Đánh giá chất lượng và sự biến đổi của hệ vi sinh vật trong cỏ voi và cây ngô ủ chua

Mục đích Đánh giá chất lượng và sự biến đổi hệ vi sinh vật trong cỏ voi và cây ngô ủ chua qua 90 ngày bảo quản để tạo cơ sở cho việc nghiên cứu sử dụng các chất bổ trợ cho hoạt động của

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

TRẦN THỊ HUẾ

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VÀ SỰ BIẾN ĐỔI CỦA HỆ

VI SINH VẬT TRONG CỎ VOI VÀ CÂY NGÔ Ủ CHUA

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI, NĂM 2015

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

Người hướng dẫn khoa học:

TS Nguyễn Thị Tuyết Lê

HÀ NỘI, NĂM 2015

LỜI CAM ĐOAN

- Tôi xin cam đoan: số liệu và kết quả theo dõi sử dụng trong luận văn này là trung thực và chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào

- Tôi xin cam đoan: mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cám ơn

và các thông tin trích dẫn đã được chỉ rõ nguồn gốc

Hà Nội, Ngày … tháng…… năm 2015

Tác giả luận văn

Trần Thị Huế

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đề tài này, ngoài nỗ lực của bản thân, tôi luôn nhận được sự giúp

đỡ quý báu, sự chỉ bảo nhiệt tình của các thầy cô giáo, bạn bè và người thân Nhân dịp này, tôi muốn bày tỏ lòng biết ơn tới Ban giám hiệu Nhà trường và tập thể các thầy cô giáo trong Khoa Chăn nuôi – Học viện Nông nghiệp Việt Nam, đặc biệt các thầy cô trong bộ môn Dinh dưỡng và Thức ăn chăn nuôi

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Tuyết Lê - Bộ môn Dinh dưỡng và Thức ăn chăn nuôi - Khoa Chăn nuôi, Học viên Nông nghiệp Việt Nam, những người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm Khoa Chăn nuôi và các Thầy Cô giáo

đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực tập ở trường

Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện tốt đề tài tốt nghiệp

Xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội ngày ……tháng ……năm 2015

Học viên

Trần Thị Huế

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục từ viết tắt v

Danh mục bảng vi

Danh mục hình vii

Trích yếu luận văn viii

Thesis Abstract ix

Phần 1 Mở đầu 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích – yêu cầu 2

1.2.1 Mục đích 2

1.2.2 Yêu cầu 2

Phần 2 Tổng quan tài liệu 3

2.1 Ủ chua thức ăn xanh 3

2.1.1 Nguyên lý 3

2.1.2 Điều kiện để ủ chua 3

2.2 Các quá trình sinh hoá và vi sinh vật học diễn ra trong quá trình ủ chua thức ăn 6

2.2.1 Hô hấp hiếu khí 6

2.2.2 Hô hấp yếm khí 7

2.2.3 Phân giải protein 7

2.2.4 Lên men VSV 8

2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng thức ăn ủ chua 12

2.3.1 Chất lượng nguyên liệu ủ 12

2.3.2 Chất lượng lên men 13

2.4 Các chỉ tiêu cơ bản đánh giá chất lượng thức ăn ủ chua 15

2.4.1 Nguyên lý đánh giá chất lượng thức ăn ủ chua 15

2.4.2 Quá trình ủa chua thức ăn 16

2.4.3 Phương pháp đánh giá chất lượng thức ăn ủ chua 20

2.4.4 Tình hình nghiên cứu sử dụng phụ phẩm nông nghiệp làm thức ăn cho gia súc nhai lại 21

Phần 3 Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 24

3.1 Đối tương, địa điểm và thời gian nghiên cứu 24

3.2 Nội dung nghiên cứu 24

3.2.1 Xác định thành phần hóa học của cỏ voi và cây ngô cả bắp giai đoạn chín sáp: 24

3.2.2 Đánh giá chất lượng cỏ voi và cây ngô ủ chua: 24

3.2.3 Đánh giá sự biến đổi các nhóm vi sinh vật trong cỏ voi và cây ngô ủ chua 24

3.3 Phương pháp nghiên cứu 24

3.3.1 Nguyên vật liệu 24

3.3.2 Bố trí thí nghiệm: 25

3.3.3 Phương pháp phân tích thành phần hóa học của cỏ voi và cây ngô cả bắp giai đoạn chín sáp: 26

3.3.4 Phương pháp xác định các chỉ tiêu theo dõi 26

3.4 Xử lý số liệu 28

Phần 4 Kết quả và thảo luận 29

4.1 Xác định thành phần hoá học của cỏ voi và cây ngô chín sáp trước khi ủ chua 29

4.2 Kết quả đánh giá chất lượng cỏ voi và cây ngô ủ chua 30

4.2.1 Đánh giá cảm quan 30

4.2.2 Biến động hàm lượng VCK, pH, protein thô và nito amoniac (N-NH3) của các công thức ủ chua 30

4.2.3 Đánh giá sự biến động hàm lượng các axit hữu cơ ở các công thức cỏ voi và cây ngô ủ chua 43

4.3 Kết quả đánh giá sự biến động các nhóm vi sinh vật trong cỏ voi và cây ngô ủ chua 49

4.3.1 Kết quả xác định thành phần các nhóm VSV có mặt trong cỏ voi ủ chua 49

Phần 5 Kết luận và kiến nghị 58

5.1 Kết luận 58

5.1.1 Đánh giá chất lượng thức ăn ủ chua 58

5.1.2 Kết quả xác định thành phần các nhóm VSV trong cỏ voi và cây ngô ủ chua 59

5.2 Kiến nghị 59

Tài liệu tham khảo 60

Trung bình Standard deviation (độ lệch chuẩn)

Vi Khuẩn

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Các nhóm VSV phổ biến trong thực vật trước khi ủ chua 8

Bảng 3.1 Các công thức thí nghiệm 25

Bảng 4.1 Kết quả xác định thành phần hóa học của cỏ voi và cây ngô trước khi ủ chua 29

Bảng 4.2 Chất lượng cỏ voi ủ chua trong thời gian bảo quản 90 ngày (n =3) 31

Bảng 4.3 Chất lượng cây ngô ủ chua trong thời gian bảo quản 90 ngày (n=3) 33

Bảng 4.4 Biến động hàm lượng VCK, pH, protein thô và N-NH3 của cỏ voi ủ chua (n=3) 37

Bảng 4.5 Hàm lượng VCK, protein thô và N-NH 3 của cây ngô ủ chua (n=3) 39

Bảng 4.6 Biến động hàm lượng các axit hữu cơ của cỏ voi ủ chua 44

Bảng 4.7 Biến động hàm lượng các axit hữu cơ trong cây ngô ủ chua 46

Bảng 4.8 Thành phần các nhóm VSV trong cỏ voi ủ chua(n=3) 50

Bảng 4.9 Thành phần các nhóm vi sinh vật có mặt trong cây ngô ủ chua (n=3) 54

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Nhiệt độ tối ưu của các loại vi sinh vật lên men thức ăn ủ 5

Hình 2.2 Lên men hiếu khí và yếm khí của các VSV trong quá trình ủ chua 9

Hình 2.3 Tương quan giữa hàm lượng VCK và độ ẩm của nguyên liệu ủ 13

Hình 3.1 Phản ứng Catalase 28

Hình 4.1 Một số hình ảnh đánh giá cảm quan cỏ voi ủ chua 32

Hình 4.2 Một số hình ảnh đánh giá cảm quan cây ngô ủ chua 35

Hình 4.3 Hàm lượng VCK, protein thô và N-NH 3 của cỏ voi ủ chua 38

Hình 4.4 Hàm lượng VCK, protein thô và N-NH3 của cây ngô ủ chua 41

Hình 4.5 Hàm lượng các axit hữu cơ của các công thức cỏ ủ chua 45

Hình 4.6 Hàm lượng axit hữu cơ của các công thức cây ngô ủ chua 47

Hình 4.7 Thành phần các nhóm vi sinh vật có mặt trong cỏ voi ủ chua 30 ngày 51

Hình 4.8 Thành phần các nhóm VSV có mặt trong cỏ voi ủ chua 90 ngày 52

Hình 4.9 Kết quả phân lập VSV ở cỏ voi ủ chua Bổ sung thêm hình 52

Hình 4.10 Thành phần các nhóm vi sinh vật có mặt trong cây ngô ủ chua 30 ngày 55

Hình 4.11 Thành phần các nhóm vi sinh vật có mặt trong cây ngô ủ chua 90 ngày 55

Hình 4.12 Một số hình thái của các nhóm vi sinh vật trong mẫu cỏ voi và cây ngô ủ chua 57

