ảnh hưởng của việc bổ sung dầu bông đến sinh trưởng, hiệu quả sử dụng thức ăn và mức độ phát thải khí mêtan từ dạ cỏ của bò thịt

viii TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên tác giả: Nguyễn Văn Giáp Tên luận văn: Đánh giá ảnh hưởng của việc bổ sung dầu bông vào khẩu phần ăn đến sinh trưởng, hiệu quả sử dụng thức ăn và mức độ phát

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN VĂN GIÁP

ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC BỔ SUNG DẦU BÔNG ĐẾN SINH TRƯỞNG, HIỆU QUẢ SỬ DỤNG THỨC ĂN VÀ MỨC ĐỘ PHÁT THẢI KHÍ MÊTAN

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo

vệ lấy bất kỳ học vị nào

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cảm

ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều được chỉ rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Giáp

ii

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận được

sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình

Nhân dịp hoàn thành luận văn, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc TS Trần Hiệp và PGS.TS Mai Thị Thơm đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ môn Chăn nuôi Chuyên khoa, Khoa Chăn nuôi - Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn gia đình anh Nguyễn Văn Sơn, chủ trang trại chăn nuôi bò thịt thôn Chi Đông, xã Lệ Chi, huyện Gia Lâm, thành phố Hà Nội đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận văn

Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Giáp

iii

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục chữ viết tắt v

Danh mục bảng vi

Danh mục hình, đồ thị vii

Trích yếu luận văn viii

Thesis abstract ix

Phần 1 Mở đầu 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục tiêu của đề tài 2

1.3 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 2

1.3.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài 2

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 2

Phần 2 tổng quan tài liệu 3

2.1 Chăn nuôi gia súc và phát thải khí nhà kính 3

2.2 Cơ chế hình thành ch4 ở môi trường dạ cỏ 5

2.2.1 Cơ chế hình thành CH4 5

2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành khí CH4 trong môi trường dạ cỏ 6

2.3 Một số phương pháp ước tính phát thải khí mêtan ở gia súc nhai lại 8

2.4 Tình hình nghiên cứu các giải pháp giảm thiểu khí mêtan trên thế giới 11

2.4.1 Nguyên tắc định hướng và giảm thiểu khí mêtan 11

2.4.2 Các giải pháp giảm thiểu khí mêtan 11

2.5 Sơ lược đặc điểm và ứng dụng của dầu bông 24

2.5.1 Đặc điểm của dầu bông 24

2.5.2 Ứng dụng của dầu bông trong đời sống 24

2.6 Tình hình nghiên cứu giải pháp giảm thiểu khí mêtan ở Việt Nam 26

Phần 3 Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 28

3.1 Vật liệu nghiên cứu 28

3.2 Phạm vi nghiên cứu 28

3.3 Nội dung nghiên cứu 28

iv

3.3.1 Xác định thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của thức ăn thí nghiệm 28

3.3.2 Xác định lượng thu nhận và tỷ lệ tiêu hóa các chất dinh dưỡng 28

3.3.3 Đánh giá ảnh hưởng của dầu bông đến khả năng tăng khối lượng của bò thịt 28

3.3.4 Đánh giá ảnh hưởng của bổ sung dầu bông đến phát thải mêtan từ dạ cỏ 28

3.3.5 Ước lượng lượng năng lượng mất đi qua phát thải mêtan 29

3.4 Phương pháp nghiên cứu 29

3.4.1 Phương pháp thí nghiệm trên gia súc 29

3.4.2 Xác định thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của các loại thức ăn được sử dụng 30

3.4.3 Phương pháp xác định khẩu phần thu nhận 31

3.4.4 Phương pháp xác định tốc độ tăng khối lượng 32

3.4.5 Phương pháp xác định lượng mêtan thải ra 32

3.4.6 Phương pháp xử lý số liệu 33

Phần 4 Kết quả và thảo luận 34

4.1 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của thức ăn thí nghiệm 34

4.2 Lượng thu nhận thức ăn 35

4.2.1 Lượng chất khô và các chất dinh dưỡng thu nhận 35

4.2.2 Tỷ lệ tiêu hóa các chất dinh dưỡng 38

4.2.3 Lượng thu nhận các chất dinh dưỡng tiêu hóa 40

4.3 Tăng khối lượng và hiệu quả sử dụng thức ăn 42

4.4 Ảnh hưởng của các khẩu phần đến mức độ và cường độ phát thải khí mêtan 42

4.4.1 Mức độ phát thải khí mêtan 42

4.4.2 Cường độ phát thải khí mêtan 44

4.5 Ước lượng năng lượng mất đi qua phát thải khí mêtan 48

Phần 5 Kết luận và kiến nghị 52

5.1 Kết luận 52

5.2 Kiến nghị 52

Tài liệu tham khảo 53

Phụ lục 61

v

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt

ADF Xơ không tan trong môi trường axit ADG Tăng khối lượng

GE Năng lượng thô

GSNL Gia súc nhai lại

HP Lượng nhiệt sản sinh

KL Khối lượng

KNK Khí nhà kính

KP Khẩu phần

KPCS Khẩu phần cơ sở

ME Năng lượng trao đổi

NDF Xơ không tan trong môi trường trung tính

NS Năng suất

OM Chất hữu cơ

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

TN Thí nghiệm

vi

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Lượng khí mêtan phát thải từ chăn nuôi của Việt Nam năm 2010 4

Bảng 2.2 Thành phần đặc trưng của các chất khí trong dạ cỏ 5

Bảng 3.1 Sơ đồ thiết kế thí nghiệm 29

Bảng 4.1 Thành phần hóa học của thức ăn thí nghiệm 34

Bảng 4.2 Lượng chất khô và các chất dinh dưỡng thu nhận 35

Bảng 4.3 Tỷ lệ tiêu hóa các chất dinh dưỡng trong khẩu phần 39

Bảng 4.4 Lượng các chất dinh dưỡng tiêu hóa 41

Bảng 4.5 Tăng khối lượng và hiệu quả sử dụng thức ăn 42

Bảng 4.6 Mức độ phát thải khí mêtan 43

Bảng 4.7 Cường độ phát thải mêtan tính theo lượng dinh dưỡng thu nhận 45

Bảng 4.8 Cường độ phát thải mêtan tính theo lượng dinh dưỡng tiêu hóa 47

Bảng 4.9 Ước lượng lượng năng lượng mất đi qua phát thải khí mêtan 49

vii

DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ

Hình 2.1 Phương pháp sử dụng kỹ thuật in vitro gas production 10

Đồ thị 4.1 Lượng chất khô thu nhận 36

Đồ thị 4.2 Năng lượng trao đổi (ME) thu nhận 37

Đồ thị 4.3 Lượng các chất dinh dưỡng thu nhận 38

Đồ thị 4.4 Tỷ lệ tiêu hóa các chất dinh dưỡng trong khẩu phần 40

Đồ thị 4.5 Tổng lượng khí mêtan thải ra từ dạ cỏ của bò 44

Đồ thị 4.6 Cường độ phát thải khí mêtan tính theo vật chất khô thu nhận 45

Đồ thị 4.7 Lượng khí mêtan thải ra tính theo NDF thu nhận 46

Đồ thị 4.8 Cường độ phát thải mêtan tính theo khả năng tăng khối lượng 47

Đồ thị 4.9 Cường độ phát thải mêtan tính theo lượng chất khô tiêu hóa 48

Đồ thị 4.10 Năng lượng mất đi qua phát thải khí mêtan 50

viii

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN

Tên tác giả: Nguyễn Văn Giáp

Tên luận văn: Đánh giá ảnh hưởng của việc bổ sung dầu bông vào khẩu phần

ăn đến sinh trưởng, hiệu quả sử dụng thức ăn và mức độ phát thải khí mêtan từ dạ

Phương pháp nghiên cứu

Tổng số 24 bò thịt có độ tuổi từ 12 – 15 tháng tuổi với trọng lượng cơ thể ban đầu 253,98 kg đến 265,21 kg được phân theo kiểu khối ngẫu nhiên Bò được chia thành 4 lô tương ứng với các khẩu phần thí nghiệm bổ sung dầu ở mức 0,0; 1,5; 3,0 và 4,5% chất khô thu nhận của khẩu phần Thí nghiệm được tiến hành trong 105 ngày, trong đó 15 ngày nuôi thích nghi

Kết quả chính và kết luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng lượng chất khô thu nhận (DMI), năng lượng trao đổi (ME) tăng lên khi bổ sung các mức dầu bông vào khẩu phần và ME thu nhận cao nhất khi bổ sung dầu bông ở mức 1,5% DM thu nhận và lượng ME thu nhận thấp nhất khi bổ sung dầu bông ở mức 0,0% Tăng khối lượng trung bình cao nhất ở lô bổ sung dầu bông 3,0%, sau đó đến mức bổ sung 1,5% lượng chất khô thu nhận Hơn nữa, các mức bổ sung dầu bông khác nhau dẫn tới xu hướng giảm tổng phát thải khí mêtan (l/ngày) là 5,37%, 12,90%, 10,59%, tương ứng ở lô KP1.5, KP3.0, KP4.5 so với lô ĐC

và cường độ phát thải khí mêtan (l/kgDM) giảm lần lượt từ 15,73%, 19,91%, 13,87%, tương ứng ở lô KP1.5, KP3.0, KP4.5 so với lô ĐC Dầu bông đã làm giảm năng lượng mất đi dưới dạng khí mêtan Những cách tiếp cận, với giả thuyết và các thông tin mô tả trong thí nghiệm này, có tiềm năng đáng kể để cải thiện lượng chất khô thu nhận, ME thu nhận, khả năng tăng khối lượng trung bình và giảm phát thải khí mêtan từ dạ cỏ bò thịt Dựa trên cơ sở nghiên cứu này có thể kết luận rằng sử dụng dầu bông ở mức 1,5-3,0% DM thu nhận là có hiệu quả nhất

ix

THESIS ABSTRACT

Master candidate: Nguyen Van Giap

Thesis title: Effects of cottonseed oil supplementation levels on the productivity, feed conversion ratio (FCR) and rumen methane emission in beef cattle

Major: Animal Science Code: 60.62.01.05

Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA) Research Objectives

The experiment was conducted to determine effects of cottonseed oil supplementation levels on the productivity, feed conversion ratio (FCR) and rumen methane emission in beef cattle

