như to

ong và có chức năng chính là đẩy các thức ăn rắn và các thức ăn chưa được nghiền nhỏ trở lại dạ cỏ, đồng thời đẩy các thức ăn dạng nước 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 Sự lên men trong dạ tổ ong tương tự như ở dạ cỏ

Dạ lá sách có niêm mạc gấp nếp nhiều lần (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

Dạ múi khế là bộ phận dạ dày tuyến gồm 2 phần: thân vị và hạ vị Thức ăn ở dạ dày

trước thường xuyên vào dạ múi khế làm cho các tuyến dịch múi khế tiết ra liên tục Mỗi lần bò ăn thức ăn là dịch múi khế tiết tăng lên nhờ phản xạ tác động lên các tuyến múi khế Dịch múi khế có các men tiêu hóa pepsin, kimozin và lipaz, và có độ

pH ở bò là 2,17-3,14 và ở bê là 2,5-3,4 Trong sự điều hòa tiết dịch ở dạ múi khế có

sự tham gia của hệ thần kinh và nhân tố hóa học như ở động vật có dạ dày đơn

2.1.1.4 Tuyến nước bọt

Nước bọt ở trâu bò được phân tiết và nuốt xuống dạ cỏ tương đối liên tục Nước bọt

có kiềm tính nên có tác dụng trung hòa các sản phẩm axit sinh ra trong dạ cỏ Nó còn có tác dụng quan trọng trong việc thấm ướt thức ăn, giúp cho quá trình nuốt và nhai lại được dễ dàng Nước bọt còn cung cấp cho môi trường dạ cỏ các chất điện giải như Na+, K+, Ca++, Mg++ Đặc biệt trong nước bọt còn có urê và phốt-pho, có tá dụng điều hòa dinh dưỡng N và P cho nhu cầu của VSV dạ cỏ, đặc biệt là khi các nguyên tố này bị thiếu trong khẩu phần

Sự phân tiết nước bọt chịu tác động bởi bản chất vật lý của thức ăn, hàm lượng vật chất khô trong khẩu phần, dung tích đường tiêu hóa và trạng thái tâm sinh lý Trâu

bò ăn nhiều thức ăn xơ thô sẽ phân tiết nhiều nước bọt Ngược lại trâu bò ăn nhiều thức ăn tinh, thức ăn nghiền quá nhỏ sẽ giảm tiết nước bọt nên tác dụng đệm đối với dịch dạ cỏ sẽ kém và kết quả là tiêu hóa thức ăn xơ sẽ giảm xuống

2.1.1.5 Ruột

Ruột non của gia súc nhai lại có cấu tạo và chức năng tương tự như của gia súc dạ dày đơn Trong ruột non có các enzym tiêu hoá tiết qua thành ruột và tuyến tụy để tiêu hoá các loại tinh bột, đường, protein và lipid Những phần thức ăn chưa được lên men ở dạ cỏ (dinh dưỡng thoát qua) và sinh khối VSV được đưa xuống ruột non

se được tiêu hoá bằng men Ruột non còn làm nhiệm vụ hấp thu nước, khoáng, vitamin và các sản phẩm tiêu hoá ở ruột (glucose, axit amin và axit béo) Gia súc càng cao sản thì vai trò tiêu hoá ở ruột non (thức ăn thoát qua) càng quan trọng vì khả năng tiêu hoá dạ cỏ là có hạn

Ruột già có chức năng lên men, hấp thu và tạo phân Trong phần manh tràng có hệ

vi sinh vật tương tự như trong dạ cỏ có vai trò lên men các sản phẩm đưa từ trên xuống Đối với gia súc nhai lại lên men vi sinh vật dạ cỏ là lên men thứ câp, còn đối với một số động vật ăn cỏ dạ dày đơn (ngựa, thỏ) thì lên men vi sinh vat ở manh tràng lại là hoạt động tiêu hoá chính 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 vi sinh vật không được tiêu hoá tiếp mà thải ra ngoài qua phân Trực tràng có tác dụng hấp thu nước, tạo khuôn và tích trữ phân

2.1.2 Hệ sinh thái dạ cỏ

2.1.2.1 Môi trường sinh thái dạ cỏ

Hình 2.2: Cấu tạo dạ dày gia súc nhai lại (Nguồn: chicucthuyhcm.org.vn)

Chất chứa dạ cỏ là một hỗn hợp gồm thức ăn ăn vào, vi sinh vật dạ cỏ, các sản phẩm trao đổi trung gian, nước bọt và các chất chế tiết vào qua vách dạ cỏ Đây là một hệ sinh thái rất phức hợp trong đó liên tục có sự tương tác giữa thức ăn, hệ vi sinh vật và vật chủ Dạ cỏ có môi trường thuận lợi cho vi sinh vật (VSV) yếm khí sống và phát triển Đáp lại, VSV dạ cỏ đóng góp vai trò rất quan trọng vào quá trình tiêu hóa thức ăn của vật chủ, đặc biệt là nhờ chúng có các enzyme phân giải liên kết b-glucosid của xơ trong vách tế bào thực vật của thức ăn và có khả năng tổng hợp đại phân tử protein từ ammonia (NH3)

Ngoài dinh dưỡng môi trường dạ cỏ có những đặc điểm thiết yếu cho sự lên men của vi sinh vật cộng sinh như sau: độ ẩm cao (85 - 90%), pH trong khoản 6,4 - 7,0, nhiệt độ khá ổn định (38 - 420C), áp suất thẩm thấu ổn định và là môi trường yếm khí (nồng độ oxy <1%) Có một số cơ chế để đảm bảo duy trì ổn định các điều kiện của môi trường lên men liên tục này Nước bọt đổ vào dạ cỏ liên tục giúp duy trì độ

ẩm của môi trường lên men Muối phosphate và carbonat tiết qua nước bọt có tác

dụng đệm đồng thời với sự hấp thu nhanh chóng axit béo bay hơi và ammonia qua

vách dạ cỏ làm cho pH dịch dạ cỏ tương đối ổn định Khí oxy nuốt vào theo thức ăn nhanh chóng được sử dụng nên môi trường yếm khí luôn luôn được duy trì Áp suất thẩm thấu của dịch dạ cỏ được duy trì tương tự như áp suất thẩm thấu của máu nhờ

có sự trao đổi ion qua vách dạ cỏ Có sự chế tiết qua vách dạ cỏ những chất cần thiết cho vi sinh vật phát triển và hấp thu vào máu những sản phẩm lên men sinh ra trong dạ cỏ (axit béo bay hơi) Các chât khí (chủ yếu là CO2 và CH4) là phụ phẩm

trao đổi cuối cùng cửa quá trình lên men dạ cỏ cũng cũng được thải ra ngoài thông qua quá trình ợ hơi Thời gian thức ăn tồn lưu trong dạ cỏ kéo dài tạo điều kiện cho

