Phương pháp chế biến bảo quản thân cây sắn làm thức ăn cho gia súc nhai lại tại tỉnh phú thọ

Việc tìm ra phương pháp tối ưu nhằm chế biến, bảo quản thân cây sắn tươi trong thời gian dài, nâng cao giá trị dinh dưỡng của thân cây sắn và làm giảm những ảnh hưởng tiêu cực của cây sắ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðẠO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

ðẶNG HOÀNG LÂM

PHƯƠNG PHÁP CHẾ BIẾN, BẢO QUẢN THÂN CÂY SẮN

LÀM THỨC ĂN CHO GIA SÚC NHAI LẠI

TẠI TỈNH PHÚ THỌ

LUẬN VĂN THẠC SĨ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðẠO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

ðẶNG HOÀNG LÂM

PHƯƠNG PHÁP CHẾ BIẾN, BẢO QUẢN THÂN CÂY SẮN

LÀM THỨC ĂN CHO GIA SÚC NHAI LẠI

LỜI CAM ðOAN

Tác giả xin cam ñoan luận án này là do tự bản thân thực hiện và không sao chép các công trình nghiên cứu của người khác ñể làm sản phẩm của riêng mình Các thông tin thứ cấp sử dụng trong luận án là có nguồn gốc và ñược trích dẫn rõ ràng Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước Hội ñồng, cũng như kết quả luận văn của mình

Hà Nội, ngày 30 tháng 9 năm 2013

Học viên thực hiện

ðặng Hoàng Lâm

LỜI CẢM ƠN

ðể có thể hoàn thành ñề tài luận văn thạc sĩ một cách hoàn chỉnh, bên cạnh sự nổ lực cố gắng của bản thân, tôi ñã nhận ñược sự hướng dẫn nhiệt tình của quý thầy cô, sự ñộng viên ủng hộ của gia ñình và ñồng nghiệp trong suốt thời gian học tập nghiên cứu và thực hiện luận văn thạc sĩ

Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn ñến TS Lê Việt Phương, người ñã hết lòng giúp ñỡ và tạo mọi ñiều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành luận văn này Xin gửi lời tri ân nhất của tôi ñối với những ñiều mà thầy ñã dành cho tôi Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn ñến toàn thể quý thầy cô trong bộ môn Dinh dưỡng – Thức ăn, khoa Chăn nuôi và Nuôi trồng thủy sản, trường ðại học Nông nghiệp

Hà Nội ñã tận tình ghóp ý, nhận xét cũng như tạo mọi ñiều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong suốt quá trình học tập nghiên cứu ñể tôi hoàn thiện luận văn này

Xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn tới PGS.TS Cao Văn ñã tạo ủng hộ ý tưởng và tạo mọi ñiều kiện thuận lợi nhất ñể tôi hoàn thành luận văn này

Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn ñến gia ñình ñã không ngừng ñộng viên, hỗ trợ và tạo mọi ñiều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn

Cuối cùng, tôi xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn ñến các anh chị và các bạn ñồng nghiệp tại Trường ðại học Hùng Vương ñã hỗ trợ cho tôi rất nhiều trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành ñề tài luận văn thạc sĩ

Hà Nội, ngày 30 tháng 9 năm 2013

Học viên thực hiện

ðặng Hoàng Lâm

MỤC LỤC

LỜI CAM ðOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC BẢNG v

DANH MỤC HÌNH VÀ BIỂU ðỒ vi

DANH MỤC CÁC CHỮ VIÊT TẮT vii

MỞ ðẦU 1

1 ðặt vấn ñề 1

2 Mục tiêu của ñề tài 2

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Tổng quan về cây sắn 3

1.1.1 Một số ñặc ñiểm thực vật học của cây sắn 3

1.1.2 Sản xuất và sử dụng cây sắn tại Việt Nam 4

1.1.3 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của củ sắn và các phụ phẩm từ sắn 5

1.1.4 Cyanogenic glucoside (CG) ñộc tố có trong cây sắn 8

1.1.5 Phương pháp chế biến làm giảm ñộc HCN trong cây sắn 12

1.2 Tổng quan tình hình sử dụng các phụ phẩm từ cây sắn làm thức ăn chăn nuôi 15

1.2.1 Sử dụng lá sắn, ngọn lá sắn làm thức ăn chăn nuôi 15

1.2.2 Sử dụng vỏ củ sắn làm thức ăn chăn nuôi 17

1.2.3 Sử dụng bã sắn làm thức ăn chăn nuôi 18

1.3 Cơ sở khoa học về việc sử dụng thức ăn thô xơ cho gia súc nhai lại 19

1.3.1 Cấu tạo và chức năng của dạ dày kép 19

1.3.2 Hệ sinh thái dạ cỏ 20

1.3.3 Quá trình phân giải thức ăn xơ thô trong dạ cỏ 22

1.3.4 Các ñiều kiện cần thiết cho vi sinh vật phân giải thức ăn xơ thô trong dạ cỏ 24

1.4 Cơ sở khoa học vể việc sử dụng các phương pháp chế biến, bảo quản thức ăn thô xanh 25

1.4.2 Nguyên tắc xử lý thức ăn thô xơ 26

Chương 2 đỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32

3.1 Thời gian và ựịa ựiểm nghiên cứu 32

3.2 đối tượng nghiên cứu 32

3.3 Nội dung nghiên cứu 32

3.4 Phương pháp nghiên cứu 32

3.4.1 điều tra diện tắch trồng, sản lượng sắn trên ựịa bàn tỉnh Phú Thọ 32

3.4.2 Xây dựng công thức ước tắnh sản lượng thân cây sắn 32

3.4.3 Xác ựịnh thành phần hóa học của thân cây sắn tươi sau thu hoạch 33

3.4.4 Nghiên cứu phương pháp chế biến và bảo quản của thân cây sắn sau thu hoạch 33

3.4.5 đánh giá khả năng sử dụng thân cây sắn sau chế biến, bảo quản của bò 35

3.4.4 Phương pháp xử lý số liệu 37

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38

4.1 Diện tắch và sản lượng sắn trên ựịa bàn tỉnh Phú Thọ 38

4.2 Xây dựng công thức ước tắnh sản lượng thân cây sắn thông qua sản lượng củ 41

4.3 Thành phần hóa học của thân cây sắn tươi sau thu hoạch 42

4.4 Phương pháp chế biến và bảo quản của thân cây sắn sau thu hoạch 45

4.4.1 Các chỉ tiêu cảm quan 45

4.4.2 Thành phần hóa học của thân cây sắn sau chế biến và bảo quản 50

4.4.3 Giá trị dinh dưỡng của thân cây sắn sau chế biến 67

4.5 đánh giá khả năng sử dụng thân cây sắn sau chế biến, bảo quản của bò 69

4.5.1 Chất lượng của thân cây sắn sau chế biến trong túi ủ 69

4.5.2 Khả năng sinh trưởng và sử dụng thức ăn của bò thắ nghiệm 70

KẾT LUẬN VÀ đỀ NGHỊ 77

1 Kết luận 77

2 đề nghị 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

DANH MỤC CÁC BẢNG

STT Tên bảng Trang

Bảng 3.1 Sơ ựồ bố trắ thắ nghiệm 33

Bảng 3.2 Khẩu phần ăn cho bò trong thời gian thắ nghiệm 36

Bảng 3.3 Giá trị dinh dưỡng của thức ăn trong khẩu phần của bò thắ nghiệm 36

Bảng 4.1 Diện tắch và sản lượng sắn của tỉnh Phú Thọ (2009 Ờ 2011) 38

Bảng 4.2 Thành phần hóa học thân cây sắn sau thu hoạch (n=3) 42

Bảng 4.3 Các chỉ tiêu cảm quan của thân cây sắn ủ chua (n = 3) 48

Bảng 4.4 Các chỉ tiêu cảm quan của thân cây sắn kiềm hóa (n = 3) 50

Bảng 4.5 Thành phần hóa học của thân cây sắn ủ chua 30 ngày (n = 3) 53

Bảng 4.6 Thành phần hóa học của thân cây sắn sau khi kiềm hóa 30 ngày (n = 3) 60

Bảng 4.7 Hàm lượng axit hữu cơ, HCN và pH của thân cây sắn ủ chua30 ngày (tắnh theo chất tươi) (n = 3) 63

Bảng 4.8 Ảnh hưởng của kiềm hóa ựến pH và lượng HCN của thân cây sắn 66

Bảng 4.9 Giá trị ME, TDN ước tắnh của thân cây sắn sau chế biến 30 ngày 67

Bảng 4.10 đánh giá bằng cảm quan thân sắn sau khi chế biến 70

Bảng 4.11 Lượng thức ăn thu nhận và giá trị dinh dưỡng thu nhận hàng ngày của bò thắ nghiệm 72

Bảng 4.12 Khối lượng của bò qua hai tháng thắ nghiệm (n = 4) 73

Bảng 4.13 Sinh trưởng tuyệt ựối của bò trong thắ nghiệm (n = 4) 74

Bảng 4.14 Tiêu tốn thức ăn cho 1kg tăng khối lượng của bò thắ nghiệm 76

DANH MỤC HÌNH VÀ BIỂU ðỒ

STT Tên hình và sơ đồ Trang

Sơ đồ 1.1: Quá trình lên men glucoza trong dạ cỏ 23

Hình 4.1: Diện tích trồng sắn của các huyện từ 2009 đến 2011 (ha) 39

Hình 4.2 Sản lượng sắn của các huyện từ 2009 – 2011 (tấn) 40

Hình 4.3 Phương trình hồi quy dự đốn sản lượng thân cây sắn qua sản

lượng củ sắn (n = 90) 41

DANH MỤC CÁC CHỮ VIÊT TẮT

NDF Neutral detergent fiber ADF Acid detergent firber NN&PTNT Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

CG Cyanogenic glucoside

ME Metabolizable Energy (Năng lượng trao ñổi)

TDN Total Digestible Nutrients (Tổng lượng dinh

dưỡng tiêu hóa)

MỞ ðẦU

1 ðặt vấn ñề

Chăn nuôi trâu, bò là nghề truyền thống của người dân nước ta, năm 2011 tổng ñàn trâu bò của cả nước là 8,1 triệu con với sản lượng thịt hơi xuất chuồng ñạt 375 nghìn tấn (Tổng cục thống kê, 2012) Chăn nuôi trâu bò ở nước ta có nhiều ñiều kiện thuận lợi, vì vậy, theo chiến lược phát triển chăn nuôi của Bộ nông nghiệp và PTNT, chăn nuôi bò ñược khuyến khích phát triển với mục tiêu ñến năm 2020, ñàn bò cả nước ước ñạt 12,5 triệu con

Hiện nay, vấn ñề gia tăng dân số, ñô thị hóa và mở rộng các hoạt ñộng kinh

tế khác làm cho diện tích chăn thả và trồng cây thức ăn cho gia súc ăn cỏ ngày càng hạn hẹp, vì vậy, nâng cao khả năng sử dụng các phụ phẩm nông nghiệp sẽ giúp cho chăn nuôi trâu bò ổn ñịnh, ñảm bảo an ninh lương thực, bảo vệ môi trường và góp phần xoá ñói giảm nghèo

Nước ta có nguồn phụ phẩm nông nghiệp rất lớn và khá ña dạng, có thể làm thức ăn cho gia súc nhai lại nhưng chưa ñược sử dụng hiệu quả, thậm chí, việc ñốt các phụ phẩm nông nghiệp sau thu hoạch còn gây ô nhiễm môi trường, vì vậy, nếu tận dụng tốt nguồn thức ăn này có thể tăng số lượng ñàn gia súc nhai lại

mà không cạnh tranh lương thực với con người và thức ăn cho các vật nuôi khác

và nguyên liệu cho các ngành công nghiệp Cho ñến nay, ñã có nhiều loại phụ phẩm nông nghiệp ñã ñược nghiên cứu chế biến, bảo quản làm thức ăn cho gia súc nhai lại như rơm lúa, thân cây ngô, thân lá lạc, ngọn lá mía, bã và vỏ dứa, lá sắn, vỏ củ sắn, bã sắn…

