thành phần dưỡng chất, tỷ lệ tiêu hóa vật chất hữu cơ và sự sinh khí mêtan (ch4) ở in vitro của một số loại cỏ hòa thảo

Với các lý do như trên, đề tài “Thành phần dưỡng chất, sự tiêu hóa vật chất hữu cơ và sự sinh khí mêtan CH4 ở in vitro của một số loại cỏ hòa thảo” được tiến hành nhằm đánh giá sự sản s

DƯƠNG TẤN TÀI

THÀNH PHẦN DƯỠNG CHẤT, TỶ LỆ TIÊU HÓA VẬT CHẤT HỮU CƠ VÀ SỰ SINH KHÍ

LOẠI CỎ HÒA THẢO

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CHĂN NUÔI - THÚ Y

2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

DƯƠNG TẤN TÀI

THÀNH PHẦN DƯỠNG CHẤT, TỶ LỆ TIÊU HÓA VẬT CHẤT HỮU CƠ VÀ SỰ SINH KHÍ

LOẠI CỎ HÒA THẢO

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CHĂN NUÔI - THÚ Y

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

GS Ts NGUYỄN VĂN THU

2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

LỜI CẢM TẠ

Trải qua quá trình dài học tập và nghiên cứu của bản thân, tôi đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp Trong khoảng thời gian đó tôi đã nhận được sự ủng

hộ, chia sẻ, giúp đỡ của gia đình, bạn bè và của quý Thầy Cô!

Trước hết con xin ghi nhớ mãi công ơn sinh thành và nuôi dưỡng của Cha Mẹ Sự hi sinh, yêu thương, động viên, an ủi chỉ bằng những cái xoa đầu,

nụ cười của Cha Mẹ đã là tất cả hành trang và là chỗ tựa vững chắc cho con tiếp bước Em luôn ghi nhớ những tình cảm, những hi sinh, khó nhọc mà anh Hai, Chị Ba, anh Năm trong gia đình dành cho em Đặt biệt, em xin gửi những lời yêu thương dành cho Cô, Dượng chín Đã giúp đỡ em rất nhiều để có thể được đi tiếp khi gia gặp đình khó khăn Những lời răng dạy của Cha Mẹ cùng tất cả những người thân con xin mang theo suốt thời gian của cuộc đời mình Cũng như Cha Mẹ đã cho phép con tạo cho gia đình một ít niềm vui, một vài

sự tự hào nho nhỏ với mọi người Con cám ơn Cha Mẹ!

Con xin chân thành biết ơn và khắc ghi những lời dạy bão, những lời khuyên, sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Văn Thu, cô Nguyễn Thị Kim Đông về chuyên môn cũng như trong cách đối nhân xử thế Thầy Cô đã tạo điều kiện tốt nhất cho con trong suốt thời gian theo học tại trường và thực hiện luận văn này

Con xin cám ơn quý Thầy Cô đã tận tình dạy bảo con trong suốt quá trình học tập tại trường

Chân thành cảm ơn Thạc sỹ Trương Thanh Trung, anh Phan văn Thái, chị Nguyễn Ngọc Đức An Như và chị Trần Thị Đẹp đã tận tình giúp đỡ và chia

sẻ những kinh nghiệm quí giá Thầy và anh chị đã hướng dẫn em về những kinh nghiệm đáng quý, xin cám ơn các bạn ở trại Chăn nuôi, Khoa NN&SHƯD, Trường Đại học Cần Thơ đã giúp đỡ tôi trong thời gian học và thực hiện đề tài

Sau cùng tôi xin cảm ơn người anh đồng tuổi Nguyễn Minh Đạo đã hổ trợ tận tình về vật chất lẫn tinh thần giúp tôi hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thành cám ơn!

Dương Tấn Tài

Thí nghiệm 2: Sử dụng ống tiêm thủy tinh có thể tích 50 ml (Menke et al., 1988), thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 5 nghiệm thức với 3 lần lặp lại Bao gồm các nghiệm thức: Cỏ ống, rơm, bắp ủ chua 14 ngày, cỏ voi ở mức độ 100% (các giá trị tính trên%DM)

Kết quả cho thấy, các loại thức ăn thô xanh có lượng khí gas, khí mêtan và khí cacbonic sinh ra tăng dần theo thời gian ở điều kiện in vitro Lượng khí sinh ra cao tại thời điểm 24 giờ và 72 giờ của cỏ chỉ (45,5 và 51,1 ml), cỏ lông tây (42,4 và 48,5 ml), cỏ mồm (42,5 và 49,3 ml), cỏ ống (41,6 và 49,3 ml), cỏ voi (44,0 và 49,5 ml), lục bình (38,3 và 47,2 ml), cỏ mulato (41,7 và 48,0 ml) rơm (8,6 và 49,4 ml), thân bắp (56,8 và 65,3 ml) Lượng khí mêtan và khí cacbonic tại thời điểm 72 giờ khá cao như: bắp ủ chua (11,3 và 39,0 ml), cỏ chỉ (10,5 và 33,1 ml),cỏ Voi (10,3 và 31,5 ml), rơm (10,6 và 31,1 ml), thân bắp khô (12,1 và 40,8 ml) do các loại thức ăn này có hàm lượng NFE khá cao, kích thích khả năng hoạt động của hệ vi sinh vật dạ

cỏ, đồng thời sinh ra khí CH 4 và CO 2 cao Mặt khác, các loại thức ăn này có chứa hàm lượng carbohydrat dễ tiêu hóa cao góp phần làm tăng tỉ lệ tiêu hóa Bên cạnh

đó, cùng thời điểm 72 giờ các loại thực liệu trong thí nghiệm có lượng khí CH 4 và

CO 2 (ml) sinh ra thấp hơn như: cỏ lông tây (9,77 và 30,9 ml), cỏ mồm (9,48 và 30,7 ml), cỏ ống (9,75 và 30,9 ml), cỏ mulato (8,72 và 28,3 ml), lục bình (8,98 và 30,7 ml) lượng khí sinh ra cũng thấp hơn tại thời điểm 24 giờ và 72 giờ như: Rơm (20,8 và 49,4 ml), lục bình (25,1 và 47,2 ml), cỏ mulato (27,9 và 48,0 ml) Một cách tổng quát

là những loại thức ăn có hàm lượng NFE, hàm lượng NDF và cacbohydrate cao thì lượng khí CH 4 và CO 2 (ml) sinh ra cao

CAM KẾT KẾT QUẢ

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào trước đây

Tác giả luận văn

Dương Tấn Tài

MỤC LỤC

LỜI CẢM TẠ i

TÓM LƯỢC ii

CAM KÊT KÊT QUẢ iii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH BẢNG vi

DANH SÁCH HÌNH vii

DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT viii

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN 1

2.1 Sơ lược về các thông số môi trường dạ cỏ 2

2.1.1 Vai trò của NH3 trong quá trình lên men dịch dạ cỏ 2

2.1.2 Vai trò của pH của dịch dạ cỏ 2

2.1.3 Axít béo bay hơi (VFA: Volatile Fatty Acid) 3

2.2 Quá trình tiêu hóa thức ăn 5

2.2.1 Sự nhai lại 5

2.2.2 Tiêu hóa cơ học 5

2.2.3 Sự sản sinh khí mêtan (CH4) trong dạ cỏ 6

2.3 Sự hấp thu các dưỡng chất ở gia súc nhai lại 8

2.3.1 Hấp thu các axít béo bay hơi 8

2.3.2 Hấp thu amoniac 8

2.3.3 Sự hấp thu urê 8

2.3.4 Hấp thu glucose 9

2.3.5 Hấp thu các ion và các vitamin 9

2.3.6 Hấp thu và chuyển ngược axít amin từ máu vào dạ cỏ 9

2.4 Đánh giá tỷ lệ tiêu hóa bằng phương pháp in vitro 9

2.4.1 Mô tả chung 10

2.4.2 Nguyên lý sinh khí 10

2.4.3 Sự phát triển hệ thống đo lường lượng khí sinh ra 11

2.4.4 Vai trò của sinh khí in vitro 12

2.4.5 Dự đoán tỉ lệ tiêu hóa và năng lượng trao đổi thức ăn 12

2.4.6 Mức tiêu thụ thức ăn biểu kiến 13

2.4.7 Tốc độ tiêu hóa thức ăn biểu kiến 13

2.4.8 Axít béo bay hơi biểu kiến 13

2.4.9 Dự đoán các chất kháng dưỡng 13

2.4.10 Sự tổng hợp protein vi sinh vật 14

2.4.11 Ước tính lượng CH4 thải ra ở in vitro 14

2.4.12 Hệ vi sinh vật dạ cỏ 15

2.5 Tác động tương hỗ của vi sinh vật trong dạ cỏ 19

2.6 Thực liệu dùng trong thí nghiệm 20

2.6.1 Cỏ lông tây (Bracharia multica) 21

2.6.2 Cỏ voi (Miscanthus sinensis) 21

2.6.3 Cỏ Chỉ (Cynodon dactylon) 23

2.6.4 Cỏ mồm (Hymenache acutigluma) 25

2.6.5 Rơm 25

2.6.6 Thân bắp khô; thân bắp và trái ủ chua (Zea mays) 26

2.6.7 Lục Bình (Eichhornia crassipes L.) 27

2.6.9 Cỏ ống (Panicum repens L) 29

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31

3.1 Phương tiện thí nghiệm 31

3.2 Vật liệu thí nghiệm 31

3.3 Phương pháp thí nghiệm 31

3.3.1 Bố trí thí nghiệm 31

3.3.3 Cách tiến hành 32

3.3.4 Phương pháp xử lý số liệu 33

3.3.2 Các chỉ tiêu theo dõi 33

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THẢO LUẬN 34

4.1 Thí nghiệm 34

4.1.1 Thành phần hóa học của các nghiệm thức trong thí nghiệm 34

4.1.2 So sánh lượng khí tổng số, CH4, CO2 theo thời gian 35

4.2 Thí nghiệm 2 42

4.2.1 Thành phần dưỡng chất của các loại thực liệu 42

4.2.2 Sự sinh khí và tỷ lệ tiêu hóa của các nghiệm thức theo thời gian 43

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 52

5.1 Kết luận 52

5.2 Đề xuất 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO 53

PHỤ CHƯƠNG 60

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1: Thành phần hoá học của cỏ lông tây 21

Bảng 2.2: Năng suất cỏ voi thay đổi theo mùa và thời gian thu hoạch ở Việt Nam 23

Bảng 2.3: Thành phần hoá học của cỏ voi 23

Bảng 2.4: Ảnh hưởng thời gian sinh trưởng đến năng suất cỏ chỉ (tấn chất khô/ha) 24 Bảng 2.5: Thành phần giá trị dinh dưỡng của cỏ chỉ tính theo (%) DM 25

Bảng 2.6: Thành phần hoá học và giá trị dinh dưỡng của cỏ mồm (%) 25

Bảng 2.7: Thành phần hóa học của rơm (%) 26

Bảng 2.8: Thành phần hóa học (%) của cây bắp ở các giai đoạn sinh trưởng khác nhau 27

Bảng 2.9: Thành phần dưỡng chất (g/kg) của lục bình 28

Bảng 2.10: Thành phần dưỡng chất tính theo (%) DM của cỏ Mulato 29

Bảng 2.11: Thành phần dưỡng chất tính theo (%) DM của cỏ ống 30

Bảng 4.1: Thành phần hóa học của các thực liệu trong thí nghiệm 1 35

Bảng 4.2: Sự khác về lượng khí sinh ra (ml) theo thời gian (giờ) giữa các nghiệm thức trong thí nghiệm 1 35

Bảng 4.3: Sự khác về lượng khí mêtan sinh ra theo thời gian giữa các nghiệm thức trong thí nghiệm 1 37

Bảng 4.4: Sự khác về lượng khí cacbonic sinh ra (ml) theo thời gian (giờ) giữa các nghiệm thức trong thí nghiệm 1 38

Bảng 4.5: Sự khác về lượng khí tổng số, mêtan và cacbonic sinh ra, tỷ lệ tiêu hóa DM và OM ở 72 giờ giữa các nghiệm thức trong thí nghiệm 1 39