2.1.2.2 Hệ vi sinh vật dạ cỏ

Hệ vi sinh vật (VSV) cộng sinh trong dạ cỏ và dạ tổ ong rất phức tạp và thường gọi

chung là vi sinh vật dạ cỏ Hệ vi sinh vật dạ cỏ gồm có 3 nhóm chính là vi khuẩn (Bacteria), động vật nguyên sinh (Protozoa) và nấm (Fungi); ngoài ra còn có

mycoplasma, các loại virus và các thể thực khuẩn Mycoplasma, virus và thể thực khuẩn không đóng vai trò quan trọng trong tiêu hoá thức ăn Quần thể vi sinh vật dạ

cỏ có sự biến đổi theo thời gian và phụ thuộc vào tính chất của khẩu phần ăn Hệ vi sinh vật dạ cỏ đều là vi sinh vật yếm khí và sống chủ yếu bằng năng lượng sinh ra trong quá trình lên men các chất dinh dưỡng

Vi khuẩn xuất hiện trong dạ cỏ loài nhai lại trong lứa tuổi còn non, mặc dù chúng được nuôi cách biệt hoặc cùng với mẹ chúng Thông thường vi khuẩn chiếm số lượng lớn nhất trong VSV dạ cỏ và là tác nhân chính trong quá trình tiêu hóa xơ Tính từ năm 1941 là năm Hungate công bố những công trình nghiên cứu đầu tiên về

vi sinh vật dạ cỏ đến nay đã có tới hơn 200 loài vi khuẩn dạ cỏ đã được mô tả (Dorou và France, 1993) Tổng số vi khuẩn có trong dạ cỏ thường vào khoảng 109-

1010 tế bào/g chất chứa dạ cỏ Trong dạ cỏ vi khuẩn ở thể tự do chiếm khoảng 30%, số còn lại bám vào các mẩu thức ăn, trú ngụ ở các nếp gấp biểu mô và bám vào protozoa

25-Vi khuẩn (Bacteria)

Tuỳ thuộc vào sản phẩm lên men, người ta chia vi khuẩn làm ba nhóm chính đó là nhóm lên men phân giải chất xơ, nhóm phân giải bột đường và nhóm phân giải protein và urê Sản phẩm phân giải xơ và bột đường của vi khuẩn dạ cỏ là các axit béo như axit axetic, axit propionic và axit butyric (gọi chung là các axit béo bay hơi

dạ cỏ) Sản phẩm phân giải protein là amoniac (NH3) Chính axit béo được ví như

xăng của ôtô, là nguồn năng lượng của con vật, còn amoniac lại được vi sinh vật dạ

cỏ sử dụng để tổng hợp nên protein của chúng, rồi trở thành nguồn protein của con vật chủ sau khi được tiêu hoá hấp thu ở ruột Sau đây là một số nhóm vi khuẩn dạ

cỏ chính:

Động vật nguyên sinh (Protozoa)

Protozoa xuất hiện trong dạ cỏ khi gia súc bắt đầu ăn thức ăn thực vật thô Sau khi

đẻ và trong thời gian bú sữa dạ dày trước không có protozoa Protozoa không thích ứng với môi trường bên ngoài và bị chết nhanh Trong dạ cỏ protozoa có số lượng khoảng 105-106 tê bào/g chất chứa dạ cỏ, ít hơn vi khuẩn, nhưng do có kích thước lớn hơn nên có thể tương đương về tổng sinh khối Có hơn 100 loài protozoa trong

dạ cỏ được vác định Mỗi loài gia súc có số loài protozoa khá đặc thù

Protozoa trong dạ cỏ là các loài ciliate thuộc hai họ khác nhau Họ Isotrichidae, thường gọi là Holotrich, gồm những protozoa có cơ thể rỗng được phủ bởi các tiêm

mao (cilia); chúng gồm các bộ Isotricha và Dasytricha Họ kia là

Ophryoscolecidae, hay Oligotrich, gồm nhiều loài khác nhau về kích thước, hình

thái và dien mạo; chúng gồm các bộ Entodinium, Diplodinium, Epidinium và

Ophryoscolex

Protozoa có một số tác dụng chính như sau:

- Tiêu hoá tinh bột và đường Tuy có một vài loại protozoa có khả năng phân giải

cellulose nhưng cơ chất chính vẫn là đường và tinh bột vì thế mà khi gia súc ăn khẩu phần nhiều bột đường thì số lượng protozoa tăng lên

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

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

- Tích lũy polysaccharite Protozoa có khả năng nuốt tinh bột ngay sau khi ăn

Polysaccharite này có thể được phân giải về sau hoặc không bị lên men ở dạ cỏ mà được phân giải thành đường đơn và được hấp thu ở ruột Điều này không những quan trọng đối với protozoa mà còn có ý nghĩa dinh dưỡng cho gia súc nhai lại nhờ hiệu ứng đệm chống phân giải đường quá nhanh làm giảm pH đột ngột, đồng thời cung cấp năng lượng từ từ hơn cho nhu cầu của bản thân VSV dạ cỏ trong những thời gian xa bũa ăn

- Bảo tồn mạch nối đôi của các axit béo không no Các axit béo không no mạch dài

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

Nấm (Fungi)

Nấm trong dạ cỏ mới chỉ được nghiên cứu trong vòng chưa đến 30 năm nay và vị trí của nó trong hệ sinh thái dạ cỏ còn phải được làm sáng tỏ thêm Chúng thuộc loại vi sinh vật yếm khí nghiêm ngặt với chu kỳ sống có hai pha là pha bào tử (zoospore)

và pha thực vật (sporangium) Nấm là vi sinh vật đầu tiên xâm nhập và tiêu hoá thành phần cấu trúc thực vật bắt đầu từ bên trong Những loài nấm được phân lập từ

dạ cỏ cừu gồm: Neocallimastix frontalis, Piramonas communis và Sphaeromonas

communis

Chức năng của nấm trong dạ cỏ là:

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

- Mặt khác, bản thân nấm cũng tiết ra các loại men phân giải hầu hết các loại carbohydrate Phức hợp men tiêu hoá xơ của nấm dễ hoà tan hơn của men của vi khuẩn Chính vì thế nấm có khả năng tấn công các tiểu phần thức ăn cứng hơn và lên men chúng với tốc độ nhanh hơn so với vi khuẩn Một số loại carbohydrate không được nấm sử dụng là pectin, axit polugalacturonic, arabinose, fructose, manose và galactose

Như vậy, sự có mặt của nấm giúp làm tăng tốc độ tiêu hoá xơ Điều này đặc biệt có

ý nghĩa đối với việc tiêu hoá thức ăn xơ thô bị lignin hoá

2.1.2.3 Nhu cầu dinh dưỡng của vi sinh vật dạ cỏ

Vi sinh vật dạ cỏ là vi sinh vật cộng sinh, chúng cần có các điều kiện sống do vật chủ tạo ra trong dạ cỏ Phần lớn các yếu tố cần thiết cho chúng như nhiệt độ, ẩm độ, yếm khí, áp suất thẩm thấu được điều tiết tự động bởi cơ thể vật chủ để duy trì trong những phạm vi thích hợp Quá trình tăng sinh và hoạt động của vi sinh vật dạ cỏ

chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố, trong đó dinh dưỡng là yếu tố nhạy cảm nhất