Materials and Methods

Twenty four growing cattle (Brahman x laisind) of 12-15 of age inital weight of 253,98 - 265,21 kg were assigned according to Completely Randomized Design (CRD) The dietary treatments were cottonseed oil supplementation at 0,0; 1,5; 3,0 and 4,5% dry matter intake Experiment was carried out for 105 days (15 days of adaptation) Main findings and conclusions

Based on this study it was found that dry matter intake (DMI), metabolism energy (ME) and average daily gain (ADG) were increased by cottonseed oil supplementation and the ME was highest at 4,5% cottonseed oil supplementation In addition, the ME intake was lowest at control and lowest at 0,0% of cottonseed oil supplement The daily gain was highest at 1,5% cottonseed oil supplementation, after this level 3,0% dry matter intake Moreover, different levels of Cottonseed oil tended to decrease total methanne emission (l/day) in 5,37%, 12,90%, 10,59%, respectively, and 15,73%, 19,91%, 13,87%, respectively in (l/kgDM) when compared with control and also reduced the less energy from methane production These approaches, with hypothesis and information described this experiment, offer considerable potential to improve, dry matter, ME intake, wight gain and decrease the rumen methane emission in dairy cattle Based on this study it could be conclusion that the using with the level of 1,5 to 3,0% of cottonseed oil supplementation are effective

1

PHẦN 1 MỞ ĐẦU

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Ngành chăn nuôi Việt Nam đứng trước yêu cầu vừa phải duy trì mức tăng trưởng cao nhằm đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng trong nước vừa từng bước hướng tới xuất khẩu Chăn nuôi phải phát triển bền vững gắn với nâng cao chất lượng vệ sinh an toàn thực phẩm, khả năng cạnh tranh và bảo vệ môi trường là xu hướng tất yếu hiện nay

Chăn nuôi bò thịt đang được xem là một trong những giải pháp quan trọng trong thực hiện đề án tái cơ cấu ngành chăn nuôi Theo số liệu của Tổng cục Thống kê, đến 01/10/2014 sản lượng đàn bò thịt đạt 5,2 triệu con tăng 1,5% so với cùng kỳ năm 2013 Tính đến 01/4/2015, số lượng bò thịt có 5,3 triệu con tăng 2,7% so với cùng kỳ năm trước (Lã Văn Thảo, 2015)

Việc sản sinh khí CH4 từ gia súc nhai lại đóng góp một lượng lớn trong tổng lượng khí phát thải toàn cầu, đây chính là nguyên nhân chính gây hiệu ứng khí nhà kính (Hartung and Monteny, 2000; Lassey, 2007) Khí CH4 sản sinh từ các hoạt động trong nông nghiệp chủ yếu là từ hoạt động canh tác lúa và chăn nuôi gia súc nhai lại Mức độ ảnh hưởng của khí CH4 cao gấp 21-23 lần so với

CO2 do CH4 hấp thụ năng lượng hồng ngoại từ mặt trời mạnh hơn CO2(Tamminga, 1996; Koneswaran and Nierenberg, 2008)

Trong tổng lượng CH4 thải ra môi trường từ hoạt động chăn nuôi (gia súc nhai lại, dê cừu, lợn, gà ) thì chăn nuôi gia súc nhai lại đóng góp khoảng 74% (Tamminga, 1992) và nguy cơ do phát thải CH4 vẫn tiếp tục tăng lên do tăng số đầu con và quy mô chăn nuôi để đáp ứng nhu cầu thịt, sữa ngày càng cao của con người (Leng, 2008) Trong hoạt động chăn nuôi gia súc ăn cỏ, Moss et al (2000) cho rằng khoảng 30% khí CH4 phát thải ra môi trường từ hoạt động vi sinh vật dạ cỏ

Nhiều nghiên cứu đã chứng minh việc bổ sung dầu thực vật vào khẩu phần

ăn có thể giảm phát thải CH4 từ chăn nuôi động vật nhai lại Machmuller et al (2000) thì bổ sung chất béo (dầu, mỡ) vào khẩu phần ăn cho gia súc nhai lại có thể giảm 25% (in-vitro) - 80% (in-vivo) lượng khí thải CH4 Điều này có thê

2

được giải thích do dầu có chứa axit lauric (C12) và axit myrstic (C14) - đây là hai chất đặc biệt độc với vi khuẩn sinh mêtan Mặt khác, Machmuller et al (2000); Dohme et al, (2001) cho biết, dầu mỡ có chứa các axit béo không no có khả năng hấp phụ các ion H+, từ đó làm giảm lượng ion H+ trong dạ cỏ - cơ chất để tạo

CH4, từ đó gián tiếp làm giảm quá trình hình thành ra khí CH4

Do vậy, nghiên cứu bổ sung dầu bông vào khẩu phần trong chăn nuôi bò thịt nhằm giảm sản sinh khí CH4 từ dạ cỏ là một hướng đi không chỉ mang lại hiệu quả trong chăn nuôi mà còn có thể mang lại hiệu quả môi trường

1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Xác định được mức bổ sung dầu bông thích hợp vào khẩu phần ăn cho bò thịt vừa đảm bảo năng suất chăn nuôi, vừa giảm thiểu mức độ phát thải khí mêtan

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Kết quả nghiên cứu của đề tài làm cơ sở cho một trong những giải pháp góp phần làm giảm thiểu sự phát thải khí mêtan từ dạ cỏ bò thịt trong bối cảnh chăn nuôi gia súc nhai lại ở nước ta Kết quả nghiên cứu có thể giúp người nông dân nuôi nâng cao hiệu quả chăn nuôi theo hướng phát triển bền vững và bảo vệ môi trường

3

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 CHĂN NUÔI GIA SÚC VÀ PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH

Chăn nuôi gia súc là một trong các nguồn phát thải khí nhà kính chủ yếu của ngành nông nghiệp Việt Nam Khí nhà kính bao gồm khí CH4 và N2O được phát thải thông qua quá trình tiêu hóa thức ăn, thải phân và lưu giữ chất thải của gia súc

Do nhu cầu phát triển trong tiêu dùng và xuất khẩu, đàn gia súc của Việt Nam tăng trưởng mạnh mẽ, lượng phát thải KNK của chăn nuôi gia súc cũng tăng nhanh Theo Thông báo quốc gia lần thứ hai của Việt Nam cho Công ước khung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu được hoàn thành năm 2010 thì lượng phát thải KNK của chăn nuôi là 11,2 triệu tấn CO2 tương đương, chiếm tỉ trọng 17% lượng phát thải khu vực nông nghiệp vào năm 2000, sẽ tăng lên 22 triệu tấn CO2 tương đương vào năm 2020 và 27 triệu tấn CO2 tương đương vào năm 2030, chiếm tỉ trọng 36% lượng phát thải KNK khu vực nông nghiệp

Đóng góp lớn nhất phát thải khí nhà kính từ chăn nuôi bò là mêtan Roos et

al (2001) cho rằng mức độ phát thải từ quá trình lên men dạ cỏ chiếm 28% tính theo tổng lượng khí CH4 thải ra bầu khí quyển Trung bình mỗi ngày một con bò phát thải ra khoảng 250-500 lít khí mêtan Một số nghiên cứu khác cho rằng một con

bò sản sinh khoảng 150 - 420 lít khí CH4/ngày (McAllister et al., 1996b), trong khi ở cừu chỉ 25-55 lít Theo báo cáo của cơ quan bảo vệ môi trường của Mỹ EPA (2008) thì từ năm 1990-2004, trong tổng lượng phát thải bởi chăn nuôi ở Mỹ, bò thịt giữ tỷ

lệ phát thải CH4 lớn nhất, ước tính khoảng 74%; bò sữa ước tính khoảng 24%, phần còn lại chiếm một lượng nhỏ là của dê, cừu

Theo tác giả Bùi Quang Tuấn (2011), ước tính tổng lượng mêtan thải ra từ hoạt động chăn nuôi Việt Nam năm 2010 khoảng 610.377 tấn Trong đó, lượng CH4

từ khí tiêu hóa là 477,540 tấn, tương đương 78,23%; phát thải lớn nhất là đàn bò thịt

và cày kéo đã đóng góp tới 277.808 tấn, chiếm 45,51%

CH4 từ chất thải chăn nuôi Tổng phát thải Tỷ lệ % Trâu 160.236,34 5.826,78 166.063,12 27,21

Bò sữa 8.145,75 2.889,70 11.035,45 1,81

Bò thịt, cày kéo 272.020,40 5.787,67 277.808,07 45,51 Lợn 27.373,15 111.085,10 138.458,25 22,68 Gia cầm 718,88 6.846,51 7.565,39 1,24 Ngựa 1.676,25 153,37 1.829,62 0,30

Dê 6.050,23 222,30 6.272,53 1,03 Cừu 391,53 15,61 407,14 0,07 Hươu 927,64 10,20 937,84 0,15 Tổng 477.540,17 132.837,24 610.377,41 100,00

Nguồn: Bùi Quang Tuấn (2011)

Do vậy việc kiểm soát chặt chẽ tất cả nguồn phát thải khí CH4, cũng như từ hoạt động chăn nuôi gia súc nhai lại, đã trở thành nhân tố quan trọng trong việc góp phần phòng tránh hiện tượng ấm lên toàn cầu Bên cạnh việc kiểm soát mức độ phát thải gây ô nhiễm môi trường thì giảm thiểu phát thải CH4 cũng góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế trong chăn nuôi thông qua giảm thất thoát lãng phí năng lượng của khẩu phần do chuyển hóa thành CH4 Việc sản sinh khí CH4 trong quá trình tiêu hóa lên men và trao đổi chất gây thất thoát nguồn năng lượng ăn vào từ thức ăn

Theo ước tính CH4 làm thất thoát khoảng 5-10% năng lượng thô (GE) (Madsen et al., 2010) hoặc 15% năng lượng tiêu hóa ăn (DE) từ thức ăn qua chuyển hóa thành CH4 Khí CH4 sinh ra ở dạ cỏ được thải ra ngoài môi trường một cách lãng phí qua việc ợ hơi Đây chính là nguồn thất thoát lớn do 2/3 chi phí sản suất từ thức ăn Việc thất thoát tăng lên trong hệ thống chăn nuôi cho gia súc nhai lại chủ yếu dựa vào khẩu phần nghèo dinh dưỡng (McCrabb and Hunter., 1999) Theo Chalupa et al (1980) cho rằng việc giảm một phần hay toàn bộ thất thoát từ CH4 này sẽ cải thiện được tăng trọng và cũng như hiệu quả

sử dụng thức ăn

lệ các chất khí này phụ thuộc vào sinh thái môi trường dạ cỏ và sự cân bằng lên men Bình thường thì tỷ lệ CO2 gấp 2-3 lần CH4

