Nghiên cứu ảnh hưởng của chế phẩm phức kim loại (sắt, đồng, kẽm, selen) đến khả năng sản xuất của gà thương phẩm

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM HÀ VĂN HUY NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ PHẨM PHỨC KIM LOẠI (SẮT, ĐỒNG, KẼM, SELEN) ĐẾN KHẢ NĂNG SẢN XUẤT CỦA GÀ THƯƠNG PHẨM Ngành: Mã số: Dinh dưỡng thức ăn chăn ni 62 01 07 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2020 Cơng trình hồn thành tại: HỌC VIỆN NƠNG NGHIỆP VIỆT NAM Người hướng dẫn: TS Nguyễn Hữu Cƣờng PGS.TS Nguyễn Bá Mùi Phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Huy Đạt Hội Chăn nuôi Phản biện 2: TS Nguyễn Văn Trọng Cục Chăn ni Phản biện 3: TS Trần Thị Bích Ngọc Viện Chăn nuôi Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Học viện họp tại: Học viện Nông nghiệp Việt Nam Vào hồi 08 30, ngày tháng năm 2020 Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Thư viện Quốc gia Việt Nam Trung tâm Thông tin - Thư viện Lương Định Của (HVN) PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Các chất khoáng vi lượng sắt, đồng, kẽm selen có vai trị quan trọng dinh dưỡng động vật Ngồi ra, chất khống vi lượng cịn đóng vai trị quan trọng hầu hết q trình đồng hóa diễn thể q trình hơ hấp mơ, tạo máu, sinh sản, biệt hóa, ổn định màng tế bào, sinh tổng hợp protein, điều hòa gen, phản ứng miễn dịch hoạt hóa hàng loạt phản ứng sinh hóa khác Sự thiếu hụt vài khống vi lượng dẫn đến rối loạn sinh trưởng phát triển Ở gia cầm bị thiếu sắt dẫn tới thiếu máu, giảm kích thước số lượng hồng cầu Thiếu đồng dẫn tới thiếu máu; xương bị biến dạng Thiếu đồng làm cho tim gia cầm sưng to mức bình thường Thiếu kẽm gây giảm sinh trưởng phát triển lơng, giảm hồn thiện xương, khớp sưng, phôi gà chậm phát triển, tỷ lệ nở thấp Ngồi cịn tác động tới xương ức xương chân gây biến dạng Thiếu selen làm giảm tốc độ sinh trưởng, giảm đẻ, giảm tỷ lệ phôi ấp nở, hạn chế thành thục sinh dục, gà trống đạp mái Để bù đắp lượng khoáng thiếu hụt thức ăn vật nuôi người ta thường bổ sung số muối vô cơ, hữu kim loại sắt, đồng, kẽm selen… với hàm lượng cần thiết để trì phát triển vật nuôi Tuy nhiên, khả hấp thu muối vơ gia cầm nói riêng động vật nói chung khơng cao (chỉ hấp thu tối đa 20%) nên phần lớn muối bị thải ngồi theo chất thải, gây lãng phí làm nhiễm mơi trường Trong đó, phức khoáng siêu phân tán hấp thu cao đạt 80-90% kích thước nhỏ, có khả gắn kết với hợp chất hữu nên hạt kim loại dễ vật ni hấp thu điều chỉnh thời gian hấp thu chúng trình tiêu hố, nhờ vậy, lượng khống thải mơi trường ít, từ giảm nhiễm mơi trường (Petrovic & cs., 2006) Hàm lượng nguyên tố vi lượng Fe, Cu, Zn Se nguyên liệu thức ăn có nguồn gốc thực vật động vật hoàn toàn đủ để đáp ứng nhu cầu gia cầm (NRC, 1994) Tuy nhiên, mức độ sinh khả dụng chúng thấp (vì tồn dạng liên kết phức tạp với phân tử khác) quan hệ tương tác theo chiều hướng tiêu cực (kìm hãm tiêu hố hấp thu), nên hàm lượng nguyên tố vi lượng thức ăn cao khả đáp ứng nhu cầu vật ni lại thấp Ngồi ra, môi trường dày với độ pH thấp, số nguyên tố vi lượng có xu hướng bị