Nuôi gia súc nhai lại trước hết là nuôi vi sinh vật dạ cỏ và do đó điều quan tâm

trước tiên là cung cấp đầy đủ dinh dưỡng theo nhu cầu của chúng Sơ đồ 2.3 cho biết các chất dinh dưỡng cơ bản cần cho sự tổng hợp vi sinh vật dạ cỏ

Hình 2.3: Sơ đồ Các chất dinh dưỡng cần thiết cho tổng hợp VSV dạ cỏ

(Chenost và Kayouli, 1997)

Cũng như mọi cơ thể sống khác VSV dạ cỏ cần năng lượng, nitơ, khoáng và

vitamin Do vậy, những yếu tố dinh dưỡng sau đây sẽ có ảnh hưởng sâu sắc đến quá

trình sinh tổng hợp vi sinh vật dạ cỏ và hoạt động phân giải thức ăn của chúng:

- Các chất hữu cơ lên men

Vi sinh vật dạ cỏ cần năng lượng cho duy trì và sinh trưởng Sự phát triển của vi sinh vật dạ cỏ tùy thuộc rất lớn vào nguồn năng lượng sẵn có như ATP cho các phản ứng sinh hóa Trong dạ cỏ nguồn năng lượng ở dạng ATP chủ yếu là sản phẩm của quá trình lên men các loại carbohydrate Ngoài năng lượng, quá trình tăng sinh khối vi sinh vật dạ cỏ còn cần có các nguyên liệu ban đầu cho các phản ứng sinh hóa để tổng hợp nên các đại phân tử, trong đó quan trọng nhất là protein, axit nucleic, polysaccaride và lipid Các nguyên liệu để tổng hợp này, chủ yếu là khung carbon cho các axit amin, cũng phải lấy từ quá trình lên men các chất hữu cơ trong

dạ cỏ Do vậy, trong khẩu phần cho bò phải có đủ các chất hữu cơ dễ lên men thì VSV dạ cỏ mới tăng sinh và hoạt động tốt được

- Nguồn nitơ (N)

Tổng hợp VSV dạ cỏ trước hết là tổng hợp protein Vi khuẩn dạ cỏ có khả năng tổng hợp tất cả các axit amin từ sản phẩm cuối cùng và sản phẩm trao đổi trung gian của quá trình phân giải carbohydrate và các hợp chất chứa nitơ Ngoài khung carbon (các xeto axit) và năng lượng (ATP) có được từ lên men carbohydrate, bắt buộc phải có nguồn N thì vi sinh vật mới tổng hợp được các axit amin Nhiều tài liệu cho

Khung cacbon ATP

Protein VSV

rằng 80-82% các loại vi khuẩn dạ cỏ có khả năng tổng hợp protein từ ammonia Do nguồn nitơ chính cho quá trình sinh tổng hợp protein vi sinh vật trong dạ cỏ là ammonia nên việc đảm bảo nồng độ ammonia thích hợp trong dạ cỏ để cung cấp nguồn nitơ cho sinh trưởng của vi sinh vật được xem là ưu tiên số một nhằm tối ưu hoá quá trình lên men thức ăn (Leng, 1990) Preston và Leng (1987) cho rằng nồng

độ NH3 thích hợp trong dạ cỏ là 50-250 mg/lít dịch dạ cỏ Nồng độ NH3 tối thiểu cần có trong dịch dạ cỏ tỉ lệ thuận với lượng chất hữu cơ ăn vào có khả năng lên men bởi vi sinh vật

Mặc dù ammonia có thể là nguồn nitơ duy nhất cho sinh tổng hợp protein và các hợp chất chứa nitơ khác của nhiều loại vi khuẩn dạ cỏ, các loài vi khuẩn phân giải cellulose vẫn đòi hỏi có một số axit amin mạch nhánh hay các xêtô axít mạch nhánh làm khung cho việc tổng hợp chúng Các xêtô axit mạch nhánh này thường lại phải lấy từ chính sự phân giải các axit amin mạch nhánh của thức ăn Chính vì vậy, bổ sung NPN (để cung cấp ammonia) cùng với một nguồn protein phân giải chậm (để cung cấp đều đặn axit amin mạch nhánh) sẽ có tác dụng kích thích VSV phân giải

xơ

- Các chất khoáng và vitamin

Các loại khoáng, đặc biệt là phôtpho và lưu huỳnh, cũng như một số loại vitamin (A, D, E) rất cần cho VSV dạ cỏ và cần được bổ sung thường xuyên vì chúng thường thiếu trong thức ăn thô Phôtpho cần thiết cho cấu trúc axit nucleic và màng

tế bào của VSV, cũng như cần cho các hoạt động trao đổi chất và năng lượng của chúng Lưu huỳnh là thành phần cần thiết khi tổng hợp một số axit amin

2.1.2.4 Tương tác của vi sinh vật trong dạ cỏ

Vi sinh vật dạ cỏ, cả ở thức ăn và ở biểu mô dạ cỏ, kết hợp với nhau trong quá trình tiêu hoá thức ăn, loài này phát triển trên sản phẩm của loài kia Sự phối hợp này có tác dụng giải phóng sản phẩm phân giải cuối cùng của một loài nào đó, đồng thời tái

sử dụng những yếu tố cần thiết cho loài sau Ví dụ, vi khuẩn phân giải protein cung cấp ammonia, axit amin và isoaxit cho vi khuẩn phân giải xơ Quá trình lên men dạ

cỏ là liên tục và bao gồm nhiều loài tham gia

Tuy nhiên giữa các nhóm vi khuẩn khác nhau cũng có sự cạnh tranh điều kiện sinh tồn của nhau Chẳng hạn, khi gia súc ăn khẩu phần ăn giàu tinh bột nhưng nghèo protein thì số lượng vi khuẩn phân giải cellulose sẽ giảm và do đó mà tỷ lệ tiêu hoá cellulose thấp Đó là vì sự có mặt của một lượng đáng kể tinh bột trong khẩu phần kích thích vi khuẩn phân giải bột đường phát triển nhanh nên sử dụng cạn kiệt những yếu tố dinh dưỡng quan trọng (như các loại khoáng, ammonia, axit amin, isoaxit) là những yếu tố cũng cần thiết cho vi khuẩn phân giải xơ vốn phát triển

chậm hơn Hơn nữa, khi tỷ lệ thức ăn tinh quá cao trong khẩu phần sẽ làm cho ABBH sản sinh ra nhanh, làm giảm pH dịch dạ cỏ và do đó mà ức chế hoạt động của vi khuẩn phân giải xơ (sơ đồ 2.4).Vì thế mà khi trong khẩu phần có quá nhiều bột đường khả năng tiêu hoá và thu nhận thức ăn xơ sẽ bị giảm sút