Bảng 2.2 Thành phần đặc trưng của các chất khí trong dạ cỏ

Nguồn : Sniffen and Herdt (1991)

Trong điều kiện yếm khí ở dạ cỏ, phản ứng oxy hóa để lấy năng lượng ở dạng ATP giải phóng ra hydro Tích lũy ion hydro trong quá trình trao đổi chất của vi sinh vật dạ cỏ chỉ có thể tránh đuợc bằng quá trình sinh tổng hợp CH4 bởi những vi khuẩn sinh CH4 (rumen methanogens) (O’Mara et al., 2008) Đây là cơ chế bình thường của quá trình lên men ở dạ cỏ nhằm tránh được nguy cơ tích lũy quá nhiều hydrro (Martin et al., 2008) Do hydro tự do sẽ ức chế enzym khử hydro (dehydrogenases) và ảnh hưởng đến quá trình lên men (Martin et al., 2008) Theo Moss et al (2000) thì quá trình phân giải các chất hữu cơ (carbonhydrate) và sinh khí

CH4 trong dạ cỏ của bò có thể được tóm tắt như sau :

Phản ứng tạo ion H+:

Glucose  2 Pyruvate + 4H+

Pyruvate + H2O  Acetate (C2) + CO2 + 2H+

xơ (Ruminococcusalbus and R Flavefaciens), không phân giải xơ (Selenomonas ruminantium), protozoa và nấm (McAllister et al., 1996)

2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành khí CH4 trong môi trường dạ cỏ Trong chăn nuôi gia súc nhai lại, khí mêtan (CH4) chủ yếu được sinh ra từ quá trình lên men thức ăn ở dạ cỏ, phân gia súc và chịu ảnh hưởng của một số yếu

tố như: tuổi gia súc, khối lượng, chất lượng thức ăn, hiệu quả tiêu hóa thức ăn (Paustian et al., 2006; Steinfeld et al., 2006)

+ Giống, tuổi, sức sản xuất: Việc phát thải khí CH4 qua ợ hơi ở bê bắt đầu khoảng 4 tuần sau khi sinh khi bê bắt đầu tập ăn những thức ăn rắn (Anderson

et al., 1987) Cùng với việc phát triển và hoàn thiện chức năng dạ cỏ, việc sản sinh khí CH4 cũng tăng nhanh Theo ước tính lượng khí CH4 hàng ngày ở bò thịt và bò sữa tương ứng khoảng 60 đến 71 kg và 109 đến 126 kg Bò cao sản cần nhiều năng lượng để sản xuất sữa, thịt nên lượng khí CH4 tạo ra cũng nhiều hơn bò thấp sản

+ Chất lượng khẩu phần, tỷ lệ tiêu hóa và mức độ thu nhận thức ăn: Lượng thức ăn ăn vào của gia súc nhai lại càng nhiều thì khả năng sinh khí CH4 càng lớn, khẩu phần ăn nghèo dinh dưỡng tạo khí CH4 nhiều hơn thức ăn giàu dinh dưỡng Do thức ăn nghèo dinh dưỡng có tỷ lệ xơ cao và thời gian tồn tại trong dạ

cỏ lâu hơn và gia súc cần thu nhận nhiều hơn để đáp ứng đủ nhu cầu Theo tác giả Shibata (1992) lượng khí CH4 sinh ra tỷ lệ (theo phương trình bậc hai) với lượng thu nhận thức ăn tính theo vật chất khô Công thức ước tính lượng khí mêtan ở bò: Lượng khí mêtan (lít/ngày) = -0,849 x (DM thu nhận)2 + 42,793 x (DM thu nhận) – 17,766; (DM tính theo kg ăn vào/ngày)

7

Tác giả Johnson and Johnson (1995), cho rằng hai yếu tố chính ảnh hưởng đến sự biến động sản sinh khí CH4 ở dạ cỏ Thứ nhất, lượng chất lượng carbohydrate dễ lên men ở dạ cỏ mà cụ thể là sự cân bằng giữa tỷ lệ carbohydrate

dễ lên men và lượng thoát qua Thứ hai đó là sản phẩm của quá trình lên men dạ

cỏ sẽ tạo ra tỷ lệ axit acetic và axit propionic như thế nào Do thay đổi bể hydro trong dạ cỏ (nguồn cơ chất để tạo CH4) khi các sản phẩm axit béo bay hơi này được tạo ra Nếu tỷ lệ axit acetic : axit propionic là 0.5 năng lượng thất thoát qua khí CH4 (việc phát thải CH4) sẽ là 0%; còn nếu toàn bộ carbohydrate bị lên men thành axit acetic và không tạo ra axit propionic thì mức độ thất thoát năng lượng qua CH4 sẽ là 33% (Wolin and Miller, 1988) Lượng khí CH4 sinh ra biến động lớn là do tỷ lệ hai axit béo này thường biến động trong khoảng 0,9 đến 4 (Johnson and Johnson, 1995)

Khi xét đến carbohydrate cấu trúc như cellulose và hemicellulose lên men

ở tốc độ thấp hơn carbohydrate phi cấu trúc như tinh bột và các loại đường và kết quả tạo ra nhiều CH4 hơn ở các dạng carbohydrate cấu trúc khi tính trên một đơn vị cơ chất được lên men do tỷ lệ acetate : propionate lớn hơn (Czerkawski, 1969) Ngoài ra trong nhóm carbohydrate phi cấu trúc, đường hòa tan có tiềm năng sinh CH4 cao hơn tinh bột (Johnson and Johnson, 1995) Như vậy, hạt ngũ cốc tạo ra ít CH4 hơn phế phụ phẩm có nhiều xơ Khí mêtan tạo ra (% năng lượng

ăn vào) giảm khi mức nuôi dưỡng tăng hay khi tỷ lệ tiêu hóa của khẩu phần được cải thiện Theo Giger-Reverdin et al (2003) khí CH4 tạo ra trong dạ cỏ giảm khi lượng thức ăn tinh trong khẩu phần tăng lên

Như vậy, chế độ dinh dưỡng và khẩu phần ăn là yếu tố chính ảnh hưởng đến lượng phát thải khí CH4 từ môi trường dạ cỏ Khí CH4 từ tiêu hóa và lên men dạ cỏ bị phụ thuộc vào hàng loạt yếu tố như lượng thức ăn ăn vào (Kirchgessner et al., 1991; Shibata et al., 1993), loại hình khẩu phần (Blaxter and Clapperton, 1965; Puchala et al., 2005), lượng carbohydrate dễ lên men trong khẩu phần (Johnson and Johnson, 1995), hàm lượng protein và xơ trong khẩu phần (Sekine et al., 1986; Shibata, 1992; Kurihara et al., 1997) Ngoài ra

tỷ lệ thức ăn tinh : thô (Lovett et al., 2003) và cách chế biến thức ăn thô cũng liên quan chặt chẽ đến khí CH4 sinh ra từ tiêu hóa và lên men dạ cỏ

+ Tỷ lệ thức ăn tinh : thô và cách chế biến thức ăn thô cũng liên quan chặt chẽ đến khí CH4 sinh ra từ tiêu hóa và lên men dạ cỏ Theo Giger-Reverdin et al (2003) khí CH4 tạo ra trong dạ cỏ giảm khi lượng thức ăn tinh trong khẩu phần tăng lên

8

+ Nhiệt độ môi trường: Lượng mêtan thải ra tỉ lệ nghịch do khi nhiệt độ tăng sẽ làm gảm lượng thu nhận Tuy nhiên, lượng mêtan thải ra/kg DM thu nhận lại tăng khi nhiệt độ tăng do nhiệt độ cao sẽ làm giảm tỷ lệ tiêu hóa và làm tăng thời gian lưu thức ăn trọng dạ cỏ sẽ tạo điều kiện cho quá trình lên men sinh metan (Kurihara et al., 1995)

2.3 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ƯỚC TÍNH PHÁT THẢI KHÍ MÊTAN Ở GIA SÚC NHAI LẠI

Xác định lượng khí CH4 sản sinh trên từng gia súc đơn lẻ trong buồng hô hấp là một phương pháp truyền thống Tuy là cho kết quả khá chính xác lượng

CH4 sản sinh hàng ngày nhưng phương pháp này tốn kém (đầu tư trang thiết bị máy móc phức tạp) cũng như thời gian và yếu tố thay đổi tập tính của gia súc khi nhốt trong buồng được xem như một số hạn chế Trong buồng hô hấp luồng không khí được đo đạc (tốc độ gió ) kết hợp với số liệu nồng độ CH4 ở đầu vào

và đầu ra sẽ tính toán ra được lượng khí CH4 sản sinh hàng ngày của gia súc đó (Chwalibog and Tauson, 2004) Tiếp theo đó phương pháp sử dụng chất chỉ thị SF6 trong việc xác định lượng phát thải khí CH4 trên gia súc đơn cũng được nhiều nhà khoa học quan tâm (Grainger et al., 2007) Tuy nhiên, phương pháp này có sự biện động lớn về số liệu và chất SF6 cũng gây hiệu ứng khí nhà kính

và đang bị cấm ở một số nước

Nhóm tác giả Madsen et al (2010) đã đề xuất phương pháp ước tính giá trị

CH4 sản sinh qua xác định nồng độ CH4 và CO2 trong không khí xung quanh con vật kết hợp với số liệu ước tính tổng lượng CO2 sản sinh từ các thông tin về ME thu nhận hoặc qua đơn vị sản sinh nhiệt (heat production units) Theo phương pháp này, nhóm tác giả cho biết với một thiết bị cầm tay phân tích khí trong chuồng hoặc xung quanh con vật có thể tính toán phần Carbon không trao đổi thành CO2 mà từ CH4 Các số liệu này kết hợp với kết quả phân tích giá trị dinh dưỡng thức ăn có thể ước tính lượng khí CH4 sản sinh

Lượng CO2 do gia súc nhai lại thải ra môi trường có mối tương quan chặt chẽ với trao đổi năng lượng và được ước tính từ tổng lượng năng lượng trao đổi (ME) ăn vào và lượng nhiệt sản sinh (HP, heat production) Theo Chwalibag (1991) thì HP để tạo 1 lít CO2 khi trao đổi mỡ là 28 kj/1 lít CO2, protein 24,0 kj/1 lít CO2, Carbonhydrate 21 kj/1 lít CO2 Đối với các khẩu phần thức ăn hỗn hợp

