PHẦN 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1 1 Tính cấp thiết của đề tài Theo số liệu thống kê của Tổng Cục Thống Kê 2010 cho thấy hiện nay cả nước ta có khoảng 2913 4 con trâu, 5916 3 con bò Việt Nam là một nước nông nghiệp,[.]
PHẦN ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Theo số liệu thống kê Tổng Cục Thống Kê 2010 cho thấy: nước ta có khoảng 2913.4 trâu, 5916.3 bò Việt Nam nước nông nghiệp, nguồn phụ phẩm nông nghiệp hàng năm có khối lượng lớn Tuy nhiên nguồn phụ phẩm thức ăn thô xanh lại chưa người nông dân sử dụng hợp lý để chăn nuôi số gia súc nên gây lãng phí ảnh hưởng xấu đến mơi trường Đã có nhiều nghiên cứu việc sử dụng nguồn phụ phẩm nông nghiệp chăn nuôi gia súc nhai lại nghiên cứu Bùi Văn Chính Nguyễn Thế Tào (1985) [3] tiến hành nghiên cứu dùng biện pháp kiềm hóa để chế biến dự trữ thân ngô già làm thức ăn cho gia súc nhai lại; Lý Kim Bảng Lê Thanh Bình (1988) [5] nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật bảo quản thức ăn xanh cho trâu, bị Kết thí nghiệm cho thấy mẫu ủ sau 5-6 tháng có kết tốt, thức ăn ủ có hàm lượng protein, acid lactic cao hơn, thơm ngon so với không ủ, đặc biệt việc bảo quản thức ăn xanh có ý nghĩa việc giải vấn đề thiếu hụt thức ăn xanh mùa khô Hướng nghiên cứu bổ sung chế phẩm vi sinh vật dùng ủ chua thức ăn thô xanh để tăng hàm lượng chất dinh dưỡng tăng thời gian bảo quản, sử dụng chúng hướng nghiên cứu thời gian gần Sản phẩm ủ chua bổ sung chế phẩm vi sinh chế biến thức ăn thô xanh giảm thời gian lên men, nâng cao giá trị dinh dưỡng cỏ voi ủ chua, tạo sản phẩm thơm ngon cho gia súc, giảm sức ép giá thành thức ăn chăn ni góp phần thực hóa mục tiêu phát triển đàn bò đến 2020 đạt 500000 bò sữa 12.5 triệu bò thịt mà Bộ Nông Nghiệp phát triển nông thôn đề Xuất phát từ thực tiễn tiến hành nghiên cứu đề tài: “ Nghiên cứu sử dụng số chế phẩm vi sinh dùng ủ chua cỏ voi làm thức ăn cho gia súc nhai lại” 1.2. Mục tiêu đề tài Đánh giá hiệu việc sử dụng chế phẩm vi sinh vật BOB, VCN1, VCN2 dùng chế biến bảo quản cỏ voi làm thức ăn cho gia súc nhai lại 1.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn 1.3.1 Ý nghĩa khoa học đề tài - Cỏ voi ủ chua có bổ sung chế phẩm vi sinh tổn thất dinh dưỡng tương đối ít, giữ lại hoạt tính sinh tố A, thường đạt 1/3 so với dạng tươi - Chế phẩm vi sinh vật đa chủng kết hợp khả phân giải tinh bột, đường dễ tan, xenluloza, protein tạo sản phẩm thơm ngon cho gia súc Nâng cao tỷ lệ tiêu hóa thức ăn cho gia súc 1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn đề tài - Phương pháp ủ chua khơng địi hỏi thiết bị tốn nên giá thành sản phẩm hạ, dễ áp dụng điều kiện chăn nuôi nông hộ, trang trại nhỏ - Cỏ voi sau ủ đề tài có khả ứng dụng vào thực tiễn cao giá phù hợp với bà nông dân phương pháp làm