phân ly mạnh để tạo thành ion, liên kết với số yếu tố kháng dinh dưỡng, tạo thành phức khơng hịa tan, khơng hấp thu (Suttle, 2010) Bởi vậy, để tăng hiệu hấp thu, tránh tương tác theo chiều hướng tiêu cực, xu hướng nay, thay sử dụng ngun tố khống vi lượng dạng vơ nhà dinh dưỡng sử dụng dạng hữu dạng siêu phân tán Hiện việc nghiên cứu chế tạo phức kim loại từ hạt kim loại, oxit kim loại siêu phân tán để ứng dụng chăn nuôi Việt Nam chưa thực Tuy nhiên nhu cầu sử dụng khống dạng siêu phân tán thay khống vơ ngày quan tâm nhiều hơn, điều đặt yêu cầu Việt Nam chủ động công nghệ chế tạo, chủ động nguồn nguyên liệu vi khoáng, theo kịp xu hướng giới, cụ thể làm chế tạo chế phẩm phức kim loại từ hạt oxit sắt (Fe2O3), oxit kẽm (ZnO), hạt kim loại đồng (Cu) selen (Se) siêu phân tán? Xác định mức bổ sung phức kim loại phù hợp vào thức ăn chăn nuôi gia cầm nhằm nâng cao suất, hiệu kinh tế, góp phần bảo đảm an tồn thực phẩm bảo vệ môi trường Từ vấn đề cấp thiết đặt sản xuất, tiến hành nghiên cứu chế tạo chế phẩm phức kim loại nghiên cứu ảnh hưởng đến khả sản xuất gà LV thương phẩm 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1.2.1 Mục tiêu chung Chế tạo chế phẩm phức kim loại siêu phân tán đánh giá ảnh hưởng việc bổ sung phức kim loại đến khả sản xuất gà thịt thương phẩm 1.2.2 Mục tiêu cụ thể - Chế tạo hạt oxit sắt, hạt đồng, oxit kẽm hạt selen siêu phân tán có kích thước nano để sử dụng làm thức ăn chăn ni phù hợp với trình độ khả cơng nghệ có Việt Nam - Xác định ảnh hưởng mức phức kim loại (Fe, Cu, Zn) Se đến số tiêu sinh lý, sinh hóa máu, tồn dư kim loại thịt, nội tạng chất thải gà LV thương phẩm - Xác định ảnh hưởng mức phức kim loại (Fe, Cu, Zn) Se đến khả sản xuất gà LV thương phẩm 1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Chế tạo hạt kim loại, oxit kim loại siêu phân tán để sử dụng làm thức ăn chăn nuôi Viện Công nghệ môi trường - Đánh giá tiêu sinh lý, sinh hóa máu Phịng thí nghiệm Bộ mơn Sinh lý miễn dịch, Trường Đại học Y Hà Nội từ tháng 10 năm 2014 đến tháng năm 2015 - Đánh giá đào thải kim loại qua chất thải gà; tồn dư kim loại thịt, nội tạng Phịng Phân tích thức ăn Sản phẩm chăn nuôi - Viện Chăn nuôi từ tháng 10 năm 2014 đến tháng năm 2015 - Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng chế phẩm phức kim loại (sắt, đồng, kẽm, selen) đến khả sản xuất gà LV thương phẩm Trạm Nghiên cứu chăn nuôi gà Phổ Yên, xã Đắc Sơn, huyện Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên thuộc Trung tâm Nghiên cứu gia cầm Thụy Phương từ năm 2014 đến năm 2015 1.4 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN - Chế tạo hạt kim loại, oxit kim loại siêu phân tán để sử dụng làm thức ăn chăn ni phù hợp với trình độ khả công nghệ Việt Nam - Xác định mức phức kim loại (Fe, Cu, Zn) Se phần thức ăn phù hợp với gà LV thương phẩm nhằm nâng cao hiệu kinh tế chăn nuôi 1.5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.5.1 Ý nghĩa khoa học - Xác định tham số thích hợp chế tạo số phức kim loại (Fe, Cu, Zn) Se dạng siêu phân tán có kích thước nano sử dụng làm phụ gia