Bảng 4.6: Thành phần hóa học của các thực liệu trong thí nghiệm 2 42

Bảng 4.7: Sự khác về lượng khí sinh ra (ml) theo thời gian (giờ) giữa các nghiệm thức trong thí nghiệm 2 43

Bảng 4.8: Sự khác về lượng khí mêtan sinh ra (ml) theo thời gian (giờ) giữa các nghiệm thức trong thí nghiệm 2 45

Bảng 4.9: Sự khác về lượng khí cacbonic sinh ra (ml) theo thời gian (giờ) giữa các nghiệm thức trong thí nghiệm 2 46

Bảng 4.10: Sự khác về lượng khí tổng số, mêtan và cacbonic sinh ra, tỷ lệ tiêu hóa DM và OM ở 72 giờ giữa các nghiệm thức trong thí nghiệm 2 47

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1 Cơ chế sản sinh CH4 trong thời gian tiêu hóa ở dạ cỏ 7

Hình 2.2: Sự liên quan giữa pH và hoạt lực của các nhóm VSV dạ cỏ 20

Hình 2.3 Cỏ lông tây 21

Hình 2.4 Cỏ voi 22

Hình 2.5 Cỏ chỉ 24

Hình 2.6 cỏ mồm 25

Hình 2.7 Rơm 26

Hình 2.8 Bắp khô 27

Hình 2.9 Lục bình 28

Hình 2.10 Cỏ Mulato 29

Hình 2.11 Cỏ ống 30

Hình 3.1 Water Bath 33

Hình 3.2 Ống tiêm 33

Hình 3.3 Máy đo khí 33

Hình 4.1 Sự sinh khí ở in vitro giữa các nghiệm thức theo thời gian của thí nghiệm 1

38

Hình 4.3: Lượng khí cacbonic sinh ra ở in vitro giữa các nghiệm thức theo thời gian trong thí nghiệm 1 39

Hình 4.4 Sự khác biệt về tỷ lệ tiêu hóa vật chất hữu cơ giữa các nghiệm thức trong thí nghiệm 1 40

Hình 4.5: Lượng CH4/g DOM sinh ra ở in vitro giữa các nghiệm thức tại thời điểm 72 giờ của thí nghiệm 1 41

Hình 4.6: Lượng khí tổng số sinh ra theo thời gian trong thí nghiệm 2 44

Hình 4.7: Lượng khí mêtan sinh ra ở in vitro giữa các nghiệm thức theo thời gian trong thí nghiệm 2 46

Hình 4.8: Lượng khí cacbonic sinh ra ở in vitro giữa các nghiệm thức theo thời gian trong thí nghiệm 2 47

Hình 4.9 Sự khác biệt về tỷ lệ tiêu hóa vật chất hữu cơ giữa các nghiệm thức ở in vitro trong thí nghiệm 2 49

Hình 4.10 Sự khác biệt về lượng CH4/gDOM sinh ra theo thời gian ở in vitro giữa các nghiệm thức trong thí nghiệm 2 50

DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT

DDM Vật chất khô tiêu hóa

DMD Tỷ lệ tiêu hóa vật chất khô

OM Vật chất hữu cơ

DOM Vật chất hữu cơ tiêu hóa

OMD Tỷ lệ tiêu hóa vật chất hữu cơ

ĐBSCL Đồng Bằng Sông Cửu Long

VFA Volatile fatty axít

TLTH Tỷ lệ tiêu hóa

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ

Nông nghiệp là một trong những hoạt động phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính cao nhất so với các hoạt động công nghiệp khác Người ta ước tính nông nghiệp góp phần phát thải khí nhà kính bao gồm 21 - 25% Cacbonic (CO2), 60% mêtan (CH4) và 65 - 80% nitơ oxit (N2O) (Moss et al., 2000)

Trong đó, hoạt động chăn nuôi phát thải ra ngoài môi trường khoảng 9% CO2, 37% CH4 và 65% N2O (Steinfeld et al.,2006) Chăn nuôi gia súc nhai lại là

ngành cung cấp thực phẩm rất lớn cho con người như sữa, thịt và các phụ phẩm khác (lông, da ) Tuy nhiên, chăn nuôi gia súc nhai lại đóng góp 8 - 10% khí thải nhà kính (CO2, CH4, NO2) mỗi năm (Bass, 2012) Những nghiên cứu làm giảm mêtan phát thải từ sự lên men dạ cỏ mà không giảm năng suất chăn nuôi là hai mong muốn của chiến lược làm giảm khí gây hiệu ứng nhà kính toàn cầu và phương tiện để nâng cao hiệu quả chuyển hoá thức ăn (Martin, 2008)

Gần đây, phương pháp in vitro sinh khí đã được sử dụng rộng rãi để ước lượng giá trị dinh dưỡng của thức ăn Menke et al (1979) lần đầu tiên đề xuất

và sử dụng in vitro sinh khí để dự đoán tỉ lệ lên tiêu hóa in vitro và năng lượng trao đổi Kỹ thuật in vitro sinh khí được nghiên cứu để ứng dụng trong việc

xác định tiêu hóa thức ăn với ưu điểm nhanh và tiện nghi hơn Gần đây hơn người ta quan tâm nhiều đến hiệu quả sử dụng thức ăn của gia súc, để làm giảm khí mêtan trong quá trình chăn nuôi

Đồng bằng sông cửu Long (ĐBSCL) có rất nhiều loại cỏ thích hợp cho chăn nuôi gia súc nhai lại cỏ mồm, cỏ voi, cỏ lông tây, cỏ mulato, lục bình , rơm, thân bắp khô… Việc cung cấp đầy đủ thức ăn chất lượng tốt cho gia súc nhai lại cũng là một thách thức lớn cho các nhà chăn nuôi hiện nay để đảm bảo gia súc phát triển tốt mà còn bảo vệ môi trường (Nguyễn văn Thu và Danh Mô,

2008) Theo Vũ Duy Giảng và ctv (2008) thì hầu hết gia súc nhai lại ở Việt

Nam được nuôi dưỡng bằng nguồn phụ phẩm nông nghiệp và thức ăn thô có chất lượng thấp Vì thế, ta cần biết rõ sự sản sinh khí của các loại thức ăn để tạo cơ sở phối hợp khẩu phần thích hợp nhằm giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính và cải thiện tỉ lệ tiêu hóa của gia súc nhai lại là vấn đề cần thiết Với các lý do như trên, đề tài “Thành phần dưỡng chất, sự tiêu hóa vật chất hữu cơ và sự sinh khí mêtan (CH4) ở in vitro của một số loại cỏ hòa thảo”

được tiến hành nhằm đánh giá sự sản sinh khí khí mêtan, khí cacbonic và khả

năng tiêu hóa dưỡng chất của một số loại cỏ hòa thảo ở in vitro Kết quả đạt được sẽ làm nền tảng cho các nghiên cứu về thức ăn ở in vivo và ứng dụng vào

thực tế để làm thức ăn cho gia súc nhai lại

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN

2.1 Sơ lược về các thông số môi trường dạ cỏ

Theo Preston và Leng (1991), môi trường dạ cỏ phụ thuộc vào:

Loại và khối lượng thức ăn ăn vào

Sự nhào trộn theo chu kỳ thông qua sự co bóp của dạ cỏ

Sự tiết nước bọt và nhai lại

Sự hấp thu các dưỡng chất từ dạ cỏ

Sự chuyển dịch các chất xuống bộ máy tiêu hoá

2.1.1 Vai trò của NH 3 trong quá trình lên men dịch dạ cỏ

Amoniac (NH3) trong dạ cỏ được tạo ra nhờ sự phân giải các protein, peptid, axít amin và các nguyên liệu nitơ hòa tan khác Urê, axít uric và nitrate được chuyển hóa nhanh chóng thành NH3 urê, axít uric và nitrate được chuyển hóa thành NH3 trong dạ cỏ Các axít nucleic trong dạ cỏ có lẽ cũng được phân giải rất mạnh thành NH3 (Preston and Leng, 1987) Theo Oosting & Waanders,

1993 thì nồng độ NH3 trong dịch dạ cỏ đòi hỏi đảm bảo tối đa cho vi sinh vật tăng trưởng trong phòng thí nghiệm có giá trị tối thiểu 20 - 50 mg/lít dịch dạ

cỏ Để thức ăn được phân giải tối đa bởi vi sinh vật dạ cỏ nhu cầu tối thiểu nồng độ NH3 trong dạ cỏ cao hơn mức tối thiểu khoảng 60 - 100 mg/lít

Theo Leng và Nolan (1984), các khẩu phần thức ăn khác nhau có ảnh hưởng đến mức NH3 thích hợp và nồng độ NH3 cao nhất có thể đạt mức 150 -

200 mg/lít Thiếu NH3 dẫn đến giảm hiệu quả hệ thống vi sinh vật dạ cỏ Khi thay đổi khẩu phần từ loại thức ăn tạo nồng độ NH3 cao thành loại thức ăn nồng độ NH3 thấp đến mức tới hạn

2.1.2 Vai trò của pH của dịch dạ cỏ

Nước bọt có dung dịch đệm bicarbonate (HCO3-), pH = 8 chứa nồng độ ion natri và photphate cao Nước bọt và sự di chuyển các ion bicarbonate (HCO3-) qua biểu mô dạ cỏ giúp cho sự ổn định pH Dung dịch đệm dạ cỏ là môi trường thích hợp cho sự phát triển của vi khuẩn, nấm và protozoa yếm khí

và cho phép axít béo bay hơi tích tụ trong dạ cỏ Môi trường trung tính ở dạ cỏ luôn được duy trì do pH của dạ cỏ được điều chỉnh liên tục bởi quá trình trên Ðiều kiện pH dạ cỏ là kết quả thể hiện từ sự tương tác của quá trình lên men vi sinh vật với cơ chất và được xem như là cơ sở để nhận định về sự thay đổi số lượng vi sinh vật dạ cỏ Tỉ lệ tiêu hóa (TLTH) thức ăn có liên hệ đến pH,

khi pH 5,8 TLTH chất hữu cơ (OM), vách tế bào (NDF) và đạm thấp và tăng ở

pH = 6,2, nhưng chỉ hơi tăng ở pH = 7,0 (Shaver et al., 1984) Người ta tính

được khi tăng pH lên 0,1 đơn vị thì tiêu hóa ADF (xơ axít) tăng 3,6 đơn vị Sự sản sinh axít acêtic tăng ở pH 6,2 - 6,6 trong khi axít propionic và axít butyric chỉ tăng khi pH từ 5,8 - 6,2 Sự hiện diện cao của carbohydrate dễ hòa tan sẽ giảm giá trị pH, do sự tích lũy axít béo bay hơi cao trong thời gian ngắn chưa kịp hấp thu từ sự lên men các carbohydrate hòa tan Nhiều tác giả cho thấy pH thay đổi theo thời gian sau khi cho ăn (Van Soest, 1994; Kanjanapruthipong và Leng, 1998) Nhìn chung gia súc ăn nhiều thức ăn hỗn hợp dễ dẫn đến sự hạ

thấp pH dịch dạ cỏ hơn thức ăn thô (Lana et al., 1998)

Hoạt lực của vi sinh vật phân giải xơ đạt mức tối ưu khi pH dạ cỏ bằng khoảng 6,8 và sẽ giảm rõ rệt khi pH dạ cỏ xuống dưới 6,2 Bổ sung quá nhiều thức ăn tinh vào khẩu phần có thể làm giảm hoạt lực phân giải xơ do axít béo bay hơi được sinh ra nhiều và nhanh làm giảm đột ngột pH dạ cỏ Do vậy, trong trường hợp bổ sung thức ăn cần phải cho ăn đều đặn để tránh giảm đột ngột pH dạ cỏ (Nguyễn Xuân Trạch, 2004)

