Nghiên cứu quy trình công nghệ lên men bã dứa làm thức ăn cho bò sữa

Nghiên cứu quy trình công nghệ lên men bã dứa làm thức ăn cho bò sữa

Nghiên cứu quy trình công nghệ lên men bã dứa

làm thức ăn cho bò sữa

Nguyễn Giang Phúc 1, Lê Văn Huyên 1, Vương Tuấn Thực 2

1 Bộ môn Dinh dưỡng và TĂCN, 2 Trung tâm Nghiên cứu bò và Đồng cỏ Ba Vì

Tác giả chính: Nguyễn Giang Phúc, ĐT 04.8386126, DĐ: 0912539533

Đặt vấn đề

Chăn nuôi bò sữa đang được đặc biệt quan tâm nhằm từng bước đáp ứng nhu cầu về sữa cho đời sống và hạn chế nhập khẩu Tổng đàn trâu bò của cả nước có hơn 7 triệu, trong đó

đàn bò sữa có 57.000 con Việc sản xuất, chế biến và tạo nguồn thứ ăn cho bò sữa nói riêng và đại gia súc nói chung đang đặt ra cho ngành chăn nuôi trước mắt cũng như lâu dài Thế nhưng, do diện tích bQi chăn thả và trồng cây thức ăn gia súc ngày càng bị thu hẹp cho nên việc sử dụng nguồn phụ phẩm nông nghiệp làm thức ăn cho gia súc được coi là một trong những giải pháp tích cực

Hàng năm ở nước ta có hơn 35 triệu tấn phụ phẩm nông nghiệp bao gồm rơm lúa, cây ngô, thân lá lạc, lá sắn, ngọn lá mía, ngọn lá và bQ dứa Cây dứa được trồng nhiều ở nước ta chủ yếu tập trung ở các vùng trung du và miền núi Diện tích trồng dứa là 36541ha ( niên giám thống kê 2000), sản lượng khoảng 291482tấn quả và hàng trăm ngàn tấn búp ngọn lá dứa và bQ ép quả dứa Đây là nguồn phụ phẩm rất tốt cho trâu bò nhưng việc thu hoạch dứa lại có tính thời vụ nên phép thải thường không được chế biến mà thải ra môi trường gây ô nhiễm Công nghiệp chế biến quả dứa chỉ thu được 25% chính phẩm còn 75% là phụ phẩm phế thải, gia súc chỉ sử dụng rất hạn chế Sản phẩm chế biến của phụ phẩm dứa chủ yếu ở dạng ủ chua chồi ngọn và lá dứa Sự có mặt của các chủng vi khuẩn có sẵn trong tự nhiên hoặc được bổ sung làm cho quá trình lên men diễn ra thuận lợi nhờ sự phân giải cacbohydrat trong nguyên liệu, tạo thành axit lactic Hàm lượng axit hữu cơ tăng làm ức chế nấm nem, nấm mốc và vi sinh vật gây thối phát triển Do đó thức ăn được bảo quản trong thời gian dài Công trình nghiên cứu của Nguyễn Bá Mùi, Cù Xuân Dần (2000) đQ chứng minh rằng: chồi, ngọn và lá dứa ủ chua đQ làm tăng tỷ lệ tiêu hoá chất hữu cơ, vật chất khô,protein Tỷ lệ tiêu hoá của vỏ và bQ dứa ép cao hơn chồi và lá dứa 6,6-7,2% , hàm lượng chất béo bay hơi cũng cao hơn 11,8%

Tuy nhiên các tác giả trên chỉ tiến hành ủ chua cỏ xanh bQ dứa với muối mà chưa sử dụng các chủng vi sinh vật làm phụ gia Ngày nay với sự phát triển của công nghệ sinh học, công nghệ vi sinh vật đQ được ứng dụng nhiều trong chế biến thức ăn gia súc Các công

trình nghiên cứu đều chứng tỏ lên men vi sinh vật để bảo quản các loại thức ăn, phế phụ phẩm đQ làm tăng giá trị dinh dưỡng của chúng, gia súc tiêu hoá tốt hơn Từ những thực tế