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN

Ủ chua là một trong những biện pháp phổ biến và được sử dụng rộng rãi nhất được sử dụng để bảo quản, chế biến thức ăn thô xanh Chất lượng của thức ăn ủ chua phụ thuộc nhiều yếu tố; Đánh giá chất lượng thức ăn ủ bằng các thí nghiệm được bố trí tủ cỏ voi tái sinh ở 40 ngày tuổi và cây ngô

cả bắp giai đoạn chín sáp tại Phòng thí nghiệm Bộ môn dinh dưỡng và thức

ăn của Khoa Chăn nuôi, Học viện Nông nghiệp Việt Nam Chất lượng ủ tốt nhất ở các công thức ủ rỉ mật CMA, NMA, CRM, NRM: nguyên liệu có màu vàng nâu sẫm không ướt dính và không mốc, mùi chua axit nhưng vẫn thơm mùi rỉ mậ Giá trị pH dao động từ 3,78-4,28; tỷ lệ VCK của các công thức ủ rỉ mật CMA, CRM, NMA, NRM luôn có sự hao hụt thấp nhất, dao động từ 1,15% đến 4,65%; Protein thô thấp nhất dao động từ 0,35% đến 1,79%; hàm lượng N-NH3 ở công thức ủ rỉ mật 5,11% đến 7,03%; hàm lượng axit lactic(%) ở các công thức ủ rỉ mật đạt cao nhất, dao động từ 1,30% đến 1,58%; hàm lượng axit acetic(%): đạt cao nhất trong các công thức ủ muối dao động 0,21% đến 0,52% và thấp ở các công thức ủ rỉ mật

dao động từ 0,04% đến 0,26% Vi khuẩn lactic chiếm số lượng cao ở các

công thức ủ rỉ mật, dao động từ 194,17.106 TB/g đến 361,33.106 TB/g;

THESIS ABSTRACT

Making silage is one of the common measures and the most widely used is used for storage and processing of forages The quality of the silage depend many factors; Assessing the quality of silage in the experiment is arranged elephant grass regeneration cabinet at 40 days of age and whole corn wax maturity stage at the Laboratory of Department of Nutrition and Food Animal Science, Academy Agriculture Vietnam Best quality silage silage molasses recipes CMA, NMA, CRM, NRM: yellow material is not wet sticky dark brown and not musty, sour smell but still smelling acid leaks Values ranged from 3.78

to 4.28 pH; proportion of the formula DM silage molasses CMA, CRM, NMA, NRM always have the lowest loss, ranging from 1.15% to 4.65%; Lowest crude protein ranged from 0.35% to 1.79%; N-NH3 levels in formula incubated 5.11%

to 7.03 molasses%; lactic acid content (%) in the recipe brewed with molasses highest, ranging from 1.30% to 1.58%; Acetic acid content (%): the highest in salt formulations ranged annealed to 0.52% and 0.21% lower in the recipe brewed with molasses ranged from 0.04% to 0.26% Lactic bacteria account for the high number in the recipe brewed with molasses, ranging from 194,17.106

TB / g to 361,33.106 TB / g;

PHẦN 1 MỞ ĐẦU

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Một trong những thách thức lớn nhất đối với ngành chăn nuôi gia súc nhai lại, ở nước ta là việc thỏa mãn đủ nhu cầu nguồn thức ăn thô xanh chất lượng cao Mặc dù Việt Nam là một nước nông nghiệp với khí hậu nhiệt đới, thảm thực vật khá đa dạng, nhưng diện tích đồng cỏ cho chăn nuôi gia súc thấp và phân tán, năng suất cỏ trồng thấp, nên để đáp ứng nhu cầu thức ăn thô xanh, chỉ có thể dựa chủ yếu vào nguồn các phụ phẩm nông nghiệp

Phần lớn các phụ phẩm nông nghiệp ở nước ta là nguồn thức ăn thô chất lượng thấp và mang tính thời vụ cao, nên muốn phát triển chăn nuôi các giống vật nuôi ăn cỏ Đặc biệt là bò thịt và bò sữa năng suất cao thì bên cạnh việc mở rộng diện tích, phát triển những giống cỏ trồng và cây thức ăn xanh chất lượng cao thì việc nghiên cứu chế biến để nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn phụ phẩm nông nghiệp và thức ăn thô xanh là một nhu cầu cấp thiết

Ủ chua là một trong những biện pháp phổ biến và được sử dụng rộng rãi nhất được sử dụng để bảo quản, chế biến thức ăn thô xanh cũng như các phụ phẩm nông nghiệp như rơm lúa tươi, thân lá ngô, bã sắn… Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu gần đây cho thấy, kỹ thuật chế biến thức ăn thô xanh và phụ phẩm nông nghiệp có hàm lượng carbohydrate dễ lên men thấp bằng phương pháp ủ chua truyền thống trong rất nhiều trường hợp không đem lại hiệu quả như mong muốn Lý do chủ yếu là sự cạnh tranh cơ chất lên men của các chủng vi sinh vật không mong muốn với vi khuẩn lên men lactic sẵn có trong vật liệu ủ, đặc biệt

là các loài Clostridia, Enterobacteria, nấm men và nấm mốc Sự hiện diện của

những loài này làm biến đổi tính chất vật lý, hóa học và giá trị dinh dưỡng của hỗn hợp ủ theo xu hướng không có lợi theo thời gian bảo quản và làm giảm hiệu quả sử dụng thức ăn ở vật nuôi Vì vậy để có thể kiểm soát chất lượng thức

ăn ủ chua truyền thống thì việc nghiên cứu mối liên hệ giữa chất lượng thức ăn

ủ với sự biến đổi của hệ vi sinh vật trong quá trình ủ là rất cần thiết Với mục

đích trên, chúng tôi tiến hành đề tài: “Đánh giá chất lượng và sự biến đổi của

hệ vi sinh vật trong cỏ voi và cây ngô ủ chua”

1.2 MỤC ĐÍCH – YÊU CẦU

1.2.1 Mục đích

Đánh giá chất lượng và sự biến đổi hệ vi sinh vật trong cỏ voi và cây ngô ủ chua qua 90 ngày bảo quản để tạo cơ sở cho việc nghiên cứu sử dụng các chất bổ trợ cho hoạt động của hệ vi sinh vật có lợi trong quá trình lên men

1.2.2 Yêu cầu

- Đánh giá chất lượng thức ăn ủ chua trên các chỉ tiêu: Đánh giá cảm quan, thành phần dinh dưỡng

- Đánh giá sự biến động thành phần các nhóm vi sinh vật chủ yếu trong thức

ăn ủ chua: vi khuẩn lactic, Bacillus sp, nấm men, nấm mốc, Clostridium sp

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Ủ CHUA THỨC ĂN XANH

2.1.1 Nguyên lý

Ủ chua là một phương pháp bảo quản thức ăn xanh dựa trên sự lên men của các vi khuẩn (VK) lactic trong điều kiện yếm khí Các VK lactic chuyển hoá các nguồn carbohydrate dễ lên men trong thức ăn thành các axit hữu cơ (chủ yếu

là axit lactic) làm giảm độ pH và ức chế sự phát triển của các vi khuẩn không

mong muốn (clostridia, enterobacteria vv)

Quá trình ủ chua được chia làm 4 giai đoạn (Weinberg và cs, 1996):

• Lên men hiếu khí: thường kéo dài vài giờ và được đặc trưng bằng sự giảm lượng khí oxy do hô hấp tế bào, tăng hoạt động của các enzyme protease và carbohydrase thực vật và sự hoạt động của các VK hiếu khí, yếm khí tuỳ tiện Ở thời kỳ này, pH hố ủ dao động từ 6,0-6,5

• Giai đoạn lên men yếm khí: gồm 2 giai đoạn lên men dị hình và lên men đồng hình Quá trình lên men này sản sinh các axit hữu co như axit lactic, axit axetic… và làm giảm pH của hố ủ xuống mức 3,8-4,2 Giai đoạn này kéo dài từ vài này đến vài tuần

• Giai đoạn ổn định: được đặc trưng bởi sự giảm dần của các VK lên men lactic, chỉ một số loài VK sống được trong môi trường pH thấp vẫn hoạt động;

pH của hố ủ được duy trì ở mức axit giúp cho thức ăn được bảo quản lâu dài Sự

ổn định này tùy thuộc vào các yếu tố như sự xâm nhập của không khí (oxy), hoạt động của nấm men và nấm mốc; quá trình lên men các axit hữu cơ có mặt trong

hố ủ

• Giai đoạn hư hỏng hiếu khí: thời kỳ này bắt đầu khi thức ăn ủ được bộc lộ

ra ngoài không khí (để sử dụng) với sự hoạt động mạnh của các vi khuẩn hiếu khí, nấm men và nấm mốc làm thức ăn bị hư hỏng, chất dinh dưỡng bị hao hụt

2.1.2 Điều kiện để ủ chua

Thức ăn ủ chua đạt chất lượng tốt hay không phụ thuộc vào các điều kiện sau:

- Môi trường yếm khí: Là điều kiện quan trọng nhất, quyết định sự

thành bại trong quá trình ủ chua

- Hàm lượng đường tan: thành công của ủ chua thức ăn thực vật phụ

thuộc vào hàm lượng đường tan trong cây cỏ do hàm lượng đường này được vi

khuẩn lactic sử dụng trong hoạt động sống để chuyển hoá thành axit lactic làm

giảm pH môi trường hố ủ (Bacanov, 1989)