Ở nước ta, sắn là một trong những cây lương thực quan trọng, ñến năm 2011,

cả nước có 560 nghìn ha sắn, ñược trồng chủ yếu ở khu vực trung du miền núi phía Bắc, Bắc Trung Bộ, duyên hải Nam Trung Bộ, Tây Nguyên Củ sắn làm lương thực, thực phẩm cho con người hoặc làm thức ăn chăn nuôi và là nguyên liệu cho một số ngành công nghiêp Một số phụ phẩm từ sắn ñã ñược nhiều nhà khoa học nghiên cứu sử dụng làm thức ăn cho gia súc gia cầm như lá sắn, vỏ củ, bã sắn,

nhưng thân cây sắn sau thu hoạch Ờ một phụ phẩm có lượng khá dồi dào - chưa ựược tận dụng mà chủ yếu chỉ ựược phơi khô làm củi

Phú Thọ là một tỉnh thuộc Trung du miền núi phắa Bắc, có tiềm năng rất lớn

ựể phát triển chăn nuôi trâu bò Theo quyết ựịnh số 99/2008/Qđ-TTg ngày 14 tháng 7 năm 2008 của Thủ tướng Chắnh phủ về việc phê duyệt Quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế xã hội tỉnh Phú Thọ ựến năm 2020, chăn nuôi trâu bò là một trong những ựịnh hướng phát triển kinh tế nông nghiệp trọng ựiểm của tỉnh Tuy nhiên, chăn nuôi trâu bò trên ựịa bàn tỉnh ựang gặp phải nhiều khó khăn khiến số lượng trâu bò của tỉnh có xu hướng giảm liên tục từ năm 2007 ựến nay (Cục thống kê Phú Thọ, 2012) Nguyên nhân là do diện tắch ựồng cỏ chăn thả tự nhiên, diện tắch trồng cỏ ựang ngày một thu hẹp do ựất ựai chủ yếu ựược sử dụng trồng cây công nghiệp (cây chè), trồng rừng và ựô thị hóa Cây lương thực ựược trồng chủ yếu ở Phú Thọ là sắn với 4554,9 ha ở 4 huyện, chiếm 56,4% diện tắch trồng sắn toàn tỉnh (Sở NN&PTNT Phú Thọ, 2011) Như vậy, có thể thấy cây sắn là nguồn phụ phẩm rồi dào và phổ biến nhất ở các huyện vùng cao tỉnh Phú Thọ

Do vậy, ựể khắc phục những hạn chế trong chăn nuôi trâu bò ở các tỉnh Phú Thọ cần có những giải pháp ựể ựa dạng hóa các nguồn thức ăn tại chỗ cho trâu bò, trong ựó cây sắn là một giải pháp ựược ựề cập ựến

Việc tìm ra phương pháp tối ưu nhằm chế biến, bảo quản thân cây sắn tươi trong thời gian dài, nâng cao giá trị dinh dưỡng của thân cây sắn và làm giảm những ảnh hưởng tiêu cực của cây sắn ựối với gia súc nhai lại và ựánh giá ảnh hưởng của việc sử dụng thân cây sắn trong khẩu phần ăn tới khả năng sinh trưởng của gia súc nhai lại là cần thiết, vì vậy, chúng tôi tiến hành ựề tài:

ỘPhương pháp chế biến, bảo quản thân cây sắn làm thức ăn cho gia súc nhai lại tại tỉnh Phú ThọỢ

2 Mục tiêu của ựề tài

đánh giá tiềm năng thân cây sắn sau thu hoạch tại tỉnh Phú Thọ và tìm phương pháp tối ưu chế biến, bảo quản thân cây sắn sau thu hoạch làm thức ăn cho gia súc nhai lại

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan về cây sắn

Cây sắn có tên khoa học là Manihot esculanta Crants, thuộc họ cây thầu

dầu Euphorbiaceace Ở một số nước khác nhau nó còn có các tên gọi khác nhau như là cassava, manioc, tapioca, manliokeẦỞ Việt Nam có các tên gọi khác nhau như khoai mì, sắn tàu Ầ(Trần Ngọc Ngoạn, 2007)

Sắn là cây trồng có nguồn gốc từ vùng nhiệt ựới, ựã ựược trồng cách ựây

từ khoảng 3000-3700 năm Ngày nay, sắn ựược trồng nhiều từ vĩ ựộ 300 Bắc ựến

300 Nam; tập trung ở các nước thuộc Châu Mỹ latin, Châu Phi và Châu Á Thái Bình Dương (Trần Ngọc Ngoạn, 2007)

Cây sắn ựược du nhập vào Việt Nam khoảng giữa thế kỷ 18 Sắn ựược canh tác phổ biến tại hầu hết các tỉnh của Việt Nam từ Bắc ựến Nam Diện tắch trồng sắn nhiều nhất ở Vùng đông Nam Bộ, vùng Tây Nguyên và Trung du miền núi phắa Bắc, duyên hải Nam Trung Bộ và vùng Khu Bốn Cũ (Trần Ngọc Ngoạn, 2007)

1.1.1 Một số ựặc ựiểm thực vật học của cây sắn

Củ sắn: là tổ chức dự trữ dinh dưỡng chắnh của cây sắn Khi trồng bằng

hạt thì cây sắn có 1 rễ cọc phát triển và cắm thẳng ựứng xuống ựất như cây 2 lá mầm và các rễ phụ lúc ựầu phát triển ngang, sau ựó phát triển theo phương thẳng ựứng thành rễ cái đối với sắn trồng bằng hom thì chỉ có rễ phụ mọc ra từ vết cắt của hom và phát triển tương tự như rễ phụ của sắn trồng bằng hạt Tất cả các loại

rễ này ựều phát triển thành củ sắn (Trần Ngọc Ngoạn, 2007) Một số rễ sẽ bị mỏng ựi và chỉ có chức năng hút nước và chất dinh dưỡng, còn rễ phát triển thành củ thì chức năng này không ựáng kể

Thân sắn: Là loại cây thân gỗ, hình trụ, có chia ựốt và có lóng, sinh

trưởng lâu năm, cây cao từ 1-5m đường kắnh ở gỗ thân biến ựộng từ 2-6 cm Thân và cành già ựã hóa gỗ có màu trắng bạc, xám, nâu hoặc hơi vàng Mặt cắt ngang của một thân sắn gồm: lõi xốp, tế bào gỗ, tầng sinh gỗ, libe, mô mềm, sợi vòng và vỏ

Lá sắn: Là loại lá ñơn mọc xen kẽ, thẳng hàng trên thân cây Lá gồm 2

phần: cuống và phiến lá Lá có thùy sâu, dạng chân vịt, thùy thường có cấu tạo số

lẻ từ 5-7 thùy (Trần Ngọc Ngoạn, 2007) Lá gần cụm hóa có số thùy giảm dần và thậm chí không chia thùy, lá phía trên thường có biểu bì bóng như sáp Cuống lá dài từ 5 – 30 cm (một số giống cuống dài 40cm) và có màu sắc khác nhau phụ thuộc vào giống sắn và chủ yếu là màu hồng, vàng, vàng xanh, ñỏ tươi

Hoa sắn: Hoa thuộc loại ñơn chùm, ñơn tính có cuống dài mọc ra từ chỗ

phân cành, ngọn thân Những cụm hoa gồm một trục dài 2-10cm và nhiều trục bên kết hợp thành nên gọi là chùy Hoa cái thường nở trước hoa ñực từ 5-7 ngày

Quả sắn: có kích thước từ 1-1,5cm, 1 quả thường có 3 hạt Màu quả ña

dạng phụ thuộc vào giống Hạt sắn hình trứng tiết diện hơi giống hình tam giác Quả sắn thành thục sau khi thụ phấn 75-90 ngày Hạt sắn nặng từ 95-136mg, màu nâu ñen, trơn nhẵn, có ñường gân màu nâu Hạt sắn nảy mầm ngay sau khi ñược thu hoạch, quá trình nảy mầm mất khoảng 16 ngày (Ghosh và cs., 1988)

1.1.2 Sản xuất và sử dụng cây sắn tại Việt Nam

Ở Việt Nam, cây sắn ñã chuyển ñổi vai trò từ cây lương thực thành cây công nghiệp với tốc ñộ cao, năng suất và sản lượng sắn ñã tăng nhanh ở thập kỷ ñầu của thế kỷ XXI Cây sắn là nguồn thu nhập quan trọng của các hộ nông dân nghèo do sắn dễ trồng, ít kén ñất, ít vốn ñầu tư, phù hợp sinh thái và ñiều kiện kinh tế nông hộ (Trần Công Khanh, 2009) Diện tích trồng sắn của Việt Nam ñã tăng hơn 2,5 lần kể từ năm 2000 ñến năm 2011 ñạt 560 nghìn ha, sản lượng cũng tăng gần 5 lần từ 2,03 triệu tấn năm 2000 lên 9,88 triệu tấn năm 2011 (Niên gián thống kê, 2012)

Tại Việt Nam, sắn ñược canh tác phổ biến ở hầu hết các tỉnh của các vùng sinh thái nông nghiệp Diện tích sắn nhiều nhất ở vùng Bắc Trung bộ và Duyên hải miền Trung (168,80 ngàn ha) Tây Nguyên là vùng sản xuất sắn lớn thứ hai của cả nước, tập trung chủ yếu ở bốn tỉnh Kon Tum, Gia Lai, ðăk Lăk và ðăk Nông Năm

2008, diện tích sắn của Tây Nguyên ñạt 150.100 ha, nhưng năng suất bình quân chỉ ñạt 15,7 tấn/ha, tổng sản lượng 2,35 triệu tấn, thấp hơn rất nhiều so với năng suất và

sản lượng sắn của vùng đông Nam Bộ (23,74 tấn/ha và 2,69 triệu tấn) (Tổng cục thống kê, 2012)

1.1.3 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của củ sắn và các phụ phẩm

từ sắn

1.1.3.1 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của củ sắn

Trần Thị Hoan (2012) cho thấy, củ sắn tươi chứa 23,36% - 33,12% VCK, 1kg VCK củ sắn chứa 3087 Kcal, tỷ lệ tinh bột từ 65% ựến 80% Các giống, dòng sắn khác nhau thì có tỷ lệ tinh bột khác nhau Các giống sắn cao sản như

KM 91-8, KM 98-6 ựạt năng suất tinh bột trung bình là 12,41; 13,02; 13,69 tấn/ha, tỷ lệ tinh bột trong củ sắn tươi ở các tháng 4, 6, 8, 10, 12 sau khi ựặt hom tương ứng là 3,0; 16,5; 20; 21 và 28% Trong thành phần VCK củ sắn có tới 80-90% dẫn xuất không ựạm Trong dẫn xuất không ựạm, tinh bột chiếm 80% Tinh bột sắn có khoảng 20% amylose và 70% amylopectin

Tỷ lệ protein trong củ sắn thấp và thường dao ựộng từ 1,47% ựến 5,18% tùy theo giống, ựịa ựiểm trồng, thời gian thu hoạch và cách thức chế biến bảo quản củ Các giống sắn ở Việt Nam có tỷ lệ protein từ 2,44 ựến 4,13% Các giống sắn có tỷ lệ protein cao thì hàm lượng protein thường từ 3,78 - 4,61%, còn các giống có tỷ lệ protein thấp thì hàm lượng protein chỉ từ 2,4% ựến 2,75% Hàm lượng amino acid không thay thế của củ sắn thấp và không cân ựối Hầu hết các amino acid không thay thế trong củ sắn ựều có thang giá trị hóa học thấp từ -33,5 ựến -71,8% Hàm lượng glycine và agrinine quá cao +63,3% và +80,8% Hàm lượng lycine, triptophan trong củ sắn chiếm 1,55% và 8,5% protein, hàm lượng này thấp hơn nhiều tiêu chuẩn của FAO là 2,2%