đó đề tài “Nghiên cứu quy trình công nghệ lên men bQ dứa làm thức ăn cho bò sữa” được thực hiện trong khuôn khổ đề tài công nghệ sinh học cấp nhà nước KC 04-20 giai đoạn 2003-2005 Mục tiêu nghiên cứu nhằm:

+ Tạo chế phẩm vi sinh vật bổ sung trong chế biến, quy trình kỹ thuật , quy mô hợp lý để lên men bQ dứa nhằm tạo thêm nguồn thức ăn thô xanh cho bò sữa áp dụng được trong các trang trại, hộ chăn nuôi

+ Xác định tỷ lệ thay thế sản phẩm lên men bQ dứa trong khẩu phần ăn của bò sữa, đánh giá hiệu quả kinh tế, giá trị sử dụng của chúng

+ Chuyển giao công nghệ chế biến dễ áp dụng tới các hộ chăn nuôi bò sữa, giảm giá thành thức ăn

Nội dung và phương pháp nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu

+ Chọn và nhân giống vi sinh vật tham gia trong quá trình lên men bQ dứa

+ Quy trình lên men bQ dứa

- Tỷ lệ bổ sung giống vi sinh vật

- Thành phần nguyên liệu (tỷ lệ tinh bột, bQ dứa), tỷ lệ ẩm độ

- Thời gian lên men

- Thành phần hoá học của sản phẩm sau lên men

+ Hiệu quả sử dụng của bQ dứa lên men cho bò sữa

- Tỷ lệ thay thế thức ăn tinh, thô xanh bằng bQ dứa lên men trong khẩu phần

- ảnh hưởng của thức ăn bQ dứa lên men đến năng suất sữa

- Tiêu tốn thức ăn/kg sữa, giá thành sản phẩm

+ Chuyển giao công nghệ chế biến bQ dứa cho các hộ chăn nuôi bò sữa

Phương pháp nghiên cứu

+ Tuyển chọn và nhân giống vi sinh vật

- Các giống nấm men, nấm mốc, vi khuẩn được thu thập từ cơ sở giữ giống, ngoài tự nhiên Phân lập và nhân giống theo phương pháp vi sinh truyền thống

- Nhân giống đa chủng : Tiến hành nhân giống nấm men và nấm sợi trước sau đó bổ sung

vi khuẩn và sấy khô trong nhiệt độ thấp < 60oC, tán thành bột làm giống cho quá trình thí nghiệm lên men bQ dứa sau này

+ Phương pháp lên men xốp (lên men bề mặt), sau đó lên men yếm khí Quy mô 10, 100,

1000, 3000kg

Bảng 1 Thành phần nguyên liệu để lên men bQ dứa

+ Thử nghiệm sản phẩm trên gia súc: tiến hành tại Trung tâm nghiên cứu bò và đồng cỏ Ba vì (Hà Tây), hộ ông Thực Sinh từ tháng 4-7/2003 Hộ ông Sơn, ông Khánh thị trấn Thái hoà, Nghĩa đàn, Nghệ An (tháng 8-12/2004)

Chọn bò thí nghiệm, phân lô so sánh và tiến hành đổi lô sau 45 ngày cho ăn

Thí nghiệm 1: Bò cái đang vắt sữa 8 con, lứa sữa 3-4, tháng cho sữa 3-5

Thí nghiệm 2: Bò cái F1 đang vắt sữa 16 con, lứa sữa 1-2, tháng cho sữa 3-4

Khẩu phần ăn cơ sở dựa trên nguyên liệu sẵn có của trang trại.(lô đối chứng)

Lô thí nghiệm thay thế 50% thức ăn thô xanh bằng bQ dứa lên men

Các chỉ tiêu theo dõi:

- Cân lượng thức ăn hàng ngày,

- Cân lượng sữa thu được hàng ngày,

- Tiêu tốn thức ăn/kg sữa,

- Tính giá thành thức ăn/kg sữa, giá thành sản phẩm chế biến

+ Sử lý số liệu thu được trên máy vi tính, chương trình minitab 12

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Tuyển chọn và nhân giống vi sinh vật

Bộ giống vi sinh vật đQ được thu thập, phân lập và tuyển chọn 3 trong các giống

Nấm sợi Aspergillus niger có khả năng phân giải tốt tinh bột, xenluloza

Nấm men Sacharomycess sp tham gia phân giải tinh bột

Vi khuẩn Lactobacillus có khả năng phân giải tinh bột, protein, xenluloza hiện đang lưu giữ tại phòng thí nghiệm bộ môn Dinh dưỡng &TĂCN