HP (kj) = kj ME ăn vào – (kg tăng trọng x 20.000kj/1kg tăng trọng)- (kg sữa chuẩn x 3.130kj/1kg tăng trọng)

+ Lượng khí CH4 thải ra: được xác định tại 2 thời điểm (ngày thí nghiệm thứ 42 và 84) theo công thức của Madsen và cs., (2010)

Tổng CH4 thải ra (l/ngày) = a * (b-1,24)/(c-378) Trong đó:

a là lượng CO2 thải ra, l/ngày

b là nồng độ CH4 bên trong buồng trao đổi chất, ppm

c là nồng độ CO2 bên trong buồng trao đổi chất, ppm

Lượng khí CO2 thải ra/ngày (a) được ước tính từ tổng lượng ME ăn vào và tổng lượng nhiệt sản sinh theo công thức: a (lít/ngày) = tổng lượng nhiệt sản sinh (HP, heat production)/21,75; trong đó HP (kj) = kj ME ăn vào – (kg tăng trọng x 20.000kj/1kg tăng trọng)

Với phương pháp nhanh, đơn giản, rẻ tiền nhưng vẫn đảm bảo độ tin cậy của phương pháp đã mở ra hướng mới trong việc xác định lượng phát thải CH4sản sinh của gia súc nhai lại không chỉ trên gia súc đơn lẻ mà còn có thể xác định trên nhóm vật nuôi một cách hiệu quả Tuy nhiên theo đánh giá thì độ chính xác phương pháp này cũng bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như mẫu không khí có đại diện từ quá trình lên men dạ cỏ Thực tế khi lấy mẫu không khí sẽ bị ảnh hưởng của gia súc (ợ hơi, thở, khí thải từ đường tiêu hóa sau), chất độn chuồng, lên men

từ chất thải

Một phương pháp khác được cho là đơn giản, tiết kiệm, trong thời gian ngắn, cho kết quả khá chính xác đó là phương pháp in vitro gas production, lượng khí CH4 được đo ở các thời điểm lưu mẫu khác nhau Thực tế việc đánh giá giá trị dinh dưỡng của thức ăn không chỉ qua phân tích thành phần hóa học mà còn thông qua tốc độ và tỷ lệ tiêu hóa của chúng Mặc dù các thí nghiệm in vivo là phương pháp quan trọng trong việc xác định giá trị dinh

cỏ khác nhau (Chumpawadee et al., 2005) Một trong những ưu điểm của kỹ thuật in vitro gas production là có thể xác định được sự biến động trong quá trình phân giải thức ăn thông qua động thái sinh khí và cho phép ước đoán chính xác hơn phương pháp in situ (Huhtanen et al., 2007) Ngoài ra kỹ thuật này tiết kiệm chi phí so với thí nghiệm trên gia súc (Getachew et al., 1998)

và phù hợp trong nghiên cứu ở các nước đang phát triển (Blummel et al, 1997; Makkar, 2002) Sommart et al (2000) và Chumpawadee et al (2005) chỉ ra rằng có một mối quan hệ tuyến tính chặt giữa hàm lượng nitơ trong thức ăn, tổng số axit béo bay hơi sản sinh và động thái sinh khí, là cơ sở để

so sánh và đánh giá giá trị dinh dưỡng của thức ăn Trong nghiên cứu của Blummel et al (1997) đã kết luận rằng có sự tương quan giữa in vitro gas production và tiêu hóa biểu kiến in vivo (P<0,0001) Nhiều tác giả cũng cho rằng vật chất khô DM thu nhận có thể ước tính được thông qua động thái sinh khí dựa trên sự thay đổi của axit béo mạch ngắn sản xuất tính trên đơn

vị cơ chất phân giải và tốc độ và động thái sinh khí

Hình 2.1 Phương pháp sử dụng kỹ thuật in vitro gas production

11

Các phương pháp ước tính trên mới chỉ xác định lượng CH4 sản sinh trong một giai đoạn nhất định với mức độ sản xuất cụ thể hoặc trong điều kiện mô phỏng dạ cỏ Một phương pháp được nhiều nhà khoa học ủng hộ đó là phương pháp đánh giá toàn bộ chu trình sống của vật nuôi (LCA) Đây là phương pháp để đánh giá toàn bộ tác động cả chu trình từ sản phẩm, chế biến, hoặc dịch vụ đến môi trường (Thomassen et al., 2008) và là phương pháp được cộng đồng thế giới công nhận Với phương pháp LCA, tác giả Roger et al (2007) đã ước tính được lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính (tính theo đương lượng CO2-qCO2) của bò sữa là 5080 kg qCO2/ha/năm, trong đó CH4 chiếm 52,8% Tuy nhiên đây là phương pháp khá phức tạp đòi hỏi có một hệ thống đánh giá hoàn chỉnh và đầy đủ 2.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU KHÍ MÊTAN TRÊN THẾ GIỚI

2.4.1 Nguyên tắc định hướng và giảm thiểu khí mêtan

Quá trình sinh mêtan ở dạ cỏ là cơ chế tạo điều kiện cho dạ cỏ tránh được nguy cơ tích lũy quá nhiều hydro (Martin et al., 2008) Hydro tự do sẽ ức chế enzyme khử hydro (dehyrogenase) và ảnh hưởng đến quá trình lên men (Martin

et al., 2008) Sử dụng hydro và CO2 để tạo ra CH4 là một số đặc tính đặc biệt của nhóm vi khuẩn sinh mêtan Nhóm vi khuẩn này tương tác với các nhóm vi sinh vật khác trong dạ cỏ để tăng hiệu quả sử dụng năng lượng và kéo dài tiêu hóa thức ăn (Martin et al., 2008) Chiến lược giảm CH4 ở dạ cỏ vì thế là cách giảm tạo ra hydro, ngăn chặn và hạn chế quá trình hình thành CH4, đưa hydro vào các sản phẩm trao đổi chất khác hoặc tạo ra các bể chứa hydro khác (O’Mara et al., 2008)

Có hai yếu tố trong con đường trao đổi chất cần quan tâm để phát triển chiến lược giảm thiểu mêtan ở gia súc nhai lại đó là giảm sinh hydro nhưng không được làm ảnh hưởng đến lên men thức ăn trong dạ cỏ, giảm thiểu khí mêtan phải đi liền với con đường trao đổi chất tiêu thụ hydro để tránh hiệu quả tiêu cực khi có quá nhiều hydro trong dạ cỏ (Martin et al., 2008)

2.4.2 Các giải pháp giảm thiểu khí mêtan

2.4.2.1 Giải pháp về dinh dưỡng

Chiến lược giảm CH4 ở dạ cỏ là tìm cách giảm tạo ra hydro, ngăn chăn

và hạn chế quá trình hình thành CH4, đưa hydro vào các sản phẩm trao đổi chất khác hoặc tạo ra các bể chứa hydro khác (O’Maraet et al., 2008) Chiến

12

lược dinh dưỡng giảm thiểu CH4 là dựa trên cơ sở các nguyên lý này (O’Mara

et al., 2008)

- Chất lượng khẩu phần: Thay thế thức ăn thô bằng thức ăn tinh

Rất nhiều cơ sở dữ liệu của các thí nghiệm đã cho thấy tỷ lệ thức ăn tinh cao trong khẩu phần làm giảm CH4 (tính trên tổng năng lượng ăn vào) (Blaxter and Clapperton, 1965; Yan et al., 2000) chủ yếu do tăng tỷ lệ axít propionic trong tổng axít béo ở dạ cỏ CH4 tạo ra trong khẩu phần chủ yếu là cỏ ở bò thịt

và cừu là 0,06 – 0,07 tổng năng lượng thô (GE), còn ở khẩu phần vỗ béo chủ yếu là thức ăn tinh số liệu này là 0,03 tổng năng lượng thô (Johnson and Johnson, 1995) Ở gia súc nhai lại ảnh hưởng thực sự của thay đổi khẩu phần rất khó đánh giá Ví dụ nuôi bò trên đồng cỏ có khuynh hướng tăng CH4 từ quá trình lên men ở đường tiêu hóa với khẩu phần chủ yếu là thức ăn hạt, cách nuôi này đã làm thay đổi đáng kể cách quản lý phân vì hầu hết phân bò đã rải đều trên đồng cỏ và vì thế việc sử dụng cơ giới hóa và phân bón cũng thay đổi (Jean-Yves et al., 2008) Kết quả là khí nhà kính sinh ra do quản lý phân và sản xuất thức ăn chăn nuôi giảm đi Điều này giải thích vì sao khí nhà kính từ hệ thống nuôi bò dựa trên đồng cỏ ở New Zealand (khoảng 800 kg CO2 quy đổi/tấn sữa) thấp hơn hệ thống nuôi bò trong nhà với khẩu phần dựa vào thức ăn hạt (khoảng

1300 kg CO2 quy đổi/tấn sữa) ở Hà Lan (Thomassen et al., 2008)

- Chất lượng khẩu phần – loại carbohydrate và tỷ lệ tiêu hóa của khẩu phần Carbohydrate cấu trúc (Structural carbohydrates) như cellulose và hemicellulose lên men ở tốc độ thấp hơn carbohydrate phi cấu trúc (non-structural carbohydrates) như (tinh bột và các loại đường) và tạo ra nhiều CH4hơn /một đơn vị chất nền được lên men do tỷ lệ acetate:propionate lớn hơn (Czerkawski, 1969) Ngoài ra, trong nhóm carbohydrate phi cấu trúc, đường hòa tan (soluble sugars) có tiềm năng sinh mêtan cao hơn tinh bột (Johnson and Johnson, 1995) Như vậy, hạt ngũ cốc tạo ra ít khí nhà kính hơn phế phụ phẩm có nhiều xơ Thành phần của thức ăn cũng có ảnh hưởng đến lên men ở

dạ dày và ruột già và ảnh hưởng đến lượng khí thải nhà kính CH4 (Jean-Yves

et al., 2008)

Khí mêtan tạo ra (% năng lượng ăn vào) giảm khi mức nuôi dưỡng tăng hay khi tỷ lệ tiêu hóa của khẩu phần được cải tiến Theo Giger–Reverdin et al (2000), khí CH4 tạo ra trong dạ cỏ giảm khi lượng thức ăn tinh trong khẩu phần tăng lên Thành phần của khẩu phần cũng ảnh hưởng đến thải nitơ, chất hữu cơ

13

trong phân, chúng đến lượt mình lại ảnh hưởng đến lượng khí nhà kính (N2O và

CH4) thoát ra trong bảo quản và rải phân (Jean-Yves et al., 2008)