- Độ ẩm của nguyên liệu: Vi sinh vật chỉ có thể phát triển trong môi

trường có độ ẩm xác định Độ ẩm tối ưu để vi khuẩn lactic phát triển là 65 – 75%, do đó độ ẩm tối ưu của thực vật ủ chua nằm trong khoảng 65 – 75% Độ

ẩm nguyên liệu có vai trò rất quan trọng trong quá trình ủ chua, khi nguyên liệu ủ

có độ ẩm tối ưu từ 65 – 75% thì lượng axit lactic trong thức ăn chiếm từ 2/3 đến 4/5 tổng lượng axit sinh ra Hàm lượng chất khô của nguyên liệu ủ chua nằm trong khoảng 30 – 45% thì kể cả những thức ăn giàu protein vẫn có khả năng ủ chua tốt Khi độ ẩm của nguyên liệu dưới 60% thì vi khuẩn lactic khó phát triển, còn khi độ ẩm dưới 45% vi khuẩn này không thể phát triển được lúc này chỉ có nấm mới có thể phát triển và sinh sản trong độ ẩm nguyên liệu dưới 45% Khi độ

ẩm nguyên liệu thấp, quá trình ủ nén không chặt tạo điều kiện cho vi khuẩn gây thối và nấm mốc phát triển Độ ẩm nguyên liệu trên 75% ảnh hưởng xấu đến chất lượng thức ăn ủ chua Điều này được giải thích như sau: do độ ẩm thấp việc hình thành số lượng axit lactic cần thiết cho quá trình ủ chậm, còn số lượng axit butyric tăng Mặt khác, khi độ ẩm quá cao thì khi đầm nén các chất dinh dưỡng

bị mất đi cùng nước dịch chảy ra ngoài hố ủ (trong đó có một lượng đáng kể đường dễ lên men)

Độ ẩm của một số loại thức ăn ủ chua trong giai đoạn thu hoạch thường cao hơn độ ẩm tối ưu, nếu đem ủ chua ngay thì thức ăn ủ chua không đạt chất lượng cao Để giảm độ ẩm của nguyên liệu trước khi ủ chua cần phải phơi héo, song thời tiết không phải lúc nào cũng thuận lợi cho việc thực hiện theo biện pháp này Một trong các biện pháp làm giảm độ ẩm của nguyên liệu ủ là bổ sung vào nguyên liệu ủ những thức ăn có độ ẩm thấp, chẳng hạn như rơm

Trong ủ chua nguyên liệu ủ có độ ẩm cao thì thông thường thức ăn sẽ bị quá chua (pH từ 3,5 – 3,8) và có mặt của axit butyric Trong trường hợp này để thức ăn

ủ chua có chất lượng cao, cần bổ sung 1 lượng rơm khô đó đó cắt nhỏ là 10 – 15% vào cùng với nguyên liệu ủ chua, nhằm hạn chế độ ẩm cao trong nguyên liệu ủ Kỹ thuật ủ chua như sau (đối với qui mô ủ lớn); đáy của hầm ủ lót một lớp rơm (đó cắt nhỏ) dày 80 – 100 cm, trên lớp rơm là lớp nguyên liệu ủ dày 30 – 40 cm tiếp là rơm

10 – 20 cm, lớp trên cùng là lớp nguyên liệu ủ Hố ủ được nèn chặt và dồn hết

không khí ra, tạo môi trường yếm khí Rơm dùng trong ủ chua phải là rơm tốt, không được thối mốc (Nguyễn Văn Hải, 2006)

- Nhiệt độ: Giữa các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của các chủng loại vi

sinh vật trong hố ủ thì yếu tố nhiệt độ được ứng dụng để điều khiển hướng lên men

có lợi nhất Nhiệt độ thức ăn ủ chua phụ thuộc vào mức độ hô hấp của tế bào thực vật và vi khuẩn hiếu khí, những vi khuẩn này hấp thu oxy của không khí thải ra khí

CO2, H2O và nhiệt lượng Quá trình hô hấp ngừng sau khi các tế bào thực vật chết, điều này liên quan đến việc sử dụng hết oxy trong hố ủ Nén chặt nguyên liệu và đẩy hết được không khí ra khỏi hố trong quá trình ủ thì quá trình hô hấp của các tế bào sẽ ngừng sau 6 – 8 giờ sau khi kết thúc ủ Tuân theo đúng qui trình ủ chua thi nhiệt độ của hố ủ không vượt quá 350C Trong quá trinh ủ nén không kỹ và không dồn hết không khí thì nhiệt độ hố ủ có thể lên đến 60 – 700C; điều đó dẫn đến mất mát một lượng lớn các chất dinh dưỡng Do nhiệt độ của hố ủ tăng cao nên protein

và các axit amin tham gia vào phản ứng với đường tạo ra các phức chất khó tiêu hoá đối với gia súc Nhiệt độ cao trong hố ủ làm phân huỷ caroten, do đó chất lượng thức ăn ủ chua sẽ giảm Theo kết quả nghiên cứu của Nehring - 1955, thì nhiệt độ hố ủ thay đổi làm thay đổi kiểu lên men vi sinh vật Nhiệt độ tối ưu của các loại vi sinh vật lên men thức ăn được mô tả như sau:

- 500C

400C

200C Vi khuẩn lactic hình gậy lên men lạnh

150C

100C

Hình 2.1 Nhiệt độ tối ưu của các loại vi sinh vật lên men thức ăn ủ

(Dương Hữu Thời, Dương Thanh Liêm và cs.,1982) Dựa vào nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển vi khuẩn ta có sự tác động vào

hố ủ để làm sao hạn chế thời gian ở nhiệt độ thuận lợi cho vi khuẩn Butyric phát triển càng thấp càng tốt

2.2 CÁC QUÁ TRÌNH SINH HOÁ VÀ VI SINH VẬT HỌC DIỄN RA TRONG QUÁ TRÌNH Ủ CHUA THỨC ĂN

Quá trình sinh hóa và VSV học diễn ra trong hố ủ bao gồm:

Quá trình hô hấp hiếu khí trong hố ủ được biểu diễn qua phương trình;

C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O + 2822 Kj Hơn nữa, khi nhiệt độ khối thức ăn ủ cao hơn 400C thì protein và các axit amin của thức ăn sẽ phản ứng với đường tạo thành các phức hợp bền vững (melanoid) mà gia súc không thể tiêu hóa được Trong trường hợp này thức ăn ủ chua có mùi thơm của táo, mùi mật hay mùi bánh mì đen và có màu nâu thẫm Thức ăn ủ chua loại này gia súc rất thích ăn, nhưng có tỷ lệ tiêu hoá rất thấp Ví

dụ, tiêu hoá protein thô của thức ăn loại này chỉ khoảng 10 - 15%, trong khi đó của thức ăn ủ chua bình thường là 62 - 68% (Menkin, 2004)

Hô hấp hiếu khí càng mạnh, càng kéo dài thì chất lượng thức ăn ủ chua càng kém Hô hấp hiếu khí còn làm tiêu hao đường hoà tan dự trữ trong cây cỏ

mà đường hoà tan này rất cần thiết cho các vi khuẩn lactic lên men để tạo thành

các axit hữu cơ, giúp hạ pH của khối ủ Hô hấp hiếu khí kéo dài đến chừng nào còn oxi và đường hoà tan trong khối ủ

Theo Nguyễn Xuân Trạch và Trần Thị Uyên (1997), 3 yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến kết quả ủ chua gồm:

- Nhiệt độ khối ủ: Nhiệt độ khối ủ càng cao thì hô hấp hiếu khí càng mạnh

Do vậy muốn hạn chế hô hấp hiếu khí phải ủ cỏ nơi râm mát, tránh ánh nắng mặt trời Khi cắt cỏ về chưa ủ ngay được phải tãi cỏ thành lớp mỏng, tránh đánh

đống, để toả nhiệt

- Lượng oxi trong khối ủ: Lượng ôxi trong khối ủ càng nhiều thì hô hấp hiếu khí càng kéo dài Ủ nhanh, nén chặt, bịt kín túi, hào, hố, bể ủ sẽ hạn chế được hô hấp hiếu khí

- Ẩm độ của nguyên liệu ủ: Tỷ lệ nước trong nguyên liệu ủ càng cao thì hô hấp hiếu khí càng mạnh Nhược điểm này hạn chế bằng cách phơi héo thức ăn sau khi băm chặt hoặc trộn thêm thức ăn thô khô như cỏ khô, rơm khô để hút bớt nước của khối ủ

2.2.2 Hô hấp yếm khí

Bắt đầu với quá trình lên men dị hình khi oxy trong hố ủ được sử dụng hết Quá trình này diễn ra nhờ các vi khuẩn sinh axit lactic dị hình như