2.1.3 Axít béo bay hơi (VFA: Volatile Fatty Acid)

Các axít béo bay hơi, chủ yếu là axít axetic (C2), axít propyonic (C3), axít butyric (C4) và một lượng nhỏ các axít khác (izobytyric, valeric, izovaleric) Các axít béo bay hơi này được hấp thu qua vách dạ cỏ vào máu và là nguồn năng lượng chính cho vật chủ Chúng cung cấp khoảng 70 - 80% tổng số năng lượng được gia súc nhai lại hấp thu Trong khi đó gia súc dạ dày đơn lấy năng lượng chủ yếu từ glucoza và lipit hấp thu ở ruột Tỷ lệ giữa các axít béo bay hơi phụ thuộc vào bản chất của các loại glucoza có trong khẩu phần Các axít béo bay hơi được sinh ra trong dạ cỏ được cơ thể bò sữa sử dụng vào các mục đích khác nhau:

Axít acetic (CH3COOH): được bò sữa sử dụng chủ yếu để cung cấp năng lượng thông qua chu trình Creb sau khi được chuyển hóa thành axetyl-CoA

Nó cũng là nguyên liệu chính để sản xuất ra các loại mỡ, đặc biệt là mỡ sữa Axít propionic (CH3CH2COOH): chủ yếu được chuyển đến gan, tại đây

nó được chuyển hóa thành đường glucoza Từ gan glucoza sẽ được chuyển vào máu nhằm bảo đảm sự ổn định nồng độ glucoza huyết và tham gia vào trao đổi chung của cơ thể Đường glucoza được bò sữa sử dụng chủ yếu làm nguồn năng lượng cho các hoạt động thần kinh, nuôi thai và hình thành đường lactoza trong sữa Một phần nhỏ axít lactic sau khi hấp thu qua vách dạ cỏ được chuyển hóa ngay thành axít lactic và có thể được chuyển hóa tiếp thành glucoza và glycogen

Axít butyric (CH3CH2CH2COOH): được chuyển hóa thành bêta hydroxybutyric khi đi qua vách dạ cỏ, sau đó được sử dụng như một nguồn năng lượng bởi một số mô bào, đặc biệt là cơ xương và cơ tim Nó cũng có thể được chuyển hóa dễ dàng thành ceton và gây độc hại cho bò sữa khi có nồng

-độ hấp thu quá cao Hoạt -động lên men gluxit của vi sinh vật dạ cỏ còn giải phóng ra một khối lượng khổng lồ các thể khí, chủ yếu là CO2 và CH4 Các thể khí này không được bò sữa lợi dụng, mà chúng đều được thải ra ngoài cơ thể thông qua phản xạ ợ hơi

Tùy theo vào khẩu phần, thời gian di chuyển thức ăn và pH trong dạ cỏ

mà axit béo bay hơi thay đổi 70 - 150 mM/lít Axit acetic chiếm tỉ lệ cao nhất 70% trong tổng số axít béo bay hơi Ðối với thức ăn là thực vật chưa thành

thục axít acetic thấp và axít propionic cao (McDonald et al., 1995) Các loại

axít béo mạch dài có giá trị cung cấp năng luợng cao cho vật chủ do vì chúng giải phóng nhiều năng lượng ở dạng ATP (Preston và Leng, 1987) Axít béo bay hơi được hấp thu chủ yếu tại dạ cỏ, dạ tổ ong và nồng độ axít béo bay hơi

ở dạ cỏ cao hơn khoảng 47% so với dạ lá sách Ðối với một số loại thức ăn giàu đường thì sản phẩm lên men tại dạ cỏ có sản sinh ra một lượng axít latic

và sự hiện diện của nó với nồng độ cao trong máu gây ra sự mất kiểm soát chức năng hấp thu của dạ cỏ

Vài giờ sau khi bò ăn, một lượng axít béo bay hơi trong dạ cỏ bắt đầu tăng do kết quả lên men thức ăn ở dạ cỏ Việc sản sinh ra axít béo bay hơi cao nhất thông thường xuất hiện trong dạ cỏ 2 đến 3 giờ sau khi ăn khẩu phần có nhiều thức ăn tinh và 4 - 5 giờ với khẩu phần có nhiều thức ăn thô Axít béo bay hơi sản sinh ra trong dạ cỏ thường được hấp thu ngay và tăng lên trong máu Một khi VFA trong máu đạt đến một ngưỡng nhất định thì độ ngon miệng của con gia súc giảm Ngưỡng này cao hay thấp chịu ảnh hưởng của nhu cầu năng lượng của con vật VFA tiếp tục được hấp thụ và chuyển hóa bởi

tế bào, do vậy khi lượng VFA trong máu giảm thì độ ngon miệng của con gia súc sẽ lại tăng lên Vì tốc độ sản sinh axít béo bay hơi trong dạ cỏ khi cho ăn thức ăn thô thấp nên cơ chế này ít có ảnh hưởng trực tiếp đến lượng thu nhận thức ăn thô

2.2 Quá trình tiêu hóa thức ăn

2.2.1 Sự nhai lại

Thức ăn sau khi ăn được nuốt xuống dạ cỏ và lên men ở đó Phần thức ăn chưa được nhai kỹ nằm trong dạ cỏ và dạ tổ ong, thỉnh thoảng lại được ợ lên xoang miệng với những miếng không lớn và được nhai kỹ ở miệng Khi thức

ăn đã được nhai lại kỹ và thấm nước bọt lại được nuốt trở lại dạ cỏ Sự nhai lại diễn ra 5 - 6 lần trên ngày, mỗi lần kéo dài khoảng 50 phút Thời gian nhai lại phụ thuộc vào bản chất vật lý của thức ăn, trạng thái sinh lý của con vật, cơ cấu khẩu phần, nhiệt độ môi trường thức ăn thô trong khẩu phần càng ít thì thời gian nhai lại càng ngắn Trong điều kiện yên tĩnh gia súc sẽ bắt đầu nhai lại (sau khi ăn) nhanh hơn Cường độ nhai lại mạnh nhất vào buổi sáng và buổi chiều Hiện tượng nhai lại sẽ bắt đầu xuất hiện khi bê con được cho ăn thức ăn thô (DeLaval, 2002)

2.2.2 Tiêu hóa cơ học

Khi ăn thức ăn thô bò thường ăn vào dưới dạng các mẫu thức ăn với kích thước lớn nên vi sinh vật dạ cỏ khó có thể tấn công và lên men hoàn toàn Chất chứa dạ cỏ liên tục được nhào trộn nhờ sự co bóp theo nhịp của vách dạ

cỏ và dạ tổ ong thỉnh thoảng được ợ lên theo từng miếng vào thực quản và trở lại xoang miệng Phần chất lỏng trong miệng thì được nuốt ngay, còn phần thức ăn thô được thấm nước bọt và nhai kỹ lại trước khi được nuốt trở lại dạ

cỏ để lên men tiếp

Hiện tượng nhai lại bắt đầu xuất hiện khi bê được cho ăn thức ăn thô Quá trình nhai lại chịu ảnh hưởng của một số yếu tố như trạng thái sinh lý của con vật, cơ cấu khẩu phần, nhiệt độ môi trường… tác nhân chính làm cho con vật nhai lại có thể là do sự kích thích của thức ăn vào niêm mạc tiền đình dạ cỏ Một số loại thức ăn, nhất là những thức ăn chức ít hoặc không có thức ăn thô

có thể không kích thích được phản xạ nhai lại Thời gian con vật dành để nhai lại phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng và tính chất của xơ trong khẩu phần Thức ăn thô trong khẩu phần càng ít thì thời gian nhai lại càng ngắn Trong điều kiện yên tĩnh gia súc sẽ bắt đầu nhai lại nhanh hơn Cường độ nhai lại mạnh nhất vào buổi sáng và buổi chiều Mỗi ngày bò chăn thả thường dành khoảng 8 giờ để nhai lại, bằng với thời gian gặm cỏ Mỗi miếng ợ lên nhai lại được nhai 40 - 50 lần, do vậy thức ăn thô được nghiền nhiều hơn trong quá trình nhai lại so với trong quá trình ăn

2.2.3 Sự sản sinh khí mêtan (CH 4 ) trong dạ cỏ

Đường ruột phát thải CH4 như một kết quả của quá trình lên men vi sinh vật của các thành phần thức ăn Mêtan là một chất khí không màu, không mùi,

được sản xuất chủ yếu trong dạ cỏ (87%) và (13%) trong ruột già (Murray et

al., 1976; Torrent and Johnson, 1994) Khí mêtan dạ cỏ thoát ra ngoài chủ yếu

từ sự ợ hơi của động vật Việc chuyển đổi nguyên liệu thức ăn chăn nuôi để sản sinh CH4 trong dạ cỏ liên quan đến các hoạt động tổng hợp của các loài vi sinh vật khác nhau, với các bước cuối cùng được thực hiện bởi vi khuẩn

methanogenic (McAllister et al., 1996; Moss et al., 2000) Tiêu hóa vi sinh vật

(vi khuẩn, nguyên sinh động vật và nấm) thủy phân protein, tinh bột và vách tế bào thực vật thành các axít amin và đường Những sản phẩm đơn giản này sau

đó được lên men thành axít béo bay hơi, hydro (H2) và cacbonic (CO2) bởi các

vi sinh vật tiêu hóa cơ bản và chuyển hóa Acetate, propionate, butyrate, là chính, sau đó được hấp thu và sử dụng các vật chủ Nơi sản xuất nhiều H2 là những vi sinh vật sản xuất axít axetic trong con đường lên men (Van Soest, 1982; Hegarty and Gerdes, 1998)

Nó được sử dụng bởi các vi khuẩn khác, chủ yếu là methanogens được hiện

diện trong hệ sinh thái vi sinh vật hỗn hợp Moss et al., (2000) cho rằng sản

xuất CH4 có thể được tính từ stoichiometry của các chính hình thành trong quá trình lên men, nghĩa là, acetate (C2), propionate (C3) và butyrate (C4) như sau: CH4 = 0,45 C2 - 0,275 C3 + 0,40 C4 Như vậy, tỉ lệ mol của ảnh hưởng đến sản xuất của CH4 Kết quả sản xuất acetate và butyrate là tạo ra CH4, trong khi hình thành propionate là một con đường cạnh tranh sử dụng H2 trong dạ

cỏ (Baker 1997) Tỉ lệ acetate/propionate dạ cỏ ở in vivo được đánh giá có ảnh hưởng cao bởi khả năng của vi khuẩn để sản xuất CH4 trong ống nghiệm Gia súc có tỉ lệ acetate/propionate thấp cũng có giá trị pH dạ cỏ thấp, và thí

nghiệm trong in vitro chứng thực các khái niệm pH có ảnh hưởng lớn trên CH4sản xuất và acetate: tỉ lệ propionate (Lana et al., 1998)

Giảm trong sản xuất CH4 có thể là kết quả của một mức độ giảm của quá trình lên men trong dạ cỏ hoặc từ một sự thay đổi thành phần trong theo

hướng giảm acetate và tăng propionate (Boadi, 2004) Tamminga (1992) lưu ý rằng nếu giảm tiêu hóa dạ cỏ được bù bằng tăng tiêu hóa trong ruột non thay

vì trong các túi dạ dày, nó có thể được coi là một lợi thế cho động vật

Sự sản sinh CH4 có thể ảnh hưởng bởi quá trình tiêu hóa tự nhiên của Carbohydrat như là Cellulose, hemicellulose và chất không hòa tan (Moe and

Tyrell, 1979; Takahashi, 2001; Santoso et al., 2003) Estermann et al (2002)

chứng minh rằng có sự tương quan mạnh mẽ giữa CH4 sinh ra và tiêu hóa

NDF từ con bò cái và con bê Bên cạnh đó, theo nghiên cứu của Santoso et al

(2007) trên cừu cho ăn khẩu phần cỏ Timothy tươi có CH4 (g/kg NDF tiêu hóa) sinh ra cao hơn cừu cho ăn rơm Mêtan sản sinh trên cừu tăng dần khi hàm lượng NDF tiêu hóa tăng dần

Hình 2.1 Cơ chế sản sinh CH4 trong thời gian tiêu hóa ở dạ cỏ

(Nguồn: Sejian et al., 2012)