Như vậy cải tiến thành phần thức ăn, khẩu phần sẽ làm giảm thải N, giảm thiểu N sẽ làm giảm ảnh hưởng của sự phì dinh dưỡng của đất (NO3-) và axit hóa (NH3), và do đó làm giảm GHG (Jean-Yves et al., 2008)

- Chất lượng và loại thức ăn ủ chua

Sử dụng ngô ủ và các loại thức ăn ủ chua từ cây lương thực giảm được

CH4 vì quá trình lên men tạo ra nhiều propionate hơn cỏ ủ chua vì có nhiều tinh bột trong ngô ủ (Martin et al., 2008) Lượng thức ăn ăn vào của ngô ủ chua cao

sẽ làm giảm thời gian thức ăn lưu ở dạ cỏ, giảm thời gian lên men, tăng năng suất vật nuôi và vì vậy giảm CH4/kg sản phẩm

- Sử dụng axít hữu cơ

Axít hữu cơ thông thường sẽ được lên men thành propionate trong dạ cỏ (Martin et al., 2008) Như vậy, chúng là một bể chứa khác cho hydro, và giúp làm giảm số lượng hydro dùng để tạo mêtan Newbold et al (2005) cho thấy fumarate and acrylate có hiệu quả nhất trong các điều kiện in vitro

- Ionophores

Ionophores (monensin) là chất kháng vi sinh vật được sử dụng rộng rãi để tăng năng suất (Martin et al., 2008) Tadeschi et al (2003) cho thấy trong feedlot và khẩu phần ít cỏ, monensin làm tăng tăng trọng, giảm lượng thức ăn ăn vào, tăng hiệu quả sử dụng thức ăn khoảng 6% Monensin làm giảm CH4 vì giảm lượng thức ăn ăn vào và vì thay đổi thành phần axít béo bay hơi ở dạ cỏ theo hướng tăng propionate đồng thời làm giảm số lượng protozoa dạ cỏ (Martin

et al., 2008) Thí nghiệm trên động vật thấy monensin giảm tạo CH4 (McGinn et al., 2004; van Vugt et al., 2005) Tuy nhiên nhiều nghiên cứu không thấy sự giảm này (Waghorn et al., 2008; van Vugt et al., 2005)

- Sử dụng các hợp chất thứ cấp và chất tách chiết từ thực vật

Đối với các thức ăn chứa tanin, việc ức chế quá trình sinh mêtan chủ yếu là

do tanin đậm đặc (Martin et al., 2008) Có hai cơ chế về hoạt động của tanin (Tavendale et al., 2005) tanin ảnh hưởng trực tiếp đến tạo mêtan và ảnh hưởng gián tiếp đến giảm tạo ra hydro do tỷ lệ phân giải thức ăn ở dạ cỏ thấp hơn Gần đây theo Goel and Makkar (2012), cơ chế ức chế hình thành mêtan có thể khác, ảnh hưởng ức chế quá trình sinh mêtan ở dạ cỏ phụ thuộc vào tỷ lệ sử dụng và

14

có quan hệ dương với số lượng của nhóm hydroxyl có trong cấu trúc của tanin Theo các tác giả trên hydrolyzable tannins ảnh hưởng trực tiếp đến việc sinh mêtan ở dạ cỏ vì chúng ức chế vi khuẩn sinh mêtan ở dạ cỏ (rumen methanogens), trong khi đó tanin cô đặc ảnh hưởng đến sản sinh mêtan thông qua ức chế tiêu hóa xơ ở dạ cỏ

Saponin cũng ức chế sinh mêtan ở dạ cỏ, cơ chế hoạt động của saponin liên quan đến ảnh hưởng ức chế sự phát triển Protozoa (Newbold et al., 1997) Tuy nhiên ảnh hưởng này thường khá ngắn ngủi (Koenig et al., 2007) Saponin có tác dụng diệt protozoa (defaunating) trong điều kiện in vitro (Wallace et al., 1994) và in vivo (Navas-Camacho et al., 1993), vì vậy đây có thể là tác nhân làm giảm CH4 Beauchemin et al (2008) cho thấy saponin làm giảm CH4, nhưng không phải tất cả các loại saponin McAllister and Newbold (2008) cho thấy dịch tiết từ tỏi cũng có thể giảm CH4

- Sử dụng kháng sinh

Một vài kháng sinh từ vi khuẩn - bacteriocins có thể làm giảm sản sinh mêtan in vitro (Callaway et al., 1997, Lee et al., 2002) Nisin hoạt động gián tiếp ảnh hưởng đến vi khuẩn sinh hydro do đó giảm sinh mêtan giống như ionophore, antibiotic, monensin (Callaway et al., 1997) Tuy nhiên hiện chưa có nhiều thành công lắm trong thí nghiệm trên gia súc (Martin et al., 2008) Nisin được dùng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm như là chất bảo quản và người

ta sợ rằng sự thích nghi chéo có thể xẩy ra Một loại bacteriocin thu được từ vi sinh vật dạ cỏ - bovicin HC5, đã làm giảm sản xuất mêtan in vitro > 50% mà không gây thích nghi cho vi khuẩn sinh mêtan ở dạ cỏ (Lee et al., 2002)

- Sử dụng probiotics

Sử dụng probiotics cũng có khả năng giảm khí thải CH4 từ gia súc nhai lại (Martin et al., 2008) Chuyển hydro từ quá trình tạo methane sang quá trình hình thành axetate đã được một số tác giả nghiên cứu Sản phẩm cuối cùng axetate sẽ là nguồn năng lượng cho vật chủ Tuy nhiên trong dạ cỏ quá trình hình thành axetate không hiệu quả bằng quá trình hình thành mêtan (Martin et al., 2008) Việc phân lập gần đây các loài vi sinh vật đường ruột có khả năng sử dụng hydrro cao có thể

sẽ cho ra một giải pháp khác hữu ích hơn (Klieve and Joblin, 2007)

- Loại bỏ Protzoa

Hydro là một sản phẩm chính cuối cùng của quá trình trao đổi chất của Protozoa trong dạ cỏ và có một mối liên hệ tự nhiên giữa Protozoa và vi khuẩn

15

sinh mêtan trong hệ sinh thái dạ cỏ (Martin et al., 2008) Vi khuẩn sinh mêtan liên kết với ciliate protozoa (trong hoặc ngoài tế bào) đóng góp từ 9 đến 37% mêtan sinh ra trong dạ cỏ (Finlay et al., 1994, Newbold et al., 1995) Loại bỏ protozoa từ dạ cỏ (defaunation) đã làm giảm CH4 đến 50% tùy theo loại khẩu phần (Hegarty, 1999) Giảm mêtan ở mức 26%/kg chất khô ăn vào ở cừu loại bỏ Protozoa có liên quan đến việc giảm số lượng vi khuẩn sinh mêtan/tổng số vi khuẩn dạ cỏ (McAllister and Newbold, 2008) Trong một nghiên cứu khác trong khi CH4 giảm 20% ở cừu loại bỏ Protozoa (Morgavi et al., 2008), số lượng vi khuẩn sinh mêtan ước tính bằng qPCR cũng như ước tính bằng PCR-DGGE không sai khác giữa cừu loại bỏ protozoa và cừu không loại bỏ Protozoa cho thấy có thể việc giảm sinh mêtan là do giảm lượng hydro trong dạ cỏ

- Sử dụng nitrate để thay thế urê trong khẩu phần

Một trong các chiến lược giảm CH4 ở dạ cỏ là tìm cách giảm tạo ra hydro, ngăn chặn và hạn chế quá trình hình thành CH4, đưa hydro vào các sản phẩm trao đổi chất khác hoặc tạo ra các bể chứa hydro khác (O’Mara et al., 2008)

Vì khả năng của vi sinh vật dạ cỏ có thể sử dụng nitrate như là một chất nhận electron nên có thể sử dụng cách tiếp cận này để thay đổi sản phẩn cuối cùng của quá trình lên men dạ cỏ Satter and Esdale (1968) thấy rằng acetate là một chất nhận electron và qua việc hình thành butyrate, một bể electron được sinh ra để nhận một cặp phân tử hydrogen giải phóng ra khi oxyhóa lactate thành pyruvate Nitrate cần tám electrons để bị khử thành ammonia, và nitrate sẽ hoạt động như là

bể nhận hydro Với sự thay đổi này propionate hoặc mêtan sẽ giảm xuống (Farra and Satter 1971) Tiềm năng chuyển nitrate thành ammonia để hoạt động như một

bể chứa hydro trong dạ cỏ là hoàn toàn có thể (Leng, 2008), hạn chế chính của việc

sử dụng nitrate là độ độc của nó vì sẽ hình thành nitrite trong dạ cỏ

Leng (2008) cho thấy nitrate có thể sử dụng như một nguồn nitơ dễ lên men trong dạ cỏ nếu có thời gian thích nghi và một số điều kiện dinh dưỡng cho dạ cỏ được đáp ứng đặc biệt là đủ lưu huỳnh Sophea and Preston (2010) thấy dê vẫn khỏe mạnh khi cho ăn potassium nitrate ở mức cao (6% chất khô khẩu phần) Guo et

al (2009) khi sử dụng nitrate trong điều kiện in vitro thấy bổ sung nitrate đã làm giảm sinh mêtan và tăng tổng hợp protein ở vi sinh vật dạ cỏ so với dùng urê Sangkhom et al (2011) cũng thấy kết quả tương tự với thức ăn là rơm

Các nghiên cứu in vivo cho thấy khi thay thế urê bằng nitrate, trao đổi năng lượng của gia súc nhai lại vẫn bình thường, lượng thức ăn ăn vào và tốc độ sinh

16

trưởng không giảm (Nguyen Ngoc Anh et al., 2010) Ở bò sữa năng suất cao ăn khẩu phần cơ sở là ngô ủ chua khi thay thế 1,5% urê bằng 2,2% nitrate đã giảm được lượng mêtan thải ra 16% và sự giảm này còn tiếp tục sau 4 tháng tiếp theo (Van Zijderveld et al., 2010)

Nhiều báo cáo khác cũng cho thấy hiệu quả của bổ sung các muối nitrate thay cho urê đến giảm phát thải mêtan trong dạ cỏ trong điều kiện in vitro (Binh Phuong et al., 2011; Du Thuy Thanh et al., 2011; Inthapanya et al., 2011) Trong điều kiện in vivo các kết quả cũng tương tự trên bò (Van Zijderveld et al., 2010), dê (Nguyen Ngoc Anh et al., 2010), cừu (Nolan et al., 2010)