Hình 2.4: Sơ đồ liên quan giữa pH và hoạt lực của các nhóm VSV dạ cỏ

Tác động qua lại cũng có thể thấy rõ giũa protozoa và vi khuẩn Như đã trình bày ở trên, protozoa ăn và tiêu hoá vi khuẩn, do đó làm giảm tốc độ và hiệu quả chuyển hoá protein trong dạ cỏ Với những loại thức ăn dễ tiêu hoá thì điều này không có ý nghĩa lớn, song đối với thức ăn nghèo N thì protozoa sễ làm giảm hiệu quả sử dụng thức ăn nói chung Loại bỏ protozoa khỏi dạ cỏ làm tăng số lượng vi khuẩn trong dạ

cỏ Thí nghiệm trên cừu cho thấy tỷ lệ tiêu hoá vật chất khô tăng 18% khi không có protozoa trong dạ cỏ (Preston và Leng, 1991) Tuy nhiên, trong điều kiện bình thường giữa vi khuẩn và protozoa cũng có sự cộng sinh có lợi, đặc biệt là trong tiêu hoá xơ Tiêu hoá xơ mạnh nhất khi có mặt cả vi khuẩn và protozoa Một số vi khuẩn được protozoa nuốt vào có tác dụng lên men trong đó tốt hơn vì moi protozoa tạo ra

một kiểu dạ cỏ mini với các điều kiện ổn định cho vi khuẩn hoạt động Một số loài

ciliate còn hấp thu ôxy từ dịch dạ cỏ giúp đảm bảo cho điều kiện yếm khí trong dạ

cỏ được tốt hơn Protozoa nuốt và tích trữ tinh bột, hạn chế tốc độ sinh axit lactic, hạn chế giảm pH đột ngột, nên có lợi cho vi khuẩn phân giải xơ

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

Hoạt lực

VSV phân giải xơ

VSV phân giải tinh bột

2.1.2.5 Thành phần dưỡng chất có trong dịch dạ cỏ

Các loại axit béo bay hơi (ABBH) đều có trong DDC, đây là một loại sản phẩm của

sự tiêu hóa thức ăn của vi sinh vật dạ cỏ Bình thường tổng ABBH hiện diện trong DDC là 70 – 150 mM, với axit axetic (acetic) chiếm tỉ lệ cao nhất ( khoảng 70% trong tổng số ABBH) và các axit propionic và butyric thấp hơn Thành phần các loại ABBH thay đổi tùy theo từng loại khẩu phần của gia súc Gia súc ăn cỏ non thì axetic trong DDC thấp và axit propionic cao hơn so với gia súc ăn thức ăn bình thường Đối với gia súc ăn thức ăn chứa nhiều đường thì còn có sự hiện diện của axit lactic

Peptide cũng có hiện diện trong DDC Chúng được hình thành tự sự tiêu hóa protein bởi vi sinh vật dạ cỏ Hàm lượng peptide trong DDC được tìm thấy rất thấp lúc 7 giờ sau khi ăn và đạt 6,6 – 11,9 mgN/l Hàm lượng peptid tự do trong DDC xuất hiện cao nhất trong những giờ đầu sau khi ăn và ở bò đạt khoảng 192 mgN/l, còn ở cừu đạt khoảng 280 mgN/lít Nồng độ peptide hiện diện cao nhất trong DDC trong khoảng 1- 3 giờ sau khi bắt đầu ăn và sau đó giảm dần, lúc 8 giờ sau khi bắt đầu ăn chúng chỉ còn lại không tới phân nửa so với 1 – 3 giờ sau khi bắt đầu ăn

Axit amin cũng được tìm thấy trong DDC ở dạng tự do Đây là sản phẩm của sự phân hủy protein trong dạ cỏ Hàm lượng axit amin tự do trong DDC đã được đánh giá như là một chỉ tiêu quan trọng để biểu thị sự phát triển tối ưu của vi sinh vật dạ

cỏ Nồng độ axit amin tự do xác định được trong DDC cừu là khoảng 0,3 -1,5 mg/l Broderick và ctv, 1981 cho biết hàm lượng axit amin tự do trong DDC bò Holstein

là khoảng 2,0 – 8,48 mM Hàm lượng axit amin tự do trong DDC cao nhất trong khoảng 1 – 2 giờ sau khi bắt đầu ăn và sau đó giảm dần Broderick và ctv 1981 cho biết hàm lượng axit amin tự do trong DDC còn có một mối liên hệ mật thiết với hàm lượng ammoniac trong DDC Amoniac trong DDC được hình thành tự sự tiêu hóa protein của vi sinh vật trong dạ cỏ Hàm lượng ammoniac trong dạ cỏ thay đổi trong ngày, lúc 2 – 3 giờ sau khi bắt đầu là cao nhất Hàm lượng amoniac trong DDC có sự thay đổi tùy theo khẩu phần Trâu địa địa phương chỉ ăn cỏ tự nhiên có hàm lượng amoniac trong DDC thay đổi 7,7 – 13,4 mg/100ml

Các loại khoáng cũng được tìm thấy trong DDC, nống độ của chúng phụ thuộc vào từng loại khẩu phần, thời gian sau khi ăn và tốc độ hòa tan của mỗi loại khoáng Các loại khoáng dễ hòa tan có nồng độ cao hơn các loại khoáng khó hòa tan và các khẩu phần có hàm lượng khoáng cao sẽ có nồng độ khoáng trong DDC cao hơn Kali chỉ cần 2 giờ thì hòa tan hết vào DDC, trong khi magiê (Mg) có thể phải cần đến 36 giờ mới hòa tan hết, một số loại khoáng khác thì không thể hòa tan hết vào trong DDC Emanuele và Staples 1990 cho biết thứ tự khả năng hòa tan của một số khoáng như sau: K (100%) > Mg (82%) > Cu (71%) >P (66%) > Ca (29%) > Zn

(26%) Rooke và ctv 1983 cho biết thứ tự này là Na > Mg > K > Cu > Ca > Zn > P Như thế trong DDC có chứa hầu hết các thành phần dưỡng chất thích hợp cho vi sinh vật dạ cỏ như peptide, axit amin, ABBH, khoáng và vitamin

2.2 ẢNH HƯỞNG KHÍ THẢI CỦA ĐỘNG VẬT NHAI LẠI ĐẾN KHÍ NHÀ KÍNH

2.2.1 Các loại khí nhà kính

2.2.1.1 Hiệu ứng nhà kính là gì

Hiệu ứng nhà kính (Greenhouse effect) là quá trình mà theo đó các khí trong khí quyển (chủ yếu là khí nhà kính) cho bức xạ mặt trời xuyên qua, nhưng ngăn cản không cho bức xạ nhiệt từ bề mặt trái đất thoát ra vũ trụ (giống như nhà kính trồng cây ở vùng hàn đới), kết quả là làm ấm tầng dưới của khí quyển và bề mặt của hành tinh

2.2.1.2 Các loại khí nhà kính

Bầu khí quyển tự nó vẫn được cung cấp các chất khí nhà kính (Greenhouse GHG), chúng giữ nhiệt và giữ ấm cho bề mặt Trái đất Các khí nhà kính trong tự nhiên giữ cho nhiệt độ lớp không khí sát bề mặt Trái đất trung bình khoảng 33°C (59°F) Các khí nhà kính chính như: hơi nước góp phần tạo ra khoảng 36 - 70% hiệu ứng nhà kính; carbon dioxide (CO2): 9 - 26%; methane (CH4) 4 - 9% và ozon (O3): 3- 7%

gases-2.2.2 Các loại khí thải ra từ quá trình tiêu hóa của gia súc nhai lại

Theo báo cáo của cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ- EPA (Environmental Protection Agency ) năm 2004, Ở Mỹ lượng CO2 chiếm đến 84,6% tổng các chất khí phát thải Nguồn phát thải chính CO2 là sự đốt cháy các nguyên liệu hóa thạch Đốt nhiên liệu hóa thạch tạo ra khoảng 3/4 lượng khí CO2 tăng thêm từ các hoạt động của con người trong vòng 20 năm qua Hầu hết các đóng góp còn lại là do thay đổi mục đích sử dụng đất đặc biệt là phá rừng Bên cạnh đó, lượng khí thải