Hàm lượng lipit trong củ sắn thấp, chỉ ựạt 1,6-1,8% so với vật chất khô (Viện chăn nuôi, 2001) Hàm lượng lipit trong củ sắn Việt Nam ựạt cao hơn so với thông báo nêu trên thường dao ựộng từ 2 Ờ 2,5% trong vật chất khô Kết quả phân tắch của Nguyễn Thị Lộc và Lê Văn An (2008) thì hàm lượng lipit thô trong

củ sắn chỉ ựạt từ 0,35 ựến 1,23%

Chất khoáng trong củ sắn cũng tương ựối thấp, Phạm Sỹ Tiệp (1999) cho biết hàm lượng Ca ựạt từ 0,11 - 0,25%, photpho ựạt 0,08-0,12% VCK Kali chiếm

tỷ lệ cao nhất trong củ sắn thường từ 0,57 - 0,58% Hàm lượng các nguyên tố Co,

P, K, Zn, Mn, Cu tắnh theo VCK trong củ sắn rất thấp so với nhu cầu của gia súc

Do vậy, cần chú ý bổ sung những nguyên tố trên khi sử dụng củ sắn làm thức ăn cho gia súc, gia cầm

1.1.3.2 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của lá sắn

đã có nhiều công trình của các nhà khoa học trong nước tập trung nghiên cứu sử dụng lá sắn làm thức ăn cho gia súc, gia cầm Các nghiên cứu tập trung tìm hiểu về thành phần hóa học, giá trị dinh dưỡng, các phương pháp bảo quản lá sắn làm thức ăn chăn nuôi

Theo Nguyễn Thị Lộc và Lê Văn An (2008), các giống sắn khác nhau thì

lá sắn có thành phần hóa học và hàm lượng dinh dưỡng khác nhau Hàm lượng VCK của lá sắn dao ựộng từ 26,82% ựến 28,67% Nghiên cứu của Trần Thị Hoan (2012), thành phần VCK của lá sắn trồng tại Thái Nguyên trung bình là 25,74% Bột lá sắn ựược chế biến bằng các phương pháp khác nhau có hàm lượng VCK không thay ựổi, dao ựộng từ 90,29% ựến 91,36% Theo tác giả, bột lá sắn có hàm lượng năng lượng trao ựổi khá cao ựạt 2110,1 kcal/kg VCK Theo Lê đức Ngoan

và cs (2004) lá sắn có tới 93% là VCK, hàm lượng ME ựối với gia cầm là 1,8Mcal/kg, ựối với lợn là 2,16 kcal/kg

Theo một số tác giả như Duong Nguyen Khang (2004), Nguyễn Thị Hoa

Lý (2008), Gomez and Valdivieso (1984) hàm lượng protein thô trong VCK của

lá sắn tương ựối cao, dao ựộng từ 20 ựến 34,7% Theo nghiên cứu của Trần Thị Hoan (2012), Nguyễn Thị Lộc và Lê Văn An (2008) cho biết, lá sắn của một số giống sắn bản ựịa nước ta có hàm lượng protein từ 24,6% ựến 29,8% VCK Lá của các giống sắn có hàm lượng VCK bao gồm sắn Xanh Vĩnh Phú, sắn Dù, Chuối trắng, Chuối ựỏ, KM60, 205 Theo Trần Thị Hoan (2012) bột lá sắn có hàm lượng protein là 27,05% Tuy nhiên, giống sắn và thời ựiểm thu lá khác nhau ảnh hưởng tới hàm lượng protein của lá sắn Tác giả cũng cho biết, protein trong lá sắn cao hơn hẳn so với các loại cây hòa thảo khác như cỏ hòa thảo (12,6%), ngô (11,9%), nhưng thấp hơn ựỗ tương (45,7%) Theo Nguyễn Thị Lộc

từ 25,28% ñến 29,39% Các giống sắn có hàm lượng protein trong lá cao là Ba Trăng, H34 và sắn xanh Nghiên cứu của Trần Thị Hoan (2012) cho thấy, lá sắn

có hàm lượng protein dao ñộng từ 22,64% ñến 23,16% Hàm lượng protein của

lá sắn cao hơn nhiều so với các loại ngũ cốc thường sử dụng trong thức ăn chăn nuôi như cám gạo, ngô Protein trong lá sắn phụ thuộc vào mức phân ñạm bón cho sắn Mức bón 60kg N/ha/lứa cắt và 80kg N/ha/lứa cắt có hàm lượng protein cao hơn mức bón từ 0 ñến 40 kg N/ha/lứa cắt Hàm lượng protein trong bột lá sắn không bị ảnh hưởng bởi phương thức chế biến nhưng bị giảm nhiều sau bảo quản Protein trong lá sắn khá cân ñối, methionine và histidine là 2 axit amin hạn chế của

lá sắn; tỷ lệ methionine và histidine lần lượt là 2,49% và 0,74% Protein lá sắn có hàm lượng Glutamic, Asparic, Leucine và Lysine khá cao lần lượt là 12,23%, 10,33%, 9,74% và 7,46% Tuy nhiên, hàm lượng axit amin suy giảm khá nhanh trong quá trình bảo quản, có thể lên tới 51,28% Theo Lê ðức Ngoan và cs (2004),

lá sắn có tới 25% protein, cao hơn nhiều lần trong củ sắn Lá sắn tuy rất giàu protein nhưng lại thiếu hụt axit amin thiết yếu là methionine - chỉ chiếm 1,0%

Lá sắn có hàm lượng khoáng tổng số khá cao, chiếm 8,5% (Lê ðức Ngoan

và cs., 2004) Trong ñó, lá sắn ñược coi là nguồn cung cấp một số khoáng ña lượng như Ca (chiếm 1,45%), Mg (chiếm 0,42%) và khoáng vi lượng như Mn (52mg/kg), Zn (149mg/kg) Nguyễn Thị Lộc và Lê Văn An (2008) cũng báo cáo cho thấy, hàm lượng khoáng tổng số trong lá sắn khá cao và phụ thuộc vào giống sắn, dao ñộng từ 5,99% ñến 7,49% Trong ñó, giống Canh Nông, Ba Trăng là những giống có hàm lượng khoáng cao, sắn xanh có hàm lượng khoáng thấp Khoáng tổng số trong lá sắn cao gấp nhiều lần trong củ sắn (2,51%) Nghiên cứu của Trần Thị Hoan (2012) cũng cho thấy, hàm lượng khoáng tổng số của sắn trồng tại Thái Nguyên dao ñộng từ 7,89 ñến 8,41% và phụ thuộc vào mức phân ñạm bón cho sắn Không bón ñạm cho sắn thì lá sắn có hàm lượng khoáng tổng

số cao nhất Các phương pháp chế biến bột lá sắn khác nhau cũng làm ảnh hưởng ñáng kể ñến hàm lượng khoáng của lá sắn Phương pháp phơi khô lá sắn ñể cả lá giữ ñược lượng khoáng lớn nhất; băm nhỏ lá, ngâm nước, sấy khô làm hao hụt khoáng lớn nhất

1.1.3.3 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của vỏ củ sắn

Vỏ củ sắn bao gồm 2 phần là vỏ gỗ chiếm 0,5 - 3% và vỏ thịt chiếm 5-7% khối lượng toàn củ sắn Vỏ củ sắn có tác dụng bảo vệ phần thịt sắn bên trong ðây là một loại phụ phẩm sau khi chế biến củ sắn (Trần Ngọc Ngoạn, 2007) Theo Phạm Hồ Hải (2010), vỏ sắn tươi có hàm lượng VCK là 28,88%, ME là 2,63 Kcal/kgVCK Như vậy vỏ sắn có hàm lượng VCK thấp hơn củ sắn là 34,34% và tương ñương VCK của lá sắn tươi (27,52%) (Nguyễn Thị Lộc và Lê Văn An, 2008) Vỏ sắn khô có hàm lượng VCK là 91,93%, tương ñương với bột

lá sắn khô là 91% (Lê ðức Ngoan và cs., 2004)

1.1.4 Cyanogenic glucoside (CG) ñộc tố có trong cây sắn

1.1.4.1 Bản chất hóa học và cơ chế gây ñộc của Cyanogenic glucoside (CG)

Bản chất hóa học của CG là một hợp chất hữu cơ có cấu trúc gồm 2 phần: một là ñường glycose liên kết với hợp chất không có bản chất là aglycose Dưới tác ñộng của enzyme tương ứng, nó bị thủy phân thành ñường glucose và aglycose chứa gốc CN- sẽ gây ñộc cho người và các loài gia súc khi ñược giải phóng tạo thành HCN Vì thế mà HCN tự do hầu như không thấy trong mô thực vật mà chỉ ñược giải phóng khi mô thực vật bị phá hủy bởi các tác nhân cơ học như nghiền, chặt; cũng chính vì thế mà các glucoside nói trên thường gọi là glucoside hydroxinitrin (Jessilynn và cs., 2006)

Gốc CN- có trong CG có ái lực mạnh với các ion kim loại như Cu2+ và

Fe2+ Khi người và gia súc ăn một lượng lớn sắn chưa chế biến, gốc CN- sẽ kết hợp chặt với ion Fe2+ của hemoglobin tạo thành phức chất cyanohemoglobin gọi

là methemoglobin Chất này không có khả năng vận chuyển oxy trong máu gây tình trạng thiếu oxy ở các mô bào, làm ngạt thở, các niêm mạc da tím bầm và chết rất nhanh Trẻ em và gia súc non trao ñổi chất mạnh do ñó cần nhiều oxy nên rất mẫn cảm với HCN (Oke, 1969)

1.1.4.2 Acid cyanhydric (HCN)

Theo Jessilynn và cs (2006) HCN là một chất lỏng không màu, không hòa tan trong rượu, ete, tan ít trong aceton, nhưng dễ bay hơi, dễ hòa tan trong nước,

chất ñộc hơn, có thể gây ngộ ñộc dẫn ñến tử vong ðiểm sôi ở 260C, tạo thành chất khí không màu, có mùi ñắng của quả hạnh Nó ñông lạnh ở -150C và phân ly rất nhanh trong dung dịch chứa nước HCN là một acid yếu, bị thủy phân chậm trong dung dịch chứa nước và nhanh hơn khi có sự hiện diện của các acid vô cơ tạo thành formamide và sau ñó là ammonium formate (muối của acid formic)

HCN H2O HCONH2 H2O HCOONH4

Trong tự nhiên, HCN có hai dạng dẫn xuất alkyl, là dạng cyanide (Nitril – HCN) và dạng isocyanide (Isonitril – HNC) là do sự chuyển ñiện tử trong nối ñôi giữa C và N trong phân tử như sơ ñồ sau:

Tuy nhiên, chỉ có một dạng ñược biết ñến nhiều hơn cả dạng nitrile thông qua phản ứng thủy phân tạo thành acid formic HCN ñược phát hiện ñầu tiên bởi Scheele, 1782 thông qua mùi ñắng của quả hạnh từ sự thủy phân ñường glucoside amygdalin như sau:

C20H27O11N + 2H2O acid HCN + C6H5CHO + 2C6H12O6

Trong phòng thí nghiệm HCN ñược tạo thành từ phản ứng giữa acid sulfuric ñậm ñặc và sodium cyanide; sản phẩm tạo ra ñược làm khô qua calcium chloride thu ñược từ 93 – 97% HCN tinh chất (Oke, 1969)

NaCN + H2SO4 HCN + NaHSO4

Số lượng HCN có trong CG thay ñổi tùy thuộc vào loại cây, mùa vụ, giai ñoạn phát triển, chế ñộ phân bón, ñiều kiện ñất ñai Thông thường, hàm lượng HCN thấp ở cây trưởng thành và cao ở cây còn non Ở thân cây lúa miến giai ñoạn còn non có khoảng 0,1 – 0,2% lượng HCN và giảm còn khoảng 0,001 – 0,007% sau 80 ngày và hoàn toàn vô hại với gia súc khi sử dụng ðối với chế ñộ phân bón, có nhiều tranh cãi về ảnh hưởng của phân bón ñến hàm lượng HCN trong cây Ngoài ra, một

số tác giả cũng nhận thấy rằng lượng HCN có trong cây còn tùy thuộc vào sự tấn công của côn trùng ñối với các loại ngũ cốc Thí nghiệm theo dõi sự tấn công của rệp trên cây lúa miến ñã ghi nhận ñược hàm lượng HCN có trong cây lúa miến vùng

có rệp tấn công cao gấp ñôi so với các cây khỏe mạnh (Oke, 1969)