Moe and Tyrell (1979) báo cáo rằng các thành phần vách tế bào ví dụ như cellulose khi lên men trong thời gian dài và làm tăng tỷ lệ acetate/propionate

gây ra sự gia tăng sản xuất mêtan Theo Lee et al (2003) mêtan sản xuất trong

yến mạch là cao hơn khi ủ 6 giờ đầu tiên nhưng sản xuất lúc 24 giờ ủ là ít hơn

so với bất kỳ loại ngũ cốc khác Herrer-Saldana et al (1990) cho thấy rằng yến

mạch có chứa lượng tương đối cao carbohydrates hòa tan hơn bắp và lúa mì nhanh chóng bị phân hủy trong vòng 2 giờ và sau đó hầu như không bị phân hủy bởi cấu trúc phức tạp của nó

2.3 Sự hấp thu các dƣỡng chất ở gia súc nhai lại

2.3.1 Hấp thu các axít béo bay hơi

Các axít béo bay hơi chủ yếu là axít axêtic, axít propionic, axít butyric và một lượng nhỏ các axít khác (izobutyric, valeric, izovaleric) Các axít này được hấp thu qua vách dạ cỏ vào máu và là nguồn năng lượng chính cho vật chủ Chúng cung cấp khoảng 70 - 80% tổng số năng lượng được gia súc hấp thu Tỉ lệ giữa các axít béo bay hơi phụ thuộc vào bản chất của các loại glucid

có trong khẩu phần

Axít béo bay hơi được hấp thu bằng cách khuếch tán qua vách dạ cỏ Khoảng 25% được hấp thu ở phần sau dạ cỏ Vì lượng này rời khỏi dạ cỏ cùng với thức ăn

Giá trị pH của dịch dạ cỏ có ảnh hưởng lớn tới sự hấp thu các axít béo bay hơi, các nhà khoa học đã chứng minh rằng ở pH = 6,4 trong dạ cỏ có cả anion của axít béo và cả axít béo tự do Khi pH cao hơn từ 7,0 - 7,5 tốc độ hấp thu các axít béo giảm rõ rệt, điều đó phụ thuộc vào H+

có lẽ liên quan với số lượng tương đối của axít béo ở dạng không phân ly Các tác giả nhận thấy rằng ngay đến tận 24 - 48 giờ sau khi ăn, hàm lượng axít béo bay hơi trong máu tĩnh mạch cửa vẫn còn cao hơn trong máu động mạch

2.3.2 Hấp thu amoniac

Amoniac được giải phóng từ nguồn nitơ protein và phi protein bởi vi sinh vật dạ cỏ sẽ được hấp thu một phần ngay ở dạ dày trước Tốc độ hấp thu amoniac phụ thuộc vào chỉ số pH Ở môi trường kiềm sự hấp thu tiến hành nhanh hơn ở môi trường axít Nếu dư thừa amoniac sẽ được hấp thu vào máu

để đưa đến gan Ở gan amoniac sẽ được tổng hợp thành urê, lượng urê này một phần nhỏ sẽ được bài tiết qua nước tiểu, một phần lớn đi vào tuyến nước bọt và được nuốt xuống dạ cỏ trở thành nguồn cung cấp nitơ cho vi sinh vật

2.3.3 Sự hấp thu urê

Urê của khẩu phần hoặc theo nước bọt vào dạ cỏ cũng như urê được chuyển từ máu qua vách dạ cỏ bị phân giải nhanh chóng bởi urease của vi khuẩn thành amoniac và khí cacbonic nên nồng độ của urê trong dạ cỏ giảm rõ rệt Trong điều kiện nuôi dưỡng bình thường, dạ cỏ không thấy có urê hoặc chỉ

có một ít nhưng khi cho ăn urê thì ở 20 - 48 phút đầu trong dạ cỏ có nhiều urê chưa phân giải, sau đó urê giảm dần, sau 75 - 80 phút thường chỉ còn thấy dấu vết hoặc một lượng không quá vài mg/100ml

2.3.4 Hấp thu glucose

Lên men thức ăn trong dạ cỏ là lên men các đường hòa tan, tinh bột trong khẩu phần nhưng lượng glucose hấp thu được chỉ bằng một phần nhỏ so với lượng glucose trong thức ăn Phần lớn tinh bột có khả năng đề kháng với sự lên men của dạ cỏ và phần còn lại sẽ được chuyển xuống tiêu hóa ở phần dưới

bộ máy tiêu hóa và được hấp thu tại đó

2.3.5 Hấp thu các ion và các vitamin

Tính ổn định tương đối của các thành phần ion trong dạ cỏ được duy trì nhờ sự hấp thu nhanh của các ion vô cơ và sự chuyển nước từ máu vào dạ cỏ Khi áp suất thẩm thấu của dịch dạ cỏ vượt khỏi một mức độ ổn định còn nếu

áp suất thẩm thấu lại thấp hơn mức này thì một quá trình ngược lại xảy ra

Sự hấp thu các vitamin nhóm B ở dạ cỏ, các nhà khoa học cho rằng, trong điều kiện nuôi dưỡng bình thường không có sự hấp thu vitamin nhóm B vì vitamin trong dạ cỏ là một trong những thành phần của cơ thể vi sinh vật và nó không ở trạng thái tự do

2.3.6 Hấp thu và chuyển ngược axít amin từ máu vào dạ cỏ

Đa số các nhà nghiên cứu đều đi đến kết luận rằng axít amin có thể được hấp thu từ xoang dạ cỏ vào máu và sự hấp thu này là một trong những con đường xâm nhập nitơ vào cơ thể từ ống tiêu hóa, trước khi lượng axít amin trong máu tĩnh mạch dạ cỏ có ít hơn so với máu động mạch, như vậy sự hấp thu các axít amin phụ thuộc vào mức độ của chúng trong dạ cỏ

2.4 Đánh giá tỷ lệ tiêu hóa bằng phương pháp in vitro

Phương pháp sinh khí in vitro ra đời dựa trên nền tảng của in vitro Tilley

và Terry (1963), sự tiêu hóa vi sinh vật dạ cỏ có thể quan sát được trong điều kiện ống nghiệm dưới sự tham gia của vi sinh vật dạ cỏ trong môi trường nước bọt nhân tạo của McDougall (1948) Kết quả của sự lên men này có thể được

quan sát từ thức ăn còn lại sau khi được tiêu hóa ở phương pháp sinh khí in

vitro Tilley và Terry (1963) hoặc từ sản phẩm sinh ra của sự tiêu hóa ở phương

pháp sinh khí in vitro của Menke et al (1979)

Mặc dù phương pháp in vitro của Menke et al (1979) đã được đánh giá

và cho thấy có nhiều thuận lợi trong ước lượng thức ăn như ít tốn chi phí, nhanh nhưng nó vẫn còn những hạn chế nhất định: 1) yêu cầu phải có gia súc

để cung cấp dịch dạ cỏ; 2) cách đo lường vật chất không bị tiêu hóa phức tạp

có thể dẫn đến sai số lớn, đặc biệt các loại thức ăn có chứa tannin cao, do

tannin có thể tan trong môi trường ủ của in vitro nhưng đây lại là thành phần không thể tiêu hóa (Makkar, 2004) Từ những hạn chế trên El Shaer et al

(1987) đã đề nghị sử dụng phân làm nguồn vi sinh vật thay thế cho dịch dạ cỏ

trong phương pháp tiêu hóa in vitro và Menke et al (1979) giới thiệu phương pháp sinh khí in vitro, thay thế cho việc đo trọng lượng trong phương pháp in

vitro Tilley và Terry (1963) bằng sự đo lượng khí sinh ra từ sự lên men Từ đó

sinh khí in vitro được ra đời bởi Menke et al (1979)

CH4, H2 Các VFA giải phóng kích thích chất đệm sinh khí và đo lường được

trong hệ thống sinh khí in vitro Lượng khí sinh ra trong hệ thống sinh khí in

vitro có thể được ghi nhận qua một hay nhiều thời điểm khác nhau Sự sinh

khí này được xem như là sản phẩm hoạt động tiêu hóa thức ăn của vi sinh vật

dạ cỏ và phản ánh được khả năng tiêu hóa của mỗi loại thức ăn

2.4.2 Nguyên lý sinh khí

Khi thức ăn được ủ trong môi trường in vitro sẽ được chuyển thành các

axít béo bay hơi, khí CO2, CH4 và tế bào vi sinh vật Trong môi trường in vitro

có chất đệm bicarbonate, khi VFA sinh ra lập tức CO2 được giải phóng để ổn

định pH Như vậy, lượng khí sinh ra trong hệ thống sinh khí in vitro bao gồm

khí sinh ra trực tiếp từ sự lên men là CO2, CH4, H2 và khí sinh ra gián tiếp từ sự lên men là CO2 Đối với thức ăn thô, khoảng 50% khí sinh ra từ chất đệm và phần còn lại là lượng khí sinh ra trực tiếp từ quá trình lên men (Blummel và Orskov, 1993) Còn đối với thức ăn hỗn hợp, khí sinh ra từ chất đệm khoảng

60% (Getachew et al., 1998)

Người ta thấy rằng mỗi mmol axít béo bay hơi sinh ra sẽ giải phóng khoảng 0,8 - 1,0 mmol CO2 từ dung dịch đệm và điều này còn phụ thuộc vào hàm lượng photphate hiện diện trong dung dịch đệm (Beuvink và Spoelstra, 1992; Blummel và Orskov, 1993) Đặc biệt lượng khí sinh ra có mối tương quan cao với VFA và từ đó người ta xem lượng khí sinh ra như là một chỉ thị

để đo lường sản phẩm sinh ra từ quá trình lên men trong kỹ thuật sinh khí in

vitro (Blummel và Orskov, 1993) Lượng khí sinh ra còn phụ thuộc vào thành

phần dưỡng chất của thức ăn, thức ăn chứa nhiều carbohydrate có lượng khí sinh ra cao Trong khi sự lên men của đạm giải phóng khí chỉ với lượng nhỏ khí sinh ra từ sự lên men béo thì không đáng kể (Makkar, 2003)

2.4.3 Sự phát triển hệ thống đo lường lượng khí sinh ra

Từ những năm 1884 người ta đã phát hiện có một lượng khí đáng kể sinh

ra trong dạ cỏ và lượng khí đó có mối liên hệ gần với sự lên men trong dạ cỏ Nhưng việc đo lường lượng khí sinh ra này chỉ bắt đầu chú ý và thực hiện vào những năm 1940 (Williams, 2000)

Điều đó được xem như là nền tảng để in vitro sinh khí ra đời Mãi đến những năm 1960 thì kỹ thuật in vitro sinh khí được chấp nhận như là một kỹ

thuật ước lượng thức ăn cho gia súc (Williams, 2000) Lợi dụng áp lực do khí

sinh ra, ở trường đại học Hohenheim Đức đã tiến hành chuẩn hóa kỹ thuật in

vitro sinh khí dựa trên dụng cụ đo khí chính là quan sát pittông của ống tiêm

thủy tinh (Menke et al., 1979) Kỹ thuật này được áp dụng rộng rãi để dự đoán

tỉ lệ tiêu hóa in vitro và năng lượng trao đổi ở Đức (Menke et al., 1979; Menke

và Steigass, 1988) Trong kỹ thuật này lượng khí sinh ra được xác định ở 24 giờ lên men trong ống tiêm 100 ml khoảng 200 mg mẫu thức ăn, kết hợp với thành phần hóa học thức ăn để dự đoán tỉ lệ tiêu hóa vật chất hữu cơ và năng lượng trao đổi