Lactobacillus brevis và Leuconostoc mesenteroides Trong quá trình này, đường

được tiếp tục phân giải để hình thành axit lactic, axit axetic và rượu

C6H12O6 3C2H5OH + 3CO2 + 25 Kcal

2C2H5OH + 5O2 2C2H4O6 + 2H2O

Quá trình này kéo dài từ 24-72h, tuy nhiên hàm lượng các axit hữu cơ sản sinh trong quá trình này còn ít không đủ lớn để bảo quản thức ăn Trong quá trình này, pH của hố ủ giảm xuống đến mức 5,0

Quá trình lên men yếm khí tiếp theo đó là quá trình lên men đồng hình với sự

hoạt động mạnh mẽ của các vi khuẩn lactic đồng hình như Lactobacillus plantarum,

Pediococcus pentosaceus Quá trình này kéo dài từ 10 ngày cho đến 3 tuần Axit lactic được sản sinh ra với hàm lượng lớn sẽ làm giảm nhanh chóng pH của hố ủ xuống 3,8-4,2 Ở mức pH này, hầu hết các VSV gây hư hỏng/gây thối và gây bệnh

có mặt trong hố ủ sẽ bị ức chế và thức ăn sẽ được bảo quản lâu dài

2.2.3 Phân giải protein

Trong thức ăn xanh tới 77 - 90% nitơ tổng số là nitơ protein Sau khi thu cắt, hoạt động phân giải protein trong thức ăn bắt đầu Chỉ sau vài ngày được phơi héo trên đồng, lượng protein trong thức ăn giảm tới 50% Sản phẩm của sự phân giải protein là axit amin, peptides Mức độ phân giải protein biến động phụ thuộc vào loài thực vật, hàm lượng chất khô và nhiệt độ Sự phân giải protein sẽ

bị hạn chế khi pH của khối ủ giảm

Dưới tác động của enzyme thực vật các axit amin tiếp tục bị phân giải, tuy

nhiên mức độ phân giải bởi enzyme thực vật rất không đáng kể so với sự phân giải bởi VSV Các VSV tiếp tục phân giải các axit amin để tạo thành NH3, làm tăng pH của hố ủ và làm giảm chất lượng thức ăn ủ chua

2.2.4 Lên men VSV

Cùng với quá trình hô hấp tế bào là quá trình lên men thức ăn nhờ VSV Hệ VSV mặt trong hố ủ gồm cả nhóm hiếu khí và yếm khí, chủ yếu là các vi khuẩn lactic, vi khuẩn sinh axit axetic, axit butyric, các vi khuẩn gây thối, nấm men và nấm mốc Các VSV này có sẵn trên bề mặt nguyên liệu ủ Sự biến động về số lượng của chúng được thể hiện ở bảng 2.1

Bảng 2.1 Các nhóm VSV phổ biến trong thực vật trước khi ủ chua

Nấm và vi khuẩn hiếu khí chiếm ưu thế trong thức ăn xanh, nhưng khi môi trường yếm khí được thiết lập chúng nhanh chóng bị thay thế bởi nhóm VSV có khả năng sống trong điều kiện không có oxi Nhóm này bao gồm: vi khuẩn lên

men lactic, Clostridia và Enterobacteria

Hình 2.2 Lên men hiếu khí và yếm khí của các VSV trong quá trình ủ chua

a Vi khuẩn lên men lactic:

Các VK lactic gồm 6 đại diện chính: Lactobacillus; Pediococcus;

Enterococcus; Lactococcus; Streptococcus và Leuconostoc (Pahlow et al., 2003)

Tất cả các nhóm này đều lên men đường để sinh axit lactic Trên cơ sở đặc điểm

lên men và các đặc tính trao đổi chất, các VK lactic được phân làm 3 nhóm

(Kandler and Weiss, 1986):

- Nhóm 1: Gồm các Vi khuẩn Lactic lên men đồng hình bắt buộc, chúng

chuyển hóa các đường hexose thành axit lactic, nhưng chúng không thể lên men pentose hoặc gluconate

- Nhóm 2: Gồm các Vi khuẩn lên men lactic dị hình yếm khí tuỳ tiện, chúng lên men đường hexose đồng hình thành axit lactic nhưng một số chủng trong nhóm này và trong một số điều kiện lên men dị hình thành axit lactic, dioxit carbon và ethanol hoặc axit axetic Các VK thuộc nhóm này cũng lên men đường pentose thành axit lactic theo chu trình phosphoketolase

- Nhóm 3: Gồm các Vi khuẩn lên men dị hình bắt buộc, chúng lên men đường hexose thành axit lactic, dioxit carbon và ethanol hoặc axit axetic Chúng cũng chuyển hóa đường pentose thành axit lactic và axit axetic

Có thể thấy, lên men đường bởi nhóm vi khuẩn lactic là có hiệu quả nhất

Tổn thất năng lượng trong quá trình lên men bởi nhóm vi khuẩn này chỉ khoảng 1,5 - 4%, còn lên men bởi nấm men tổn thất này khoảng 3 - 9% Lên men butyric gây tổn thất năng lượng rất lớn do các vi khuẩn này sử dụng đường, axit lactic và một số axit amin Sự có mặt của axit butyric chứng tỏ điều kiện ủ chua không được đảm bảo, protein bị phân giải, sự hình thành một số sản phẩm độc cho sức khoẻ gia súc Sự phát triển của nhóm vi khuẩn lên men butyric sẽ bị hạn chế bằng cách hạ nhanh pH của khối thức ăn xuống 4,2

b Clostridia

Clostridia là nhóm VK yếm khí tuyệt đối, sinh bào tử, bắt màu Gram dương Chúng thường có mặt ở các bộ phận khác nhau của cây, cỏ trồng trong

thời gian thu hoạch ở dạng bào tử Clostridia có thể lên men carbohydrates, axit

lactic cũng như các axit amin và protein Vì vậy, chúng là nguyên nhân gây giảm chất lượng của thức ăn và hình thành các amin sinh học (McDonald, 1981; Oude

Elferink et al., 1999) Nguyên liệu ủ chua nhiễm Clostridia thường có mùi khó

chịu do hàm lượng axit butyric cao

Nhóm vi khuẩn Clostridia được chia thành 3 nhóm (McDonald, 1981):

- Saccharolytic Clostridia (Clostridium butyricum và Clostridium

tyrobutyricum) lên men axit lactic và đường hoà tan tạo thành axit butyric, làm tăng pH của khối ủ

- Proteolytic Clostridia (Clostridium bifermentans và Clostridium

sporogenes) phân giải các axit amin để tạo thành axit axetic, axit butyric, amines

này Clostridia cũng rất nhạy cảm với độ ẩm của nguyên liệu thức ăn đem ủ,

chúng phát triển rất mạnh trong điều kiện ẩm độ cao Với những thức ăn có hàm lượng chất khô thấp (dưới 15%) thì mặc dù pH có hạ xuống 4,0 cũng không ức chế được sự phát triển của nhóm này (Mc Donald, 1991) Hàm lượng chất khô của thức ăn đem ủ cao (30 - 40%) sẽ hạn chế rõ rệt sự phát triển của nhóm

clostridia.

Ngoài ảnh hưởng xấu đến chất lượng thức ăn ủ chua, bào tử của (các

Clostridium tyrobutyricum chịu axit có thể nhiễm vào sữa qua bầu vú bị nhiễm

bẩn phân gia súc và ảnh hưởng tới quá bình chế biến các sản phẩm của sữa như phomat (Wilkinson, 2005) Bên cạnh đó, đã có nhiều thông báo về bệnh ngộ độc

thức ăn ở ngựa và bò khi ăn phải thức ăn ủ chua có nhiễm Clostridium

botulinum

c Enterobacteria:

Các Enterobacteria là những VK không sinh bào tử, yếm khí tuỳ tiện

Chúng lên men đường tạo thành axit axetic, ethanol và H2 Giống như Clostridia,

nhóm này có khả năng phân giải protein tốt, các axit amin được tảo thành sẽ khử carboxyl và khử amin để tạo ra amoniac pH thích hợp cho sự phát triển của nhóm vi khuẩn này là 7,0 do vậy chúng chỉ hoạt động ở giai đoạn đầu của ủ chua khi mà pH của khối ủ chưa hạ thấp Các loài thuộc nhóm này thường thấy trong

thức ăn ủ chua là Erwinia herbicola, Pantoea agglomerans, Rahnella aquatilis

d Trực khuẩn Bacillus

Là nhóm Vi khuẩn hiếu khí tùy tiện: sinh trưởng ở cả điều kiện yếm khí và

hiếu khí Các Bacilli có thể lên men carbohydrate để hình thành hỗn hợp các axit

hữu cơ như axit lactic, a butyric và a axetic hoặc rượu và glycerol (Claus and

Berkely, 1986) Một số loài Bacillus spp Có khả năng sản sinh các chất kháng

nấm, có tác dụng ức chế các các VSV hiếu khí gây hư hỏng trong hố ủ (Phillip và Fellner, 1992) Ngoại trừ một số loài trên, sự tăng số lượng các Bacilli trong hố ủ đều là không mong muốn do chúng sản sinh rất ít axit lactic, axit acetic so với

các LAB (McDonald et al.,1991) và làm tăng quá trình phân hủy hiếu khí trong

hố ủ (Lindgren et al., 1985)

e Nấm men

Nấm men là nhóm VSV đầu tiên phát triển khi thức ăn ủ chua tiếp xúc với không khí trong thời gian bảo quản hoặc cho ăn bởi vì rất nhiều loài nấm men có thể sinh trưởng tốt ở mức pH axit 3,5 hoặc thấp hơn Các Vi khuẩn sinh axit axetic và nấm mốc cũng sinh trưởng tốt ở điều kiện pH này nhưng chúng sinh trưởng chậm hơn so với nấm men Nấm men có thể lên men đường và axit lactic trong điều kiện hiếu khí, vì vậy làm tăng pH của hố ủ và mở đường cho các VSV gây hư hỏng thức ăn phát triển, đặc biệt khi pH>4,5 Nấm men cũng có khả năng lên men đường trong điều kiện yếm khí để sản sinh rượu Các loài nấm men

trong thức ăn ủ chua là Candida, Saccharomyces và Torulopsis (Muck, 2010)

Có ít trường hợp gia súc mắc bệnh ngộ độc mycotoxin cấp tính khi sử dụng thức ăn ủ chua một phần do một số loại mycotoxin như zearelenone, ochratoxin

và một số trichothecenes đã được vi khuẩn dạ cỏ phân giải Nhưng các ảnh hưởng của mycotoxin đến tỷ lệ thụ thai, miễn dịch, hệ thần kinh của gia súc đã được chứng minh khi gia súc ăn thức ăn ủ chua đã bị hỏng do tiếp xúc một thời gian dài với không khí Cũng cần tránh nguy cơ độc tố mycotoxin tiếp xúc với con người trong công việc, sự dây nhiễm vào thức ăn của con người Không nên cho gia súc ăn thức ăn ủ chua đã bị mốc, đồng thời phải cẩn trọng khi tiếp xúc Nén chặt và bịt kín thiết bị ủ hạn chế tối đa thức ăn ủ chua tiếp xúc với không khí sẽ ngăn chặn được nấm mốc Chỉ cần một lỗ hở, lỗ thủng để không khí lọt vào khối ủ sẽ gây ra một khoảng mốc lớn trong khối ủ

Sau khi mở túi ủ, bể ủ để lấy thức ăn cho gia súc ăn thì có nguy cơ thức ăn

sẽ bị mốc do không khí tràn vào khối ủ Trong trường hợp này phải tính toán diện tích bề mặt mở lấy thức ăn, phương pháp lấy thức ăn, tốc độ sử dụng thức ăn để hạn chế sự tiếp xúc của thức ăn với không khí Hiện nay cũng thường sử dụng axit hữu cơ và muối của chúng bổ sung khi tiến hành ủ chua để ức chế quá trình tái lên men

2.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG THỨC ĂN Ủ CHUA

Có 2 nhóm yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng thức ăn ủ chua: (1) chất lượng nguyên liệu ủ và (2) chất lượng lên men thức ăn ủ

2.3.1 Chất lượng nguyên liệu ủ

Chất lượng nguyên liệu ban đầu sẽ quyết định chất lượng thức ăn ủ chua Giá trị dinh dưỡng của cỏ khi còn non sẽ cao và giảm nhanh chóng theo giai đoạn sinh trưởng Tuy nhiên hàm lượng chất khô của cỏ sẽ tăng khi cỏ già Do vậy thời điểm thu hoạch cỏ cho ủ chua phải được tính toán sao cho hài hoà giữa năng

suất chất khô và giá trị dinh dưỡng của cỏ

Việc sử dụng thêm chất bổ sung khi ủ chua một số loại phụ phẩm nông nghiệp/hoặc chế biến nông sản có thành phần các chất dinh dưỡng tương đối đơn điệu (không cân đối) sẽ giúp nâng cao chất lượng thức ăn ủ chua

Hàm lượng vật chất khô (VCK) của nguyên liệu ủ là một trong những yếu

tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng lên men Khi hàm lượng VCK dưới 30% thức ăn ủ chua trở nên lỏng, ướt, dễ mất chất dinh dưỡng và đặc biệt chất lượng lên men kém nếu hàm lượng đường tan cũng thấp Tuy nhiên khi hàm lượng VCK >50-55%, thức ăn ủ khó lên men trong điều kiện yếm khí và thức ăn dễ sinh nhiệt, làm nấm mốc phát triển (Keiser and Piltz, 2006)

Hình 2.3 Tương quan giữa hàm lượng VCK và độ ẩm của nguyên liệu ủ

(Keiser and Piltz, 2006)

2.3.2 Chất lượng lên men

Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng lên men bao gồm: hàm lượng đường hoà tan, nhiệt độ ủ, VSV, điều kiện yếm khí, độ ẩm của nguyên liệu ủ

a Hàm lượng đường hoà tan

Thành công của việc ủ chua tùy thuộc vào hàm lượng đường trong nguyên liệu, chất này sẽ cung cấp cơ chất cho vi khuẩn lactic lên men thành axit lactic

mà nồng độ tích lũy của nó sẽ hạ pH của khối thức ăn xuống mức cần thiết (4,2) Người ta đưa ra khái niệm “hàm lượng đường tối thiểu” khi ủ chua như sau: Hàm lượng đường tối thiểu là hàm lượng đường cần thiết để hình thành nên axit hữu

cơ trong quá trình lên men thức ăn, mà axit hữu cơ này đủ để hạ pH của khối thức ăn xuống 4,2 Hàm lượng đường tối thiểu sẽ khác nhau ở các nguyên liệu thức ăn khác nhau (do có hệ đệm khác nhau)

Dựa vào tương quan giữa hàm lượng đường thực tế và hàm lượng đường tối thiểu người ta chia các nguyên liệu thức ăn thành 3 nhóm sau (Pilz and Keiser, 2004):

+ Nhóm dễ ủ chua: Nguyên liệu thức ăn thuộc nhóm này có hàm lượng đường thực tế cao hơn so với hàm lượng đường tối thiểu Khi tiến hành ủ chua nhóm thức ăn này không cần thiết phải bổ sung thêm đường hoà tan

Đối với cây hoà thảo có hàm lượng đường hoà tan trên 10% chất khô có thể

ủ chua dễ dàng không cần phải bổ sung thêm đường

+ Nhóm khó ủ chua: Nguyên liệu thức ăn thuộc nhóm này có hàm lượng đường thực tế xấp xỉ hàm lượng đường tối thiểu Nguy cơ thức ăn ủ chua bị hỏng cao nếu không đảm bảo được các yếu tố kỹ thuật khi ủ

+ Nhóm không ủ chua được: Nguyên liệu thức ăn thuộc nhóm này có hàm lượng đường thực tế thấp hơn so với hàm lượng đường tối thiểu Không thể tiến hành ủ chua đơn độc nhóm thức ăn này vì axit hữu cơ sinh ra không đủ hạ pH xuống mức cần thiết nên thức ăn không bảo quản được

Để ủ thức ăn thuộc nhóm 2 và nhóm 3 cần bổ sung đường hoà tan hoặc ủ chung với thức ăn nhóm 1

b Nhiệt độ ủ:

Chất lượng thức ăn ủ chua ở nhiệt độ thấp sẽ cao hơn so với ủ chua ở nhiệt

độ cao Muốn cho nhiệt độ khối ủ không tăng cao phải đảm bảo tốt các điều kiện

ủ chua: băm chặt nhỏ thức ăn, đầm nén chặt, tốc độ ủ nhanh, đảm bảo điều kiện yếm khí, giảm độ ẩm để hạn chế hô hấp hiếu khí, tránh ánh nắng mặt trời

c Vi sinh vật:

Trong tất cả các nhóm VSV tồn tại trong nguyên liệu ủ thì nhóm vi khuẩn

homofermentative cho hiệu quả cao nhất khi lên men đường hoà tan hình thành nên axit lactic Do vậy muốn thức ăn ủ chua có chất lượng tốt phải tạo điều kiện cho nhóm vi khuẩn này phát triển Cho đến nay cũng đã có nhiều công trình

nghiên cứu sản xuất chế phẩm vi khuẩn lactic để bổ sung vào thức ăn ủ chua

d Điều kiện yếm khí:

Đối với việc ủ chua thức ăn thì điều kiện yếm khí của khối ủ rất quan trọng Tạo môi trường yếm khí tốt sẽ loại bỏ được hầu hết các nhóm VSV không mong muốn Muốn đảm bảo điều kiện yếm khí tốt thức ăn phải được băm chặt nhỏ, nén liên tục, tốc độ ủ nhanh, bịt kín hào, hố, túi ủ

e Độ ẩm của nguyên liệu ủ:

Nguyên liệu ủ có độ ẩm cao thì hô hấp hiếu khí kéo dài và vi khuẩn lên men butyric phát triển mạnh Hô hấp hiếu khí mạnh dẫn đến tiêu hao đường hoà tan

và làm cho nhiệt độ khối ủ tăng cao Vi khuẩn lên men butyric phát triển mạnh sẽ tăng phân giải protein, gây hỏng, thối thức ăn Độ ẩm cao còn làm tăng tổn thất dinh dưỡng do rửa trôi

Độ ẩm của nguyên liệu ủ thích hợp khoảng 65 - 75% Đối với thức ăn ủ chua có độ ẩm thấp (65%) mặc dù pH = 4,5 nhưng chất lượng thức ăn ủ chua vẫn tốt Giảm độ ẩm của nguyên liệu ủ bằng phơi tái dưới ánh nắng hoặc trộn với thức ăn thô khô Tỷ lệ trộn thức ăn khô được xác định như sau:

a - b

K = x 100%

b - c Trong đó:

K: Thức ăn khô dùng để trộn (%)

a: Tỷ lệ nước của thức ăn ban đầu

b: Tỷ lệ nước dự kiến của hỗn hợp nguyên liệu ủ

c: Tỷ lệ nước của nguyên liệu bổ sung

2.4 CÁC CHỈ TIÊU CƠ BẢN ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG THỨC ĂN Ủ CHUA 2.4.1 Nguyên lý đánh giá chất lượng thức ăn ủ chua

Chất lượng của thức ăn ủ chua phụ thuộc vào kỹ thuật ủ và nguyên liệu ủ: loại cây thức ăn, giai đoạn cắt cây thức ăn

Người ta có thể dựa vào độ pH, hàm lượng các axit hữu cơ, hàm lượng amoniac, hàm lượng nước để đánh giá chất lượng ủ chua

- Thức ăn ủ chua có độ pH trong khoảng từ 4 – 4,5 được coi là chất lượng tốt Nhưng nếu pH cao hơn 4,5 thì chất lượng ủ chua giảm đi

- Hàm lượng các axit lactic càng cao chất lượng ủ chua càng tốt

Tỷ lệ tiêu hoá thức ăn ủ chua tương tự như cỏ xanh cùng loài, nhưng khả năng ăn được của gia súc thường thấp hơn Thức ăn ủ chua có chất lượng tốt thường có màu vàng nâu, không bị thối nhũn, đồng thời có mùi đặc trưng của axit lactic Ngược lại nếu thức ăn ủ chua có màu sẫm đen, thức ăn nhũn nát, mùi khó chịu của axit butyric … tức là chất lượng thức ăn ủ chua kém

2.4.2 Quá trình ủ chua thức ăn

2.4.2.1 Nguyên lý ủ chua thức ăn

Ủ chua là phương pháp bảo quản thức ăn xanh cho gia súc đã có từ lâu ở Châu Âu và ở Mỹ, ủ chua thức ăn cho gia súc đã được tiến hành cách đây hơn

100 năm (Moran, Kaiser and Stokdale -1989) Theo thời gian, phương pháp ủ chua liên tục được cải tiến về mặt kỹ thuật Sau đại chiến thế giới lần thứ nhất, phương pháp ủ chua với quy mô lớn phát triển mạnh mẽ ở Châu Âu Cho tới nay phương pháp này được áp dụng rộng rãi ở hầu hết các nước trên thế giới Ngày nay, người ta thừa nhận rằng, ngay ở cả các nước nhiệt đới, bốn mùa tràn dầy ánh nắng mặt trời, cũng cần ủ dự trữ thức ăn xanh cho mùa khô Thức ăn ủ ngoài cung cấp năng lượng còn cung cấp cho gia súc vitamin và chất khoáng Ủ chua rất cần thiết trong chăn nuôi, chúng không chỉ dự trữ thức ăn thô xanh để điều hòa lượng thức ăn trong các mùa vụ, thời tiết bất lợi cho trồng trọt mà còn để chế biến, dự trữ thức ăn có nguồn gốc động vật như các phụ phẩm của hải sản, hay các lò mổ gia súc

Như vậy, ủ chua thức ăn thô xanh là hình thức nén chặt thức ăn thô xanh vào hố kín không có không khí, trong quá trình ủ chua xảy ra quỏ trỡnh sinh hoỏ

và sinh vật diễn ra một cỏch mạnh mẽ kết quả của cỏc quỏ trỡnh này là các vi khuẩn tham gia phân giải đường dễ tan như: Glucoza, sacaroza, fructoza thành axit lactic và các axit hữu cơ khác, đưa giá trị pH của hố ủ nhanh chóng giảm xuống thấp 3,8 - 4,5 Ở độ pH này hầu hết các loài vi khuẩn và enzym của thực vật đều bị ức chế Tất cả cỏc chất sinh ra, tạo thành một chất hỗn hợp bảo vệ và ngăn ngừa thức ăn không bị hư hỏng Vì vậy, thức ăn khi ủ chua có thể bảo quản được trong thời gian dài

Khi ủ chua diễn ra các quá trình sau:

- Hô hấp hiếu khí

Quá trình đầu tiên của sự biến đổi khi ủ chua là hiện tượng nhiệt độ tăng lên do

các tế bào thực vật còn sống sử dụng oxy không khí trong hố ủ cho quá trình hô hấp tế bào Bình thường sự hô hấp hiếu khí chỉ bị dừng lại khi hố ủ bị sử dụng hết oxy Đường bị sử dụng làm giảm giá trị của thức ăn

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + 674 Kcal

Đây là quá trình hô hấp sinh nhiệt, nước và CO2 phân giải từ các chất hữu

cơ đặc biệt các cacbonhydrat, do đó làm thức ăn tổn thất về giá trị dinh dưỡng Dấu hiệu chính trong giai đoạn này là nhiệt độ hố ủ tăng lên Vì vậy để giảm tổn thất trong giai đoạn này cần hạn chế tối đa sự hô hấp của tế bào thực vật Nguyễn Xuân Trạch và Trần Thị Uyên – 1997, cho biết 3 nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến kết quả ủ chua đó là tỷ lệ nước trong thức ăn, mức độ nén thức ăn để loại trừ không khí và tốc độ đưa thức ăn vào ủ Do đó để thức ăn ủ chua đạt kết quả tốt chúng ta cần loại trừ các nguyên nhân tạo điều kiện cho quá trình hô hấp hiếu khí

- Hô hấp yếm khí

Khi sử dụng hết oxy trong hố ủ, tế bào thực vật không bị chết ngay mà chúng vẫn tiếp tục sống thêm một thời gian nữa Trong quá trình này đường trong thức ăn tiếp tục bị phân giải cho ra rượu và axit hữu cơ

C6H12O6 3C2H5OH + 3CO2 + 25 Kcal

2C2H5OH + 5O2 2C2H4O6 + 2H2O

Trong quá trình này thức ăn đem ủ càng nhiều thì hô hấp yếm khí xảy ra càng lâu Nhưng số lượng các axit hữu cơ sản sinh trong quá trình này còn ít không đủ lớn để bảo quản thức ăn

- Phân giải protein

Trong thức ăn đem ủ 70 - 90% nitơ tổng số tồn tại ở dạng protein Sau khi thu hoạch, protein bị phân giải làm hàm lượng protein có thể bị giảm tới 50% sau vài ngày phơi Khi thức ăn đem ủ, quá trình phân giải protein vẫn tiếp tục xảy ra, sản phẩm của quá trình này là các axit amin và peptit có độ dài ngắn khác nhau Quá trình biến đổi liên tục đối với axit amin tạo ra NH3 vì sự có mặt của VSV và các enzym thực vật NH3 sinh ra làm tăng pH trong hố ủ, làm giảm chất lượng thức ăn ủ chua

- Lên men vi sinh vật

Cùng với quá trình hô hấp tế bào là quá trình biến đổi do sự hoạt động của

vi sinh vật trong hố ủ chủ yếu là vi khuẩn lactic, axetic, butyric và các loài vi

khuẩn khác

Vi khuẩn lactic được chia làm hai nhóm là homolactic và heterolactic Nhóm homolactic hoạt động mạnh hơn và có thể biến đổi từ một phân tử hexo thành 2 phân tử lactic mà không sinh khí trong khi đó các vi khuẩn heterolactic ngoài tạo ra axit lactic còn giải phóng CO2 và NH3

Vi khuẩn acetic không có vai trò gì lớn trong quá trình ủ, các vi khuẩn butyric sản xuất ra butyric và giải phóng CO2, NH3, một số các axit amin Nguyên liệu chủ yếu cho vi khuẩn lactic hoạt động là hydratcacbon, vi khuẩn acetic là hydratcacbon và rượu, còn vi khuẩn lên men thối là hydratcacbon, axit lactic và protein