đơn giản PHẦN TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Cơ sở khoa học đề tài 2.1.1 Đặc điểm vai trò của thức ăn thô xanh và phụ phẩm nông nghiệp vùng nhiệt đới Thức ăn xanh bao gồm loại cỏ xanh, thân, lá, non loại bụi, gỗ sử dụng chăn ni Thức ăn xanh có chứa 60 – 85% nước cao Chất khơ thức ăn xanh có hầu hết chất dinh dưỡng cần thiết cho động vật dễ tiêu hố Gia súc nhai lại tiêu hố 70% chất hữu thức ăn xanh Thức ăn xanh chứa hầu hết chất dinh dưỡng cần thiết cho gia súc Chúng chứa protein dễ tiêu hoá, giàu vitamin, khống đa lượng, vi lượng ngồi cịn chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học cao Thành phần dinh dưỡng thức ăn xanh phụ thuộc vào giống trồng, điều kiện khí hậu, đất đai, kỹ thuật canh tác, giai đoạn sinh trưởng… Cây bón nhiều đạm hàm lượng protein cao chất lượng protein thấp làm tăng nitơ phi protein nitrat, amit Nhìn chung thức ăn xanh nước ta phong phú đa dạng hầu hết sinh trưởng vào mùa mưa cịn mùa đơng mùa khô thường thiếu nghiêm trọng Thức ăn thô bao gồm cỏ khô, rơm, thân ngô già, lạc, thân đậu đỗ phụ phẩm nông nghiệp khác Loại thức ăn thường có hàm lượng xơ cao (20-35% tính chất khơ) tương đối nghèo chất dinh dưỡng nước ta diện tích đất nơng nghiệp bình quân đầu người thấp (0.1ha/người), bãi chăn thả phần lớn bãi chăn thả đồi núi trọc có độ dốc cao, đất xấu khơ cằn Do nhiều vùng thức ăn thơ phụ phẩm nông nghiệp không đủ đáp ứng nhu cầu gia súc cần bổ sung thêm phần cỏ xanh loại thức ăn khác 2.1.1.1 Thức ăn thô xanh hàm lượng chất xơ cao Chất xơ (cây cỏ, rơm, rạ…), thành phần chủ yếu chất xơ bao gồm: xenluloza, hemixenluloza ligin Xenluloza hemixenluloza thành phần loại thức ăn thơ xanh Xenluloza đóng vai trị chủ yếu, nói đến tiêu hố chất xơ, người ta thường quan tâm đến vấn đề tiêu hoá xenluloza Hàm lượng chất xơ tuỳ thuộc vào loại thức ăn khác khác thường biến động từ 20-45% Ví dụ loại thức ăn xanh chiếm 16-20%, thức ăn ủ tươi chiếm 22-28%, cỏ rơm khơ chiếm 28-46% Chất xơ có ý nghĩa sinh lý quan trọng gia súc nhai lại Nó khơng nguồn cung cấp lượng mà cịn nhân tố đảm bảo độ choán cỏ hoạt động bình thường tạo khn phân dày Trong 24h cỏ bò lượng acid béo bay (AXBBH) tạo giá trị lượng từ 10.000-15.000 kcal Người chăn nuôi cần hiểu ý nghĩa quan trọng để khơng để bị bị đói Các thí nghiệm chứng minh rằng: thay đổi tương quan chất xơ, protein, glucid dễ tiêu, nguyên tố vi lượng, chất khoáng, mỡ vitamin phần dẫn đến hai hệ quả: kích thích ức chế trình tiêu hố cỏ ảnh hưởng đến mức độ sử dụng chất xơ bị Chính q trình chế biến thức ăn thơ xanh, nghiền, thái, xử lý kiềm acid, bảo quản ủ tươi mục đích làm cho chúng dễ bị tác động enzyme nên nâng cao tỷ lệ tiêu hoá chất dinh dưỡng đặc biệt tiêu hố chất xơ Có thể chia vật chất khô thức ăn xơ thô thành phần phần nội bào vách