Nhờ sự tiện lợi của in vitro sinh khí nên nó được chú ý nghiên cứu phát

triển nhằm tăng thêm khả năng hữu dụng và tính xác thực trong đánh giá thức

ăn Williams (2000) và các cộng sự tại Viện nghiên cứu môi trường và đồng cỏ Anh (IGER) đã sử dụng máy biến áp để đo lượng khí sinh ra trong phương

pháp in vitro sinh khí để cho kết quả xác thực, tiện lợi và giảm lao động Trong

quy trình này thức ăn được lên men trong chai đóng kín và sử dụng máy biến

áp để đo lượng khí sinh ra trong chai theo thời điểm khác nhau Lượng khí sinh ra sẽ được lấy ra sau mỗi lần đo Lượng khí sinh ra được ghi nhận sau mỗi 3 - 4 giờ trong 24 giờ lên men đầu tiên và tần số ghi nhận giảm dần sau đó cho đến lần ghi nhận sau cùng là 120 - 144 giờ lên men Các số liệu này có thể được qui về các hàm tính toán để dự đoán động lực tiêu hóa của thức ăn

Một hệ thống tự động khác được Beuvink et al (1992) nghiên cứu ở

Viện sức khỏe và khoa học gia súc Hà Lan Tác giả dựa trên sự thay đổi trọng lượng dịch thay thế bởi khí lên men trong 24 giờ để qui đổi về lượng khí sinh

ra Tiếp theo Pell và Schofield (1993) đưa ra một hệ thống tự động khác tại Đại học Cornell Mỹ, hệ thống này sự dụng máy cảm áp kết nối với máy tính

để đo lượng khí sinh ra trong chai sinh khí Hệ thống này không sử dụng hệ thống thông khí sau mỗi lần ghi nhận kết quả, tức là áp lực trong chai lớn lên dần và người ta ghi nhận kết quả qua sự thay đổi áp suất theo thời gian ủ Sau

đó hệ thống này được gắn thêm khóa điện, khóa này có thể mở khi cảm áp không hoạt động và khóa sẽ tự động mở, đóng theo cài đặt của người kỹ thuật

Nhìn chung in vitro sinh khí ra đời đến nay được phát triển rất mạnh và

đạt được những hệ thống thiết bị hiện đại và tiện nghi trong đo lường lượng

khí sinh ra Các hệ thống in vitro sinh khí tự động sử dụng rất tiện nghi và

giảm được công lao động trong việc xác định động lực tiêu hóa, tỉ lệ tiêu hóa tiềm năng và phạm vi tiêu hóa của các loại thức ăn Tuy nhiên nó đòi hỏi phải tốn nhiều kinh phí cho dụng cụ thiết bị và khó trở thành một kỹ thuật ước

lượng phổ biến (Makkar, 2003) Kỹ thuật in vitro sinh khí của Menke et al

(1979) có thể thích ứng với nhiều điều kiện phòng thí nghiệm khác nhau và đặc biệt thích ứng cao cho các nước đang phát triển vì ít tốn chi phí cho dụng

cụ thiết bị và thao tác thực hiện đơn giản hơn (Makkar, 2003)

2.4.4 Vai trò của sinh khí in vitro

Phương pháp in vitro sinh khí đã được sử dụng rộng rãi để ước lượng giá trị dinh dưỡng thức ăn Phương pháp in vitro sinh khí được sử dụng để dự đoán nhiều chỉ tiêu khác nhau trong đánh giá thức ăn Menke et al (1979) lần đầu tiên đề xuất và sử dụng in vitro sinh khí để dự đoán tỉ lệ tiêu hóa in vitro

và năng lượng trao đổi (ME) Gần đây người ta quan tâm nhiều đến hiệu quả

sử dụng thức ăn thô cho gia súc Cho nên kỹ thuật in vitro sinh khí được

nghiên cứu để ứng dụng trong việc xác định động lực tiêu hóa thức ăn với ưu điểm nhanh và tiện nghi hơn Tham số quan trọng hơn cả để diễn tả khả năng

sử sụng thức ăn là mức tiêu thụ thức ăn, tham số này cũng có thể được dự

đoán từ in vitro sinh khí (Getachew et al., 1998) Phương pháp in vitro sinh

khí còn được dùng để dự đoán các chất khoáng dưỡng có trong thức ăn (Makkar, 2003) Dựa vào kết quả lượng khí sinh ra có mối liên hệ rất gần với axít béo bay hơi, người ta thiết lập được phương trình hồi quy để dự đoán

lượng axít béo bay hơi trong dạ cỏ (Blummel et al., 1999) Nhìn chung phương pháp in vitro sinh khí như là một công cụ hữu hiệu để dự đoán các chỉ

số dinh dưỡng thức ăn gia súc nhai lại, phương pháp này dự đoán được nhiều tham số phản ánh được giá trị dinh dưỡng của các loại thức ăn khác nhau

2.4.5 Dự đoán tỉ lệ tiêu hóa và năng lƣợng trao đổi thức ăn

Việc dự đoán tỉ lệ tiêu hóa thức ăn và năng lượng trao đổi (ME) từ thành phần hóa học thông qua các hàm hồi qui trước đây đã được sử dụng rộng rãi Sau đó có nhiều phương pháp phân tích khác được ra đời như tỉ lệ tiêu hóa in

vitro, in situ, vi vitro sinh khí các phương pháp này đã được đánh giá và

phân tích trong nhiều báo cáo khoa học và cho thấy chúng dự đoán được các

tham số trên thí nghiệm in vitro xác thực hơn phương pháp phân tích hóa học (Lopéz et al., 2000) Đặc biệt phương pháp in vitro sinh khí được sản xuất bởi Menke et al (1979) rất hữu hiệu trong việc dự đoán tỉ lệ tiêu hóa và năng

lượng thức ăn (Makkar, 2003) Natarja et al (1998) cho biết thêm sử dụng in

vitro sinh khí kết hợp với thành phần hóa học đánh giá 96% sự thay đổi ME

2.4.6 Mức tiêu thụ thức ăn biểu kiến

Yếu tố chính làm hạn chế khả năng sử dụng thức ăn thô của gia súc nhai lại là mức tiêu thụ thức ăn Cho nên việc dự đoán mức tiêu thụ thức ăn, đặc biệt là thức ăn thô xơ là một chỉ tiêu quan trọng trong dinh dưỡng gia súc nhai lại Phương pháp nền tảng để dự đoán chỉ tiêu này là quan sát trong điều kiện

in vivo Sau đó hệ thống tẩy rửa Van Soest ra đời và cho thấy NDF (xơ trung

tính) có mối liên hệ với mức tiêu thụ thức ăn Đặc biệt khi in vitro sinh khí ra đời người ta tin tưởng vào in vitro sinh khí hơn khi dự đoán mức tiêu thụ thức

ăn (Getachew et al., 1998)

Bước đầu người ta thấy rằng khí sinh ra từ DM lên men có mối liên hệ ý nghĩa với mức tiêu thụ và sau đó khi kiểm chứng với khí lên men từ NDF cho thấy diễn tả được 82% sự thay đổi về mức tiêu thụ thức ăn trong khi chỉ có 75% ở DM (Blummel và Becker, 1997)

2.4.7 Tốc độ tiêu hóa thức ăn biểu kiến

Trong các quan điểm mới gần đây về sự tiêu hóa thức ăn ở gia súc nhai lại, không chỉ quan tâm về tiềm năng tiêu hóa mà còn rất quan tâm đến hiệu quả tiêu hóa (phạm vi tiêu hóa) của thức ăn, vì sự tận dụng thức ăn ở động vật không chỉ phụ thuộc vào tiềm năng tiêu hóa của thức ăn mà còn phụ thuộc rất lớn vào tốc độ thức ăn đi qua đường tiêu hóa Tham số phạm vi tiêu hóa sẽ diễn tả tốt 2 yếu tố trên Diễn tả được phạm vi tiêu hóa thức ăn sẽ cung cấp một cơ sở hữu dụng để đánh giá khả năng tận dụng được dưỡng chất từ thức

ăn đó cho nhai lại Trong nhiều báo cáo gần đây người ta thấy rằng phân tích

động lực lên men thức ăn bằng in vitro sinh khí thuận tiện hơn nhờ ít tốn thời

gian, chi phí và công lao động

2.4.8 Axít béo bay hơi biểu kiến

Chỉ số VFA trong dạ cỏ đóng vai trò quan trọng trong ước tính lượng thức ăn Axít béo bay hơi là kết quả hoạt động lên men thức ăn của vi sinh vật

là nguồn năng lượng quan trọng cung cấp cho vật chủ trong hệ thống sinh lý dinh dưỡng của gia súc nhai lại Xuất phát từ đó, có nhiều nghiên cứu ra đời

nhằm tìm mối quan hệ giữa axít béo bay hơi ở in vivo và in vitro sinh khí để

dự đoán chỉ số này hữu hiệu hơn Các kết quả này đã cho thấy có tiềm năng

trong dự đoán axít béo bay hơi ở in vivo bởi in vitro sinh khí

2.4.9 Dự đoán các chất kháng dƣỡng

In vitro sinh khí có thể dùng để xác định các chất kháng dưỡng trong thức

ăn và nó tỏ ra tiện ích hơn các phương pháp khác (Makkar, 2003) Để xác định

được mức độ ảnh hưởng của chất kháng dưỡng trong thức ăn bằng in vitro sinh

khí người ta sẽ bổ sung thêm chất bất hoạt của chất kháng dưỡng vào hệ thống

in vitro sinh khí và so với sự sinh khí ở trường hợp không bổ sung chất bất hoạt

Để đánh giá ảnh hưởng của tannin trong thức ăn người ta sử dụng chất bất hoạt

là polyethylen glycol (Mauricio et al., 1999) Makkar (2003) cho biết in vitro

sinh khí đã được ứng dụng nhiều trong các nghiên cứu về ảnh hưởng và tương tác của các chất kháng dưỡng như phenol, tannin, saponin Tổng hợp từ nhiều

kết quả nghiên cứu, Makkar (2003) kết luận rằng in vitro sinh khí là một công

cụ đơn giản, tốn ít chi phí để nghiên cứu các ảnh hưởng và tương tác các chất kháng dưỡng chứa trong thức ăn gia súc nhai lại

2.4.10 Sự tổng hợp protein vi sinh vật

Sinh khối vi sinh vật dạ cỏ là nguồn protein chính cho gia súc nhai lại Sự tổng hợp vi sinh vật trong dạ cỏ là kết quả của một chuỗi trao đổi và quan hệ phức tạp trong dạ cỏ Việc dự đoán sự tổng hợp vi sinh vật dạ cỏ quan trọng và

là cốt lõi trong dinh dưỡng nhai lại Một số hệ thống dinh dưỡng tiêu biểu như NRC có sử dụng chỉ số tổng hợp vi sinh vật dạ cỏ để dự đoán năng suất vật nuôi Mặc dù hiện nay có một số dự đoán vi sinh vật tổng hợp đáng tin cậy như purine, đánh dấu N, nhưng hầu hết các kỹ thuật này đòi hỏi thực hiện trên thú sống nên chưa mang lại hiệu quả cao trong ước lượng Trong thực tế người ta biết được rằng sự tổng hợp protein vi sinh vật liên quan mật thiết đến kết quả

lên men trong sự tiêu hóa in vitro (Menke et al., 1979)

2.4.11 Ƣớc tính lƣợng CH 4 thải ra ở in vitro

Trong quá trình tiêu hóa thức ăn trong dạ cỏ, ngoài các sản phẩm chính tạo ra là các VFA và protein vi sinh vật có vai trò cung cấp năng lượng và đạm cho gia súc còn tạo ra thêm một số sản phẩm phụ khác như CO2, CH4, H2 trong đó đáng lưu ý nhất là CH4, nó làm ô nhiễm môi trường khi được bài thải

ra ngoài bằng sự ợ hơi Người ta ước lượng thấy rằng sự bài thải mêtan trong tiêu hóa loài nhai lại đã làm tổn thất 2 - 12 % năng lượng của thức ăn

(Wilkerson et al., 1995) Trong truyền thống, sự bài thải CH4 từ gia súc nhai lại được xác định từ trong điều kiện thú sống, điều này đã làm tốn nhiều kinh

phí trong đánh giá Trong một trắc nghiệm gần đây, Getachew et al (2005) thấy rằng in vitro sinh khí có thể dùng để xác định mêtan thải ra từ sự tiêu hóa Trên thực tế đã có một số nghiên cứu sử dụng in vitro sinh khí để dự đoán

mêtan trong quá trình tiêu hóa thức ăn của vi sinh vật dạ cỏ để đưa ra các

chiến lược làm giảm mêtan và cho kết quả rất tiềm năng (Getachew et al.,

2005)