- Cho thêm lipid vào khẩu phần

Nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng cho thêm lipid vào khẩu phần làm giảm CH4 Dầu có chứa C12 (axit lauric) và C14 (axit myrstic) đặc biệt độc với

vi khuẩn sinh mêtan (Dohme et al., 2001; Machmuller et al., 2003) Lipid giảm

CH4 vì gây độc cho vi khuẩn sinh mêtan (Machmuller et al., 2003), kết quả giảm protozoa vì protozoa đi liền với vi khuẩn sinh mêtan, lipid cũng làm giảm tiêu hóa xơ Giảm tiêu hóa xơ ảnh hưởng đến tỷ lệ tiêu hóa của khẩu phần, lipid cũng làm giảm chất khô ăn vào (Martin et al., 2008) Vì vậy chiến lược này có thể ảnh hưởng tiêu cực đến năng suất gia súc, tuy nhiên nếu lipid trong khẩu phần dưới 60-70 g/kg chất khô, thì ảnh hưởng đến lượng thức ăn ăn vào và tỷ lệ tiêu hóa không đáng kể (Martin et al., 2008) Bổ sung 7% dầu lanh (chất béo không no) trong khẩu phần có thể giảm thải CH4 đến 37% do làm tăng axit propiotic và giảm tác dụng của protozoa trong dạ cỏ (Czerkawski, 1969) Tuy nhiên việc bổ sung sẽ ảnh hưởng đến hệ vi sinh vật dạ cỏ, ảnh hưởng đến thành phần của sữa Trong một nghiên cứu khác việc bổ sung dầu vào khầu phần cho gia súc nhai lại

có thể giảm 25% (in vitro) – 80% (invivo) lượng khí thải CH4 (Machmuller and Kreuzer, 1999; Machmuller et al., 2003) Song theo các báo cáo ở Úc thì việc bổ sung thêm dầu trong khẩu phần vẫn gây tranh cãi khi vấn đề giảm thiểu phát thải khí nhà kính và những chi phí tăng thêm làm giảm hiệu quả chăn nuôi, và xu hướng sử dụng đồng cỏ và giảm thức ăn bổ sung được nhiều quan tâm hơn (Eckard et al., 2002) Về nguyên lý khi bổ sung chất béo, hay dầu sẽ làm tăng lượng axit propionic, kìm hãm hoạt động của nhóm protozoa sinh khí CH4 Nghiên cứu khi bổ sung ở mức 34 mg/kg DM thấy rằng lượng bổ sung khí CH4 ít hơn khoảng 14%/ở lô bò ăn mỡ động vật và 33% ở khẩu phần được cho ăn dầu hướng dương so với lô đối chứng (Beauchemin et al., 2007)

et al., 1992) Chiến lược chủ yếu giảm thải khí mêtan từ bò sữa là cải tiến chất lượng khẩu phần và tăng hiệu quả sản xuất sữa (Bell et al., 2008) Cải tiến chất lượng khẩu phần là giải pháp ngắn hạn, còn tăng hiệu quả sản xuất sữa là giải pháp chiến lược Mêtan thải ra từ bò sữa có thể giảm theo một hàm mũ nếu tăng năng suất sữa/bò sữa/năm (Garnsworthy, 2004) Giảm đầu con, tăng năng suất sữa/bò/năm là một cách để giảm khí thải mêtan từ chăn nuôi bò sữa (O’Mara et al., 2008) Cũng theo O’Mara et al (2008) nếu năng suất gia súc tăng lên thông qua dinh dưỡng tốt hơn, năng lượng cần cho duy trì tính theo % của tổng nhu cầu năng lượng sẽ giảm đi, và CH4 đi cùng với nhu cầu duy trì giảm, vì vậy

CH4/kg sữa hoặc thịt cũng giảm Tương tự như vậy, nếu năng suất gia súc được cải thiện, thì thời gian đạt khối lượng giết mổ giảm nên tổng CH4 cho một đời gia súc cũng sẽ giảm (O’Mara et al., 2008) Tuy nhiên, khi tăng năng suất gia súc, tuổi đời của gia súc giảm, phải nuôi nhiều gia súc thay thế hơn nên CH4 có khi lại tăng lên (O’Mara et al., 2008) Chiến lược giảm CH4 phải dựa trên toàn

bộ chu kỳ sản xuất của một gia súc (O’Mara et al., 2008)

2.4.2.3 Giải pháp về di truyền giống

Cải tiến và nâng cao năng suất vật nuôi và hiệu quả sản xuất

Các chương trình chọn lọc có thể có đáp ứng hàng năm vào khoảng 1-3 % cho các tính trạng (Simm et al., 2004) Chọn lọc để cải tiến, nâng cao năng suất vật nuôi và hiệu quả sản xuất giúp giảm phát thải khí nhà kính theo 2 cách: (i) Năng suất cao dẫn đến hiệu quả cao vì chi phí thức ăn cho duy trì trên tổng chi phí sản xuất giảm

(ii) Năng suất cao giúp tạo ra cùng một lượng đơn vị sản phẩm chăn nuôi với một số lượng gia súc ít hơn

Kết quả là khí nhà kính phát thải trên một đơn vị sản phẩm chăn nuôi giảm Bằng biện pháp này, ở Liên hiệp Anh, tổng CH4 thải ra đã giảm 28% từ 1990 đến

ít phát thải khí nhà kính trên một đơn vị đầu ra nhất Có sự khác biệt về giống trong phát thải khí nhà kính trên một đơn vị đầu ra Các giống kích thước cơ thể lớn (các giống nội địa châu Âu) sản xuất ít khí nhà kính trên một đơn vị đầu ra hơn các giống nhỏ con của Anh

Giảm thiểu phát thải khí nhà kính thông qua chọn lọc ở đàn gia súc

Cải thiện chất lượng đàn bò giống theo hướng tăng năng suất/bò và giảm số đầu con nuôi bằng cách loại thải những bò kém chất lượng Từ đó, giảm phát thải khí nhà kính (chủ yếu là CH4) đang được sử dụng rộng rãi trong nhiều hệ thống chăn nuôi bò sữa, bò thịt trên thế giới Ở Queesland từ năm 1988 đến 1996 số đầu

bò sữa đã giảm 11%, nhưng sản lượng sữa/bò lại tăng 38% và đã làm giảm lượng khí thải CH4 khoảng 6% (Eckard et al., 2002)

Khí nhà kính chủ yếu của các hệ thống chăn nuôi là CH4 và N2O (IPCC, 2007) Do biến động về tuổi thọ của khí nhà kính trong khí quyển và khả năng giữ năng lượng bức xạ, tiềm năng làm nóng lớp không khí gần với bề mặt trái đất được biểu thị bằng đương lượng phát thải CO2 (CO2-eq) Tiềm năng làm nóng trái đất của khí nhà kính là rất khác nhau Mêtan và N2O (nitrous oxide) có khả năng giữ năng lượng bức xạ cao hơn 25 và 298 lần so với tiềm năng này của 1 kg CO2(IPCC, 2007) Tổng đương lượng CO2 phát thải từ chăn nuôi bò sữa được ước tính vào khoảng 4% tổng khí thải gây hiệu ứng nhà kính, trong đó khoảng ½ là CH4 và 1/3 là nitrous oxide (Gerber et al., 2010)

Lợi ích chính của chọn lọc nhằm cải thiện hiệu quả sản xuất là tăng năng suất

và hiệu quả chung (có nghĩa là tỷ lệ năng suất sữa trên nguồn đầu vào) bằng cách trước hết giảm chi phí cho duy trì ở gia súc và sau đó giảm số đầu gia súc phải nuôi

để tạo ra một số lượng sản phẩm cố định (Capper et al., 2009; Wall et al., 2010) Nhiều nghiên cứu đã cho thấy: chọn lọc theo các tính trạng về sức khỏe (tuổi thọ sản xuất, sức khỏe và sinh sản) sẽ giúp làm giảm khí thải nhà kính vì giúp giảm số gia súc thừa phải nuôi (Wall et al., 2008) Ví dụ khi chọn lọc nâng

19

số lứa sữa của bò từ 3,02 lên 3,5 lứa đã giảm lượng khí thải methane 3% (Wall et al., 2008) Cải tiến sức khỏe và sinh sản sẽ làm giảm tỷ lệ loại thải không mong muốn (Wall et al., 2008), do đó làm giảm khí thải từ chăn nuôi dê, cừu, bò thịt và

bò sữa vì giảm được số gia súc thay thế đàn cần nuôi Nâng cao sinh sản sẽ giảm khoảng cách hai lứa đẻ, giảm được số ngày nuôi không chửa hay không sản xuất (Wall et al., 2008) Nâng cao sức khỏe của gia súc làm giảm tỷ lệ mắc bệnh, giảm giá thành sản xuất và quan trọng hơn là giảm khí thải vì lúc gia súc ốm chúng không sản xuất nhưng vẫn tạo ra khí nhà kính gây ô nhiễm môi trường (Wall et al., 2008) Rất nhiều các tính trạng về sức khỏe như tuổi thọ sản xuất và khả năng sinh sản có ảnh hưởng gián tiếp đến môi trường (Wall et al., 2008) Kết quả nghiên cứu của Van de Haar and St Pierre, (2006); Chagunda et al (2009) đã chứng minh khi năng lượng của thức ăn được sử dụng hiệu quả hơn, gia súc sẽ tạo ra ít chất thải ở dạng CH4 và nitơ/đơn vị sản phẩm hơn Một nghiên cứu tại UK (Jones et al., 2008) đã tính rằng cải tiến di truyền ở bò sữa về hiệu quả kinh tế và hiệu quả sản xuất 20 năm qua đã giảm phát thải khí nhà kính tính trên một đơn vị sản phẩm khoảng 0,8% /năm và sẽ tiếp tục giảm phát thải khí nhà kính

ở tốc độ 0,5% /năm trong vòng 15 năm tới Ở Hoa kỳ trong thời kỳ 63 năm qua phát thải khí nhà kính/1 đơn vị sản phẩm đã giảm 0,6%/năm Phát thải khí mêtan

và N2O trên 1 đơn vị sản phẩm ước tính sẽ giảm mạnh khoảng 1,3% và 1,5% năm trong 20 năm qua ở UK, và sẽ tiếp tục giảm trong 15 năm tới với tốc độ giảm thấp hơn một chút (Jones et al., 2008) Tốc độ giảm CH4 này tương đương với nhiều kết quả trong các nghiên cứu khác Bell et al (2010) cho rằng phát thải khí CH4

từ lên men trong dạ cỏ trên 1 đơn vị sản phẩm sẽ giảm 1,1% /năm ở bò cái được chọn lọc tăng mỡ và protein sữa