Một số đặc tinh phân giải tinh bột (hay hoạt tính enzym amilase), phân giải xenluloza (hay hoạt tính enzym xenlulaze) của các chủng vi sinh vật được trình bày trong bảng sau

Bảng 2 Hoạt tính phân giải tinh bột và xenluloza

DA : Đường kính vòng phân giải tinh bột (cm)

DX : Đường kính vòng phân giải CMC (cm)

Tiến hành nhân giống hỗn hợp 2 chủng tạo ra sản phẩm giống thứ cấp phục vụ nghiên cứu thí nghiệm

- Asp.niger + Lactobac = Sản phẩm giống ký hiệu VSDD 1

- Scha + Lactobac = Sản phẩm giống ký hiệu VSDD 2

ảnh hưởng của thành phần nguyên liệu đến sự biến đổi độ pH trong quá trình lên men

Thí nghiệm khảo nghiệm được tiến hành với quy mô 10 kg/mẻ trong phòng thí nghiệm và

bố trí làm 3 công thức khác nhau về lượng bQ dứa và tinh bột bổ sung

Nguyên liệu được trộn đều sau đó cho vào túi nilon nén chặt nén chặt sau 3-7 ngày mở ra lấy mẫu phân tích

Bảng 3 Sự biến đổi pH trong quá trình lên men bQ dứa Thời gian (ngày)

Công thức chế biến

Sự biến đổi độ pH trong quá trình lên men trong bảng trên cho thấy tốc độ lên men của bQ dứa rất nhanh, chỉ trong 3-4 ngày độ pH đQ giảm còn 5,21-4,97, sản phẩm có thể sử dụng cho chăn nuôi Sau 7 ngày đQ “hoàn toàn chín sinh học” biểu hiện ở độ giảm của pH 4,66-4,25 Kết quả này hoàn toàn phù hợp với những nghiên cứu của Bùi Văn Chính, Nguyễn Hữu Tào (1997) khi ủ chua trên thân lá cây lạc Tuy nhiên tốc độ lên men của bQ dứa nhanh hơn 3-4 ngày so với 21 ngày của thân lá cây lạc Về thời gian bảo quản bQ dứa lên men chỉ sử dụng được trong 1 tháng, sau đó sản phẩm có mùi rất chua, gia súc sẽ ăn ít hơn vì trong đó lượng axit acetic đQ tăng và sự giảm dần của axit lactic Trong môi trường này

Các công thức có sự tham gia của VSDD2 có tốc độ lên men nhanh hơn VSDD1, bởi sự sinh trưởng phát triển của nấm men thường nhanh hơn nấm mốc và môi trường yếm khí có thuận lợi hơn cho nấm men phát triển

Từ những kết quả trên , chúng tôi chọn công thức 3 ( bQ dữa 70%, bột sắn 20% và cám mỳ 8%, men giống bổ sung 2%) để lên men trong nghiên cứu thí nghiệm này với lý do giá thành sản phẩm rẻ nhất (896đ/kg bQ dứa đQ chế biến), lượng bQ dứa tươi đem ủ được nhiều nhất Về giống vi sinh vật cũng chọn VSĐ1 vì rằng môi trường bQ dứa chứa đường dễ tan cao, tốc độ lên men của nấm mốc Asp chậm hơn nấm men Sach

Thành phần hoá học của bã dứa lên men

Chỉ tiêu để đánh giá chất lượng ủ men nói chung là thành phần hoá học của chúng ít thay

đổi trong suốt quá trình lên men và bảo quản Đối với bQ dứa hàm lượng đường dễ tan (saccaroza, glucoza, fuctoza, pentoza ) còn rất nhiều (24-27% trong VCK) , vì thế vi sinh vật lợi dụng ngay để sinh trưởng và phát triển Điều này giải thích vì sao tốc độ lên men của bQ dứa khá nhanh, nhưng thời gian bảo quản còn hạn chế Sau 4 tuần hàm lượng axit acetic đQ tăng hơn 100%, vì thế sản phẩm xuất hiện mùi chua