Nhìn chung, trong tự nhiên, HCN không ñược tìm thấy ở dạng tự do mà chúng chủ yếu ở dạng liên kết với glycoside có trong thực vật Ở dạng này, HCN không gây ñộc và chúng chỉ gây ñộc khi bị thủy phân tạo thành HCN tự do Số lượng CG sinh HCN có trong thực vật sẽ khác nhau tùy thuộc vào rất nhiều yếu

tố như loài thực vật, giai ñoạn sinh trưởng, mùa vụ, chế ñộ phân bón, ñiều kiện thời tiết, ñất ñai Vì thế, ñiều trước tiên khi sử dụng các loại thực vật có chứa HCN làm thức ăn cho gia súc hoặc con người cần làm giảm hoặc loại bỏ HCN nhằm tránh gây ra ngộ ñộc

1.1.4.3 Phân bố, hàm lượng HCN trong các giống sắn khác nhau

Căn cứ vào hàm lượng HCN trong củ sắn mà người ta chia sắn ra làm 2 nhóm: nhóm sắn ngọt là những giống sắn có hàm lượng HCN < 280mg/kg VCK, nhóm sắn ñắng là những giống sắn có hàm lượng HCN từ 280mg/kg VCK trở lên (Trần Ngọc Ngoạn, 2007) Theo Wikipedia các giống sắn có hàm lượng HCN < 0,01% trong củ tươi thì gọi là nhóm sắn ngọt, còn các giống sắn có hàm lượng HCN > 0,01% trong củ tươi thì gọi là nhóm sắn ñắng Trong thực tế các tác giả trong và ngoài nước thường sử dụng phương pháp phân loại thứ nhất nhiều hơn Trong cây sắn lượng ñộc tố phân bố không ñều chủ yếu tập trung ở bộ phận dưới mặt ñất Rễ và củ sắn có hàm lượng HCN cao nhất ñạt 17,5 mg/100mg, chiếm 61,8% lượng HCN trong cây sắn Thân cây sắn có hàm lượng HCN cao nhất so với các bộ trên mặt ñất, ñạt tới 13,8mg/100mg, chiếm 27,2% lượng HCN trong cây sắn

Trước ñây, các nhà khoa học coi HCN như là yếu tố hạn chế một khi sử dụng sắn làm thức ăn gia súc Ngày nay, HCN không còn là trở ngại nữa Bởi vì

80 - 90% HCN sẽ bị loại trừ bằng các phương pháp chế biến ñơn giản như phơi khô, ủ silô, ngâm nước, nấu chín Ở sắn lát khô giảm tới 84% hàm lượng HCN ở dạng liên kết và tăng 213% HCN tự do mà HCN tự do rất dễ dàng bay hơi Lá sắn băm nhỏ, phơi khô, hoặc sấy khô giảm từ 87 ñến 96,77% HCN

Ở củ sắn: Lượng HCN cao nhất ở phần vỏ thịt, sau ñó là ở 2 ñầu củ và lõi

Ở lá sắn: Lượng HCN ở lá non nhiều hơn lá già

1.1.4.4 Ảnh hưởng của HCN ñến sinh trưởng, sinh sản gia súc

Sousa và cs (2003) ghi nhận sự giảm trọng lượng ñến 18% ở chuột ñực khi

sử dụng cyanide ở liều 3,6mg CN-/kg KL/ngày sau 15 ngày; tuy nhiên nếu sử dụng

ở mức 0,12-1,2mg CN-/kg KL/ngày không nhận thấy có sự ảnh hưởng ñến sự tăng trọng Một thí nghiệm khác của Soto-Blanco và cs (2002) sử dụng dung dịch potassium cyanide với liều 0,02-0,24 mg CN-/kg KL/ngày bơm trực tiếp vào dạ dày chuột cũng không gây ảnh hưởng ñến sự tăng trọng Frakes và cs (1986) (theo Jessilynn và cs., 2006) ñã thử nghiệm trên chuột ñồng mang thai cho ăn HCN từ bột sắn với liều 1,0 mg CN-/kg KL/ngày trong thời gian 10 ngày ñã ghi nhận tình trạng giảm sút trọng lượng rất ñáng kể ðiều này cho thấy khi sử dụng HCN với liều cao (cao hơn liều gây ngộ ñộc) trong thời gian ngắn tuy không làm gia súc chết ngay nhưng gây ảnh hưởng rất nghiêm trọng ñến sinh trưởng của gia súc

Jessilynn và cs (2006) ghi nhận tình trạng chết phôi trên chuột cái mang thai khi cho chuột ăn khẩu phần có 80% bột sắn, nhưng lại không ảnh hưởng khi sử dụng khẩu phần có 50% bột sắn Tình trạng chậm lên giống và thời gian lên giống ngắn hơn ở chuột cái khi cho chuột ăn khẩu phần ăn có cyanide từ 4,9-12,5 mg CN-/kg KL/ngày cũng ñã ñược ghi nhận ðối với thú ñực, với liều lượng như trên ñã làm giảm số lượng tiền tinh trùng, thoái biến mào tinh hoàn và xuất hiện mất ñầu tinh trùng Một thí nghiệm của Kamalu (1993) (dẫn theo Jessilynn và cs., 2006) trên chó ñực khi cho ăn cyanide có trong sắn ở liều 1,04mg CN-/kg KL/ngày trong 14 tuần,

ñã làm giảm chu kỳ tinh giảm, và xuất hiện tế bào bất thường ở tinh hoàn

ðối với các chỉ tiêu sinh lý máu, các nghiên cứu ñã ghi nhận tình trạng giảm hồng cầu, số lượng hemoglobin (Hb) và hematocrit (tỷ dung) khi bơm vào dạ dày chuột cyanide có trong potassium cyanide ở liều 14,5 mg CN-/kg KL/ngày trong 90 ngày, biểu hiện thiếu máu ñã ñược nhận rõ khi quan sát tế bào của lách và gan là cơ quan tạo máu dưới kính hiển vi; ngay cả ở liều 4,35 mg CN-/kg KL/ngày cũng ñã gây ra tình trạng giảm số lượng hemoglobin trong hồng cầu Bên cạnh ñó, các chỉ tiêu liên quan ñến hồng cầu như MCV (Mean Corpuscular Volume), MCHC (Mean Corpuscular Hemoglobin Concentration) lại gia tăng, thể hiện rõ tình trạng thiếu máu trên chuột (Jessilynn và cs., 2006)

1.1.5 Phương pháp chế biến làm giảm ñộc HCN trong cây sắn

1.1.5.1 Nguyên tắc chung làm giảm, khử ñộc HCN trong củ và lá sắn

Việc loại bỏ HCN trong củ và lá sắn thường áp dụng theo những nguyên tắc sau (Phạm Sỹ Tiệp, 1999):

- Loại trực tiếp glucoside sinh ra HCN bằng cách cho hòa tan trong nước

Vì glucoside dễ hòa tan trong nước nên nguyên tắc này ñược sử dụng nhiều trong thực tế ñể ngâm củ sắn, sắn cả củ hoặc cắt lát ñược ngâm 5-7 ngày, sau ñó lọc lấy tinh bột, phương pháp này làm cho phần lớn glucoside bị loại bỏ theo dòng nước Trong quá trình ngâm nước lâu ngày như vậy, ñã có hiện tượng lên men nhẹ trong củ sắn Quá trình lên men này ñã làm cho nước dễ dàng xâm nhập vào trong

củ và làm loại ñi một phần glucoside cũng như HCN ñược hình thành trong củ khi glucoside tiếp xúc với enzyme trong quá trình ngâm; phương pháp này có thể làm giảm ñến 20% lượng HCN tự do trong sắn sau 4 giờ (Cooke, 1978)

- Làm phân hủy glucoside sau ñó loại HCN bằng bốc hơi hay rửa

Việc phân hủy glucoside sau ñó loại HCN bằng bốc hơi hay rửa ñược sử dụng nhiều trong kỹ thuật chế biến sắn như: thái lát phơi khô hoặc ngâm nước, băm nhỏ phơi khô, chế biến tinh bột sắn và ủ chua, ủ tươi hoặc lên men vi sinh vật…

α-hydroxynitrile

pH = 4 – 4,5 (trong khối ủ)

Ổn ñịnh

Cắt lát phơi khô là phương pháp chế biến cổ ñiển nhất; việc phơi sấy củ sắn ñã cắt ra thành từng lát làm thay ñổi cấu trúc của tế bào về hình thái và sinh hóa gây dễ dàng cho sự tiếp xúc glucoside và enzyme kết quả là HCN tự do ñược giải phóng và bay hơi (Tewe, 1999); phơi khô ñã làm giảm ñến mức tối thiểu hàm lượng HCN (Limon, 1991)

Ở những nơi thu hoạch sắn vào mùa mưa, người ta thường chế biến sắn dưới dạng ủ chua và ủ xylo Nhờ quá trình lên men mà hàm lượng HCN ñã ñược giảm ñi ñáng kể, chỉ còn một lượng nhỏ trong sản phẩm, không gây ñộc hại cho gia súc Phân giải glucoside thành acetine và HCN dưới tác dụng của enzyme linamarase trong sắn, sau ñó loại HCN bằng cách bốc hơi hoặc rửa trôi; với phương pháp này lượng HCN ñã giảm ñến 64% sau 26 tuần ủ (Gomez và Valdivieso, 1988):

- Vô hiệu hóa hoạt ñộng của men linamarase

Dựa trên nguyên tắc làm vô hiệu hóa các enzyme phân hủy glucoside thành HCN Phương pháp ñổ nước sôi ñột ngột hoặc sấy ở nhiệt ñộ cao tới 720C trở lên có thể phá hủy enzyme và như vậy cắt ñứt nguồn sinh ra HCN Tuy nhiên, những glucoside ñó vẫn có thể bị phá hủy và giải phóng HCN bởi các enzyme do

vi sinh vật ruột tiết ra Vì vậy, phương pháp chế biến sắn theo phương pháp này

ít ñược áp dụng trong thực tế

Từ những nguyên tắc ñã nêu ở trên, có thể khẳng ñịnh một ñiều là sắn sau khi chế biến có thể loại bỏ phần lớn ñộc tố glucoside và hoàn toàn có thể sử dụng như một nguồn thức ăn cung cấp năng lượng (củ) hoặc protein (lá) trong khẩu phần chăn nuôi bò ở những vùng trồng nhiều sắn như nước ta

1.1.5.2 Một số phương pháp làm giảm ñộc, khử ñộc HCN từ sản phẩm cây sắn trước khi sử dụng

Có nhiều phương pháp chế biến củ và lá sắn nhằm làm giảm HCN, sử dụng chúng làm nguyên liệu chế biến thực phẩm hoặc thức ăn cho gia súc Song

có thể quy về 3 phương pháp chính:

Phương pháp làm khô - nghiền bột là phương pháp cổ ñiển cho ñến nay vẫn còn ñược áp dụng nhiều Người ta có thể ñể cả củ hay thái lát, ñể cả lá hay băm nhỏ, rồi phơi khô hoặc sấy trong lò thủ công hay lò sấy ñiện, sau khi sản

phẩm khô mới ñem nghiền thành bột cho gia súc ăn Sắn lát hay ngọn lá sắn ñược phơi từ 1-4 ngày tùy theo kích thước lát sắn, bóc vỏ hay ñể nguyên vỏ, bề dày lớp sắn phơi và ñiều kiện thời tiết Tác giả ñã kết luận ở cùng một ñộ dày, lát cắt của củ sắn chưa bỏ vỏ có hàm lượng HCN luôn luôn cao hơn và thời gian phơi khô lâu hơn lát cắt củ sắn ñã bỏ vỏ; Hàm lượng HCN ở những lát cắt chưa gọt vỏ

có trung bình lớn hơn các lát cắt ñươc gọt vỏ là 12,48% (ñối với giống sắn vỏ ñỏ)

và 18,79% ñối với giống sắn dù ðiều này là do trong quá trình thái lát, trong bề mặt lớp cắt thường có một lượng lớn nhựa bao phủ làm cản trở quá trình bốc hơi nước và giải phóng HCN trong củ sắn.Vì vậy người ta thường xử lý bề mặt lát cắt bằng cách ngâm trong nước lã, nước vôi hoặc nước muối Chính nhờ quá trình ngâm này, do áp suất thẩm thấu của nước làm phá vỡ cấu trúc tế bào và ngấm ra ngoài lôi kéo theo lượng HCN và sẽ ñược bốc hơi do quá trình phơi, rửa sau ñó Tuy nhiên, lượng HCN ngấm ra ngoài cũng còn tùy thuộc vào loại dung dịch ngâm; với biện pháp trùng nước sôi và ngâm nước vôi 0,5% trong nửa ngày

là biện pháp làm giảm lượng HCN hữu hiệu và ñã ñược áp dụng rộng rãi trong thực tiễn sản xuất