tế bào Phần nội bào chiếm tỷ lệ nhỏ chứa chất dễ hòa tan dễ lên men đường tinh bột Vách tế bào gồm phần xơ bị lignin hóa (NDF), keo thực vật (pectin) glycoprotein Thành phần pectin dễ lên men cỏ Protein vách tế bào phụ thuộc vào mức độ lignin hóa Vi sinh vật cỏ khơng phân giải lignin hàm lượng cao (khi thực vật già hóa) tỷ lệ tiêu hóa nói chung bị hạn chế Thức ăn xơ thơ nhiệt đới nói chung có chất lượng thấp thức ăn xơ thô ôn đới Những thức ăn thơ chất lượng thấp rơm, rạ có đặc trưng bản: cấu trúc vách tế bào bị lignin hóa phức tạp thành phần dinh dưỡng khơng cân đối * Cấu trúc vách tế bào phức tạp bao gồm chủ yếu xenluloza, hemixenluloza lignin Xenluloza cấu trúc chủ yếu tế bào thực vật, chiếm khoảng 3247% VCK thức ăn thô Xenluloza chuỗi hidratcacbon đơn giản, phân tử mạch thẳng tạo β-D-glucoza liên kết β-1,4-glucozit Mỗi phân tử lên tới hàng vạn đơn vị Trong tự nhiên xenluloza tồn dạng chuỗi tinh thể Xenluloza bao gồm nhiều chuỗi thẳng liên kết với thành bó dài nhờ mạch nối hydrogen tạo thành sợi xenluloza bền vững (microfibril) bao bọc thành phần khác vách tế bào Các microfibril tập hợp lại tạo thành macrofibril Hemixenluloza heteropolisaccarit cấu tạo từ loại đường thuộc nhóm hexoza (glucoza, manoza, galactoza) nhóm pentoza (xyloza, arabinoza) Hemixenluloza bao bọc xung quanh microfibril với số thành phần khác pectin glycoprotein Có thể coi Hemixenluloza với pectin glycoprotein vữa để gắn kết microfibil lại macrofibrin Hemixenluloza thường liên kết với cấu trúc phenolic bao quanh sợi xenluloza Hemixenluloza khơng hịa tan nước hòa tan dung dịch kiềm bị thủy phân acid dễ dàng so với xenluloza Lignin hetero-polyme vơ định hình loại rượu phenolic Lignin khơng hịa tan nước, dung mơi hữu bình thường , acid đậm đặc bền với enzyme vi sinh vật cỏ Nhưng tác dụng dung dịch kiềm, bisulfitnatri hay acid sulfuro phần lignin bị phân giải chuyển vào dung dịch Lignin hóa giai đoạn cuối phát triển tế bào thực vật Thực vật già hàm lượng lignin cao Mức độ lignin hóa cao làm cho thành tế bào thực vật trở nên cứng bền vững, có ý nghĩa lớn quan chống đỡ thực vật lại gây khó khăn việc tiêu hóa xơ cỏ lồi nhai lại Trong vách tế bào lignin liên kết với hemixenluloza/xenluloza mạch nối este hydrogen Ngồi lignin cịn liên kết với protein mạch nối hóa trị Ngồi phân tử lignin vách tế bào cịn có monome phenolic tồn dạng tự Các phân tử phenolic có ảnh hưởng ức chế vi sinh vật cỏ enzyme chúng 2.1.1.2 Hàm lượng N, khoáng, vitamin glucid dễ tiêu thấp Trong rơm, rạ, thân ngô già, cỏ voi…hàm lượng protein thấp (26%) Lượng protein (N) ỏi lại khó sử dụng chúng tồn dạng liên kết chặt chẽ với vách tế bào bị lignin hoá Các cỏ lâu năm vậy, hàm lượng protein thô giảm xuống rõ rệt theo tuổi, mùa khô sau giai đoạn hoa Tất loại thức ăn thơ thiếu