Bảng 4 Một số thành hoá học của bQ dứa trước và sau khi ủ

Sau ủ (tuần)

Hàm lượng VCK của bQ dứa lên men giảm rất rõ rệt, nhất là trong tuần đầu quá trình hô hấp của tế bào thực vật còn diễn ra, đó là nguyên nhân gây mất mát VCK Một số thành phần dinh dưỡng khác của bQ dứa như protein thô, lipit thô, xơ thô trước và sau công thức ủ chênh lệch nhau không lớn Nhìn chung hàm lượng protein thô giảm dần theo thời gian, nhưng xơ thô có chiều hướng tăng nhưng rất ít 18,63- 18,76 %VCK Hàm lượng lipit thô

có giảm chút ít nhưng không đáng kể

Kết quả nghiên cứu của chúng tôi cũng phù hợp với kết luận của Nguyễn Bá Mùi (2002) rằng hàm lượng VCK và Protein thô giảm trong quá trình ủ chua phụ phẩm dứa Basak và

cộng sự (1993) cho biết hàm lượng xơ thô trong phụ phẩm dứa trước khi ủ là 26,25%VCK

và sau ủ là 30,43%VCK

Nhận xét chung về chất lượng thức ăn

+ Mặc dù hàm lượng nước trong phụ phẩm dứa khá cao, nhưng phụ phẩm dứa lại có hàm lượng đường dễ tan cao nên dễ ủ chua

+ Hàm lượng protein thô, lipit thô trong phụ phẩm dứa tương đối thấp do vậy cần lưu ý khi xây dựng khẩu phần ăn cho gia súc

+ Phụ phẩm dứa ủ chua có chất lượng tốt, có mầu vàng, mùi thơm dễ chịu

Kết quả thử nghiệm bã dứa lên men cho bò sữa

BQ dứa sau khi lên men có màu vàng tươi, mùi thơm pha lẫn mùi rượu rất hấp dẫn bò Thành phần dinh dưỡng đQ được cải thiện đáng kể, bò ăn liên tục không bị rát lưỡi như dạng bQ ép quả tươi

Khẩu phần ăn của lô thí nghiệm dự kiến thay thế 50% thức ăn xanh bằng bQ dứa lên men

và 40% bQ bia để bảo đảm lượng cung cấp vật chất khô cho bò từ 10-11kg/con/ngày và protein tương đương nhau

Bảng 5 Khẩu phần ăn thực tế của bò thí nghiệm

chứng1

Lô

TN1

%thay thế 1

Lô

Đ/c 2

Lô

TN2

% thay thế 2

Thức ăn tinh HH cho thí nghiệm 1: Cám mỳ 65%, bột sắn 20%, khô đỗ tương 8%, bột xương 2%, bột cá mặn 5% Protein 13,56%

Thức ăn tinh cho thí nghiệm 2: Cám gạo 65%, bột sắn 25%, thức ăn đậm đặc GuoBS 10%, protein trong khẩu phần 11,95%

Thực tế bò thí nghiệm 1 ăn được 11,43 kg/con/ngày đQ thay thế 35% bQ bia và 36,6% cỏ voi hàng ngày Trong thàmh phần bQ dứa lên men đQ có 30% thức ăn tinh nên khẩu phần vẫn bảo đảm lượng vật chất khô cần thiết cho bò tương đương lô đối chứng ( 10,67 và 10,43% VCK/con/ngày)

Trong thí nghiệm 2, (bò F1) tỷ lệ thay thế cỏ voi và thức ăn tinh cao hơn thí nghiệm 1, đạt

được 44,5-52,2%, bò ăn được 13,1 kg bQ dứa ủ/con/ngày với lý do thức ăn xanh thô ở đây hiếm vào mùa khô, không có nguồn bQ bia bổ sung trong khẩu phần vì xa nhà máy bia

Bảng 6 Năng suất sữa và tiêu tốn thức ăn/kg sữa của bò thí nghiệm

chứng 1

Lô thí nghiệm 1

Lô đối chứng 2

Lô thí nghiệm 2 Năng suất sữa (kg/con/ngày)

Tiêu tốn thức ăn/kg sữa

- VCK (kg/con/ngày)

- Protein (g/con/ngày)