bổ sung vi khoáng cho gà thay cho khống dạng muối vơ cơ, nâng cao sinh khả dụng vi khoáng, cải thiện thành tích chăn ni góp phần hạn chế nhiễm môi trường - Kết đề tài cung cấp phương pháp khoa học chế tạo kim loại, oxit kim loại để sản xuất chế phẩm phức kim loại bổ sung vào thức ăn chăn nuôi phù hợp với cơng nghệ trình độ chăn ni Việt Nam, xác định mức sử dụng chế phẩm phức kim loại vào phần thức ăn chăn nuôi gà thương phẩm nhằm nâng cao suất hiệu chăn nuôi - Các kết thu khoa học cho hướng nghiên cứu nguồn tư liệu bổ ích phục vụ cho cơng tác đào tạo nghiên cứu khoa học chăn nuôi 1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn - Đây công trình Việt Nam nghiên cứu chế tạo phức kim loại siêu phân tán sử dụng làm thức ăn chăn ni phù hợp cơng nghệ trình độ Việt Nam - Kết đề tài mở đường cho việc sản xuất chế phẩm vi khoáng nano làm thức ăn bổ sung chăn nuôi Việt Nam, tiến tới thay khống vơ cơ, theo kịp với xu hướng giới PHẦN TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 VỀ CHẾ TẠO HẠT KIM LOẠI, OXIT KIM LOẠI SIÊU PHÂN TÁN VÀ CHUYỂN ĐỔI DUNG DỊCH HUYỀN PHÙ CỦA CÁC HẠT KIM LOẠI, OXIT KIM LOẠI THÀNH DẠNG BỘT Hiện có số nghiên cứu nước nghiên cứu chế tạo hạt oxit sắt (Fe2O3) siêu phân tán phương pháp nghiền; phương pháp vi nhũ tương; phương pháp hóa siêu âm; phương pháp thủy nhiệt Phương pháp nghiền có ưu điểm đơn giản chế tạo vật liệu với khối lượng lớn Việc thay đổi chất hoạt hóa bề mặt dung mơi khơng ảnh hưởng nhiều đến trình chế tạo Nhược điểm phương pháp tính đồng hạt siêu phân tán khơng cao khó khống chế trình hình thành hạt siêu phân tán Arturo & cs (1993) sử dụng phương pháp vi nhũ tương để tạo hạt oxit sắt siêu phân tán với kích thước điều khiển nồng độ chất hoạt hóa bề mặt (CHHBM) AOT nhiệt độ, sử dụng chất dodecyl sulfate sắt, Fe(DS)2 Một số tác giả chế tạo hạt oxit sắt siêu phân tán (α-Fe2O3) phương pháp thủy nhiệt phân tích số đặc trưng vật liệu giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD), kính hiển vi điện tử quét (SEM), kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) phổ hồng ngoại (FT-IR) (Chun-Yang & cs., 2011; Wenqing & cs., 2011; Almeida & Trevor, 2010) Phương pháp chế tạo hạt oxit sắt siêu phân tán phương pháp thủy nhiệt phù hợp Việt Nam Vì sử dụng để nghiên cứu chế tạo hạt oxit sắt siêu phân tán Một số nghiên cứu chế tạo hạt đồng siêu phân tán phương pháp khử như: phương pháp khử KBH4; phương pháp khử hydrazin (N2H4); phương pháp khử (NaBH4) Qiu-li & cs (2010) chế tạo hạt đồng siêu phân tán phương pháp khử hóa học sử dụng chất khử KBH4 Kết rằng, điều kiện tối ưu trình tổng hợp hạt đồng siêu phân tán sau: tỷ lệ mol KBH4/CuSO4 0,75, nồng độ CuSO4: 0,4 mol/l, nhiệt độ phản ứng 30oC chất ổn định butanol Kích thước hạt đồng siêu phân tán trung bình thu phần lớn dạng hình cầu khoảng 100nm Hassan & cs (2011) nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng, tỷ lệ nồng độ chất khử tiền chất đến hình thái kích thước hạt nano thơng qua hai phương pháp khử hóa học điện hóa Xiangling & cs (2005) chế tạo hạt đồng siêu phân tán phương