Như vậy, muốn ủ xanh tốt cần tạo điều kiện tốt cho vi khuẩn lactic hoạt động vì chỉ có các loại vi khuẩn này mà độ pH mới hạ thấp nhanh và làm giảm tổn thất dinh dưỡng cho phụ phẩm đem ủ

2.4.2.2 Kỹ thuật ủ chua

Hố ủ

Địa điểm: hố ủ cần làm gần chuồng để việc vận chuyển thức ăn được tiện lợi, đỡ tốn công và tránh rơi vãi Cần chọn nơi đất cao ráo để nước ở ngoài không thể ngấm vào trong hố được, ngay cả khi mưa to và lâu Có nhiều dạng hố ủ tuy nhiên tuỳ thuộc vào điều kiện thực tế ở mỗi gia đình mà người chăn nuôi lựa chọn hình thức hố ủ thích hợp

+ Hố ủ xây bằng gạch

Tuỳ theo vùng và mức nước bề mặt mà có thể xây hố ủ theo hình thức: hố chìm, hố chìm một nửa hoặc nổi hoàn toàn trên mặt đất Trong chăn nuôi hộ gia đình như hiện nay với hố ủ có thể tích 2 m3 có thể chứa được từ 700-800 kg thức

ăn ủ chua là thích hợp

+ Dùng túi chất dẻo

Nên chọn túi có màu sẫm, bền và có độ dầy lớn hơn hoặc bằng 0,2 mm

Ưu điểm của chúng đơn giản, chi phí thấp, dễ làm, dễ buộc kín Nhưng chúng có nhược điểm dễ rách, khó nén chặt trong quá trình ủ nên thức ăn ủ chua thường không đạt được kết quả như mong muốn

+ Dùng thùng phi

Nên dùng loại có dung tích 200 lít Phương pháp này nên tránh để lượng

dịch sinh ra trong quá trình lên men tích tụ lại ở đáy thùng

Nguyên liệu ủ

Thân lá cây ngô, cỏ voi sau khi thu hoạch được đem ủ làm thức ăn cho trâu

bò, lúc này thân lá cây ngô và cỏ voi còn xanh giàu protein, tỷ lệ nước cao khi thu hoạch thường vào mùa mưa nên nhanh chóng bị hư hỏng không thể sử dụng làm thức ăn cho gia súc được nếu không được chế biến dự trữ thích hợp Mặt khác thân

lá ngô và cỏ voi khi phơi khô do tác động của các tia bức xạ dưới ánh nắng mặt trời sẽ làm mất hầu hết lượng caroten (80-90%) cũng như một số vitamin khác sẽ làm giảm chất lượng thức ăn rõ rệt (Baimer-1967) (Trích tài liệu của Dương Hữu Thời, Dương Thanh Liêm và cộng sự-1982 Quá trình làm khô còn làm giảm đáng

kể tỷ lệ tiêu hoá các chất hữu cơ, tăng chi phí năng lượng trong quá trình tiêu hoá đối với gia súc và cuối cùng làm giảm lượng chất khô ăn vào, làm cho hiệu quả sử dụng thức ăn không cao Mặt khác, phơi khô còn phụ thuộc nhiều vào thời tiết và không ổn định, nên ủ chua thân lá ngô và cỏ voi là một biện pháp cần thiết Căn cứ vào thành phần hoá học của thân lá lạc trước khi ủ mà chúng ta có thể cần bổ sung lượng bột đường dễ tan để nên men hạ nhanh độ pH

Ưu nhược điểm của phương pháp ủ chua

Nhiều tác giả nghiên cứu về ủ chua thức ăn thô xanh cho thấy:

+ Dự trữ thức ăn thô xanh theo phương pháp ủ chua có nhiều ưu điểm như sau:

- Giá thành rẻ, ít hao hụt các chất dinh dưỡng, thích hợp với nhiều nước đang phát triển ở vùng nhiệt đới (Gohl -1993) Các phụ phẩm nhiều nước, giàu protein, thu hoạch vào mùa mưa vẫn có thể chế biến dự trữ bằng phương pháp ủ chua

- Thức ăn ủ chua tổn thất dinh dưỡng tương đối ít, lại giữ được hoạt tính vitamin, thường đạt được 1/3 so với dạng tươi (Gohl -1993)

- Ủ chua thức ăn không đòi hỏi thiết bị tốn kém nên giá thành sản phẩm hạ,

dễ áp dụng trong điều kiện chăn nuôi nông hộ và chăn nuôi trang trại

- Nâng cao được tỷ lệ tiêu hóa thức ăn

+ Nhược điểm của phương pháp ủ chua

- Quá trình ủ chua các loại thức ăn giàu chất bột đường bị tổn thất một phần nhỏ do sự lên men phân giải đường tạo thành các axit hữu cơ dễ bay hơi Đối với

protein ít bị tổn thất, nhưng dễ bị biến dạng làm giảm giá trị sinh học của protein trong thức ăn đối với gia súc dạ dày đơn và gia cầm

- Hàm lượng vitamin trong cùng một loại cỏ sau khi ủ chua thường thấp hơn so với sau khi được làm khô (Dương Hữu Thời, Dương Thanh Liêm và cộng sự -1982)

- Nếu ủ chua không đúng quy cách dễ dẫn đến thức ăn bị hư hỏng (thức ăn

ủ chua chuyển thành màu đen và nhũn nát), không thể sử dụng làm thức ăn cho gia súc

2.4.3 Phương pháp đánh giá chất lượng thức ăn ủ chua

Sau khi ủ được một thời gian thường phải kiểm tra chất lượng thức ăn ủ chua có đảm bảo chất lượng hay không Để kiểm tra chất lượng thức ăn ủ chua thường dùng 2 phương pháp sau:

- Mùi: Thức ăn ủ chua có chất lượng tốt phải có mùi của hoa quả chín, mùi thơm do có nhiều axit lactic Còn thức ăn ủ chua có chất lượng kém có rất nhiều mùi khác nhau như: Mùi chua như dấm thì trong thức ăn có nhiều axetic, mùi mỡ lòng thì trong thức ăn có nhiều axit butyric, mùi thối thì trong thức ăn có nhiều vi khuẩn gây thối hoạt động

- Độ cứng: Thức ăn ủ có chất lượng tốt phải có độ cứng tương đương với

cỏ tươi còn nếu thức ăn ủ chua mềm nhũn hay bết ra chứng tỏ thức ăn ủ đã bị thối hỏng không còn khả năng sử dụng nữa

b Phân tích thành phần hoá học trong phòng thí nghiệm

Để đánh giá chất lượng thức ăn ủ chua dựa vào độ pH; hàm lượng các axit hữu

cơ mạch ngắn, dễ bay hơi, hàm lượng amoniac, hàm lượng nước

- Độ pH của thức ăn ủ chua: Độ pH được coi là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng ủ chua

Khi pH = 4,5 đến 3,8 xếp loại tốt nhất

pH = 5 đến 4,5 xếp loại trung bình

pH > 5 xếp loại kém

(Filomeno (1953); Rodriguez et al., 1984)

- Các axit hữu cơ mạch ngắn dễ bay hơi: Thường đánh giá chất lượng thức ăn ủ chua theo hàm lượng 3 axit hữu cơ sau: axit lactic, axit acetic và axit butyric Hàm lượng axit lactic càng cao chất lượng thức ăn ủ càng tốt Cây ngô ủ chua có chất lượng tốt thường có hàm lượng axit lactic biến động từ 30

- 80 g trong 1 kg chất khô; lượng axit acetic không quá 30% tổng lượng axit béo bay hơi; axit butyric không đáng kể

- Lượng amoniac: Hàm lượng amoniac càng cao chất lượng thức ăn càng kém Thức ăn ủ chua tốt thì lượng amoniac không quá 0,01 - 0,05% (Rodriguez

Lê Xuân Cương -1994 nghiên cứu xử lý rơm làm tăng giá trị thức ăn nuôi

bò, xác định thành phần hoá học của rơm sau khi ủ với urê từ 2-4% Nguyễn Viết Hải cà cộng sự - 1994 nghiên cứu xử lý rơm bằng urê và NaOH Nguyễn Thị Tịnh và Lê Minh Lịch -2001 thử nghiệm nhiều mức bổ sung urê khác nhau, các tác giả đều có nhận xét chung khi xử lý rơm với mức 4% cho hiệu quả tốt hơn Đối với Lê Viết Ly và cộng sự-1991, (Trích Lê Xuân Cương, 1994), nghiên cứu rơm ủ theo tỷ lệ 2% urê + 5% vôi + 0,5% muối, lượng tiêu thụ rơm ủ urê của bò tăng lên 42,9%, làm cho mức tăng trọng tăng 31%

(Victor J Clarle, Lê Bá Lịch và Đỗ Kim Tuyên -1997) tiến hành nghiên cứu vỗ béo bò Laisind sử dụng khẩu phần ăn được phối hợp trên nền bột sắn với 70% chất khô trong khẩu phần và 10% bột ngô Với khẩu phần này cho năng

lượng trao đổi là 2899 Kcal/1kg chất khô và cho tăng trọng trung bình từ 895,5 gam/con/ngày đến 925 gam/con/ngày