9,63 a

1,11 142,50

10,82 b

0,97 136,32

7,46a

1,32 135,5

8,55b

1,17 171,3

* Các giá trị trung bình có các chữ cái khác nhau theo hàng ngang khác nhau đáng kể (p<0,01)

Với đặc điểm của động vật tiêu hoá dạ cỏ, thức ăn lên men sẽ được vi sinh vật dạ cỏ sử dụng ngay để tạo thành các axit béo bay hơi( ABBH) Theo Piatkowski (1990) thì khẩu phần ăn nhiều cỏ khô lượng ABBH tổng số thấp, sự bổ sung củ cải đường hay thức ăn giàu gluxit sẽ làm tăng lượng ABBH tổng số trong dạ cỏ Thức ăn lên men từ bQ dứa đáp ứng

được điều đó BQ dứa chỉ sau 5-7 ngày ủ men đQ có thể cho bò sử dụng được, sản phẩm có mùi thơm Đáng chú ý là trong thí nghiệm 2, giống bò sữa ở đây là con lai F1, người dân

chưa có nhiều kinh nghiệm chăn nuôi bò sữa cho nên năng suất sữa còn thấp, hơn nữa khẩu phần ăn rất đơn điệu chủ yếu là cỏ xanh, bột sắn và thức ăn đậm đặc

Đánh giá hiệu quả của việc lên men bã dứa

Giá thành chế biến và hiệu quả sử dụng thức ăn bQ dứa lên men được xem là chỉ tiêu quan trọng để đành giá kỹ thuật công nghệ

Bảng 7a Giá thành chế biến lên men bQ dứa (tại Ba vì 2003)

Đơn vị: đồng

Bảng 7b Giá thành chế biến lên men bM dứa(tại Nghĩa đàn, Nghệ An 2004)

* Tỷ lệ hao hụt chất khô là 12%

Trong chăn nuôi chỉ tiêu cuối cùng người ta quan tâm là hiệu quả kinh tế bao gồm các khoản thu chi mà nhiều hơn cả là chi phí về thức ăn Tại thí nghiệm này chúng tôi đQ sử dụng bQ dứa lên men trong khẩu phần để thay thế một phần thức ăn thô xanh và giảm tiền thức ăn tinh bởi ngay trong sản phẩm lên men đQ có tinh bột bổ sung(30%) Kết quả trình bày trong bảng 8, ở đây chỉ tính chi phí tiền thức ăn cho việc sản xuất sữa của bò

Bảng 8 Hiệu quả kinh tế của việc sử dụng bQ dứa lên men cho bò sữa

chứng 1

Lô thí nghiệm1

Lô đối chứng2

Lô thí nghiệm 2

Từ các kết quả trên cho thấy : Sử dụng bQ dứa lên men trong khẩu phần ăn của bò sữa đQ thay thế được 36,6% cỏ voi, 35,6% thức ăn tinh và 36,8% bQ bia mà năng suất sữa tăng hơn 12,25% so với lô đối chứng ở thí nghiệm 1 Trong điều kiện vùng chăn nuôi bò sữa Nghĩa đàn Nghệ An thì việc chế biến bQ dứa ủ men càng có ý nghĩa vì rằng ở đây gần vùng nguyên liệu bột sắn và nhà máy chế biến dứa, giá nguyên liệu chế biến thấp, giảm chi phí vận chuyển Trong mùa khô khắc nghiệt, cỏ voi và cây ngô không trồng được thì bQ dứa ủ là thức ăn tốt nhất để duy trì đàn bò

Quy trình lên men chế biến bã dứa

+ Chuẩn bị giống vi sinh vật 2 chủng phối hợp : Nấm mốc lên men bề mặt

Vi khuẩn lên men thể dịch

+ Trộn đều nguyên liệu : BQ dứa, cám gạo (bột sắn) theo tỷ lệ 70: 30

Giống men bổ sung 2%

+ Nén chặt,ủ : (2 cách)