khống, kể khoáng đa lượng (Ca, P, Na) nguyên tố vi lượng, loại vitamin, đặc biệt vitamin A D3 Trong loại cỏ thu hoạch muộn loại rơm, ngũ cốc hàm lượng bột đường chất xơ dễ tiêu thấp Hầu hết đường dễ tiêu bị qua trình hô hấp phơi khô bảo quản 2.1.2 Đặc điểm sinh học cỏ voi 2.1.2.1 Nguồn gốc lịch sử phân loại thực vật Cỏ voi có tên khoa học Pennisetum purpuseum Nguồn gốc vùng cận nhiệt đới Châu Phi (Zimbabuê) Hiện trồng hầu nhiệt đới cận nhiệt đới Có nhiều giống, cho suất cao giống lai P.purpuseum P.glacum có tên King, có nơi gọi King grass, trồng nhiều Indonesia Giống cỏ voi lai cao sản khác Florida napier trồng nhiều Philippine Cỏ voi đưa vào Việt Nam từ sớm giống cỏ chủ lực trồng để ni trâu, bị 2.1.2.2 Đặc điểm sinh vật học Là cỏ lâu năm, thân đứng cao từ – 6m, nhiều đốt, đốt gần gốc thường rễ, hình thành thân ngầm phát triển thành bụi to, hình dải có mũi nhọn đầu, nhẵn, bẹ dẹt ngắn mềm có dài tới 30cm, rộng 2cm Chùm hoa hình truỳ giống chó mầu vàng nhạt Rễ phát triển mạnh, ăn sâu có tới 2m 2.1.2.3 Đặc điểm sinh thái học Cỏ voi chịu khô hạn, giai đoạn sinh trưởng mùa hè nhiệt độ ẩm độ cao Sinh trưởng chậm mùa đông mẫn cảm với sương muối Nhiệt độ thích hợp cho sinh trưởng từ 25 – 30 0C Nhiệt độ thấp cho sinh trưởng khoảng 150C Cỏ voi sinh trưởng vung cao tới 2000m so với mực nước biển Thích hợp với đất giầu dinh dưỡng có tầng canh tác sâu, pH = – 7, đất khơng bùn, úng Thích hợp vùng có lượng mưa khoảng 1500 mm/năm 2.1.2.4 Tính sản xuất Cỏ voi có khả cho suất chất xanh cao, đạt từ 150 – 300 tấn/ha/năm điều kiện thâm canh cao năm đầu đạt 400 tấn/ha Hàm lượng protein thơ từ 7.7 – 9.9% vật chất khô 2.1.2.5 Sử dụng Dùng làm thức ăn tươi hay ủ chua Cắt lần đầu cắt sát mặt đất cho sinh trưởng đẻ nhánh nhiều, không trồi lên mặt đất Nếu sử dụng tốt cho suất cao 10 năm liền Có thể trồng xen với họ đậu 2.1.3 Vai trò và hoạt động vi sinh vật ủ chua thức ăn xanh Nguyên lý ủ chua thức ăn : Thực chất việc ủ chua thức ăn xếp chặt thức ăn thơ xanh vào hố kín (hoặc túi kín) khơng có khơng khí Trong q trình ủ vi khuẩn biến đổi đường dễ hòa tan fructan, saccaroza, glucoza, fructoza, pentoza thành acid lactic, acid acetic acid hữu khác Do nhanh chóng đưa độ pH thức ăn ủ hạ xuống 4-4.5, độ pH hầu hết loại vi sinh vật men (enzim) chứa thực vật bị ức chế Làm hoạt động lên men vi khuẩn Lactic tăng dần, tiên vi khuẩn Streptococus lactic, sau Lactobacter lactic, cịn vi khuẩn Bacterium coli hoạt động giảm dần Nhờ thức ăn ủ chua bảo quản hàng năm Để đáp ứng nguyên lý ủ chua, nguyên liệu ủ chua phải thái nhỏ (3-4cm), sau cho vào túi ủ theo lớp nén chặt (điều kiện yếm khí) Sử dụng máy hút chân không để nén nguyên liệu đảm bảo hết khơng khí Khi bắt đầu ủ chua, người ta tìm thấy thức ăn đem ủ có đủ loại vi sinh vật, có ích có hại quan