Chọn lọc gia súc để giảm thiểu phát thải khí nhà kính

Lượng thức ăn ăn vào và thành phần thức ăn là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến lượng CH4 và N thải ra ở gia súc Khi lượng thức ăn ăn vào tăng, tỷ lệ năng lượng thô (GE) mất đi dưới dạng CH4 trên một đơn vị thức ăn ăn vào giảm trung bình 1,6% GE (Johnson and Johnson, 1995) Lượng thức ăn ăn vào cao làm tăng tốc độ đi qua dạ cỏ của thức ăn, giảm thời gian thức ăn lưu lại trong dạ cỏ, giảm tỷ lệ tiêu hóa (phụ thuộc vào khẩu phần) và giảm sản sinh CH4 tại dạ cỏ (Johnson and Johnson, 1995; Ulyatt et al., 1997; Tamminga et al., 2007) Vì thời gian thức ăn lưu lại dạ cỏ giảm cùng với lượng thức ăn ăn vào tăng, tỷ lệ N

20

thải ra cũng tăng và vì vậy tăng tiềm năng phát thải nitrous oxide (Chagunda et al., 2009; Bell et al., 2011) Tuy nhiên, nếu bò muốn đáp ứng được tiềm năng di truyền về năng suất sữa chúng cần phải ăn vào tối đa (lượng thức ăn ăn vào cao nhất (Veerkamp, 1998; Dillon, 2006) Trên đồng cỏ lượng dinh dưỡng ăn vào có thể biến động lớn và làm giảm tiềm năng cho sữa của gia súc, đặc biệt vào lúc năng suất sữa đạt đỉnh (Kennedy et al., 2003) Để phát huy hết tiềm năng di truyền

về năng suất sữa các khẩu phần chủ yếu là cỏ cần phải bổ sung các thức ăn có hàm lượng năng lượng cao dưới dạng thức ăn tinh Bổ sung vào khẩu phần bò sữa năng suất cao chăn thả trên đồng cỏ làm giảm lượng thức ăn ăn vào từ đồng cỏ, cải thiện năng suất sữa (Kennedy et al., 2003)

Bò cái có khối lượng cơ thể cao đã cho thấy ăn miếng thức ăn to hơn và vì vậy chúng sử dụng ít thời gian hơn để ăn cùng một khối lượng thức ăn so với bò nhỏ con (Dillon, 2006) Bò có kiểu gen tầm vóc to hơn Bắc Mỹ tạo ra 8 đến 11%

CH4 ít hơn khi tính theo % của năng lượng thô ăn vào (GE intake), ở cả khẩu phần hỗn hợp trộn hay khẩu phần chủ yếu là cỏ chăn thả so với bò New Zealand Holstein nhỏ hơn (Robertson and Waghorn, 2002), nguyên nhân có thể là do khác nhau về lượng thức ăn ăn vào Tuy nhiên bò có tầm vóc lớn hơn thì nhu cầu duy trì cao hơn Ở cùng một mức năng suất, bò có tầm vóc nhỏ hơn đương nhiên có hiệu quả chuyển hóa thức ăn sẽ cao hơn Đây là lý do vì sao ở cả New Zealand và Australia, người ta đặc biệt chú trọng đế tăng tiến bộ di truyền ở các tính trạng có thể đóng góp nhiều cho tăng lợi nhuận tính trên 1 đơn vị thức ăn ăn vào (Pryce et al., 2007)

Chọn lọc gia súc về tính trạng sử dụng thức ăn có hiệu quả mang lại năng suất cao và giảm áp lực đối với các nguồn thức ăn Khi so sánh với các chiến lược giảm thiểu khác, chọn giống là một trong những giải pháp trung và dài hạn để giảm thiểu phát thải khí nhà kính với giá thành hợp lý (Moran et al., 2007) Đáp ứng với chọn lọc tùy thuộc vào cường độ chọn lọc, khác biệt về di truyền, khoảng cách thế hệ và tầm quan trọng kinh tế của tính trạng, đáp ứng chọn lọc thường là từ 1 đến 3% (Wall et al., 2010) của giá trị trung bình của tính trạng chọn lọc

Lượng chất khô ăn vào hàng ngày và năng suất sữa có hệ số di truyền ở mức trung bình ở bò sữa: 0,30 so với hế số di truyền từ 0 đến 0,15 cho các tính trạng về sức khỏe và sinh sản (Pryce et al., 1999) Vì thế cải tiến di truyền các tính trạng lượng chất khô ăn vào hàng ngày và năng suất sữa dễ đạt được hơn là cải tiến di

21

truyền các tính trạng về sức khỏe và sinh sản Tăng tiềm năng di truyền của bò về sản lượng sữa làm phát thải khí nhà kính của toàn hệ thống tăng lên do lượng thức

ăn ăn vào cao hơn (Lovett et al., 2006) Tuy nhiên, lượng sữa sản xuất ra trên 1 đơn

vị thức ăn ăn vào giảm chút ít do tăng hiệu quả sử dụng thức ăn Ví dụ, tương quan

di truyền giữa lượng thức ăn ăn vào và năng suất sữa chịu trách nhiệm cho gần ½ cải tiến di truyền về sản lượng sữa do tăng chất khô ăn vào (Veerkamp, 1998)

Chọn lọc trực tiếp để giảm thải khí nhà kính CH4 có thể là một ý tưởng tuyệt vời dựa trên các đo đạc khí thải trực tiếp trên gia súc (Wall et al., 2008) Có một vài kỹ thuật để lấy mẫu khí từ gia súc: buồng trao đổi chất, hộp trùm đầu, mặt nạ và các ống nylon đã được ứng dụng (Wall et al., 2008) Có biến động về lượng khí CH4 thải ra giữa các gia súc, các giống và giữa các thời gian đo đạc khác nhau (Herd et al., 2002) chứng tỏ hoàn toàn có thể thay đổi tính trạng này thông qua chọn lọc di truyền (Wall et al., 2008) Tuy nhiên, hình như chọn lọc trực tiếp gia súc về các tính trạng như lượng CH4 tạo ra ở gia súc nhai lại có thể ít quan trọng hơn vì CH4 tạo ra ở gia súc nhai lại có quan hệ với lượng thức ăn ăn vào, mà lượng thức ăn ăn vào dễ đo đạc hơn rất nhiều (Münger and Kreuzer, 2008; Martin et al., 2010)

Lợi ích bổ sung của đo đạc trực tiếp phát thải khí nhà kính ở gia súc là nếu chọn lọc theo hiệu quả sử dụng thức ăn không làm được Ở gia súc nhai lại đo đạc tổng mêtan thải ra, hiệu quả sử dụng nitơ và hiệu quả sử dụng thức ăn khá khó khăn và tốn kém và điều đó đã hạn chế việc chọn lọc trực tiếp các tính trạng này trong quá khứ Một phần khá lớn các biến động về phát thải khí mêtan ở bò sữa là

do di truyền với hệ số di truyền 0,35 đối với mêtan thải ra và 0,58 cho mêtan thải ra/một đơn vị sản phẩm (de Haas et al., 2011) Ở cừu hệ số di truyền đối với mêtan thải ra thấp hơn 0,13 (Hegarty and McEwan, 2010) Khi đo tổng lượng khí thải của các cá thể gia súc dễ dàng và rẻ hơn thì chọn lọc gia súc về tính trạng tổng lượng CH4 thải ra sẽ là điều khả thi

Biến động về hiệu quả sử dụng thức ăn và phát thải khí CH4 từ dạ cỏ giữa các gia súc, giữa các giống và biến động theo thời gian cho thấy có tiềm năng giảm phát thải khí nhà kính thông qua chọn lọc di truyền (Herd et al., 2002; Hegarty et al., 2007; Yan et al., 2010) Với một tương quan di truyền dương giữa hiệu quả sử dụng thức ăn và lượng mêtan tạo ra dao động từ 0,18 đến 0,84 (de Haas et al., 2011), có thể đảm bảo rằng chọn lọc bò cái sử dụng thức ăn hiệu quả hơn sẽ làm

22

giảm mêtan tạo ra từ 1,1% đến 2,6% một năm Từ hàng loạt các nghiên cứu người

ta thấy rằng hiệu quả sử dụng thức ăn có ảnh hưởng lớn đến giảm thiểu phát thải khí nhà kính từ chăn nuôi bò sữa so với các tính trạng khác như sức khoẻ (Jones et al., 2008; Bell et al., 2011) hay năng suất Hiệu quả sử dụng thức ăn có thể được đánh giá bằng lượng thức ăn ăn vào cần cho một đơn vị sản phẩm (hiệu quả thô) hay hiệu quả chuyển hoá (hiệu quả thuần) thường được tính bằng lượng thức ăn ăn vào dư thừa (Jones et al., 2008) Lượng thức ăn ăn vào dư thừa là sai khác giữa lượng thức ăn ăn vào quan sát được (lượng ăn vào thực tế) và lượng thức ăn ăn vào

dự đoán (ước tính) Ở đây lượng thức ăn ăn vào dự đoán thường được tính là nhu cầu năng lượng cho duy trì cộng với nhu cầu năng lượng cần cho sản xuất Các nghiên cứu (Hegarty et al., 2007; Okine et al., 2003; Nkrumah et al., 2006; ) xem xét chọn lọc bò cái hướng thịt có lượng thức ăn ăn vào dư thừa thấp (sai khác giữa lượng ăn vào thực tế và dự đoán nhỏ hoặc âm) cho thấy khả năng sinh trưởng không bị ảnh hưởng và khi lượng thức ăn ăn vào dư thừa thấp hơn đã làm cho lượng mêtan tạo ra ít hơn Kết quả nghiên cứu của Hegarty et al (2007) cho thấy

có sự giảm sản sinh CH4 đường tiêu hóa trên ngày ở gia súc nhai lại chọn lọc theo hướng giảm lượng thức ăn thừa hàng ngày Điều này một lần nữa chứng tỏ hoàn toàn có thể chọn lọc để giảm thải khí nhà kính thông qua chọn lọc những gia súc sử dụng ít thức ăn, sản xuất ít mêtan so với trung bình của đàn mà vẫn giữ được năng suất không bị giảm (Wall et al., 2008)

