Sử dụng công nghệ lên men vi sinh làm giàu protein bột sắn và bã sắn để sản xuất thức ăn hỗn hợp hoàn chỉnh trong chăn nuôi bò sữa và bò thịt

Đề tài “Sử dụng công nghệ lên men vi sinh làm giàu protein bột sắn và bã sắn để sản xuất thức ăn hỗn hợp hoàn chỉnh trong chăn nuôi bò sữa và bò thịt vùng ven đô Hà Nội” để làm giàu protein của bột sắn, bã sắn giúp các hộ, trang trại chăn nuôi bò sữa, bò thịt khu vực ngoại thành Hà Nội có nguồn thức ăn giàu protein giá thấp để sử dụng nuôi bò sữa, bò thịt, tăng hiệu quả kinh tế trong chăn nuôi so với phải sử dụng các nguồn thức ăn giàu protein truyền thống giá cao, đồng thời cũng góp phần mở đường cho việc áp dụng công nghệ này trong chăn nuôi ở Viêt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO - BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM  ĐỀ CƯƠNG Đề tài: SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ LÊN MEN VI SINH LÀM GIÀU PROTEIN BỘT SẮN VÀ BÃ SẮN ĐỂ SẢN XUẤT THỨC ĂN HỖN HỢP HỒN CHỈNH TRONG CHĂN NI BỊ SỮA VÀ BỊ THỊT VÙNG VEN ĐƠ HÀ NỘI Họ tên : Trần Thị Thanh Phương Lớp : Chuyên ngành : GVHD : Hà Nội, 2016 PHẦN – MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Hiện ngành sản xuất thức ăn chăn nuôi nước ta phát triển mạnh mẽ, nhu cầu thức ăn chăn nuôi công nghiệp năm gần ngày tăng lên Tuy nhiên việc sản xuất lại phụ thuộc nhiều vào nguồn nguyên liệu nhập Tổng kim ngạch nhập nguyên liệu tăng bình qn 20-25%/năm, đó, giá trị nhập nguyên liệu giàu protein khô dầu đỗ tương, bột cá tăng lên hàng năm Theo Tổng cục Hải quan, năm 2013, tổng kim ngạch nhập nguyên liệu thức ăn chăn nuôi nước ước đạt 3,08 tỷ USD, tăng 25,4%; trị giá trị nhập khô dầu đậu tương 1,74 tỷ USD, tăng 37,9% so với năm 2012 Vì vậy, việc chủ động nguồn nguyên liệu, sử dụng nguồn có sẵn nước, giá thành rẻ định hướng quan trọng để giảm phụ thuộc vào nguyên liệu ngoại nhập, giảm giá thành thức ăn chăn nuôi, tăng việc làm nước giảm ngoại tệ nhập mặt hàng Ở nước ta, sắn loại lương thực cơng nghiệp phổ biến, dễ trồng, canh tác nhiều địa phương điều kiện thời tiết, khí hậu thổ nhưỡng nước ta phù hợp cho phát triển loại Theo Bộ Nơng nghiệp PTNT, năm 2013, diện tích trồng sắn nước ước đạt 544,3 nghìn với suất bình quân 17,9 tấn/ha sản lượng ước đạt 9,74 triệu tấn, nguồn nguyên liệu tiềm năng, dồi cho sản xuất thức ăn chăn ni Hiện chăn ni bò, bột sắn bã sắn sử dụng nguyên liệu cung cấp lượng có hàm lượng xơ tinh bột cao (Sukombat cs., 2015) Tuy nhiên, bột sắn bã sắn có hàm lượng protein thơ thấp, khoảng 0.3- 3,5% (Bradbury Holloway, 1988, Montagnac cs, 2009) Như vậy, có cơng nghệ chế biến phù hợp, đặc biệt làm giàu protein cho bột sắn bã sắn loại nguyên liệu có tiềm lớn, thay phần lớn khô dầu đỗ tương, bột cá, bột thịt - nguyên liệu phải dùng ngoại tệ nhập để tăng hiệu sử dụng phụ phẩm ngành chế biến tinh bột sắn Trên giới, có nhiều hướng tiếp cận nhằm làm giàu protein số loại nơng sản nói chung bột sắn, bã sắn nói riêng Nhiều loại enzyme sử dụng chăn nuôi thu từ nấm mốc (Maurince Raimbault cs, 1985; Ezekiel cs, 2010), Tuy nhiên, việc sử dụng nấm mốc để sản xuất chế phẩm sinh học phục vụ chăn nuôi cần phải cân nhắc tồn bào tử mốc gây hại cho vật nuôi, khâu lựa chọn chủng “lành tính” quan trọng Q trình làm giàu protein qua đường lên men với chủng vi sinh vật Lactobacillus plantarum, Saccharomyces cerevisieae Rhizopus oryzae… nghiên cứu chứng minh rẻ tiền giá trị protein sắn cải thiện hiệu (Srinorakutara cs, 2006; Ubalua, 2007; Boonnopetal cs, 2009; Polyorachetal cs, 2010, Gunawan cs, 2015) Hiện tại, thực tế Việt Nam, việc tận dụng phụ phẩm ngành sản xuất tinh bột sắn (bột đen bã sắn) chủ yếu hình thức ủ chua nấu cho gia súc Nhược điểm lớn phương pháp ủ chua trình lên men kéo dài làm giảm giá trị dinh dưỡng thức ăn chế biến làm giảm hàm lượng bột đường; tỷ lệ tổn thất thức ăn cao Thức ăn ủ chua có chất lượng nên có lượng thu nhận không cao cho gia súc ăn (Mai Thị Thơm, 2006) Các phương pháp xử lý bã sắn vi sinh vật quan tâm phương pháp bảo quản chế biến thích hợp nhằm nâng cao giá trị sử dụng cho bột sắn bẵ sắn Tuy nhiên bã sắn có đặc điểm khác biệt với loại thức ăn khác (giàu tinh bột nghèo protein lipid, muối khống vitamin, đặc biệt có độc tố HCN) nên để đạt hiệu cao sử dụng bã sắn lên men chăn nuôi cần phải nghiên cứu điều chỉnh chủng vi sinh vật điều kiện lên men cho phù hợp Hơn nữa, bột sắn bã sắn sau bước ủ men vi sinh để làm giàu protein thường có độ ẩm cao, thơng thường phải sấy khơ để bảo quản, chi phí lượng cho sấy khô thường cao nên việc làm giàu protein bột sắn bã sắn không mang lại hiệu kinh tế mong muốn Như cần có nghiên cứu nhằm nhằm sử dụng có hiệu bột sắn bã sắn làm giàu protein phần ăn hỗn hợp hoàn chỉnh cho bò sữa bò thịt cao sản nhằm giúp hạ giá thành thức ăn, nâng cao hiệu kinh tế cho người chăn ni Vì vậy, chúng tơi thực để tài “Sử dụng công nghệ lên men vi sinh làm giàu protein bột sắn bã sắn để sản xuất thức ăn hỗn hợp hoàn chỉnh chăn ni bò sữa bò thịt vùng ven Hà Nội” để làm giàu protein bột sắn, bã sắn giúp hộ, trang trại chăn ni bò sữa, bò thịt khu vực ngoại thành Hà Nội có nguồn thức ăn giàu protein giá thấp để sử dụng nuôi bò sữa, bò thịt, tăng hiệu kinh tế chăn nuôi so với phải sử dụng nguồn thức ăn giàu protein truyền thống giá cao, đồng thời góp phần mở đường cho việc áp dụng cơng nghệ chăn nuôi Viêt Nam 1.2 Mục tiêu – yêu cầu 1.2.1 Mục tiêu Đưa quy trình sản xuất bột sắn, bã sắn giàu protein sử dụng phần hỗn hợp hoàn chỉnh để ni bò sữa bò thịt nhằm nâng cao hiệu kinh tế cho người chăn nuôi 1.2.2 Yêu cầu - Xây dựng quy trình sản xuất bột sắn, bã sắn giàu protein công nghệ lên men vi sinh - Sử dụng bột sắn, bã sắn làm giàu protein công nghệ lên men vi sinh phần ăn hỗn hợp hồn chỉnh để ni bò sữa bò thịt - Xây dựng mơ hình ni bò sữa, bò thịt phần hỗn hợp hoàn chỉnh sở sử dụng bột sắn bã sắn làm giàu protein Phần – NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng - địa điểm thời gian nghiên cứu 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu  Các chủng vi sinh vật Các chủng giống VSV bảo quản môn Dinh Dưỡng-Thức ăn, khoa Chăn nuôi gồm chủng nấm men vi khuẩn lactic Lactobacillus sp phân lập chọn lọc từ mẫu thức ăn lên men truyền thống, mẫu bánh men cổ truyền dùng nấu rượu, sản phẩm dược, chế phẩm vi sinh vật thương mại Sử dụng 02 chủng có hoạt tính lên men tốt: Saccharomyces cerevisiae S3 Lactobacillus plantarum SC phối hợp theo tỷ lệ 1:1  Bột sắn, bã sắn Bột sắn bã sắn thu mua xã Dương Liễu, Hoài Đức, Hà Nội Bột sắn có tỷ lệ VCK khoảng 90%, bã sắn gồm bã sắn tươi (hàm lượng VCK khoảng 10%) bã sắn khơ (VCK khoảng 90%)  Bò sữa, bò thịt Bò sữa, bò thịt ni nơng hộ trang trại thuộc huyện Gia Lâm Ba Vì Hà Nội 2.1.2 Địa điểm Đề tài thực Phòng vi sinh vật mơn Dinh dưỡng –Thức ăn, khoa Chăn