trọng loại vi sinh vật sau: Vi khuẩn: Quá trình lên men thức ăn xanh xảy nhờ nhóm vi khuẩn Lactic nhóm vi khuẩn khác thường có sẵn bề mặt thân cỏ Đây nhóm vi khuẩn có ích cần thiết thức ăn ủ chua Chúng lên men tinh bột, đường tạo sản phẩm chủ yếu acid lactic Vi khuẩn lên men sinh acid lactic gồm loại: Loại vi khuẩn sinh acid lactic ưa nhiệt mà đại diện là: Lactobacillus casei, Lactobacillus termofil, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus bulgaricus Loại vi khuẩn có khả lên men điều kiện yếm khí hiếu khí với nhiệt độ thích hợp 30-600C Loại vi khuẩn sinh acid lactic không ưa nhiệt: đại diện Streptococcus pyogenes, Streptococcus viridans, Streptococcus lactics, Streptococcus enterococcus, loại phát triển mạnh điều kiện yếm khí Nhiệt độ thích hợp 15-300C Vi khuẩn lên men tạo acid acetic: hoạt động mạnh mơi trường thiếu khí, pH = 4.5, nhiệt độ 27-35 0C Lên men đường dễ tan sản phẩm tạo thành acid acetic Vi khuẩn lên men sinh acid acetic chủ yếu thuộc nhóm E.coli mà đại diện Escherichia Klebsiella Nhóm vi khuẩn lên men tạo acid butiryc: chúng phân giải acid lactic, chất bột đường, protein, acid amin tạo nên acid butyric Nhóm khơng có lợi Trong điều kiện thiếu khí, ẩm độ 80%, trị số pH 4.2 nhiệt độ 30-400C nhóm vi khuẩn sinh acid butyric hoạt động mạnh Khi nhiệt độ 150C ẩm độ 60% chúng ngừng hoạt động Vi khuẩn sinh acid butyric ln sẵn có thân cỏ, gồm hầu hết nhóm Clostridium Nấm men: hoạt động mạnh giai đoạn đầu trình ủ chua Chúng phân hủy tinh bột, đường, tạo thành rượu, CO số acid hữu Hàm lượng rượu cỏ ủ chua thường trung bình 0.3% Tuy nhiên nguyên liệu ủ chua chứa nhiều đường thân ngô, củ cải đường hàm lượng rượu đạt tới 4% tính theo dạng sử dụng Trong mơi trường yếm khí nấm men dường ngừng hoạt động Trong điều kiện hiếu khí pH =3-4, nấm men hoạt động khơng mạnh Nấm mốc: vi sinh vật khơng có lợi cho q trình ủ chua Nấm mốc phát triển chậm so với vi khuẩn lên men sinh acid acetic acid lactic Chúng phân giải tinh bột, đường, protein, acid lactic để tạo thành SO 2, H2O, NH3 nhóm amin, nhiều loại cịn có khả tạo độc tố Trong điều kiện yếm khí, nấm mốc dường ngừng hoạt động Nhóm vi khuẩn gây thối: gồm trực khuẩn có nha bào, chủ yếu sống điều kiện hiếu khí, nhiệt độ thích hợp 50 0C Nó phân giải protein, amin thành chất độc Cadavejin Putracin Nhóm vi khuẩn Clostridia lại phát triển mạnh mơi tr ường có tỷ lệ nước cao (cao 85%), đồng thời chúng phân huỷ mạnh mẽ protein tạo amoniac, acid acetic, acid butyric làm hao hụt protein thức ăn ủ chua Do nhóm vi khuẩn khơng có lợi cho q trình dự trữ thức ăn Sự sinh trưởng phát triển vi sinh vật phụ thuộc vào tỷ lệ chất dinh dưỡng thức ăn đem ủ, nhiệt độ, ẩm độ, pH, áp suất thẩm thấu có mặt chất ức chế Trong mơi trường phù hợp, tế bào vi khuẩn sinh trưởng phân