2.4.12 Hệ vi sinh vật dạ cỏ

Hệ vi sinh vật cộng sinh trong dạ cỏ và dạ tổ ong rất phức tạp và thường gọi chung là vi sinh vật dạ cỏ Hệ vi sinh vật dạ cỏ gồm có nhóm chính là vi khuẩn (Bacteria), động vật nguyên sinh (Protozoa) và nấm (Fungi); ngoài ra

còn có mycoplasma, các loại virus và các thể thực khuẩn Mycoplasma, virus

và thể thực khuẩn không đóng vai trò quan trọng trong tiêu hóa thức ăn Quần thể vi sinh vật dạ cỏ có sự biến đổi theo thời gian và phụ thuộc vào tính chất của khẩu phần ăn Hệ vi sinh vật dạ cỏ đều là vi sinh vật yếm khí và sống chủ yếu bằng năng lượng sinh ra từ quá trình lên men các chất dinh dưỡng

Trong dạ cỏ có môi trường rất ổn định về các tính chất lý hóa tạo điều kiện thuận lợi cho hệ vi khuẩn và động vật đơn bào phát triển Các vi khuẩn phát triển nhờ phân giải chất xơ trong thức ăn Các động vật đơn bào protozoa lại ăn các vi khuẩn để sinh trưởng và phát triển, cơ thể nó cuối cùng lại là nguồn thức ăn động vật cho động vật chủ là các động vật ăn cỏ

Vi khuẩn (Bacteria)

Vi khuẩn xuất hiện trong dạ cỏ loài nhai lại trong lứa tuổi còn non, mặc

dù chúng được 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 chính trong quá trình tiêu hóa xơ

Tổng số vi khuẩn trong dạ cỏ thường là 109 - 1011 tế bào/g chất chứa dạ

cỏ Trong dạ cỏ vi khuẩn ở thể tự do chiếm khoảng 30%, số còn lại bám vào các mẩu thức ăn, trú ngụ ở các nếp gấp biểu mô và bám vào protozoa

Trong dạ cỏ có khoảng 60 loài vi khuẩn đã được xác định Sự phân loại

vi khuẩn dạ cỏ có thể được tiến hành dựa vào cơ chất mà vi khuẩn sử dụng hay sản phẩm lên men cuối cùng của chúng Sau đây là một số nhóm vi khuẩn dạ

cỏ chính:

Vi khuẩn phân giải xenluloza Vi khuẩn phân giải xenluloza có số lượng rất lớn trong dạ cỏ của những gia súc sử dụng khẩu phần giàu xenluloza

Những loài vi khuẩn phân giải xenluloza quan trọng nhất là Bacteroides

succinogenes, Butyrivibrio fibrisolvens, Ruminoccocus flavefaciens, Ruminococcus albus, Cillobacterium cellulosolvens

Vi khuẩn phân giải hemixenluloza: Hemixenluloza khác xenluloza là chứa cả đường pentoza và hexoza và cũng thường chứa axít uronic Những vi khuẩn có khả năng thuỷ phân xenluloza thì cũng có khả năng sử dụng hemixenluloza Tuy nhiên, không phải tất cả các loài sử dụng được

hemixenluloza đều có khả năng thuỷ phân xenluloza Một số loài sử dụng hemixenluloza là Butyrivibrio fibrisolvens, Lachnospira multiparus và Bacteroides ruminicola Các loài vi khuẩn phân giải hemixenluloza cũng như

vi khuẩn phân giải xenluloza đều bị ức chế bởi pH thấp

Vi khuẩn phân giải tinh bột Trong dinh dưỡng carbohydrat của loài nhai lại, tinh bột đứng vị trí thứ hai sau xenluloza Phần lớn tinh bột theo thức ăn vào dạ cỏ, được phân giải nhờ sự hoạt động của VSV Tinh bột được phân giải bởi nhiều loài vi khuẩn dạ cỏ, trong đó có những vi khuẩn phân giải xenluloza

Những loài vi khuẩn phân giải tinh bột quan trọng là Bacteroides amylophilus,

Succinimonas amylolytica, Butyrivibrio fibrisolbvens, Bacteroides ruminantium, Selenomonas ruminantium và Steptococcus bovis

Vi khuẩn phân giải đường: Hầu hết các vi khuẩn sử dụng được các loại polysaccharid nói trên thì cũng sử dụng được đường disaccharid và đường monosaccharid Celobioza cũng có thể là nguồn năng lượng cung cấp cho nhóm

vi khuẩn này vì chúng có men bêta- glucosidaza có thể thuỷ phân cellobioza

Các vi khuẩn thuộc loài Lachnospira multiparus, Selenomonas ruminantium

đều có khả năng sử dụng tốt hydratcacbon hoà tan

Vi khuẩn sử dụng các axít hữu cơ: Hầu hết các vi khuẩn đều có khả năng

sử dụng axít lactic mặc dù lượng axít này trong dạ cỏ thường không đáng kể trừ trong những trường hợp đặc biệt Một số có thể sử dụng axít succinic, malic, fumaric, formic hay acetic

Những loài sử dụng axít lactic là Veillonella gazogenes, Veillonella

alacalescens, Peptostreptococcus elsdenii, Propioni bacterium và Selenomonas lactilytica

Vi khuẩn phân giải protein: Trong số những loài vi khuẩn phân giải protein và sinh amoniac thì Peptostreptococus và Clostridium có khả năng lớn nhất Sự phân giải protein và axít amin để sản sinh ra amoniac trong dạ cỏ có ý nghĩa quan trọng đặc biệt cả về phương diện tiết kiệm nitơ cũng như nguy cơ

dư thừa amoniac Amoniac cần cho các loài vi khuẩn dạ cỏ để tổng hợp nên sinh khối protein của bản thân chúng, đồng thời một số vi khuẩn đòi hỏi hay được kích thích bởi axít amin, peptit và isoaxít có nguồn gốc từ valine, leucine

và isoleucine Như vậy, cần phải có một lượng protein được phân giải trong dạ

cỏ để đáp ứng nhu cầu này của vi sinh vật dạ cỏ

Vi khuẩn tạo mêtan: Nhóm vi khuẩn này rất khó nuôi cấy trong ống nghiệm, cho nên những thông tin về những VSV này còn hạn chế Các loài vi

khuẩn của nhóm này là Methano baccterium, Methano ruminantium và

Methano forminicum.

Vi khuẩn tổng hợp vitamin: Nhiều loài vi khuẩn dạ cỏ có khả năng tổng hợp các vitamin nhóm B và vitamin K

Động vật nguyên sinh (Protozoa)

Protozoa có trong dạ cỏ của gia súc nhai lại bắt đầu từ khi chúng ăn thức

ăn là thực vật khô Protozoa có mặt trong dạ cỏ của bò khi ăn thức ăn nhiều xơ mật độ thấp dưới 100.000 Protozoa/1 ml dịch dạ cỏ (Nguyễn Văn Thu, 2010) Trái lại, khẩu phần ăn có nhiều tinh bột và đường, mật độ protozoa có thể lên đến 4.000.000 con/ml dịch dạ cỏ Khi quần thể protozoa cao có thể đạt tới 70% sinh khối vi sinh vật trong dịch dạ cỏ và vi khuẩn chỉ có 30% (Leng và Preston, 1991) Hầu hết các protozoa có mặt trong dạ cỏ động vật ăn cỏ là protozoa kỵ khí Một vài loài protozoa có khả năng phân giải chất xơ có trong thức ăn Tuy nhiên, cơ chất chính của chúng là đường và tinh bột, chúng sẽ được hấp thu nhanh chóng và dự trữ dưới dạng polydextran, đây là dạng sẽ được huy động ra theo nhu cầu để cung cấp năng lượng cho duy trì và sinh trưởng của protozoa

Có sự tác động tương hỗ giữa protozoa và vi khuẩn, protozoa ăn và tiêu hóa vi khuẩn, loại ra xác trôi nổi trong dịch dạ cỏ (Coleman, 1975), chính vì thế mà làm giảm lượng vi khuẩn bám vào mẫu thức ăn Với những thức ăn dễ tiêu hóa thì điều này sẽ không có ý nghĩa lớn, nhưng đối với thức ăn khó tiêu thì sẽ làm tăng thời gian tiêu hóa thức ăn

Khi mật độ protozoa trong dạ cỏ cao, một tỉ lệ lớn vi khuẩn bị protozoa

ăn và tiêu hóa Trường hợp nhóm Entodinia nhiều (khoảng 2 triệu con protozoa/ml dịch dạ cỏ) thì tất cả vi khuẩn tự do trong dịch dạ cỏ sẽ bị ăn mất

đi, chiếm khoảng 30% tổng lượng sinh khối (Coleman, 1975)

Protozoa có một số tác dụng chính như sau:

Tiêu hoá tinh bột và đường: Tuy có một vài loại protozoa có khả năng phân giải xenluloza nhưng cơ chất chính vẫn là đường và tinh bột, vì thế mà khi gia súc ăn khẩu phần nhiều bột đường thì số lượng protozoa tăng lên

Xé rách màng tế bào thực vật: Tác dụng này có được thông qua tác động

cơ học và làm tăng diện tích tiếp xúc của thức ăn, do đó mà thức ăn dễ dàng chịu tác động của vi khuẩn

Tích lũy polysaccarit: Protozoa có khả năng nuốt tinh bột ngay sau khi

ăn và dự trữ dưới dạng amylopectin Polysaccarit này có thể được phân giải về sau hoặc không bị lên men ở dạ cỏ mà được phân giải thành đường đơn và được hấp thu ở ruột Điều này không những quan trọng đối với protozoa mà còn có ý nghĩa dinh dưỡng cho gia súc nhai lại nhờ hiệu ứng đệm chống phân

giải đường quá nhanh làm giảm pH đột ngột, đồng thời cung cấp năng lượng

từ từ hơn cho nhu cầu của bản thân vi sinh vật dạ cỏ trong những thời gian xa bữa ăn

Bảo tồn mạch nối đôi của các axít béo không no: Các axít béo không no mạch dài quan trọng đối với gia súc (linoleic, linolenic) được protozoa nuốt và đưa xuống phần sau của đường tiêu hoá để cung cấp trực tiếp cho vật chủ, nếu không các axít béo này sẽ bị làm no hoá bởi vi khuẩn

Tuy nhiên nhiều ý kiến cho rằng protozoa trong dạ cỏ có một số tác hại nhất định:

Protozoa không có khả năng sử dụng NH3 như vi khuẩn Nguồn nitơ đáp ứng nhu cầu của chúng là những mãnh protein thức ăn và vi khuẩn Nhiều nghiên cứu cho thấy protozoa không thể xây dựng protein bản thân từ các amit được Khi mật độ protozoa trong dạ cỏ cao thì một tỷ lệ lớn vi khuẩn bị protozoa thực bào Mỗi protozoa có thể thực bào 600 - 700 vi khuẩn trong một giờ ở mật độ vi khuẩn 109/ml dịch dạ cỏ Do có hiện tượng này mà protozoa

đã làm giảm hiệu quả sử dụng protein nói chung Protozoa cũng góp phần làm tăng nồng độ amoniac trong dạ cỏ do sự phân giải protein của chúng

Protozoa không tổng hợp được vitamin mà sử dụng vitamin từ thức ăn hay do vi khuẩn tạo nên nên làm giảm rất nhiều vitamin cho vật chủ

Với tính chất hai mặt như trên protozoa có vai trò khác nhau tùy theo bản chất của khẩu phần Đối với những khẩu phần dựa trên thức ăn thô nghèo protein thì hoạt động của protozoa là không có lợi cho vật chủ, do đó loại bỏ chúng trong dạ cỏ sẽ làm tăng năng suất gia súc Ngược lại, đối với khẩu phần giàu thức ăn tinh có nhiều protein thì sự hiện diện và hoạt động của protozoa lại là có lợi

Nấm (Fungi)