CH4 từ động vật nhai lại đóng góp khoảng 25% của quá trình ấm dần lên của trái đất Sự sản sinh khí metan trên một đơn vị sản phẩm thịt tăng, có nghĩa là sự sử dụng thức ăn cho gia súc giảm Sự sản sinh khí metan (CH4) ở gia súc nhai lại đã được các nhà dinh dưỡng quan tâm nghiên cứu, có khoảng 5 đến 10 % năng lượng của thức ăn mất đi do quá trình tạo metan và thải ra không khí, nhằm giảm thiểu sự mất mát nguồn năng lượng này và tận dụng chúng cho tăng trưởng ở gia súc nhai lại

là điều cần quan tâm nghiên cứu (Chwalibog, 1991)

2.3 SƠ LƯỢC VỀ TỶ LỆ TIÊU HÓA Ở GIA SÚC NHAI LẠI

2.3.1 Các cách xử lý thức ăn

Xử lý vật lý

Xử lý cơ học là phương pháp cơ giới để băm chặt, nghiền nhỏ thức ăn, nhằm thu nhỏ kích thước của thức ăn, vì kích thước của thức ăn có ảnh hưởng tới quá trình thu nhận và quá trình tiêu hóa thức ăn của gia súc nhai lại Phương pháp này giúp phá vỡ cấu trúc vách tế bào lên thành phần cacbohydrat không hòa tan sẽ có giá trị hơn với vi sinh vật dạ cỏ

Xử lý sinh học

Cơ sở của phương pháp này là dùng nấm hay phế phẩm enzyme của chúng cấy vào thức ăn để phân giải lignin hay các mối liên kết hóa học giữa lignin và cacbohydrat trong vách tế bào thực vật

Xử lý hóa học

Xử lý hóa học là để cải thiện giá trị dinh dưỡng của thức ăn, việc dùng các chất hóa học để xử lý phụ phế phẩm trong nông nghiệp làm thức ăn gia súc đang được áp dụng rộng rãi ở nhiều nơi trên thế giới Mục đích của xử lý hóa học là phá vỡ các mối liên kết giữa lignin và hemicellulose để làm cho hemicellulose và cellulose vốn

bị bao bọc bởi phức hợp lignin-hemicellulose dễ dàng được phân giải bởi vi sinh vật

dạ cỏ

2.3.2 Hệ số tiêu hóa

Hệ số tiêu hóa hay còn gọi là tỷ lệ tiêu hóa Khi gia súc ăn một lượng thức ăn vào

cơ thể, phần lớn các chất có thể sử dụng được hấp thu để đồng hóa Phần còn lại không được tiêu hóa và hấp thu được được thải ra ngoài dưới dạng phân Hệ số tiêu hóa là phần trăm của phần dinh dưỡng được tiêu hóa và hấp thu trên tổng số thức ăn được cơ thể hấp thu Trong thực tế, việc tính tỷ lệ tiêu hóa thật sự khó khăn, người

ta chỉ sử dụng hệ số tiêu hóa tương đối và tỷ lệ tiêu hóa biểu kiến

2.3.3 Hệ số tiêu hóa thật

Các chất hữu cơ trong phân không phải là phần không tiêu hóa và được hấp thu trong thức ăn mà còn bao gồm sản phẩm của quá trình trao đổi chất thải theo phân Một phần các chất dinh dưỡng được hấp thu nhưng không sử dụng cho quá trình chuyển hóa trong cơ thể gia súc mà được bài thải ra ngoài theo nhiều con đường

Do đó, tỷ lệ tiêu hóa biểu kiến được hiệu chỉnh lại và gọi đó là hệ số tiêu hóa thật

2.3.4 Một số phương pháp đánh giá tỷ lệ tiêu hóa

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

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

được mô tả chung nhất trong tài liệu của McDonald et al (2002) Kỹ thuật xác định

tỉ lệ tiêu hóa ở in vivo được áp dụng rộng rãi hiện nay là thu gom toàn bộ lượng thức

ăn ăn vào và lượng phân thải ra hàng ngày hoặc sử dụng chất chỉ thị trộn vào thức

ăn cho gia súc ăn sau đó xác định nồng độ chất chỉ trong phân để tính tỉ lệ tiêu hóa

Kỹ thuật ghi nhận và lấy mẫu thức ăn ăn vào và phân thải ra hàng ngày đòi hỏi có nhiều công lao động, thời gian và chi phí thức ăn

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

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

Sự tiêu hóa thức ăn ở gia súc nhai lại có thể phân chia ra làm hai giai đoạn chính là

sự tiêu hóa sinh học diễn ra ở dạ cỏ - dạ tổ ong và sự tiêu hóa hóa học diễn ra ở dạ múi khế - ruột non, mặc dù có dù có một phần tiêu hóa xảy ra ở ruột sau nhưng

không đáng kể (Omed el at 2000) Phỏng theo nguyên lý này, kỹ thuật xác định tỉ

lệ tiêu hóa ở invitro được chia ra làm hai giai đoạn, giai đoạn đầu tiên là tiêu hóa

với hệ vi sinh vật dạ cỏ (Tilley và Terry, 1963; Goering và Van Soest, 1970), và giai đoạn tiêu hóa thứ hai là với pepsin (Tilley và Terry, 1963) hoặc sự tẩy rửa của dung dịch tẩy trung tính (Goering và Van Soest, 1970) Tuy nhiên kỹ thuật này cần sử dụng nhiều loại hóa chất làm nguồn dưỡng chất cho vi sinh vật phát triển còn khan hiếm và đắt tiền, đồng thời phải mổ lỗ dò để lấy dịch dạ cỏ làm nguồn vi sinh vật