pháp khử hóa học sử dụng hydrazin (N2H4) làm chất khử Abdulla-Al-Mamun & cs (2009) chế tạo thành công hạt đồng siêu phân tán cách khử muối đồng nitrat (Cu(NO3)2) borohydride (NaBH4) hỗn hợp dung mơi nước/CH3CN, điều kiện sục khí argon Các hạt đồng siêu phân tán, lần tổng hợp với quy mơ lớn với có mặt acetonitrile (CH3CN) nước để tránh oxy hóa Những tính chất đặc trưng hạt đồng siêu phân tán xác định phổ hấp phụ nguyên tử Uv-Vis, kính hiển vi điện tử truyền qua TEM, phổ X- quang điện tử (XPS), phổ nhiễu xạ tia X (XRD) Phương pháp chế tạo hạt đồng siêu phân tán khử (NaBH4) cho thấy ổn định tuyệt vời hạt đồng siêu phân tán so với bảo vệ hạt đồng siêu phân tán citrate Chúng sử dụng phương pháp để nghiên cứu chế tạo hạt Cu siêu phân tán Chế tạo hạt oxit kẽm siêu phân tán thực số phương pháp như: phương pháp nhũ tương hóa, tổng hợp pha dung dịch (Solution-phase synthesis), CVD, lắng đọng xung laser (pulsed-laser deposition), phương pháp EBL (electronbeam lithography) kết hợp với CVD hay phương pháp dung dịch Mỗi phương pháp có ưu điểm nhược điểm riêng, quan trọng tùy vào mục đích sử dụng khác nhau, người ta chọn phương pháp chế tạo phù hợp Trong nghiên cứu này, tổng hợp oxit kẽm siêu phân tán theo phương pháp thủy nhiệt theo nhiệt độ phản ứng khác Hạt selen siêu phân tán chủ yếu tổng hợp hai phương pháp phương pháp vật lý phương pháp hóa học Trong đề tài chúng tơi tập trung nghiên cứu chế tạo hạt selen siêu phân tán phương pháp dung dịch nước Phương pháp dung dịch nước sử dụng rộng rãi so với phương pháp khác nhờ sử dụng thiết bị đơn giản, phản ứng hình thành hạt selen diễn dung dịch đồng chứa thành phần tham gia ban đầu ion Se4+ hòa tan với chất chống tập hợp tác nhân khử thêm vào sau cách nhỏ giọt Phương pháp khử hóa học dùng tác nhân hóa học để khử ion Se4+ thành Selen kim loại Chuyển đổi dung dịch huyền phù hạt kim loại, oxit kim loại siêu phân tán thành dạng bột để dễ bảo quản, sử dụng: Thông thường sử dụng phương pháp sấy phun chân không; phương pháp ly tâm sấy gia nhiệt thông thường Sau xem xét ưu điểm, nhược điểm phương pháp, thấy kết hợp phương pháp ly tâm phương pháp sấy gia nhiệt thông thường phương pháp phù hợp để chuyển dạng huyền phù hạt kim loại, oxit kim loại siêu phân tán thành dạng bột điều kiện phịng thí nghiệm Viện Cơng nghệ mơi trường 2.2 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG TRONG CHĂN NUÔI Theo Cai & cs (2012) nghiên cứu ảnh hưởng nano selen đến hiệu suất, chất lượng thịt, chức miễn dịch, kháng oxy hóa hàm lượng selen mô gà thịt (gà Arbor Acres) cho thấy: hàm lượng selen ngực gà lúc 42 ngày tuổi sử dụng nano selen với mức 0,00; 0,30; 0,50; 1,00 2,00 mg/kg 0,007; 0,19; 0,26; 0,43 0,46 ppm Lô sử dụng mức 0,00 mg/kg nano selen có sai khác với lơ cịn lại (P 0,05); lô sử dụng mức 1,00 lô sử dụng mức 2,00 mg/kg nano selen có sai khác hàm lượng selen ngực gà, sai khác khơng có ý nghĩa thống kê (P >0,05); lô sử dụng mức 0,30 lô sử dụng mức 0,50 mg/kg nano selen, sai khác có ý nghĩa thống kê so với lô sử dụng mức 1,00 lô sử dụng mức 2,00 mg/kg nano selen (P