Nấm trong dạ cỏ thuộc loại yếm khí Nấm là vi sinh vật đầu tiên xâm nhập và tiêu hoá thành phần cấu trúc tế bào thực vật bắt đầu từ bên trong Đồng thời nó phá vỡ cấu trúc tế bào thực vật Sự công phá này làm cho vi khuẩn bám vào các cấu trúc tế bào thực vật Do đó nấm giữ vai trò quan trọng đặc biệt trong việc công phá lên men các nguyên liệu không hòa tan của màng

tế bào và sự có mặt của nấm làm tăng quá trình tiêu hóa xơ Những loài nấm

được phân lập từ dạ cỏ trâu, bò gồm: Neocallimastix frontalis, Piramonas

communis và Sphaeromonas communis

Chức năng của nấm trong dạ cỏ là: Mọc chồi phá vỡ cấu trúc thành tế bào thực vật, làm giảm độ bền chặt của cấu trúc này, góp phần làm tăng sự phá

vỡ các mảnh thức ăn trong quá trình nhai lại Sự phá vỡ này tạo điều kiện cho

Bacteria và men của chúng bám vào cấu trúc tế bào và tiếp tục quá trình phân

giải xenluloza.Mặt khác, nấm cũng tiết ra các loại men tiêu hoá xơ Phức hợp men tiêu hoá xơ của nấm dễ hoà tan hơn so với men của vi khuẩn Chính vì thế nấm có khả năng tấn công các tiểu phần thức ăn cứng hơn và lên men chúng với tốc độ nhanh hơn so với vi khuẩn.Như vậy sự có mặt của nấm giúp làm tăng tốc độ tiêu hoá xơ Điều này đặc biệt có ý nghĩa đối với việc tiêu hoá thức ăn xơ thô bị lignin hoá

2.5 Tác động tương hỗ của vi sinh vật trong dạ cỏ

Vi sinh vật dạ cỏ, cả ở thức ăn và ở biểu mô dạ cỏ, kết hợp với nhau trong quá trình tiêu hoá thức ăn, loài này phát triển trên sản phẩm của loài kia

Sự phối hợp này có tác dụng giải phóng sản phẩm phân giải cuối cùng của một loài nào đó, đồng thời tái sử dụng những yếu tố cần thiết cho loài sau Ví dụ,

vi khuẩn phân giải protein cung cấp amoniac, axít amin và isoaxít cho vi khuẩn phân giải xơ Quá trình lên men dạ cỏ là liên tục và bao gồm nhiều loài tham gia

Trong điều kiện bình thường giữa vi khuẩn và protozoa cũng có sự cộng sinh có lợi, đặc biệt là trong tiêu hoá xơ Tiêu hoá xơ mạnh nhất khi có mặt cả

vi khuẩn và protozoa Một số vi khuẩn được protozoa ăn vào có tác dụng lên men trong đó tốt hơn vì mỗi protozoa tạo ra một kiểu “dạ cỏ mini” với các điều kiện ổn định cho vi khuẩn hoạt động Một số loài ciliate còn hấp thu oxy

từ dịch dạ cỏ giúp đảm bảo cho điều kiện yếm khí trong dạ cỏ được tốt hơn Protozoa nuốt và tích trữ tinh bột, hạn chế tốc độ sinh axít lactic, hạn chế giảm

pH đột ngột, nên có lợi cho vi khuẩn phân giải xơ

Tuy nhiên giữa các nhóm vi khuẩn khác nhau cũng có sự cạnh tranh điều kiện sinh tồn của nhau Chẳng hạn, khi gia súc ăn khẩu phần ăn giàu tinh bột nhưng nghèo protein thì số lượng vi khuẩn phân giải xenluloza sẽ giảm và do

đó mà tỷ lệ tiêu hoá xơ thấp Đó là vì sự có mặt của một lượng đáng kể tinh bột trong khẩu phần kích thích vi khuẩn phân giải bột đường phát triển nhanh nên sử dụng cạn kiệt những yếu tố dinh dưỡng quan trọng (như các loại khoáng, amoniac, axít amin, isoaxít) là những yếu tố cũng cần thiết cho vi khuẩn phân giải xơ vốn phát triển chậm hơn

Hình 2.2: Sự liên quan giữa pH và hoạt lực của các nhóm VSV dạ cỏ

Mặt khác, tương tác tiêu cực giữa vi khuẩn phân giải bột đường và vi khuẩn phân giải xơ còn liên quan đến pH trong dạ cỏ Chenost và Kayouli (1997) giải thích rằng quá trình phân giải chất xơ của khẩu phần diễn ra trong dạ

cỏ có hiệu quả cao nhất khi pH > 6,2, ngược lại quá trình phân giải tinh bột trong dạ cỏ có hiệu quả cao nhất khi pH < 6,0 Tỷ lệ thức ăn tinh quá cao trong khẩu phần sẽ làm cho VFA sản sinh ra nhanh, làm giảm pH dịch dạ cỏ và do đó

mà ức chế hoạt động của vi khuẩn phân giải xơ

Tác động tiêu cực cũng có thể thấy rõ giữa protozoa và vi khuẩn Như đã trình bày ở trên, protozoa ăn và tiêu hoá vi khuẩn, do đó làm giảm tốc độ và hiệu quả chuyển hoá protein trong dạ cỏ Với những loại thức ăn dễ tiêu hoá thì điều này không có ý nghĩa lớn, song đối với thức ăn nghèo N thì protozoa

sẽ làm giảm hiệu quả sử dụng thức ăn nói chung Loại bỏ protozoa khỏi dạ cỏ làm tăng số lượng vi khuẩn trong dạ cỏ Thí nghiệm trên cừu cho thấy tỷ lệ tiêu hoá vật chất khô tăng 18% khi không có protozoa trong dạ cỏ (Preston và Leng, 1991)

Như vậy, cấu trúc khẩu phần ăn của động vật nhai lại có ảnh hưởng rất lớn đến sự tương tác của hệ VSV dạ cỏ Khẩu phần giàu các chất dinh dưỡng không gây sự cạnh tranh giữa các nhóm VSV, mặt cộng sinh có lợi có xu thế biểu hiện rõ

Nhưng khẩu phần nghèo dinh dưỡng sẽ gây ra sự cạnh tranh gay gắt giữa các nhóm VSV, ức chế lẫn nhau, tạo khuynh hướng bất lợi cho quá trình lên men thức ăn nói chung

2.6 Thực liệu dùng trong thí nghiệm

Họ Hòa thảo hay họ Lúa hoặc họ Cỏ là một họ thực vật một lá mầm (lớp Liliopsida), với danh pháp khoa học là Poaceae, còn được biết dưới danh pháp khác là Gramineae Trong họ này có khoảng 668 chi và khoảng 10.035 loài cỏ Người ta ước tính rằng các đồng cỏ chiếm khoảng 20% toàn bộ thảm thực vật trên Trái Đất Họ này là họ thực vật quan trọng nhất đối với toàn bộ nền kinh

tế của loài người, bao gồm cả các bãi cỏ và cỏ cho gia súc cũng như là nguồn lương thực chủ yếu (ngũ cốc) cho toàn thế giới, hay các loại tre, trúc được sử dụng rộng rãi ở châu Á trong xây dựng (wikipedia.com, 2014)

2.6.1 Cỏ lông tây (Bracharia multica)

Loại cỏ thân bò trên mặt đất, rễ nhiều, thân dài 0,6 - 2,0 m, lá to bản, có lông Giống cỏ này có nguồn gốc từ Châu Phi (hình 2.3) Chúng thuộc giống

cỏ đa niên, giàu protein, dễ trồng, chịu được đất ẩm ướt Ở Việt Nam cỏ lông tây được nhập trồng ở Nam Bộ từ năm 1887 tại các cơ sở nuôi bò sữa, nay đã trở thành cây mọc tự nhiên ở khắp hai miền Nam Bắc (Nguyễn Thiện, 2003) Sau 1,5 - 2 tháng trồng thì có thể thu hoạch lứa đầu Từ đó cứ khoảng 30 ngày thì thu hoạch được một lần, trừ mùa khô phải hơn hai tháng mới cắt được nên thu hoạch lúc cỏ cao 50 - 60 cm và khi thu hoạch thì nên cắt cách mặt đất 5 -

10 cm Cỏ lông tây rất thích hợp trồng ở các vùng đồng bằng, năng suất cỏ thay đổi nhiều, có nơi đạt 120 tấn/ha trong 5 lần cắt (Nguyễn Thiện, 2003) Chúng ta có thể trồng cỏ lông tây ở đất bùn lầy, đất ruộng, đất bãi, bờ đê, ven

hồ ao, bờ sông suối (Nguyễn Thiện, 2003)

Hình 2.3 Cỏ lông tây Bảng 2.1: Thành phần hoá học của cỏ lông tây

Cỏ lông tây 22,3 9,38 30,4 16,4 1,37 48,7

Nguồn: Lưu Hữu Mãnh et al., 1999 DM: vật chất khô; CP: protein thô; EE: béo thô; CF: xơ thô; NFE:

Chiết chất không đạm; ME: năng lượng trao đổi.

2.6.2 Cỏ voi (Miscanthus sinensis)

Cỏ Voi (Hình 2.4) có nguồn gốc từ Nam Phi, được phân bố rộng rãi ở khắp các nước nhiệt đới và á nhiệt đới Cỏ Voi nhập từ Uganda vào Mỹ (1913), Australia (1914), Cuba (1917), Brazil (1920) Cỏ Voi được nhập vào Việt Nam năm 1908 và là giống cỏ cao sản đầu tiên được trồng ở nước ta Cỏ Voi là một

trong những giống cỏ cho năng suất chất xanh cao nhất trong điều kiện thâm canh ở Việt Nam (Lê Đức Ngoan và ctv., 2005)

Theo Nguyễn Thiện (2003) và Đào Lệ Hằng (2008) cỏ Voi thuộc họ Hoà Thảo là cây lâu năm và có các đặc điểm như: thân đứng có thể cao từ 4 - 6 m, nhiều đốt như mía, mọc thành bụi Những đốt gần gốc thường ra rễ và hình thành cả thân ngầm phát triển thành bụi to, rễ phát triển mạnh ăn sâu vào đất

có khi tới 2 m Lá hình dài có mũi nhọn ở đầu, nhẵn, bẹ lá dẹt, ngắn và phát triển có khi dài đến 30 cm, rộng 2 cm Hoa chùm, hình chùy giống đuôi chó, màu vàng nhạt

Hình 2.4 Cỏ voi

Cỏ voi cần lượng nước cao và ưa đất tốt, màu mỡ có tầng canh tác sâu,

pH từ 6 - 7, đất không bùn, úng, đất cát Ngoài ra đối với đất pha cát, đất thịt tương đối khô hay ẩm cỏ Voi có thể thích ứng nhưng không chịu ngập nước Phải thu cắt thường xuyên để duy trì tỷ lệ lá cho gia súc ăn ngon miệng (Horne and Stur, 2000)

Theo Horne và Stur (2000) cỏ voi đòi hỏi điều kiện thâm canh cao nên không phát triển tốt trong điều kiện khô hạn Cỏ voi không chịu được khí hậu khô hạn quá lâu, giai đoạn sinh trưởng chính trong mùa hè khi nhiệt độ và ẩm

độ cao, sinh trưởng chậm trong mùa đông và mẫn cảm với sương muối Nhiệt

độ thích hợp cho sinh trưởng là 25 - 400 0

C, thấp nhất là 150 0C Theo Nguyễn Thị Hồng Nhân và Nguyễn Văn Hớn (2009) cỏ voi có ưu điểm là dù bị cắt liên tục nhưng vẫn không ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng Tùy theo điều kiện đất đai, phân bón, chăm sóc và thời gian thu hoạch cỏ voi có thể cho năng suất xanh từ 100 – 300 tấn/ha/năm, còn theo Duke (1983) năng suất chất xanh của cỏ Voi có thể lên đến 500 tấn/ha/năm

Bảng 2.2: Năng suất cỏ voi thay đổi theo mùa và thời gian thu hoạch ở Việt Nam

DM (%)