ðối với lá sắn, các phương pháp chế biến khác nhau cũng làm giảm ñáng kể lượng HCN có trong lá sắn cũng ñược Phạm Sỹ Tiệp (1999) nghiên cứu Phương pháp băm nhỏ, ngâm nước vôi 0,5% trong 12 giờ sau ñó phơi khô nghiền bột là ñơn giản, hiệu quả và dễ làm nhất; hàm lượng HCN ñã ñược khử bỏ ñến 97,4% và giá trị dinh dưỡng của lá sắn (hàm lượng protein) ít bị hao hụt nhất Tuy nhiên, với

tỷ lệ bột lá sắn sau chế biến là 4-5/1 thì trong thực tiễn sản xuất, phương pháp băm nhỏ, sấy khô 70oC và nghiền bột lại mang hiệu quả cao nhất

Phương pháp nghiền bột-làm khô ñã ñược nghiên cứu từ lâu và hiện nay ñược

áp dụng khá phổ biến Công nghệ này trước tiên làm sắn thành bột (dựa vào mài, nghiền, xay, ngâm nước) sau ñó mới sấy khô hoặc phơi khô Nhiều tác giả ñã nghiên cứu các phương pháp chế biến cổ truyền tổng kết lại dựa trên một số kỹ thuật sau:

Ủ tươi củ sắn hoặc ngọn lá sắn là một phương pháp có thể thực hiện trong các xy lô bằng kim loại hay trong các túi nylon nhằm mục ñích tạo ra môi trường

sắn thường ñược thái lát hoặc nghiền nhỏ rồi mới ñem ủ, có thể bổ sung thêm nấm men hoặc rỉ mật ñường Sau khi ủ 90 ngày có thể sử dụng cho gia súc ăn Sau thời gian này sắn sẽ nhanh chóng ñược lên men ñưa pH dịch ủ ñạt gần 4-4,5 Ở pH này các vi sinh vật lên men yếm khí bị ức chế do ñó thức ăn có thể bảo quản hàng năm Khi ủ với nấm men có bổ sung thêm ni tơ vô cơ, người ta thấy có sự tăng hàm lượng protein do quá trình lên men của nấm, hàm lượng này có thể tăng 3-6% so với sản phẩm ban ñầu (Gomez và Vladivieso, 1988) Các nghiên cứu của Phạm Sỹ Tiệp (1999) và Dư Thanh Hằng (2008) cũng cho thấy, ủ chua ñã làm lượng HCN trong của sắn và lá sắn giảm từ 40,5% ñến 83% so với trước ủ

Ngoài mục tiêu tăng thời gian bảo quản của củ và ngọn lá sắn, vấn ñề HCN trong nguyên liệu ủ cũng ñược quan tâm Kết quả bảng cho thấy khi sử dụng phương pháp ủ chua củ và ngọn lá sắn, tùy thuộc vào giống mà mức ñộ HCN còn lại sau ủ sẽ khác nhau; thời gian ủ càng dài mức HCN còn lại càng thấp Nhìn chung, mức HCN còn lại sau ủ ñều ở mức an toàn cho gia súc sử dụng

<100mg/kg chất khô (Tewe, 1999)

1.2 Tổng quan tình hình sử dụng các phụ phẩm từ cây sắn làm thức ăn chăn nuôi

Ở nước ta hiện nay, việc sử dụng phế phụ phẩm nông nghiệp ñể làm thức

ăn cho trâu, bò ñã khá phổ biến Theo Nguyễn Xuân Trạch (2003): Nghiên cứu chế biến và sử dụng nguyên liệu là phụ phẩm nông nghiệp ñóng vai trò rất quan trọng trong việc nâng cao năng suất và hiệu quả chuyển hoá thức ăn cũng như tận dụng các nguồn thức ăn rẻ tiền sẵn có ở ñịa phương, ñồng thời tăng khả năng lựa chọn các loại nguyên liệu thức ăn khác nhau cho gia súc Chế biến và sử dụng nguyên liệu thích hợp góp phần tăng tỷ lệ sử dụng các loại nguyên liệu thức

ăn khác nhau, ñặc biệt là thức ăn không truyền thống, tăng sử dụng các loại thức ăn ñịa phương và phụ phế phẩm góp phần hạ giá thành sản phẩm chăn nuôi, kích thích chăn nuôi phát triển

1.2.1 Sử dụng lá sắn, ngọn lá sắn làm thức ăn chăn nuôi

Nguyễn Thị Tú và cs (2009) sử dụng hỗn hợp gồm 30% lá ñậu nho nhe và 70% lá sắn bổ sung ở các mức lần lượt là 30% và 60% vào khẩu phần của bê ñực

ñã cho kết quả tăng trọng là: 446 và 510 g/con/ngày và làm giảm giá thành thức

ăn lần lượt là 3443 ñồng và 5288 ñồng

Trịnh Văn Trung và Mai Văn Sánh (2005) khi bổ sung các mức là 0,5; 1,0

và 1,5 kg bột lá sắn khô cho khẩu phần vỗ béo của trâu tơ 13 tháng tuổi ñã có kết quả tăng trọng là: 475; 577,1; 629,9 g/con/ngày và cao hơn lô ñối chứng không

bổ sung bột lá sắn là 314,9g/con/ngày

Trịnh Văn Trung và cs (2007) nghiên cứu ảnh hưởng của lá sắn ñến khả năng thu nhận và phân giải trong dạ cỏ của trâu ñã cho thấy: Bổ sung lá sắn làm tăng thu nhận thức ăn trong dạ cỏ trâu, tăng phân giải chất hữu cơ trong dạ cỏ Mức bổ sung tối ưu nhất là 1,0kg lá sắn/con/ngày

Trần Thị Hoan (2012) nghiên cứu chế biên lá sắn và sử dụng bột lá sắn trong khẩu phần ăn gà nuôi thịt và gà ñẻ cho thấy: sử dụng các phương pháp rửa, phơi khô, sấy khô ñã làm giảm từ 65,67% ñến 76,72% HCN trong lá sắn Sử dụng bột lá sắn trong khẩu phần ăn của gà thịt từ 2% ñến 8% không ảnh hưởng ñến khả năng sản xuất của gà thịt, gà ñẻ trứng Khẩu phần có 2% và 4% bột lá sắn cho hiệu quả kinh tế tốt nhất

Các báo cáo trên ñã ñề cập khá kỹ ñến vấn ñể sử dụng bột lá sắn trong khẩu phần ăn của ñộng vật nhưng lại không có những kết quả về biến ñổi thành phần hóa học và tính chất vật lý của lá sắn sau chế biến

Nguyễn Thị Lộc và Lê Văn An (2008) cũng ñã nghiên cứu sử dụng lá sắn

ủ xanh trong khẩu phần nuôi lợn thịt thay thế lá khoai lang cho thấy, lá sắn ủ chua không làm ảnh hưởng ñến khả năng tăng trọng của lợn, tiêu tốn thức ăn/kg tăng trọng Chi phí thức ăn khi sử dụng lá sắn ủ chua ñã làm giảm 16% chi phí so với lô ñối chứng

Ngo Van Man và Hans Wiktorsson (2000) ủ chua ngọn lá sắn với rỉ mật

và không có rỉ mật ñã làm giảm HCN trong ngọn lá sắn từ 840 mg/kg VCK xuống còn 292 mg/kg VCK và 329mg/kg VCK ở lô không bổ sung và có bổ sung

rỉ mật Báo cáo cũng cho thấy không có sự sai khác thống kê về NDF, ADF, lignin trước và sau khi ủ chua ngọn lá sắn

Du Thanh Hang và Preston (2005) sử dụng lá sắn trong khẩu phần ăn của lợn thịt cho thấy: hàm lượng HCN giảm 16% sau rửa và 82% sau phơi khô, lượng thu nhận HCN trong khẩu phần là từ 6,0 ñến 15mg/kg thể trọng, cao hơn nhiều sơ với mức ñộ an toàn cho lợn là 1,4 ñến 4,4 mg/kg khối lượng Lá sắn có chiếm 38% VCK khẩu phần và 70% protein trong khẩu phần cho lợn

Chay Ty và cs (2001) sử dụng 5% rỉ mật ñường thốt nốt ủ chua lá sắn ñã cho thấy, HCN giảm ñáng kể sau 56 ngày ủ, HCN trong lá sắn ủ chua thấp hơn giới hạn HCN trong khẩu phần ăn của loài dạ dày ñơn VCK và pH khối ủ giảm sau 14 ngày ủ

Nhìn chung, các báo cáo ñã cho thấy khả năng sử dụng lá sắn trong chăn nuôi Lá sắn tươi ủ chua với rỉ mật ñường ñã làm giảm hàm lượng HCN ñến mức

an toàn cho gia súc Lá sắn có hàm lượng protein tương ñối cao, có khả năng là nguồn protein thực vật rẻ tiền có thể sử dụng trong thức ăn chăn nuôi Các thí nghiệm cũng ñã chứng minh rằng, sử dụng một hàm lượng lá sắn thích hợp trong khẩu phần ăn ñã không làm ảnh hưởng ñến khả năng tăng trọng, khả năng thu nhận thức ăn của vật nuôi

1.2.2 Sử dụng vỏ củ sắn làm thức ăn chăn nuôi

Phạm Hồ Hải (2010) cho biết phơi khô làm giảm HCN trong vỏ củ sắn từ 2750,5 mg/kg VCK xuống còn 334,1 mg/kg VCK Hàm lượng HCN giảm xuống còn 10,2 mg/kg VCK sau 4 tháng bảo quản Ủ chua với 3% rỉ mật cũng làm giảm HCN từ 1129,9 mg/kg VCK xuống còn 451,3 mg/kg VCK sau 21 ngày ủ và còn 323,7 mg/kg VCK sau 120 ngày ủ Có thể thay thế tới 36,9% VCK thức ăn tinh bằng vỏ củ sắn trong khẩu phần ăn của bò thịt mà không làm ảnh hưởng tới khả năng sản xuất của bò nuôi lấy thịt

Larsen và Amaning-Kwarteng (1976) nghiên cứu sử dụng vỏ sắn làm thức ăn cho trâu bò ở Ghana cho thấy, hàm lượng HCN ñã giảm ñến mức an toàn cho vật nuôi qua quá trình phơi khô và ủ với rỉ mật và ure Sử dụng vỏ sắn phơi khô và vỏ sắn ủ với rỉ mật và ure trong khẩu phần ăn ủa bò sữa cho thấy, bò sử dụng khẩu phần

sử dụng vỏ sắn ủ với rỉ mật và ure tăng trọng thấp hơn bò trong khẩu phần vỏ sắn phơi khô nhưng ñều cao hơn tăng trọng của bò trong khẩu phần ñối chứng

Ifut (1988) cũng sử dụng vỏ sắn phơi khô trong khẩu phần ăn của dê trong mùa khô ở Nigeria cũng cho thấy: vỏ củ sắn khô có hàm lượng dinh dưỡng khá tốt VCK là 86,4%, chất hữu cơ là 89,3%, NDF, ADF lần lượt là 34,3% và 23,9%,

cao hơn các thành phần này ở cỏ Gliricidia sepium và Panicum maximum Sử

dụng nguyên vỏ sắn trong khẩu phần ăn làm giảm khả năng tăng trọng nhưng sử dụng kết hợp với các loại cỏ ñã cải thiện ñáng kể khả năng tăng trọng và giảm chi phí thức ăn

Rahmi và cs (2008) nghiên cứu ảnh hưởng của sấy khô và ủ chua ñến hàm lượng HCN và thành phần hóa học của củ sắn và thân cây sắn ñã kết luận: ủ chua làm giảm lượng HCN trong thân cây và củ sắn nhanh hơn phương pháp sấy khô Ủ chua với rỉ mật trong ñiều kiện 500C làm giảm HCN nhanh nhất