chia với tốc độ nhanh theo cấp số nhân Nếu số lần phân chia n (số hệ) số tế bào sau n hệ n Thực tế số tế bào ban đầu coi n0 nên N1 x n2 (N1 số lượng vi sinh vật có sau n hệ) Vi sinh vật cấy vào mơi trường thích hợp có thời gian hệ 30 phút (tức số lượng tăng lên gấp đôi sau 30 phút) Nhưng vi sinh vật tăng lên khơng ngừng, sau thời gian định tốc độ sinh sản chúng bị ngưng lại nhiều nguyên nhân pH, ẩm độ, áp suất thẩm thấu, môi trường dinh dưỡng , đồ thị diễn biến số lượng tế bào vi sinh vật theo thời gian đường cong Qúa trình sinh sản vi sinh vật theo pha sau: pha mở đầu hay pha tiềm tàng (pha lag), pha lũy thừa hay pha sinh sản lũy tiến (pha log), pha ổn định (phase stationair), pha tử vong (phase des declin) Pha mở đầu phụ thuộc vào thích ứng vi sinh vật với điều kiện môi trường Ở pha log vi sinh vật phát triển theo lũy thừa Trong pha ổn định, số lượng tế bào sinh số lượng tế bào cũ chết Trong pha tử vong, số lượng tế bào có khả sống giảm theo lũy thừa Pha chịu ảnh hưởng nhiều điều kiện ngoại cảnh pH, áp suất thẩm thấu, độ ẩm áp lực thẩm thấu vi sinh vật chịu đựng khoảng 20-30 atm, tương ứng với nồng độ muối < 2% đường 20-30% Các trình diễn túi chứa thức ăn ủ chua: Sự sinh nhiệt hô hấp tế bào thực vật Khi cỏ bị cắt đứt nguồn dinh dưỡng từ đất, nước quang hợp, hoạt động sống tế bào thực vật lúc q trình dị hóa Qúa trình phân giải chất bột đường để tạo thành khí CO2, H2O giải phóng lượng theo phương trình sau: C6H12O6 + 6O2 6H2O + 6CO2 +673Kcal/g Trong túi ủ nhiệt lượng giải phóng làm tăng nhiệt độ hố ủ Nhiệt độ tăng đến mức làm chết tế bào thực vật Đồng thời với q trình hơ hấp tế bào thực vật đống ủ diễn q trình phân hủy hiếu khí vi sinh vật có sẵn thức ăn Qúa trình hơ hấp tế bào q trình phân giải hiếu khí vi sinh vật tiêu thụ oxy tạo yếm khí cho túi ủ chua Như thức ăn ủ nén chặt trình ủ diễn nhanh chóng túi ủ nhanh chóng chuyển trạng thái yếm khí, giảm bớt hao hụt chất dinh dưỡng thức ăn đem ủ Đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển vi khuẩn yếm khí sinh acid lactic Khi tế bào thực vật chết hệ thống bảo vệ tế bào thực vật tác dụng, lúc men, đặc biệt men phân giải protein hoạt động mạnh 10 ... tài: “ Nghiên cứu sử dụng số chế phẩm vi sinh dùng ủ chua cỏ voi làm thức ăn cho gia súc nhai lại? ?? 1.2. Mục tiêu đề tài Đánh giá hiệu vi? ??c sử dụng chế phẩm vi sinh vật BOB, VCN1, VCN2 dùng chế. .. sinh vật cộng sinh tiêu hóa thức ăn thơ xanh gia súc nhai lại 2.1.5.1 Đặc điểm hệ vi sinh vật cộng sinh dày gia súc nhai lại Tác động tương hỗ vi sinh vật cỏ Vi sinh vật cỏ, thức ăn biểu mô cỏ, ... trò và hoạt động vi sinh vật ủ? ? chua thức ăn xanh Nguyên lý ủ chua thức ăn : Thực chất vi? ??c ủ chua thức ăn xếp chặt thức ăn thơ xanh vào hố kín (hoặc túi kín) khơng có khơng khí Trong q trình ủ vi khuẩn