Lại Thị Nhài - 2005, sử dụng lõi ngô nghiền trong khẩu phần vỗ béo bò Laisind sau 84 ngày đạt 0.53kg/con/ngày đến 0.6 kg/con/ngày Nguyễn Xuân Trạch, Bùi Quang Tuấn - 2006, sử dụng khẩu phần rơm tươi ủ urê vỗ béo bê Laisind, kết quả tăng trọng bình quân 357,3 gam/con/ngày

Nguyễn Xuân Trạch và cộng sự - 2000, tiến hành thí nghiệm nuôi bê đang sinh trưởng cho thấy khả năng tăng trọng và lượng thức ăn thu nhận rơm tăng lên khi bê dược nuôi bằng rơm xử lý 3% vôi, 4% urê hoặc 4% urê + 3% vôi So với rơm không

xử lý được phun trực tiếp 4% urê

Nguyễn Thị Tú và Nguyễn Trọng Tiến - 2001, thông báo rằng cho bò ăn bã mía xử lý urê tăng trọng thấp hơn bò ăn rơm và thân cây ngô xử lý urê

Phạm Kim Cương, Vũ Chí Cương, Phạm Hùng Cường - 2004, vỗ béo bò Laisind bằng khẩu phần thân lá dâu tằm thay thế cho hạt bông với 4 mức lá dâu tằm khác nhau: khẩu phần 1 là bột sắn, rỉ mật, hạt bông, đậu tương, rơm khô, urê

và khoáng; ở khẩu phần 2,3,4 tương ứng bổ sung lá dâu tằm là 5,10,15 kg cho kết quả rất tốt: ở khẩu phần 1 tăng trọng đạt được cả kỳ vỗ béo là 554 g/con/ngày, các lô 2, lô 3, lô 4 đạt kết quả tương ứng là 583 gam/con/ngày; 565 gam/con/ngày; 568 gam/con/ngày

Các nghiên cứu trên đều cho thấy việc tận dụng các phụ phẩm cho chăn nuôi bò thịt đem lại hiệu quả kinh tế

Khi nghiên cứu sử dụng bột lá dứa đã lấy sợi làm thức ăn cho bò, các tác giả Naseeven và Harrson - 1981 (trích từ tài liệu của Preston and Leng -1987, nhận thấy khi sử dụng cho bò ăn thời gian dài, bò sẽ bị nhiễm độc do axit và không cho tăng trọng Các tác giả cho rằng trở ngại khi sử dụng bột lá dứa và bã làm thức ăn cho gia súc nhai lại liên quan phần lớn đến hàm lượng các axit hữu

cơ, mà cơ bản là axit lactic và Oxalic, phốt pho và một số khoáng khác cũng thiếu trầm trọng so với nhu cầu của gia súc

Những nghiên cứu tiếp theo của Rodriguez - 1983 (trích tài liệu của Preston và Leng - 1987) tại Mexico đã cho kết luận: Khi sử dụng bột thịt lá cây dứa sợi làm thức ăn cho loài nhai lại, trước tiên phải chú ý đến việc tối ưu hoá

hệ sinh thái dạ cỏ và sau đó khắc phục tỷ lệ protein/ năng lượng và các protein thoát qua Chỉ sau 2 bước đó, các khoáng bổ xung mới có thể hấp thu được

Hall, Nagy và berry - 1975, cũng đã tiến hành thí nghiệm xác định lợi ích của việc sử dụng nguồn lá sắn thường bị bỏ phí làm thức ăn cho bò Tác giả cho biết khi hỗn hợp lá sắn với rơm lúa trong khẩu phần bò thịt đã làm tăng lượng vật chất khô ăn vào/100 kg thể trọng so với lô đối chứng ăn toàn rơm (2,6 kg với lô đối chứng ăn rơm lúa không băm thái so với 3,1 kg của lô thí nghiệm ăn hỗn hợp rơm và lá sắn) Không những thế tỷ lệ tiêu hoá vật chất khô cũng tăng lên từ 46,6% tăng lên 53% các chất dinh dưỡng khác như mỡ thô, protein thô, năng lượng đều tăng lên rõ rệt

Ở Việt Nam điều kiện thời tiết khí hậu cho phép trồng nhiều ngô Diện tích ngô trồng tập trung ở các tỉnh đồng bằng sông hồng và các tỉnh miền núi Tây Bắc và Tây Nguyên; tổng diện tích ngô toàn quốc năm 2013 1.172,5 nghìn ha với sản lượng 5.193,5 nghìn tấn Từ diện tích và năng suất cho thấy nguồn phụ phẩm từ cây ngô là rất lớn cho chăn nuôi trâu bò

Ngô chủ yếu trồng để lấy hạt dùng làm thực phẩm cho con người và làm thức ăn cho gia súc Một đặc điểm đáng lưu ý là vào thời điểm thu hoạch ngô lá còn rất xanh, giàu chất dinh dưỡng Hàm lượng protein thô trong dạng khô thường dao động từ 12,8 - 26,2%; xơ thô từ 27,9 - 29%; dẫn xuất không đạm 31 - 47,8%; mỡ thô 1,9 - 2,7% (Gohl - 1993)

Các tác giả như Gohl -1993; Suriyjantratong and Senakas - 1985, đã đề nghị nên có những nghiên cứu thí nghiệm để sử dụng có hiệu quả thân lá ngô giàu chất dinh dưỡng cho gia súc mà hiện nay ở hầu hết các nước còn bỏ phí Do thân lá ngô giàu protein nên dễ bị vi sinh vật lên men bị hư hỏng không thể dùng làm thức

ăn cho gia súc được Trong thực tế, người nông dân mới sử dụng một phần nhỏ thân lá ngô ở dạng tươi làm thức ăn gia súc

Tại Việt Nam đã có một số công trình nghiên cứu về cây ngô và sử dụng thân lá ngô để chế biến làm thức ăn cho gia súc: Bùi Quang Tuấn - 2006, cho thấy cây ngô là loại thức ăn có giá trị dinh dưỡng cao đối với gia súc nhai lại Ở dạng tươi (26,45% vật chất khô), hàm lượng protein thô là 14,17% tính theo VCK Khi ủ chua thân lá ngô có bổ sung 7% bột sắn, VCK đạt 27,10% và protein thô đạt 13,3% tính theo VCK Sau khi phơi khô để dự trữ, thân lá ngô khô có chứa 11% protein khô (Viện chăn nuôi Quốc gia - 1995)

PHẦN 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 ĐỐI TƯƠNG, ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU

- Đối tượng: Cỏ voi (Pennisetum purpureum) tái sinh ở 40 ngày tuổi và

cây ngô cả bắp giai đoạn chín sáp

- Địa điểm: Phòng thí nghiệm Vi sinh vật, Bộ môn Dinh dưỡng- Thức ăn,

Khoa Chăn nuôi, Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam

- Thời gian: 1/2015 đến tháng 7/2015

3.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

3.2.1 Xác định thành phần hóa học của cỏ voi và cây ngô cả bắp giai đoạn chín sáp:

Các chỉ tiêu về VCK, protein thô, xơ thô, lipid, khoáng tổng số, hàm lượng

đường tan

3.2.2 Đánh giá chất lượng cỏ voi và cây ngô ủ chua:

• Đánh giá chất lượng thức ăn về mặt cảm quan: màu, mùi, trạng thái thức ăn, tỷ lệ mốc, độ pH

• Sự biến động vật chất khô, protein thô, hàm lượng nitơ amoniac

(N-NH3) ở cỏ voi và cây ngô ủ chua

• Sự biến động hàm lượng các axit hữu cơ ở cỏ voi và cây ngô ủ chua

3.2.3 Đánh giá sự biến đổi các nhóm vi sinh vật trong cỏ voi và cây ngô ủ chua

• Số lượng VK lactic, Bacillus sp., Clostridium sp., nấm men và nấm mốc

3.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CứU

3.3.1 Nguyên vật liệu

Cỏ voi tái sinh ở 40 ngày tuổi và cây ngô cả bắp giai đoạn chín sáp được thu mua tại xã Phù Đổng, Hà Nội

• Rỉ mật đường, muối

• Môi trường nuôi cấy vsv:

- Môi trường MRS: (de Man’s Rogosa and Sharpe)

Pepton 10g Cao thịt 10g Cao nấm men 5g Glucose 20g Tween 80 0,1g K2HPO4 2g Sodium acetate 5g Triammonium citrate 0,2g MgSO4.7H2O 0,2g MnSO4.4H2O 0,05g Thạch 18 – 20g Nước cất 1000ml

- Môi Trường LB:

Peptone 10g Thạch Agar 18 – 20g Cao nấm men 5,0g Nước cất 1000ml NaCl 5 – 10g

- Môi trường Hasen:

Glucose 50g MgSO4.7H2O 2 – 5g Peptone 10g Thạch 18 – 20g