Adebowale (1981) sử dụng vỏ sắn lên men thay thế cám gạo trong khẩu phần

ăn của cừu Sử dụng 40% và 60% vỏ sắn lên men làm giảm VCK, protein thô, xơ thô, TDN, thu nhận thức ăn, tăng trọng của cừu nhưng không ảnh hưởng tới khối lượng gan Tăng khối lượng vỏ sắn ủ làm giảm chi phí chăn nuôi cừu

Các nghiên cứu ñã cho thấy, vỏ củ sắn có hàm lượng ñộc tố HCN tương ñối cao, cao hơn trong lá sắn Phơi khô hoặc ủ chua vỏ củ sắn ñã làm giảm HCN về mức

an toàn cho vật nuôi Vỏ củ sắn có thể sử dụng từ 40-60% trong khẩu phần ăn loài nhai lại mà không làm ngộ ñộc cho vật nuôi Như vậy, với phương pháp xử lý hợp

lý ñã có thể sử dụng vỏ củ sắn trong khẩu phần ăn của vật nuôi

1.2.3 Sử dụng bã sắn làm thức ăn chăn nuôi

Bùi Quang Tuấn (2007) cho thấy, bột ñen – một loại phụ phẩm của quá trình tinh bột sắn có hàm lượng tinh bột cao nhưng nghèo protein Khi sử dụng loại phụ phẩm này ñể nuôi vỗ béo lợn không làm ảnh hưởng ñến khả năng tăng trọng của lợn nhưng làm giảm chi phí thức ăn chăn nuôi là 29,5 VNð/con/ngày ở giai ñoạn 1 và 729,6 VNð/kg tăng trọng ở giai ñoạn 2 Mai Thị Thơm và Bùi Quang Tuấn (2008) ủ chua bã sẵn với 0,5% muối

ăn và 3% rỉ mật ñường ñã làm giảm ñộc tố HCN trong bã sắn xuống mức thấp hơn mức an tòan cho gia súc Sử dụng bã sắn ủ chua bổ sung mức 1kg/kg sữa

cho bò sữa ñã không làm giảm năng suất và tỷ lệ mỡ sữa của bò nhưng làm giảm 300ñ/kg thức ăn cho bò

Nguyễn Hữu Văn và Nguyễn Xuân Bả (2008), Nguyễn Xuân Bả và cs (2008) cũng cho thấy, ủ chua là biện pháp phù hợp ñể bảo quản bã sắn làm thức ăn cho gia súc nhai lại trong ñiều kiện nông hộ Có thể bảo quản bã sắn với muối 0,5%, 0,5% muối + 3% rỉ mật hoặc 0,5% muối + 3% cám gạo pH của khối ủ giảm nhanh trong 10 ngày ñầu và ổn ñịnh sau 21 ngày ủ HCN giảm ñáng kể sau 21 ngày ủ nên có thể sử dụng ñược một khối lượng lớn bã sắn trong khẩu phần ăn của gia súc nhai lại mà không bị ngộ ñộc Bã sắn ủ chua chỉ nên sử dụng từ 25% ñến 50% khối lượng thức ăn tinh trong khẩu phần của bò thịt và cần bổ sung thêm protein cho khẩu phần

Pipat và cs (2011) ủ bã sắn với rỉ mật và ure ñã làm giảm HCN sau 14 ngày ủ, HCN giảm về tới mức không nguy hiểm cho ñộng vật sau 21 ngày ủ

pH của khối ủ nằm trong giới hạn cho phép, axit lactic cao nhất ở ở 14 ngày ủ

và giảm mạnh ở 21 và 28 ngày ủ

1.3 Cơ sở khoa học về việc sử dụng thức ăn thô xơ cho gia súc nhai lại

1.3.1 Cấu tạo và chức năng của dạ dày kép

Dạ dày gia súc nhai lại gồm có 3 túi ở phía trước là: Dạ cỏ, dạ tổ ong, dạ lá sách - chúng ñược gọi là dạ dày trước và một túi nằm ở phía sau gọi là dạ múi khế Phần dạ dày trước của gia súc trưởng thành chiếm khoảng 85% tổng dung tích dạ dày nói chung (Nguyễn xuân Trạch và cs., 2006)

Dạ cỏ là túi lớn nhất, chiếm hầu hết nửa trái của xoang bụng, từ cơ hoành ñến xoang chậu Dạ cỏ chiếm 85 – 90% dung tích dạ dày, 75% dung tích ñường tiêu hóa, có tác dụng tích chữ, nhào trộn và lên men thức ăn Thức ăn sau khi ăn ñược nuốt xuống dạ cỏ, phần lớn ñược lên men bởi hệ vsv cộng sinh ở ñây Chất chứa trong dạ cỏ trung bình có khoảng 850 – 930g nhưng tồn tại ở hai tầng: tầng lỏng ở phía dưới có nhiều tiểu phẩm thức ăn mịn lơ lửng trong ñó và phần trên khô hơn chứa nhiều thức ăn kích thước lớn Ngoài chức năng lên men dạ cỏ còn

có vai trò hấp thu Các axit béo bay hơi sinh ra từ quá trình lên men vi sinh vật ñươc hấp thu qua vách dạ cỏ ( cũng như dạ tổ ong và dạ lá sách) vào máu và trở

thành nguồn năng lượng cho vật chủ Sinh khối vsv cùng với tiểu phần thức ăn

có kích thước bé (< 1mm) sẽ ñi xuống dạ múi khế và ruột ñể tiêu hóa tiếp bởi men của ñường tiêu hóa

Dạ tổ ong là phần kéo dài của dạ cỏ có niêm mạc ñược cấu tạo giống như

tổ ong Chức năng chính là ñẩy thức ăn rắn và thức ăn chưa ñược nghiền nhỏ chở lại dạ cỏ, ñồng thời ñẩy các thức ăn dạng nước vào dạ lá sách Dạ tổ ong cũng giúp cho việc ñẩy các miếng thức ăn ợ qua thực quản lên miệng ñể nhai lại

Dạ lá sách có niêm mạc gấp nếp nhiều lần (tăng diện tích tiếp súc) có nhiệm vụ chính là nghiền nát các tiểu phần thức ăn, hấp thu nước, cùng các ion

Na+, K+…, hấp thu các axit béo bay hơi trong dưỡng chất ñi qua

Dạ múi khế có hệ thống tuyến phát triển mạnh có chức năng tương tự dạ dày của ñộng vật dạ dày ñơn, tức là tiêu hóa thức ăn bằng dịch vị (chứa axit clohidiric và men pepsin)

1.3.2 Hệ sinh thái dạ cỏ

1.3.2.1 Môi trường sinh thái dạ cỏ

ðặc ñiểm nổi bật của bộ máy tiêu hóa ở gia súc nhai lại là những khoảng phình lớn, tại ñây có ñiều kiện môi trường thuận lợi cho VSV lên men carbohydrate và các hợp chất hữu cơ khác Sản phẩm chủ yếu của quá trình lên men tại ñây là các axit béo bay hơi (ABBH), khí metan (CH4), khí cacbonic (CO2) và adenosine triphotphat (ATP) - chất mang năng lượng cần thiết cho sinh

trưởng và phát triển của VSV

Ở dạ cỏ có các ñiều kiện thuận lợi cho hoạt ñộng của quần thể VSV yếm khí phát triển Nhờ tác dụng ñệm của muối photphat và bicacbonat của nước bọt,

ñộ pH dạ cỏ dường như gần trung tính (pH = 6,7–7,4) và tương ñối ổn ñịnh (Nguyễn Xuân Trạch và cs., 2006) Nhiệt ñộ trong dạ cỏ khá ổn ñịnh từ 38-420 C Môi trường yếm khí (nồng ñộ O2 <1%) do khí O2 nuốt vào theo thức ăn nhanh chóng ñược sử dụng, do các thể khí ñặc biệt là khi CO2 và khí CH4 liêntục ñược tạo ra trong quá trình lên men của VSV dạ cỏ nên môi trường yếm khí (Nguyễn Xuân Trạch và cs., 2006)

1.3.2.2.Hệ vi sinh vật dạ cỏ

Hệ VSV dạ cỏ luôn biến ñộng và phụ thuộc vào cấu trúc khẩu phần ăn của gia súc nhai lại Nhờ hệ VSV mà ñộng vật nhai lại có khả năng sử dụng nguồn thức

ăn nhiều xơ và cả nguồn nitơ phi protein

VSV dạ cỏ gồm ba nhóm chính: Vi khuẩn, nấm, ñộng vật nguyên sinh ngoài

ra còn có mycoplasma, các loài virut và thể thực khuẩn Mycoplasma, virut, thực khuẩn thể không ñóng vai trò quan trọng trong tiêu hóa xơ Số lượng loài, giống VSV thường xuyên thay ñổi, nó phụ thuộc vào thành phần thức ăn Sự tiêu hóa trong dạ cỏ lại dựa vào hoạt ñộng phân giải của các loài VSV này

• Vi khuẩn (Bacteria)

Vi khuẩn xuất hiện trong dạ cỏ loài nhai lại trong lứa tuổi còn non, mặc dù chúng ñược nuôi cách biệt hoặc cùng với mẹ chúng Thông thường vi khuẩn chiếm số lượng lớn nhất trong VSV dạ cỏ và là tác nhân dạ chính trong quá trình tiêu hóa xơ Tính từ năm 1941 là năm Hungate công bố những công trình nghiên cứu ñầu tiên về vi sinh vật dạ cỏ ñến nay ñã có hơn 200 loài vi khuẩn dạ cỏ ñược

mô tả (Nguyễn Xuân Trạch và cs., 2006) Tổng số vi khuẩn có trong dạ cỏ thường vào khoảng 109-1010 tế bào/g chất chứa dạ cỏ Trong dạ cỏ vi khuẩn ở thể

tự do chiếm khoảng 25-30%, số còn lại (70%) bám vào các mẩu thức ăn, trú ngụ

ở các nếp gấp biểu mô và bám vào protozoa

• ðộng vật nguyên sinh (Protozoa)

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

ñẻ và trong thời gian bú sữa dạ dày trước không có protozoa Protozoa không thích ứng với môi trường bên ngoài và bị chết nhanh Trong dạ cỏ protozoa có số lượng khoảng 105–106 tế bào/g chất chứa dạ cỏ Có khoảng 120 loài protozoa trong dạ cỏ Protozoa trong dạ cỏ ñược phân thành hai nhóm: Một nhóm thuộc bộ Holotricha, nhóm kia thuộc bộ Oligotricha

Số lượng protozoa có thể ñạt tới trên 106/ml dịch dạ cỏ ở gia súc ăn nhiều

xơ và có thể chiếm tới 40% tổng sinh khối VSV trong dịch dạ cỏ Thực ra cho tới nay tác dụng của protozoa với tiêu hóa còn chưa rõ, protozoa không có khả năng

sử dụng NH3 như vi khuẩn, chúng có mặt tích cực là xúc tiến tiêu hóa chất xơ và

tiêu hóa rất nhanh tinh bột nên góp phần ổn ựịnh dạ cỏ Nhưng chúng cũng có mặt tiêu cực là ngăn cản sự phát triển của vi khuẩn, do ựó làm giảm hiệu quả sử dụng protein nói chung Protozoa thể hiện vai trò của nó trong việc xé rách màng

tế bào thực vật làm tăng diện tắch tiếp xúc của vi khuẩn với cơ chất, tắch lũy polysaccarid do chúng có khả năng nuốt tinh bột, bảo tồn nối ựôi của axit béo không no (Nguyễn Xuân Trạch và cs., 2006)

Ớ Các loại nấm (Fungi)

Các nấm kị khắ mới ựược phân lập gần ựây mặc dù số lượng ắt 103 Ờ 105 tế bào/1g chất chứa dạ cỏ nhưng chúng có khả năng xâm nhập và tiêu hóa thành phần cấu trúc thực vật bắt ựầu từ bên trong Do ựó tạo ựiều kiện cho vi khuẩn bám vào ựể tiêu hóa xơ Mặt khác nấm cũng tiết ra các loại men tiêu hóa xơ, các men này có khả năng hòa tan dễ hơn của vi khuẩn Chắnh vì thế nấm có khả năng tấn công các tiểu phần thức ăn cứng hơn và lên men chúng nhanh hơn so với vi khuẩn Sự công phá thức ăn của nấm cho phép vi khuẩn bám chắc vào cấu trúc tế bào và tiếp tục phân giải xenluloza Với khẩu phần nhiều xơ, sinh khối nấm men

có thể lên tới 10% tổng sinh khối VSV dạ cỏ Như vậy, sự có mặt của nấm sẽ làm tăng nhanh quá trình tiêu hóa xơ