Do vậy kỹ thuật tiêu hóa in vitro truyền thống cần được nghiên cứu và cải tiến

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

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

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

còn lại sau khi được tiêu hóa ở phương pháp in vitro Tilley và Terry (1963) hoặc từ sản phẩm sinh ra của sự tiêu hóa ở phương pháp sinh khí in vitro của Menke et al (1979) Mặc dù phương pháp in vitro của Tilley và Terry (1963) đã được đánh giá

và cho thấy có nhiều thuận lợi trong ước lượng thức ăn như ít tốn chi phí, nhanh nhưng nó vẫn có những hạn chế nhất định: 1) yêu cầu phải có gia súc để cung cấp dịch dạ cỏ; 2) cách đo lường vật chất không bị tiêu hóa phức tạp có thể dẫn đến sai

số lớn, đặc biệt các loại thức ăn có chứa tannin cao, do tannin có thể tan trong môi

trường ủ của in vitro nhưng đây lại là thành phần không thể tiêu hóa (Makkar, 2004) Từ những hạn chế trên El Shaer et al (1987) đã đề nghị sử dụng phân làm nguồn vi sinh vật thay thế cho dịch dạ cỏ trong phương pháp tiêu hóa in vitro và Menke et al (1979) giới thiệu phương pháp sinh khí in vitro, thay thế cho việc đo trọng lượng trong phương pháp in vitro Tilley và Terry (1963) bằng sự đo lượng khí sinh ra từ sự lên men Từ đó sinh khí in vitro được ra đời bởi Menke et al (1979) Menke et al (1979) đã phát triển kỹ thuật sinh khí (in vitro gas production) để đánh

giá giá trị dinh dưỡng của các loại thức ăn Kỹ thuật này phát hiện được các sai khác nhỏ trong một số loại thức ăn và cho phép lấy mẫu lặp lại thường xuyên hơn so với

các phương pháp xác định tỷ lệ tiêu hóa in vitro

Mô tả chung

Nguyên lý hoạt động của sinh khí in vitro cũng tương tự như phương pháp in vitro

Tilley và Terry (1963) Thức ăn được ủ trong môi trường dịch dạ cỏ có chất đệm yếm khí ở 39oC, sẽ được tiêu hóa bởi vi sinh vật dạ cỏ Sau khi bắt đầu ủ, thức ăn được tiêu hóa sinh ra các acid béo bay hơi và một lượng khí là CO2, CH4, H2 Acid béo bay hơi giải phóng kích thích chất đệm sinh khí và đo lường được trong hệ

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

được ghi nhận qua một hay nhiều thời điểm khác nhau Sự sinh khí này được xem như là sản phẩm hoạt động tiêu hóa thức ăn của vi sinh vật dạ cỏ và phản ánh được khả năng tiêu hóa của mỗi loại thức ăn

Nguyên lý sinh khí

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

bay hơi, khí (CO2 và CH4) và tế bào vi sinh vật Trong môi trường in vitro có chất

đệm bicarbonate, khi acid béo bay hơi sinh ra lập tức CO2 được giải phóng để ổn

định pH Như vậy lượng khí sinh ra trong hệ thống sinh khí in vitro bao gồm khí

sinh ra trực tiếp từ sự lên men là CO2, CH4, H2, và khí sinh ra gián tiếp từ sự lên men là CO2 Đối với thức ăn thô, khoảng 50% khí sinh ra từ chất đệm và phần còn lại là lượng khí sinh ra trực tiếp từ quá trình lên men (Blümmel và Ørskov, 1993)

Còn đối với thức ăn hỗn hợp, khí sinh ra từ chất đệm khoảng 60% (Getachew et al

1998)

Người ta thấy rằng mỗi mmol acid béo bay hơi sinh ra sẽ giải phóng khoảng 0,8-1,0 mmol CO2 từ dung dịch đệm và điều này còn phụ thuộc vào hàm lượng phosphate hiện diện trong dung dịch đệm (Beuvick và Spoelstra, 1992; Blümmel và Ørskov, 1993) Đặc biệt lượng khí sinh ra có mối tương quan cao với acid béo bay hơi và từ

đó người ta xem lượng khí sinh ra như là một chỉ thị để đo lường sản phẩm sinh ra

từ quá trình lên men trong kỹ thuật sinh khí in vitro (Blümmel và Ørskov, 1993)

Lượng khí sinh ra còn phụ thuộc vào thành phần dưỡng chất của thức ăn, thức ăn chứa nhiều carbohydrate có lượng khí sinh ra cao Trong khi sự lên men của đạm giải phóng khí chỉ với lượng nhỏ khí sinh ra từ sự lên men béo thì không đáng kể

Vai trò của sinh khí in vitro

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

sử dụng in vitro sinh khí để dự đoán tỉ lên tiêu hóa in vivo và năng lượng trao đổi

(ME) Gần đây hơn người ta quan tâm nhiều đến hiệu quả sử dụng thức ăn thô của

gia súc Cho nên kỹ thuật in vitro sinh khí được nghiên cứu để ứng dụng trong việc

xác định động lực tiêu hóa thức ăn với ưu điểm nhanh và tiện nghi hơn Tham số quan trọng hơn cả để diễn tả khả năng sử dụng thức ăn là mức tiêu thụ thức ăn,

tham số này cũng có thể được dự đoán từ in vitro sinh khí (Getachew et al 1998) Phương pháp in vitro sinh khí còn được dùng để dự đoán các chất kháng dưỡng có

trong thức ăn Dựa vào kết quả lượng khí khí sinh ra có mối liện hệ rất gần với acid báo bay hơi, người ta thiệt lập được phương trình hồi qui để dự đoán acid béo bay

hơi trong dạ cỏ Nhìn chung phương pháp in vitro sinh khí như là một dụng cụ hữu

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

2.3.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến tỷ lệ tiêu hóa

2.3.5.1 Thành phần hóa học của thức ăn

Mức tiêu hóa của một loại thức ăn quan hệ rất lớn với thành phần hóa học của thức

ăn Một loại thức ăn có thành phần hóa học ổn định như lúa mạch, mức tiêu hóa hình như không thay đổi nhiều Các thức ăn xanh và thức ăn ủ chua trong quá trình

dự trữ, thành phần hóa học thay đổi luôn đưa đến tỷ lệ tiêu hóa của các dưỡng chất cũng không bao giờ nhất định, thành phần xơ thô của thức ăn cũng làm thay đổi tỷ

lệ tiêu hóa của thức ăn Sự ảnh hưởng của xơ thô trên tỷ lệ tiêu hóa rất rõ, cả số lượng và chất lượng của xơ thô đều có ảnh hưởng trên mức tiêu hóa của thức ăn Với những phương pháp phân tích thức ăn hiện đại nhằm phân biệt các thành phần của tế bào và vách tế bào bằng cách xác định NDF và ADF Những dưỡng chất hòa tan trong dung dịch thuốc tẩy trung tính (ADF), mức tiêu hóa thành phần vách tế bào tùy thuộc vào mức độ chất xơ bị lignin hóa

Chất lượng thức ăn giảm khi lignin trong xơ càng nhiều, xơ càng khó tiêu hóa, do

đó tỷ lệ tiêu hóa giảm, về số lượng, tế bào thực vật càng cứng, khó phá vỡ, khó tác dụng với enzyme tiêu hóa và tỷ lệ tiêu hóa cũng sẽ giảm

Tỷ lệ tiêu hóa của protein tùy thuộc hàm lượng protein của thức ăn vì N2 do trao đổi tiêu hóa trong phân cố định không tùy thuộc lượng N2 của thức ăn Hàm lượng N2của thức ăn càng lớn thì ảnh hưởng của N2 do trao đổi càng thấp và tỷ lệ tiêu hóa càng lớn

2.3.5.2 Kết cấu của khẩu phần thức ăn

Mức tiêu hóa của một thức ăn không những chịu ảnh hưởng trực tiếp của thành phần hóa học của chính nó mà còn chịu tác động của thành phần hóa học khác của thức ăn khác trong một hỗn hợp thức ăn mà con vật tiêu thụ Chẳng hạn, tấm cho ăn chung với cỏ khô sẽ có tỷ lệ tiêu hóa khác với tỷ lệ tiêu hóa khi cho ăn chung với cỏ