- Trong túi Nilon, bao tải với quy mô 20-100kg/mẻ

- Trong bịch nilon khổ lớn đường kính 1m với quy mô 300-1000kg/mẻ

- Trong hố ủ kích thước 3m x 2m x 1m Che nilon kín bảo đảm yếm khí

và phủ đất lên trên với quy mô 2000-3000kg/mẻ

+ Thời gian ủ 3-5 ngày, lấy ra cho gia súc ăn dần Chú ý sau khi lấy thức ăn ủ phải che đậy thật kín tránh sản phẩm ủ tiếp xúc với không khí sẽ có màu đen Nếu ủ trong các bao tải nhỏ nên tính toán số lượng vừa đủ cho 1 bữa ăn hoặc 1 ngày ăn của đàn bò

Chuyển giao công nghệ chế biến bã dứa tới hộ chăn nuôi bò sữa

Trong năm 2004, đề tài đQ tiến hành khảo sát vùng nguyên liệu, phổ biến quy trình chế biến bQ dứa lên men và cung cấp men khởi động cho các hộ chăn nuôi bò sữa thuộc các tỉnh Phú thọ, Vĩnh phúc, Nghệ an tổng số 32 hộ với số lượng hơn 40 tấn bQ dứa đQ được chế biến

Kết luận và đề nghị

+ Lên men phối hợp 2 chủng nấm mốc Asp.niger và vi khuẩn Lactobacillus tạo chế phẩm ban đầu để chế biến bQ dứa phế thải nhờ hoạt tính phân giải tinh bột và xenluloza cao của chúng

+ BQ dứa phế thải được lên men vi sinh vật, ủ trong 5-7 ngày có chất lượng tốt, mùi thơm

dễ chịu, pH <4,5 và bảo quản 30 ngày sau ủ

+ Bò sữa được sử dụng thức ăn bQ dứa lên men 11,43-13,1 kg/con/ngày thay thế 36,6- 52%

cỏ voi, 35,5% thức ăn tinh, 36,8% bQ bia trong khẩu phần, năng suất sữa cao hơn

12,25-14,6% so với đối chứng, giá thành thức ăn để sản xuất 1 kg sữa thấp hơn 56 đồng/kg- 219

đồng/kg Gia súc tiêu hoá tốt, khoẻ mạnh

+ Quy trình chế biến đơn giản dễ làm, dễ áp dụng với các quy mô từ 300-5000kg/mẻ, áp dụng cho các quy mô chăn nuôi khác nhau

+ Đề tài cần tiếp tục sản xuất thử nghiệm nhằm xác định hiệu quả thay thế 50-100% bQ dứa lên men cho bò sữa và bò nuôi thịt trong vụ đông, đồng thời phổ biến rộng rQi tới các

hộ chăn nuôi thông qua tập huấn kỹ thuật, thông tin tuyên truyền nhằm tận dụng tốt hơn nguồn phế phụ phẩm công nông nghiệp làm thức ăn cho gia súc

Tài liệu tham khảo

Bui Van Chinh, Le Viet Ly, Nguyen Huu Tao, Ng Van Hai, Tran Bich Ngoc: Effecst of drying ensiling of ure treament on the use of sugarcane leaves as ruminant feed Workshop on improved utilization of by-products for animal feeding in Vietnam, Hanoi 2001

Lý Kim Bảng, Lê Thanh Bình: Kết quả ứng dụng trong việc bảo quản thức ăn xanh cho trâu bò Tạp chí khoa học và KTNN 3, 1998

Lương Đức Phẩm: Nghiên cứu một số chủng Bacillus ưa nhiệt có khả năng tổng hợp α-amilaza Tạp chí khoa học công nghiệp, 1994

Nguyễn Giang Phúc, Đinh Thị Kim Thư: Nghiên cứu phương pháp chế biến bQ dứa bằng lên men vi sinh vật làm thức ăn cho bò Tuyển tập báo cáo khoa học Viện Rau quả, 1996

Nguyễn Lân Dũng, Dương Văn Hợp: Nghiên cứu hoạt động enzym glucoamilaza của một số chủng nâm sợi phân lập ở Việt nam Tạp chí Sinh học số 4, 1993

Nguyễn Thị Kim Cúc: Đánh giá hoạt tính CMC-aza của một số chủng vi sinh vật phân huỷ xenluloza Tạp chí sinh học số 23, 2001

Phạm Văn Cường: Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất thức ăn gia súc giàu protein đơn bào từ bQ mía Báo cáo khoa học hội nghị CNSH toàn quốc, 12/1999