1.3.3 Quá trình phân giải thức ăn xơ thô trong dạ cỏ

Quá trình tiêu hóa và phân giải thức ăn xơ thô trong dạ cỏ loài nhai lại ựược Nguyễn Xuân Trạch và Mai Thị Thơm (2004) miêu tả như sau:

Thức ăn xơ thô ựược tiêu hoá bởi VSV dạ cỏ Các VSV này bám vào các tiểu phần thức ăn và thuỷ phân từng phần xelluloza và hemixelluloza nhờ enzym xellulaza của chúng Quá trình thuỷ phân này sinh ra các loại ựường (glucoza, xyloza, v.v.) Những phân tử ựường này là các sản phẩm trung gian và ựược lên men tiếp theo bởi các VSV dạ cỏ Quá trình này sản sinh ra năng lượng dưới dạng ATP và các axit béo bay hơi đó là các axit axetic, propionic và butyric theo một tỷ lệ tương ựối khoảng 70:20:8 cùng với một lượng nhỏ izobutyrric, izovaleric và valeric

Phương trình tóm tắt mô tả sự lên men glucoza, sản phẩm trung gian, ựể tạo các axit béo bay hơi (AXBBH) như sơ ựồ 1.1

Quá trình phân giải vách tế bào ñòi hỏi VSV dạ cỏ phải bám vào các tiểu phần thức ăn ñể cho các enzym tiết ra có thể xâm nhập vào bên trong cấu trúc xơ của vách tế bào Thế nhưng, như trình bày ở trên, các loại phụ phẩm ngũ cốc và thức ăn xơ thô chất lượng thấp có vách tế bào bị lignin hoá cao ñộ với những cấu trúc rất phức tạp Celuloza và hemicelluloza nếu ở dạng tinh khiết ñều dễ tiêu hoá nhưng khi chúng liên kết với lignin tạo thành các phức chất bền vững thì rất khó tiêu hoá Các liên kết hoá học trong các phức hợp ñó bền trong môi trường axit nhẹ của dạ cỏ Hơn nữa lignin còn làm thành hàng rào ngăn chặn về mặt vật lý phía ngoài cản trở VSV dạ cỏ và các enzym của chúng tiếp xúc với hemicelluloza và celluloza của vách tế bào Sự kết hợp chặt chẽ giữa lignin với hemicelluloza tạo thành các phức chất ligno-hemicelluloza không những cản trở sự tiêu hoá hemicelluloza về mặt hoá học ở phần ngoài vách tế bào mà còn cản trở rất lớn về mặt vật lý (tạo hàng rào chắn) ñối với sự phân giải lõi celluloza ở phía trong

Cho ñến nay vẫn chưa có ý kiến thống nhất về tỷ lệ tiêu hoá của lignin trong ñường tiêu hoá của ñộng vật nhai lại Theo một số tác giả khác thì không

có một loại nào trong các VSV dạ cỏ phân lập có thể lên men lignin Chính vì thế

sự lignin hoá này làm cản trở sự tiếp cận của VSV và các enzym của chúng với celluloza và hemicelluloza Các axit phenolic trong vách tế bào cũng có tác dụng

ức chế ñối với VSV và các men của chúng

Sơ ñồ 1.1: Quá trình lên men glucoza trong dạ cỏ

Như vậy, khả năng phân giải vách tế bào thức ăn thô chất lương thấp bị hạn chế do:

- Polyme celluloza bị tinh thể hoá,

- Lignin (không tiêu hoá ñược) và các axit phenolic (ức chế VSV và enzym),

- Sự liên kết chặt chẽ về vật lý và hoá học giữa hemicelluloza/celluloza của vách tế bào với lignin và các axit phenolic

1.3.4 Các ñiều kiện cần thiết cho vi sinh vật phân giải thức ăn xơ thô trong dạ cỏ

Theo Vũ Duy Giảng và cs (2008), ñể cho quá trình phân giải xơ ñược tốt VSV dạ cỏ phải tìm ñược các yếu tố dinh dưỡng cần cho sự tăng sinh của chúng

và giúp chúng phân giải ñược các polyssacrit của vách tế bào thực vật của thức

ăn xơ thô Mặt khác chúng cũng cần có các ñiều kiện vật lý và hoá học thích hợp

ñể duy trì tốt quá trình phân giải xơ Các chất dinh dưỡng cần cho vi sinh vật dạ

cỏ Cùng như mọi cơ thể sống khác VSV trước hết cần năng lượng, nitơ, khoáng

và vitamin

Do vậy ñể ñảm bảo ñược các ñiều kiện thuận lợi cho quá trình phân giải

xơ cần bổ sung ñều ñặn lượng nitơ, khoáng và vitamin bị thiếu Trong trường hợp khẩu phần cơ sở là rơm ngũ cốc cần bổ sung thêm một lượng nhỏ năng lượng dễ lên men (bột, ñường hay tốt nhất là xơ không bị lignin hoá) Việc bổ sung các chất dinh duỡng này sẽ có các tác dụng sau:

- Giảm thời gian cần thiết ñể các VSV phân giải xơ cố ñịnh và xâm nhập ñược vào các mảnh thức ăn,

- Giúp tăng nhanh sinh khối VSV và tăng tốc ñộ phân giải vách tế bào của thức ăn

Các ñiều kiện vật lý và hoá học cần thiết cho lên men xơ:

Hoạt lực của VSV phân giải xơ giảm khi pH dạ cỏ giảm xuống dưới 6,2 Do vậy, bổ sung quá nhiều thức ăn tinh vào khẩu phần có thể làm giảm pH dạ cỏ do ABBH ñược sinh ra nhiều và nhanh Trong trường hợp bổ sung rỉ mật, thường cùng với urê, cần phải cho ăn ñều ñặn ñể tránh giảm ñột ngột pH dạ cỏ

Hoạt lực phân giải xơ còn phụ thuộc vào việc cung cấp ñều ñặn các thành

dạ cỏ Do vậy, trong thực tiễn thường phải áp dụng chế ñộ nuôi dưỡng sao cho các chất dinh dưỡng bổ sung ñược cung cấp ñều ñặn và thức ăn ñược thu nhận càng ñồng ñều trong ngày càng tốt, tránh tình trạng "no dồn ñói bóp"

1.4 Cơ sở khoa học vể việc sử dụng các phương pháp chế biến, bảo quản thức ăn thô xanh

1.4.1 ðặc trưng của thức ăn thô xanh

Theo Nguyễn Xuân Trạch (2003), thức ăn xơ thô nhiệt ñới nói chung có chất lượng thấp hơn thức ăn thô ôn ñới Những thức ăn này có hai ñặc trung cơ bản sau:

a) Cấu trúc vách tế bào phức tạp

Vách tế bào thực vật bao gồm chủ yếu là celuloza, hemiceluloza và lignin

- Celluloza là cấu trúc chủ yếu của tế bào thực vật, chiếm khoảng 32-47% VCK của thức ăn thô Celuloza là chuỗi cacbonhydrat ñơn giản, phân tử mạch thẳng, ñược tạo bởi β- D- glucoza bằng liên kết β- 1,4 - glucozit Mỗi phân tử có thể lên tới hàng vạn ñơn vị Trong tự nhiên celuloza tồn tại dưới dạng chuỗi tinh thể Celuloza bao gồm nhiều chuỗi thẳng liên kết với nhau thành bó dài nhờ mạch nối hydrogen tạo thành các sợi celuloza bền vững (microfibril) ñược bao bọc bởi các thành phần khác của vách tế bào Các microfibril tập hợp lại tạo thành các macrofibril

- Hemiceluloza là những heteropolisaccarit ñược cấu tạo từ các loại ñường thuộc nhóm hexoza (glucoza, manoza, galactoza) và nhóm pentoza (xyloza, arabinoza) Hemiceluloza bao bọc xung quanh các microfibril cùng với một số thành phần khác như pectin và glycoprotein Có thể coi hemiceluloza cùng với pectin và glycoprotein làm thành vữa ñể gắn kết các microfibil lại trong macrofibrin Hemiceluloza thường liên kết với các cấu trúc phenolic bao quang các sợi celluloza Hemiceluloza không hoà tan trong nước nhưng hoà tan trong dung dịch kiềm và bị thuỷ phân bởi axit dễ dàng hơn so với celuloza

- Lignin là hetero-polyme vô ñịnh của các loại rượu phenolic Lignin không hoà tan trong nước, dung môi hữu cơ bình thường, trong axit ñậm ñặc và rất bền với các enzym VSV dạ cỏ Nhưng dưới tác dụng của dung dịch kiềm, bisulfitnatri

hay axit sulfurơ một phần lignin bị phân giải và chuyển vào dung dịch Lignin hoá

là giai ñoạn cuối cùng của sư phát triển ở tế bào thực vật Thực vật càng già thì hàm lượng lignin càng cao Mức ñộ lignin hoá cao làm cho thành tế bào thực vật trở nên cứng và bền vững, có ý nghĩa lớn ñối với các cơ quan chống ñỡ ở thực vật nhưng lại gây khó khăn trong việc tiêu hoá xơ ở dạ cỏ loài nhai lại Trong vách tế bào lignin liên kết với hemiceluloza/celuloza bằng các mạch nối ester và hydrogen Ngoài ra, lignin còn liên kết với protein bằng các mạch nối hoá trị Ngoài các phân

tử lignin trong vách tế bào còn có các monome phenolic tồn tại ở dạng tự do Các phân tử phenolic tự do này có ảnh hưởng ức chế ñối với VSV dạ cỏ và các enzym của chúng

b) Hàm lượng N, khoáng, vitamin và gluxit dễ tiêu thấp

Trong rơm ngũ cốc hàm lượng protein thô rất thấp (2-6%) Lượng protein (N) ít ỏi này lại khó sử dụng do bị cố kết chặt với vách tế bào lignin hoá Các cây

cỏ lâu năm cũng vậy, hàm lượng protein thô giảm xuống rõ rệt theo tuổi, trong mùa khô và sau giai ñoạn ra hoa

Tất cả các loại thức ăn thô ñều thiếu khoáng, kể cả khoáng ña lượng (Ca, P, Na) và các nguyên tố vi lượng, cũng như các loại vitamin, ñặc biệt là vitamin A và D3

Trong các loại cỏ thu hoạch muộn và ñặc biệt là các loại rơm ngũ cốc hàm lượng bột ñường cũng như xơ dễ tiêu rất thấp Hầu hết ñường dễ tiêu bị mất ñi qua quá trình hô hấp trong khi phơi khô và bảo quản

1.4.2 Nguyên tắc xử lý thức ăn thô xơ

Hiệu quả sử dụng thức ăn thô xơ có thể ñược cải thiện bằng việc bổ sung dinh dưỡng hợp lý Bản chất của việc bổ sung dinh dưỡng khi sử dụng các phụ phẩm có chất lượng thấp trong khẩu ăn loài nhai lại là cung cấp dinh dưỡng cho hệ

vi sinh vật dạ cỏ một cách cân ñối và hợp lý nhằm tăng sinh khối của chúng trong

dạ cỏ Dinh dưỡng bổ sung có thể là gluxit dễ lên men, N dễ tan, axit béo bay hơi mạch nhánh, khoáng và vitamin Sản phẩm cuối cùng là protein vsv và axit béo bay hơi trở thành các dinh dưỡng cho vật chủ và làm tăng năng suất vật chủ nếu chúng cân bằng với dinh dưỡng ñược tiêu hóa và hấp thu ở ruột non Hơn nữa, bản

trở quá trình tiêu hóa ở dạ cỏ Sự liên kết chặt chẽ giữa lignin và cacbohydrat tạo các phức hợp ligno-hemicellulose/cellulose ở vách tế bào thực vật Các phương pháp chế biến nhằm thay ñổi một phần tính chất lý hóa của thức ăn nhằm làm tăng khả năng phân giải của VSV ñối với các thành phần xơ, do ñó làm tăng tính ngon miệng và tăng tỉ lệ tiêu hóa (Nguyễn Xuân Trạch, 2003)