ăn Chế biến bằng nhiệt như rang, nấu, hấp bằng hơi nước, bức xạ tia sóng ngắn,

có tác dụng gia tăng tỷ lệ tiêu hóa Hơn nữa khi xử lý bằng nhiệt còn có tác dụng vô hoạt các chất ức chế tiêu hóa trong thức ăn và nhờ thế tỷ lệ tiêu hóa được năng cao

2.3.5.4 Yếu tố động vật

Mức tiêu hóa thay đổi tùy theo loài gia súc, giữa các con vật với nhau Gia súc nhai lại tiêu hóa chất xơ tốt hơn con vật không nhai lại Hệ số tiêu hóa biểu kiến protein của heo cao hơn trâu bò vì sự bài tiết đạm trao đổi trong phân nhỏ hơn ở con vật nhai lại

2.3.5.5 Lượng cho ăn

Lượng thức ăn cho ăn càng nhiều thì tốc độ di chuyển của thực hoàn trong ống tiêu hóa càng nhanh, ít bị dịch tiêu hóa tác động và do đó tỷ lệ tiêu hóa sẽ thấp

2.4 THỰC LIỆU THÍ NGHIỆM

2.4.1 Rơm lúa

Ở nước ta rơm lúa có khối lượng rất lớn nhưng tỉ lệ sử dụng trong chăn nuôi trâu bò còn rất khiêm tốn Phần lớn chúng được sử dụng làm chất đốt để làm phân bón cho ruộng lúa

Rơm lúa rất giàu Kali hòa tan nhưng thiếu Canxi (Ca) có khả năng hấp thu, vì thế cần phải bổ sung thêm nguồn Ca dễ tiêu khi nuôi gia súc bằng rơm Rơm lúa có thành phần lignin thấp (6-7%) nhưng thành phần Silic cao (12-16%) so với các loại phế phẩm cây trồng khác (thường có khoảng 10-12% Silic) Thành phần Silic cao dẫn đến tỷ lệ tiêu hóa kém

Là loại cỏ sống lâu năm, ưa thích điều kiện ẩm ướt, cỏ đứng hay bò ở gốc, cao 1,2 m, thường phân nhánh ở gốc với các thân hơi dẹt, mềm Cao thân bò quanh năm, cọng cỏ cao 2 m, chùy hoa hơi hẹp dài 15 cm (Henty, 1969)

0,3-Lá: hình mũi mác, đầu nhọn, góc hình tim, phiến phồng và cứng, tròn hay có lông mềm, mép bên, bệ lá mảnh, tròn ở góc, trơn hay có lông, mép lá ngắn hay gần như không có

Là loài cỏ chịu được ngập luc, sống ở ven sông hay những vùng đất ẩm ướt, pH thích hợp 6-8, nhiệt độ 30-35oC

Cỏ lông Para là cỏ sinh trưởng trong mùa hè, thuộc cỏ lâu năm Nhiệt độ sinh trưởng trung bình thích hợp 21oC (Russell và Webb, 1976) Có thể sinh trưởng ở đất

đỏ, đất mặn, đất phèn,…nhưng ưa đất phù sa, đồng bằng Para là cây cỏ nửa nước nửa cạn và có thể sống được cả những nơi nước chảy

Hình 2.7: Cỏ lông tây

Hình 2.8: Cỏ voi 2.4.4 Cỏ voi

Nguồn gốc ở Nam Phi, phân bố rộng ở các nước nhiệt đới trên thế giới Quê hương lâu đời của cỏ voi là vùng Uganda nhập vào Mỹ từ năm 1913, Australia 1914, Cuba

1917, Brazil 1920,…ở Việt Nam được gọi là cỏ Huế vì lần đầu tiên lấy giống ở đây đưa ra Bắc (1908) Hiện nay được trồng ở nhiều nơi Đây là một trong những giống

cỏ cho năng suất chất xanh cao nhất trong điều kiện thâm canh ở Việt Nam

Là cỏ lâu năm, thân đứng có thể cao từ 4-6 m, nhiều đốt, những đốt gần gốc thường

ra rễ, hình thành cả thân ngầm phát triển thành bụi to, lá hình dải có mũi nhọn ở đầu , nhẵn, bẹ lá dẹt ngắn và mềm có khi dài tới 30 cm, rộng 2 cm Chùm hoa hình trùy giống đuôi chó màu vàng nhạt

Cỏ voi chịu được khô hạn, giai đoạn sinh trưởng chính trong mùa hè khi nhiệt độ và

ẩm độ cao Sinh trưởng chậm trong mùa đông và mẫn cảm với sương muối Nhiệt

độ thích hợp nhất cho sinh trưởng từ 25-40oC Thích hợp nhất với đất giàu dinh dưỡng, pH = 6-7, đất không bùn, úng

Chương 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU

3.1.1 Địa điểm

Đề tài được thực hiện tại Phòng Chăn nuôi Tiên tiến - E103, Bộ môn Chăn nuôi, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng, Trường Đại Học Cần Thơ

Dịch dạ cỏ dùng để thí nghiệm in vitro và in vivo được lấy trên cơ thể của bò đực lai

Sind, đã được mổ lỗ dò tại trại bò Phan Văn Việt, Tổ 7, Ấp Phú Long, Xã Phú Thành, Huyện Trà Ôn, Tỉnh Vĩnh Long

3.1.2 Thời gian

Đề tài được thực hiện từ tháng 7/2012 đến tháng 12/2012

3.2 PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU

3.2.1 Dụng cụ dùng để lấy dịch dạ cỏ

 Bình đá: dùng để giữ ấm, khi lấy dịch dạ cỏ của bò xong sẽ được trữ trong

keo nhựa, keo nhựa được để trong bình đá để giữ cho nhiệt độ của dịch dạ cỏ không

bị thay đổi nhiều khi chuyển về phòng thí nghiệm (thí nghiệm 1,2,3,4)

 Thùng mướp: dùng để giữ lạnh, khi lấy dịch dạ cỏ của bò xong sẽ được trữ

trong keo nhựa, keo nhựa được để trong thùng mướp sau đó cho đá vào để giữ cho

vi sinh vật trong dạ cỏ không còn hoạt động nữa Sau đó đem ngay về phòng thí nghiệm (thí nghiệm 5)

 Bơm tiêm 50 ml/cc dùng để hút dịch ra khỏi dạ cỏ thông qua ống nhựa

thông qua ống ngựa dẻo được đặt trong ống uPVC

 Ống uPVC: đường kính 18 mm

 Ống nhựa dẻo: đường kính 6 mm

 Keo nhựa: dung tích 5 lít, dùng để trữ dịch dạ cỏ của bò (thí nghiệm

1,2,3,4)

 Keo nhựa: dung tích 530 ml, dùng để trữ dịch dạ cỏ của bò (thí nghiệm 5)

 Đá khô: dùng để giữ lạnh (thí nghiệm 5)