14,57 18,20 19,57 21,10 21,53 23,78

(Nguồn: Viện chăn nuôi, 2001)

Thành phần hóa học của thức ăn xanh phụ thuộc vào giống, điều kiện khí hậu của từng vùng, kỹ thuật canh tác và giai đoạn sinh trưởng của cỏ Theo Nguyễn Nghi và Vũ Văn Độ (1995) cỏ voi có hàm lượng vật chất khô tăng theo ngày tuổi cả trong mùa khô lẫn mùa mưa, nếu cùng ngày tuổi thì hàm lượng vật chất khô ở mùa khô cao hơn mùa mưa Hàm lượng protein có xu hướng giảm khi tăng lứa thua hoạch

Bảng 2.3: Thành phần hoá học của cỏ voi

(Nguồn: FAO, 1993 trích từ Nguyễn Nghi và Vũ Văn Độ, 1995)

Năng suất khô của cỏ Voi biến động từ 27,3 - 37,1 tấn/ha trong nhiều vùng với lượng mưa hàng năm khoảng 1.250 mm Cỏ Voi cũng chịu ảnh hưởng của quang kỳ, năng suất sẽ tăng cao khi thời gian chiếu sang dài hơn (Duke, 1983) Còn theo Viện Chăn Nuôi (2001) trong điều kiện thuận lợi cỏ Voi có thể đạt 20,3 – 30 tấn chất khô/ha/năm với 7 - 8 lần cắt/năm Khi cường

độ chiếu sáng giảm sẽ ảnh hưởng đến quá trình sinh tổng hợp của cây và năng

suất sinh khối sẽ bị giảm (Deinum et al., 1996; Cruz et al., 2000; Tavares de Castro et al., 1999; Dias Filho, 2000 và De Andrade et al., 2004) Zdravko và

Orlando, (2007) chỉ ra trong kết quả nghiên cứu của họ tại Venezuela rằng khi giảm cường độ chiếu sáng từ 100% xuống 40% đã giảm năng suất chất xanh tương đương 60 - 75% tổng năng suất sinh khối của các giống cỏ B brizantha,

B decumbens và B dictyoneura

2.6.3 Cỏ Chỉ (Cynodon dactylon)

Cỏ chỉ (Hình 2.5) có nguồn gốc ở Châu Phi và phân bố rộng rãi ở nhiều nước nhiệt đới, cận nhiệt đới và ôn đới nóng Cỏ chỉ là giống cỏ lâu năm, tạo thành thảm, thân và cành nhỏ, hình trụ và rỗng ở giữa Thân có 3 loại: đứng,

bò và ngầm hay củ Lá cỏ gà ngắn, có hình dài nhọn đầu, mặt lá nhẵn, mép lá hơi nhám, bẹ lá ngắn và lưỡi bẹ lá có lông thưa Lá dính vào thân có góc độ khác nhau tùy theo giống

Cỏ chỉ sinh trưởng trong mùa hè, thích nghi với điều kiện nhiệt đới và bao giờ cũng đòi hỏi nhiệt độ cao Ở Việt Nam, cỏ chỉ mọc phố biến ở ven đường, có khả năng chịu hạn hán, nước ngập tạm thời, ưa sáng nhưng có thể mọc dưới bóng Năng suất cỏ giảm xuống nhanh chóng khi tăng bóng rợp Tuy

là cỏ chịu hạn nhưng ưa nước Ngừng sinh trưởng trong mùa đông và có thể chết vì sương muối khi nhiệt độ xuống thấp Tuy nhiên, nó tái sinh nhanh trong mùa xuân hoặc đầu hè

Hình 2.5 Cỏ chỉ

Cỏ chỉ có năng suất thay đổi nhiều, phụ thuộc rất lớn vào kỹ thuật canh tác, mùa vụ và lượng phân bón, đặc biệt là lượng nitơ Có nơi đạt 120 tấn/ha trong 5 lần cắt Năng suất giảm dần theo tuối sử dụng Nhìn chung, năng suất chất khô hàng năm vào khoảng 5 - 15 tấn/ha

Bảng 2.4: Ảnh hưởng thời gian sinh trưởng đến năng suất cỏ chỉ (tấn chất khô/ha)

Nguồn: Lê Đức Ngoan và ctv.(2006)

Giá trị dinh dưỡng chung của cỏ phụ thuộc vào tuổi cắt, lượng phân bón Hàm lượng protein thô từ khoảng 3 - 9% ở cỏ già và khoảng 20% ở cỏ non, phân bón tốt Tỷ lệ tiêu hoá chất khô của cỏ diễn biến từ 40 - 69% Cỏ chỉ được coi là loài cỏ dại ở đất hoang, không thích hợp cho các đồng cỏ tạm thời

vì rất khó diệt Tuy vậy, cỏ chỉ rất có ích, có giá trị cho đồng cỏ lâu năm và nó chịu được sự dẫm đạp cao

Bảng 2.5: Thành phần giá trị dinh dưỡng của cỏ chỉ tính theo (%) DM

(Nguồn: Lê Đức Ngoan và ctv 2006)

Vì vậy muốn đảm bảo đủ nhu cầu dinh dưỡng cho gia súc thì cần bổ sung

thêm đạm (Leng et al., 1987), chứng minh rằng: bổ sung urê, một ít đạm thực

vật và khoáng vào khẩu phần chủ yếu là rơm và cỏ, đã làm tăng sức sản xuất của gia súc Tác dụng bổ sung urê vào khẩu phần có rơm cỏ đã góp phần hiệu chỉnh sự thiếu hụt nitơ dễ tiêu (NH3) trong dạ cỏ, làm tăng tỉ lệ tiêu hoá, tăng lượng thức ăn ăn vào, tăng lượng protein vi sinh vật giúp căn bằng các axít amin tốt hơn, tăng tỉ lệ tương đối protein và năng lượng (P/E)

Hình 2.7 Rơm Bảng 2.7: Thành phần hóa học của rơm (%)

(Nguồn: Thái Trường Quang, 2008)

2.6.6 Thân bắp khô; thân bắp và trái ủ chua (Zea mays)

Cây bắp (Hình 2.8) là cây lương thực quan trọng ở các nước nhiệt đới và

á nhiệt đới và là nguồn thức ăn quan trọng cho gia súc Do thiếu tài liệu chính xác về lịch sử nên chưa làm sáng tỏ nơi phát sinh của Bắp Anderson (1945) cho là bắp xuất hiện ở Đông Nam Á, nhưng không thể phủ nhận được sự có mặt của bắp ở thời nguyên thủy cố xưa tại châu Mỹ Rất có thể bắp bắt nguồn

từ Mexico và Guatemala Hiện nay Bắp phân bố rất rộng ở các nước nhiệt đới

và ôn đới trên thế giới Bắp là cây thức ăn quan trọng ở Việt Nam, dùng làm lương thực cho người và thức ăn cho gia súc Bắp là cây hàng năm, thân thang

và đơn độc, không đẻ nhánh, trừ một số giống địa phương Cây cao tới 2 - 3 m Các đốt ở gốc mang rễ Lá hình mũi mác rộng Hai mặt lá hơi ráp, mép lá có lông, lá dài 45 -50 cm Bẹ lá nhẵn có lông mềm, lưỡi bẹ ngắn và có lông

Năng suất chất chất xanh thay đổi theo giai đoạn sinh trưởng và mật độ gieo trồng Nếu thu làm thức ăn xanh sau 40 - 50 ngày cho năng suất 12,6 tấn/ha, 4 - 5 tháng cho 25 - 40 tấn/ha hoặc cao hơn Ở vùng nhiệt đới năng suất nằm trong khoảng 8 - 70 tấn chất xanh/ha hay 2 - 20 tấn chất khô/ha Năng suất chất xanh thường đạt tối đa khi cây đã chín sinh lý, tức là 2 tháng sau khi phun râu Giai đoạn làm hạt hàm lượng chất khô cả cây gần 30%

Hình 2.8 Bắp khô Bảng 2.8: Thành phần hóa học (%) của cây bắp ở các giai đoạn sinh trưởng khác nhau

(Nguồn: Lê Đức Ngoan và ctv., 2006)

Cây bắp có tính ngon miệng cao đối với gia súc cả ở dạng xanh, ủ chua

và phơi khô Bắp ủ chua có tính ngon miệng kể cả khi không có thức ăn bổ sung Cây bắp ủ chua có giá trị năng lượng cao (9 - 12 MJ ME/kg), song hàm lượng protein lại thấp (7 - 8%) Tỷ lệ tiêu hóa bắp ủ chua tăng lên bằng việc

bổ sung u rê và rỉ mật Thân ngô già hàm lượng protein thấp 3,5 - 4%, vì vậy khi sử dụng cho gia súc chú ý bổ sung thêm nguồn thức ăn giàu protein Thân bắp ủ với urê hàm lượng protein thô có thể đạt tới 8 - 14% bằng việc bổ sung

thêm cỏ đậu chất lượng cao (Vũ Duy Giảng và ctv., 2008)

Việc ủ chua thức ăn tốt ức chế hoạt động của vi khuẩn hiếu khí tránh mất vật chất khô của thức ăn, tăng hoạt động vi khuẩn yếm khí có lợi chuyển carbohydrate hòa tan thành axit làm giảm pH để ức chế hoạt động của vi khuẩn gây thối, chuyển từ sự lên men của nhiều loại vi khuẩn yếm khí thành sự lên men của vi khuẩn sản sinh axit lactic ít sử dụng năng lượng hơn Sự lên men của thức ăn ủ chua có thể chia làm 6 giai đoạn (Seglar, 2003)

2.6.7 Lục Bình (Eichhornia crassipes L.)

Lục bình (Hình 2.9) có nguồn gốc từ Brazil Năm 1905, lục bình được đem vào làm cảnh ở Hà Nội, về sau lan ra khắp nơi (Võ Văn Chi, 1977) Nó

có thể sinh trưởng ở nhiệt độ 10 - 400C nhưng mạnh nhất ở 20 - 230C Do đó

ở nước ta chúng sống quanh năm Chúng phát triển mạnh từ tháng 4 đến tháng

Lục bình còn gọi là bèo tây, bèo Nhật Bản, lá đơn, lá mọc thành hoa nhị, cuống xốp phồng lên thành phao nổi khi còn non, trưởng thành cuống thon dài Hoa lưỡng tính không đều, màu xanh tím nhạt, cánh hoa có một đốm vàng Cây thân cỏ sống lâu năm, nổi trên mặt nước hay bám dưới bùn, rễ dài và rậm Kích thước cây thay đổi tùy theo môi trường có nhiều hay ít chất màu, sinh sản bằng con đường vô tính Từ các nách lá đâm ra những thân bò dài và mỗi đỉnh thân bò cho một cây mới, sớm tách khỏi cây mẹ để trở thành một cá thể độc lập

Lục bình có giá trị dinh dưỡng tương đương với cây thức ăn do lục bình

có chứa 1 lượng protein thô khá (0,8% ở trạng thái tươi hay 15% ở trạng thái khô) Tuy nhiên lục bình có chứa một lượng chất xơ thô cao (17%) và nhiều nước (92%) Đó là yếu tố giới hạn mức ăn vào của gia súc và cũng là giới hạn của cây thức ăn thủy sinh nói chung

Hình 2.9 Lục bình Bảng 2.9: Thành phần dưỡng chất (g/kg) của lục bình

Nguồn: Nguyễn Văn Thưởng (1992)

2.5.8 Cỏ Mulato (Brachiaria brizantha x B ruziziensis)

Mulato (hình 2.8) là giống cỏ lai tạo giữa cỏ Ruzi và cỏ Brizantha nhằm giúp cây cao hơn, thu cắt dễ dàng hơn Là loại cỏ lâu năm, mọc thành từng bụi, trong bụi có cỏ thân đứng và có cỏ thân bò Cỏ lan rộng ở những nhánh thân

bò có các đốt có khả năng ra rễ Phiến lá nhọn đầu, rộng và có màu xanh đậm

Cỏ Ruzi lai thích hợp với những vùng đất gò, thoát nước tốt có độ màu mỡ