1.4.2.1 Chế biến bảo quản thức ăn thô xanh bằng phương pháp ủ chua

Phương pháp ủ chua thức ăn xanh nhằm bảo quản thức ăn cho gia súc nhai lại ñược Nguyễn Xuân Trạch (2003) miêu tả như sau:

Diễn biến gồm 5 giai ñoạn chính:

(1) Sự sinh nhiệt do hô hấp tế bào thực vật: Khi cây thức ăn bị cắt ñứt nguồn dinh dưỡng thì hoạt ñộng sống của tế bào là dị hóa Quá trình dị hóa phân giải chất bột ñường ñể tạo thành khí CO2, H2O cùng năng lượng

C6H12O6 + 6O2 → 6H2O + 6CO2 + 673 Kcal/g

Như vậy, hố ủ không ngừng tăng nhiệt ñộ ñến một mức nào ñó sẽ làm chết

tế bào thực vật Cùng với quá trình hô hấp của tế bào còn có quá trình phân hủy hiếu khí của hệ vi sinh vật có sẵn trong thức ăn, hai quá trình này diễn ra song song làm cho lượng O2 của hố ủ cạn kiệt, tạo ñiều kiện yếm khí nhanh chóng Khi các tế bào thực vật trong thức ăn bị chết bởi nhiệt ñộ thì hệ thống bảo

vệ của tế bào mất tác dụng, lúc này các men phân giải protein hoạt ñộng mạnh, thủy phân protein thành các axit amin và các amin khác, một phần axit amin tiếp tục bị phân giải thành amoniac (NH3) Bên cạnh ñó các protein của vi sinh vật cũng bị phân giải bởi các men Như vậy, sự tổn thất protein của thức ăn ủ diễn ra chủ yếu ở giai ñoạn này

(2) Phân giải protein: Trong thức ăn ñem ủ 75% - 90% ni tơ tổng số tồn tại

ở dạng protein Sau khi thu hoạch, protein nhanh chóng bị phân giải (thủy phân mạch nối peptit) và do ñó mà hàm lượng protein có thể mất 50% sau một vài ngày phơi trên ruộng Mức ñộ phân giải này phụ thuộc vào loại thức ăn, hàm lượng VCK và nhiệt ñộ Khi thức ăn ñược ủ quá trình phân giải protein vẫn tiếp tục mặc dù có giảm xuống khi pH giảm Sản phẩm của quá trình phân giải protein này là các axit amin và peptit có ñộ dài khác nhau Quá trình biến ñổi tiếp tục ñối với axit amin sinh ra amoniac một mặt do các enzyme thực vật, nhưng chủ yếu là do hoạt ñộng của vi sinh vật

(3) Quá trình lên men tạo axit lactic: Có hai dạng lên men tạo axit lactic là lên men lactic ñồng loại (ñồng hình) và lên men lactic khác loại (dị hình)

Trong quá trình lên men lactic ñồng hình thì glucose sẽ ñược chuyển hóa theo chu trình Embden - Meyerhof ñể cuối cùng tạo thành hai axit pyruvic và NAD-H+, sau ñó axit pyruvic sẽ ñược khử thành axit lactic

C6H12O6 → 2CH3COCOOH + 4H

CH3COCOOH + 4H → 2CH3CHOHCOOH (axit lactic)

Lên men lactic dị hình của vi sinh vật là quá trình lên men không chỉ tạo ra axit lactic mà còn tạo ra các sản phẩm phụ khác như rượu, axit axetic, CO2…

C6H12O6 → 2CH3CHOHCOOH + C2H5OH + CO2

(4) Quá trình phân giải các chất có nitơ (N): Trong môi trường tự nhiên có nhiều loại vi sinh vật có khả năng sản sinh ra môi trường enzym proteaza (proteinaza, peptidaza) Các enzym xúc tác quá trình thủy phân liên kết peptit và một số liên kết khác làm cho phân tử protein ñược phân giải thành các hợp chất ñơn giản hơn Các chất này sẽ biến ñổi theo các trường hợp: (1) Dưới tác dụng của enzym peptidaza ngoại bào sẽ chuyển hóa tiếp thành axit amin; (2) Tế bào vi sinh vật hấp thu trực tiếp ñể làm nguyên liệu cho protein vi sinh vật; (3) Vi sinh vật tiếp tục phân giải tạo ra sản phẩm trung gian và NH3 Quá trình phân giải protein thành axit amin rất phức tạp tạo ra nhiều sản phẩm trung gian theo các sơ

ñồ sau:

HOOC – CH2NH2 – CH2 – SH + H2O → CH3COOH - HCOOH + H2S + NH3

Như vậy chúng ta càng hạn chế ñược quá trình phân giải protein trong hố ủ thì chất lượng thức ăn ủ càng cao

(5) Giai ñoạn ñình chỉ mọi sự lên men: ðây là giai ñoạn cuối cùng của quá trình ủ chua Số lượng vi sinh vật liên tục giảm xuống do trị số pH giảm trong ñiều kiện yếm khí, ña số vi sinh vật bị chết Tuy nhiên, do enzym trong tế bào của chúng vẫn tiếp tục hoạt ñộng, làm cho nồng ñộ các axit hữu cơ vẫn còn tăng sau một vài ngày Thực tế quá trình lên men ñã kết thúc, các loại vi sinh vật ngừng hoạt ñộng, các chất dinh dưỡng trong thức ăn không bị phân hủy Trị số

pH lúc này khá ổn ñịnh ở mức 3,9 - 4,5 Nếu vì lý do nào ñó làm cho thức ăn ủ bị hao hụt các axit hữu cơ (rửa trôi) thì pH sẽ tăng lên trên 4,5 và nhóm vi khuẩn clostridium sẽ hoạt ñộng phân hủy axit lactic thành axit butyric, phân hủy protein tạo NH3 Như vậy giữ cho môi trường yếm khí là rất quan trọng ñể bảo quản thức

ăn ủ chua

- Ý nghĩa: Việc ủ dự trữ thức ăn cho gia súc là rất cần thiết nhất là trong mùa khô Thức ăn ủ chua ngoài cung cấp năng lượng còn cung cấp cho gia súc vitamin và khoáng chất Vấn ñề ủ chua là rất cần thiết, không chỉ dự trữ thức ăn thô xanh ñể ñiều hòa lượng thức ăn trong các mùa vụ, thời tiết bất lợi cho trồng trọt mà còn ñể chế biến, dự trữ thức ăn có nguồn gốc ñộng vật, như các phụ phẩm của hải sản, hay của các lò mổ gia súc

- Ưu ñiểm

+ Giá thành rẻ hơn phương pháp phơi sấy, ít hao hụt chất dinh dưỡng, thích hợp với nhiều nước ñang phát triển ở nhiệt ñới vì không phụ thuộc vào ñiều

kiện thời tiết Các phụ phẩm nhiều nước, giàu protein, thu hoạch vào mùa mưa vẩn có thể chế biến, dự trữ bằng phương pháp này

+ Thức ăn ủ chua tổn thất dinh dưỡng tương ñối ít, lại giữ ñược hoạt tính sinh tố A, thường ñạt dược 1/3 so với dạng tươi

+ Ủ chua thức ăn không ñòi hỏi thiết bị tốn kém nên giá thành sản phẩm

hạ, dễ áp dụng trong ñiều kiện chăn nuôi nông hộ và trang trại nhỏ

+ Ủ chua thức ăn thường nâng cao ñược tỷ lệ tiêu hóa thức ăn

- Nhược ñiểm

+ Giai ñoạn ñầu của quá trình ủ chua, chất bột ñường bị tổn thất một phần

do hô hấp tế bào thực vật tạo thành nhiệt năng, nước và CO2 ðối với protein thì

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

+ Hàm lượng sinh tố D trong thức ăn ủ chua của cùng một loại cỏ, sau khi

ủ chua thường thấp hơn so với làm khô

+ Nếu ủ chua không ñúng quy cách dễ dẫn ñến thức ăn bị hư hỏng, không thể sử dụng làm thức ăn cho gia súc

1.4.2.2 Phương pháp kiềm hoá bằng ure trong bảo quản phụ phẩm nông nghiệp

Vũ Duy Giảng và cs (2008) cho biết, thực chất xử lý bằng urê cũng là xử

lý bằng NH3 một cách gián tiếp vì khi có nước và ureaza của vi sinh vật thì urê sẽ phân giải thành amoniac

CO(NH2)2+ H2O urease 2NH3+ CO2

Các nhà nghiên cứu cho rằng: trong thực tế sản xuất hiện nay thì lấy NH3

từ urê bằng quá trình ủ ướt rơm hay các thức ăn thô khác là phương pháp ñơn giản và thuận tiện hơn cả NaOH và NH3 làm cắt mạch liên kết giữa lignin với các thành phần khác của màng tế bào như cellulose, hemicellulose và protein Một phần hemicellulose trở thành hòa tan trong nước và các cấu trúc vốn không thể tác ñộng tới trở thành dễ dàng chịu tác ñộng của enzyme vi sinh vật Urê có thể sử dụng ñể xử lý rơm chủ yếu theo hai cách sau:

- Trên quy mô công nghiệp, rơm trộn với urê kết hợp với việc nghiền và

- Trên quy mô nông hộ rơm ñược trộn với urê rồi ủ trong các hào, hố hay các bao bì ñược nén chặt và giữ kín khí Khi xử lý rơm bằng urê cần ñảm bảo các ñiều kiện sau:

- Liều lượng urê sử dụng bằng 4-5% so với VCK của rơm

- Lượng nước sử dụng cần ñảm bảo cho ñộ ẩm của rơm sau khi trộn nằm trong khoảng 30-70% Nếu quá ít nước thì sẽ khó trộn ñều và nén chặt Nếu thêm quá nhiều nước sẽ làm mất urê do nước không ngấm hết vào rơm mà trôi mất và

dễ gây mốc Trong thực tế có thể dùng 6-10 lít nước/10kg rơm khô

- Các túi hay hố ủ phải ñược nén chặt và ñảm bảo kín khí ñể không cho amoniac sinh ra bị lọt ra ngoài làm mất hiệu lực xử lý và rơm sẽ bị mốc

- Thời gian ủ tuỳ thuộc vào nhiệt ñộ môi trường Nếu nhiệt ñộ không khí cao thì quá trình amoniac hoá sẽ nhanh, lạnh thì chậm lại Nếu nhiệt ñộ trên 300C thì thời gian ủ ít nhất là 7-10 ngày, 15-300C phải ủ 10-25 ngày, 5-150C thì phải ủ 25-30 ngày Phương pháp xử lý bằng urê an toàn hơn phương pháp xử lý bằng amoniac lỏng hoặc khí Hơn nữa, urê rẻ hơn NaOH và NH3 và rất sẵn vì nó là phân bón cho cây trồng.Mặt khác, urê là chất rắn nên dễ vận chuyển và sử dụng Tuy nhiên, phương pháp này vẫn có những khó khăn như: NH3 chỉ ñược giải phóng khi có enzyme urease và enzyme này chỉ hoạt ñộng trong ñiều kiện nhiệt

ñộ và ñộ ẩm nhất ñịnh Nhiệt ñộ và ñộ ẩm cao là ñiều kiện thuận lơi cho enzyme này hoạt ñộng Do ñó, xử lý urê chỉ thích hợp cho các nước nhiệt ñới Bên cạnh

ñó, mặc dù xử lý urê bổ sung NH3 cho vi sinh vật dạ cỏ, nhưng ñây vẫn là cách

bổ sung ñắt tiền bởi vì lượng urê cần dùng ñể ñảm bảo xử lý có hiệu lực ít nhất cao gấp 2 lần so với nhu cầu của vi sinh vật dạ cỏ Thêm vào ñó, ở các nước ñang phát triển do trợ cấp nông nghiệp ngày càng giảm nên gía urê có xu hướng tăng lên Việc áp dụng phương pháp này có thể sẽ mang lại hiệu quả kinh tế không cao nếu giá urê cao Do ñó, việc dùng thêm một chất kiềm khác rẻ hơn (như vôi chẳng hạn) kết hợp với một mức urê thấp có thể mang lại hiệu lực tốt hơn và bền vững hơn về mặt kinh tế (Lê ðức Ngoan, 2002)