3.2.2 Thiết bị dùng để thí nghiệm

Thí nghiệm 1,2,3,4

 Keo ủ: dùng để ủ thực liệu trong 24h

 Bình đo thể tích khí: dùng để đo thể tích khí sinh ra khi ta ủ thực liệu

 Bồn ủ: được điều chỉnh nhiệt độ ổn định 38oC

 Khung inox: dùng để cố định keo ủ

 Ngoài ra còn có giấy lọc, phễu, bình tam giác, bình tia và khay nhựa

3.3 PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

3.3.1 Thí nghiệm 1, 2, 3, 4: Khảo sát tỉ lệ tiêu hóa và khả năng sinh khí trên

một số thức ăn thô bằng phương pháp in vitro

 Mục tiêu thí nghiệm: xác định tỷ lệ tiêu hóa và sinh khí trên một số thức ăn

thô như: rơm khô, cỏ ống, cỏ lông tây và cỏ voi bằng phương pháp in vitro sinh khí

 Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên 3 nghiệm

thức với 3 lần lặp lại

Thí nghiệm 1: rơm khô

 Nghiệm thức 1 (NT1): nghiền lưới lọc 1mm

 Nghiệm thức 2 (NT2): nghiền lưới lọc 5mm

 Nghiệm thức 3 (NT3): xay máy xay sinh tố

Thí nghiệm 2: cỏ mồm

 Nghiệm thức 1 (NT1): nghiền lưới lọc 1mm

 Nghiệm thức 2 (NT2): nghiền lưới lọc 5mm

 Nghiệm thức 3 (NT3): xay máy xay sinh tố

Thí nghiệm 3: cỏ lông tây

 Nghiệm thức 1 (NT1): nghiền lưới lọc 1mm

 Nghiệm thức 2 (NT2): nghiền lưới lọc 5mm

 Nghiệm thức 3 (NT3): xay máy xay sinh tố

Thí nghiệm 4: cỏ voi

 Nghiệm thức 1 (NT1): nghiền lưới lọc 1mm

 Nghiệm thức 2 (NT2): nghiền lưới lọc 5mm

 Nghiệm thức 3 (NT3): xay máy xay sinh tố

Hình 3.1: Dụng cụ lấy dịch dạ cỏ Hình 3.2: Bò đã mổ lỗ dò

Hình 3.3: Rơm nghiền lỗ 1mm Hình 3.4: Rơm nghiền lỗ 5mm

Hình 3.5: Rơm xay Hình 3.6: Cỏ mồm nghiền lỗ 1mm

Hình 3.7: Cỏ mồm nghiền lỗ 5mm Hình 3.8: Cỏ mồm xay

Hình 3.9: Cỏ lông tây nghiền lỗ 1mm Hình 3.10: Cỏ lông tây nghiền lỗ 5mm

Hình 3.11: Cỏ lông tây xay Hình 3.12: Cỏ voi nghiền lỗ 1mm

Hình 3.13: Cỏ voi nghiền lỗ 5mm Hình 3.14: Cỏ voi xay

 Các chỉ tiêu theo dõi

Bước 1: cân 2 gDM mẫu thức ăn cho vào keo ủ tối màu, cẩn thận tránh làm mất mẫu

Bước 2: pha dung dịch đệm Dung dịch đệm được sử dụng trong thí nghiệm là theo

mô tả của Tilley and Terry (1963)

Bảng 3.1: Lượng cân các hóa chất có trong 1 lít dung dịch đệm

Công thức pha được trình bày trong bảng Dung dịch sau khi pha xong được sục khí

CO2 cho đến khi từ đục chuyển sang trong suốt Sau khi sục khí xong để thùng chứa dung dịch vào bồn ủ khoảng 15 phút, nhiệt độ trong bồn được giữ ổn định ở 38o

C trước khi sử dụng để tạo nhiệt độ thích hợp cho vi sinh vật trong dạ cỏ

Bước 3: lấy dịch dạ cỏ Dịch dạ cỏ được lấy thông qua lỗ dò của bò được mổ trên

cơ thể (hình 3.2), dịch dạ cỏ sau khi lấy xong cho vào thùng đá để giữ ấm và chuyển ngay về phòng thí nghiệm Tại đây dịch dạ cỏ được lọc qua 4 lớp vải muslin vào bình thủy tinh tối màu, sau đó đem đi sục khí CO2 rồi đậy kín tạo môi trường yếm khí và ủ ấm ở nhiệt độ 38oC trước khi dùng để thực hiện thí nghiệm Dựa vào số lượng đơn vị thí nghiệm và lượng thực liệu khi đem ủ là bao nhiêu từ đó ta tính được lượng dạ cỏ cần dùng trong thí nghiệm Đối với 1 gDM thì cần 20 ml dịch dạ

cỏ

Bước 4: trộn dịch dạ cỏ đã lấy vào dung dịch đệm, trước khi cho hỗn hợp dịch dạ

cỏ và dung dịch đệm vào keo ủ chúng ta cần khuấy đều để cho lượng vi sinh vật phân bố đều Dùng óng đong, đong 200 ml hỗn hợp dịch dạ cỏ và dung dịch đệm cho vào keo ủ đã có sẵn 2 gDM mẫu, dùng đũa thủy tinh khuấy đều mẫu vào dung dịch, tránh để mẫu dính trên thành keo ủ, dùng bình tia chứa nước cất rửa mẫu bị dính trên đũa thủy tinh vào trong keo ủ, tránh thất thoát mẫu ảnh hưởng đến kết quả, đậy kín nắp keo ủ, dùng đất sét làm kín xung quanh kẽ hở giữa nắp keo và miệng keo ngăn không cho không khí đi vào

Dùng ống nhựa loại 2.54mm, chiều dài 1m nối keo ủ mẫu với bình đo thể tích khí sinh ra thông qua 2 ru ngoài của ống được vặn kính hoàn toàn vào 2 nắp của keo

ủ và keo đo khí

Dùng bơm tiêm 50 ml/cc lấy không khí ra khỏi hệ thống thông qua van 3 ngã được nối vào ống nhựa sao cho mực nước trong bình tia khi đó dâng lên ở mức 150 ml, ngưng lấy không khí, khóa van ngăn không cho không khí đi vào và đảm bảo khí lưu thông được giữa keo ủ và bình đo thể tích khí

Sắp xếp tất cả các keo ủ mẫu vào khung inox cho vào bồn ủ và dùng một tấm nilon đen đậy kín bồn ủ để tránh ánh sáng chiếu vào, nhiệt độ ủ ở 38ºC, tiến hành ủ và theo dõi lượng khí sinh ra tương ứng với mực nước hạ xuống trong bình đo thể tích khí sau mỗi 6 giờ trong 24 giờ

Bước 5: tính tỷ lệ tiêu hóa Sau khi mẫu ủ trong 24 giờ đem ra lọc bằng vải muslin

đã xác định trọng lượng, lọc xong đem sấy ở 105oC cho đến trọng lượng không đổi Công thức tính tỷ lệ tiêu hóa:

TLTH(%) =

Dưỡng chất trước khi ủ - Dưỡng chất sau khi ủ

X 100% Dưỡng chất trước khi ủ