Một công nghệ mới được biết đến là chọn lọc theo nguồn gen (genomic selection), công nghệ này đặc biệt hứa hẹn khi rất khó hoặc quá đắt đỏ để đo đạc các tính trạng vì việc đo đạc này chỉ có thể thực hiện được trên cơ sở mẫu đại diện của quần thể (Bell et al., 2012) Giá trị giống theo nguồn gen được tính là tổng ảnh hưởng của các marker di truyền được phân bố gần như trên toàn bộ hệ gen, vì thế chúng chịu trách nhiệm cho hầu hết các sai khác di truyền của một tính trạng (Bell

et al., 2012) Ở đây phương trình dự đoán được tạo ra trên quần thể tham chiếu với các số liệu về kiểu gen và kiểu hình Phương trình dự đoán trên có thể dùng để dự đoán các giá trị giống ở gia súc có số liệu về kiểu gen nhưng không có số liệu về kiểu hình (Bell et al., 2012) Các chíp điện tử được sản xuất với giá chấp nhận được giúp công nghệ này được thương mại hóa Ví dụ, hiện nay nhiều nước đã công bố các giá trị giống theo nguồn gen cho bò đực ở nhiều tính trạng có tầm quan trọng về kinh tế (Bell et al., 2012)

23

Gần đây, rất nhiều nhóm nghiên cứu tập trung vào ước tính giá trị giống theo nguồn gen cho các tính trạng liên quan đến hiệu quả chuyển hóa thức ăn Độ chính xác của ước tính để chẩn đoán giá trị giống theo nguồn gen của lượng thức ăn ăn vào dư thừa tính được trên một quần thể 1000 bò tơ lỡ New Zealand và 1000 bò tơ

lỡ Australian là khoảng 0.4 (Pryce et al., 2012) Độ chính xác của ước tính theo nguồn gen có thể tăng lên hơn nữa nếu các nước cùng nhau sử dụng số liệu về kiểu hình (là các số liệu khá đắt để thu thập) và các số liệu về nguồn gen vì các số liệu này có thể sử dụng để tăng độ chính xác của chọn lọc theo nguồn gen (Bell et al., 2012) Các nỗ lực hợp tác của các tổ chức nghiên cứu ở Hà Lan, Anh và Úc đã cho thấy rằng độ chính xác của ước tính lượng chất khô ăn vào theo nguồn gen có thể tăng lên khi phối hợp nhiều bộ số liệu Mục đích cuối cùng của các nỗ lực hợp tác này là phát triển giá trị giống ước tính theo nguồn gen cho tính trạng lượng chất khô ăn vào hoặc hiệu quả chuyển hóa thức ăn, các giá trị giống ước tính theo nguồn gen này có thể nằm trong chương trình giống để cải tiến hiệu quả chăn nuôi

và giảm phát thải khí nhà kính (Bell et al., 2012)

2.4.2.4 Giải pháp về công nghệ sinh học

Miễn dịch và kiểm soát sinh học

Một vài chiến lược sinh học hiện đang được khai thác Tiêm vắc xin chống lại một vài loại vi khuẩn sinh mêtan đã giảm được sản xuất mêtan gần 8% ở cừu Australia (Wright et al., 2004) Tuy nhiên sử dụng vắc xin ở vùng khác cho loại

vi khuẩn sinh mêtan khác không cho kết quả tích cực (Wright et al., 2004, Clark

et al., 2007) Sự đa dạng cao của nhóm vi khuẩn sinh mêtan là nguyên nhân vắc xin không thành công ở gia súc nuôi trong các điều kiện khác nhau (Wright et al., 2007) Nghiên cứu cơ bản để hiểu các thông tin di truyền về vi khuẩn sinh mêtan hy vọng sẽ giúp tạo ra vắc xin thế hệ hai dùng cho nhiều loài vi khuẩn sinh mêtan (Attwood and McSweeney, 2008) Gần đây, miễn dịch thụ động sử dụng kháng thể sản xuất từ trứng gà đã cho thấy: kháng thể làm giảm sinh mêtan

in vitro, nhưng hiệu quả rất ngắn (Cook et al., 2008)

Hiện nay quản lý nuôi dưỡng, các chất bổ sung, quản lý đàn, chọn tạo giống là cách tiếp cận tốt nhất và phát triển nhất Công nghệ sinh học có nhiều hứa hẹn nhưng còn cần nghiên cứu thêm nhiều để có công nghệ chính xác vì quần thể vi sinh vật dạ cỏ, quần vi thể sinh vật sinh mêtan rất đa dạng và luôn biến đổi (Martin et al., 2008)

24

2.5 SƠ LƯỢC ĐẶC ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG CỦA DẦU BÔNG

2.5.1 Đặc điểm của dầu bông

Dầu bông nói riêng hay dầu thực vật, mỡ nói chung có tính kị nước và không tan trong nước Chúng có thể được làm chất nhũ hóa hoặc dung môi cho các chất hữu cơ, có độ nhớt thấp và tồn tại ở thể lỏng khoảng 21ºC Dầu bông có hương nhẹ, sắc vàng ánh sáng, thường được sử dụng như là thước đo để đánh giá hương vị và chất lượng mùi trong các loại dầu khác Dầu bông giàu tocopherols, những chất chống oxy hóa tự nhiên Tỷ lệ giữa acid đa không bão hòa và các acid béo bão hòa là 2:1 Thành phần acid béo của nó thường bao gồm các axit béo không bão hòa 70% trong đó có 18% không bão hòa đơn (oleic) và 52% không bão hòa đa (linoleic) và 26% bão hòa (chủ yếu là palmitic và axit stearic)

Dầu bông được chế biến từ sản phẩm phụ của quá trình sản xuất bông Trữ lượng sản xuất bông trên thế giới rất lớn, kèm theo đó là một lượng hạt bông chứa tỷ lệ dầu cao được loại ra Ai Cập, Hoa Kỳ, Trung Quốc và Nga là những nước đã và đang chế biến dầu từ hạt bông vải Ở Châu Âu dầu hạt bông chiếm tỷ lệ lớn nhất Dầu bông vải thuộc nhóm axit aleic-linoleic, mặc dù thành phần dầu có chứa một tỷ lệ tương đối cao các axit béo không bão hòa có nhiều nối đôi, dầu bông cũng chứa một tỷ lệ tương đối cao các axit béo không bão hòa có nhiều nối đôi, dầu bông cũng chứa hàm lượng axit béo bão hòa cao nhất trong các hạt chứa dầu

2.5.2 Ứng dụng của dầu bông trong đời sống

+ Sản xuất dầu thực vật: Dầu hạt bông được sử dụng trong thực phẩm như khoai tây chiên và là thành phần chính trong Crisco, thành phần mayonnaise, là một yêu thích cho dầu trộn salad, nước sốt, salad dressing, và các sản phẩm tương tự vì sự ổn định hương vị của nó Dầu bông ít tốn kém hơn nhiều so với dầu ô liu hoặc dầu canola, hạt bông vải đã bắt đầu được sử dụng trong nhiều phạm vi rộng lớn hơn của thực phẩm chế biến, bao gồm ngũ cốc, bánh mì và các loại thực phẩm ăn nhẹ

+ Ứng dụng trong mỹ phẩm: Tinh dầu hạt bông có tính năng rất hữu ích

và được sử dụng như thành phần quan trọng trong mỹ phẩm Chất flavanoid được chiết xuất từ hoa cây bông lông có tính năng tăng cường các mao mạch,

25

hạ huyết áp và trương lực huyết quản Tinh dầu bông cải thiện chức năng bảo

vệ da Phục hồi, cải thiện độ đàn hồi da, làm mềm, có tác dụng trị các nguyên nhân gây tăng nhạy cảm của da, làm giảm phản ứng của da Phục hồi, làm dịu

và bảo vệ da mặt và mí mắt Cung cấp cho tóc protein và sucrose tinh dầu Bông tạo một trạng thái đặc biết: tóc trở nên mềm mại và mượt, và da đầu có cảm giác thoải mái của sự tinh khiết và tươi mát

+ Dùng khô dầu hạt bông vải làm thức ăn chăn nuôi: Khô dầu hạt bông

có hàm lượng protein cao (40% - 42%) và gossypol thấp (dưới 0,2%) có thể làm thức ăn nuôi chăn nuôi Phương án chế biến dầu béo ảnh hưởng tới tính hữu dụng của khô dầu bông (cottonseed meal) So với các phương pháp chế biến khác, việc ép vít tải giảm hàm lượng gossypol tự do, giảm Nitơ hoà tan, tăng hàm lượng chất béo trong khô bông và tiêu tốn năng lượng Sử dụng cho nuôi gà, hàm lượng dầu cao có thể ảnh hưởng tới sự mất màu của trứng trong quá trình bảo quản (do sự có mặt của axit béo cyclopropenoid); đối với gia súc, hàm lượng dầu cao tạo nhiều năng lượng cho vật nuôi Phương pháp chiết bằng dung môi trực tiếp sẽ tạo ra khô dầu bông có hàm lượng gossypol tự do

và nitơ hoà tan cao Nếu dựa trên quan điểm về chất lượng protein thì khô dầu bông sản xuất theo phương án này rất tốt cho động vật có dạ dày kép (động vật nhai lại) Phương pháp chế biến sử dụng dung môi tách chiết có ép sơ bộ tạo ra sản phẩm khô dầu bông có đặc điểm trung gian giữa 2 phương pháp tách dầu là ép và sử dụng dung môi Nó có hàm lượng gossyol tự do thấp, độ hoà tan Nitơ cao hơn mức trung bình, hàm lượng chất béo thấp Loại khô dầu bông này được sử dụng cho gà đẻ trứng (Ensminger et al., 1994) Hạt bông được chế biến thành các khô dầu bông có chứa hàm lượng protein khác nhau 36%, 41%, 44%, và 48-50% Khô dầu bông có chứa 36% protein thu được từ phương pháp ép bằng trục vít, trong khi đó phương pháp chiết dung môi trực tiếp hoặc chiết dung môi trên hạt bông đã được ép sơ bộ tạo ra khô dầu bông

có hàm lượng protein cao hơn 44% (Ensminger et al., 1994)

Bổ sung chất béo không no vào khẩu phần có thể giảm thải mêtan đến 37% do làm tăng acid propionic và giảm tổng lượng protozoa trong dạ cỏ (Czerkawski, 1969) Tuy nhiên việc bổ sung cũng có ảnh hưởng tới thành phần của sữa, nhất là hàm lượng mỡ sữa do sự xáo trộn của hệ vi sinh vật dạ

cỏ Bổ sung chất béo (dầu, mỡ) vào khẩu phần ăn cho gia súc nhai lại có thể