nuôi, Học viện Nông nghiệp Việt Nam Thí nghiệm thực tế bò thịt bò sữa tiến hành số nông hộ trang trại chăn ni bò huyện Ba Vì Gia Lâm Hà Nội 2.1.3 Thời gian thực Từ tháng 1/2017 đến tháng 12/2018 2.2 Nội dung nghiên cứu - Nội dung 1: Xây dựng quy trình sản xuất bột sắn, bã sắn giàu protein công nghệ lên men vi sinh - Nội dung 2: Sử dụng bột sắn, bã sắn làm giàu protein công nghệ lên men vi sinh phần ăn hỗn hợp hồn chỉnh để ni bò sữa bò thịt - Nội dung 3: Xây dựng mơ hình ni bò sữa, bò thịt phần hỗn hợp hồn chỉnh sở sử dụng bột sắn bã sắn làm giàu protein 2.3 Phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Xây dựng quy trình sản xuất bột sắn, bã sắn giàu protein công nghệ lên men vi sinh 2.3.1.1 Chuẩn bị môi trường nhân giống  Chuẩn bị môi trường nhân giống nấm men: - Môi trường Hansen Glucose: 50g Peptone: 10g (NH4)2 SO4: 5g MgSO4:3-5g K2HPO4: Nướccất: 1000ml 3g Thạch agar: 16-20g Hấp tiệt trùng 1210C/15 phút Điều chỉnh pH từ 5-5,5 Môi trường dịch thể thạch  Mơi trường nhân giống vi khuẩn lactic MRS (de Man’s Rogosa and Sharpe) Môi trường MRS dịch thể khơng có thạch Peptone 10g Cao nấm men 5g Cao thịt 10g D-glucose 20g Tween 80 0.1g K2HPO4 2g Sodium acetate 5g Triammonium citrate 0.2g MgSO4.7H2O 0.2g MnSO4.4H2O 0.05g Thạch 15-18g Nước cất 1000ml Điều chỉnh pH =6,2 - 6,6; hấp tiệt trùng 121 0C/15 - 20 phút Mơi trường dịch thể khơng có thạch 2.3.1.2 Nghiên cứu chọn lọc môi trường lên men Nuôi cấy tổ hợp Saccharomyces cerevisiae Lactobacillus spp với tỷ lệ 1:1 320C môi trường dinh dưỡng MT1, MT2, MT3 có cơng thức sau: MT1: Peptone Đường glucose (NH4)2SO4 Nướccất MT2: Peptone Đường glucose 10g Cao thịt 5g 20g MgSO4.7H20 5g K2HPO4 2g MgSO4.7H20 5g NaHCO3 1,0g 5g 1000ml 10g 20g (NH4)2SO4 5g MnSO4 3g Na2S2O3.5H2O 5,0g Nướccất 1000ml MT3 Peptone Đường glucose (NH4)2SO4 K2HPO4 10g 20g 10g 2g MgSO4.7H20 NaHCO3 5g 1,0g Na2S2O3.5H2O Nướccất 5,0g 1000ml Hấp tiệt trùng 1210C/15 phút Điều chỉnh pH từ 5-6 Các tiêu theo dõi: Đánh giá khả sinh trưởng thông qua tăng số lượng tế bào để từ chọn mơi trường ni cấy thích hợp cho sản xuất Đếm số lượng tế bào phương pháp so màu với OD600 phương pháp pha loãng nồng độ thời điểm 0h, 24h, 48h 2.3.1.3 Nghiên cứu mức bổ sung N thích hợp  Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm tiến hành nhằm lựa chọn nguồn bổ sung N thích hợp cho q trình lên men làm giàu protein bột sắn bã sắn Nguồn cung cấp N cho trình lên men vi sinh vật nghiên cứu gồm urê muối amonsulphat (NH 4)2SO4) Các cơng thức thí nghiệm nhằm lựa chọn nguồn cung cấp N hiệu cho lên men gồm: CT1: 1kg Bột sắn/bã sắn + 21,7g urê + 50g rỉ mật (tương đương 10g N/kg bột/bã sắn) CT2: 1kg bột sắn/bã sắn + 32,6g urê + 50g rỉ mật (tương đương 15g N/kg bột/bã sắn) CT3: 1kg bột sắn/bã sắn + 43,5g urê + 50g rỉ mật (tương đương 20g N/kg bột/bã sắn) CT4: 1kg bột sắn/bã sắn + 47,1g (NH4)2SO4 + 50g rỉ mật (tương đương 10g N/kg bột/bã sắn) CT5: 1kg bột sắn/bã sắn + 70,7g (NH4)2SO4 + 50g rỉ mật (tương đương 15g N/kg bột/bã sắn) CT6: 1kg bột sắn/bã sắn + 94,3g (NH4)2SO4 +50g rỉ mật (tương đương 20g N/kg bột/bã sắn) CT7: 1kg bột sắn/bã sắn + 17,8g urê + 35,4g (NH 4)2SO4 + 50g rỉ mật (tương đương 15g N/kg bột/bã sắn) CT8: 1kg bột sắn/bã sắn + 23,8g urê + 47,2g (NH 4)2SO4 + 50g rỉ mật (tương đương 20g N/kg bột/bã sắn) Bột bã sắn lên men theo phương thức lên men rắn: Bột bã sắn trải khay có độ dày 20cm, bổ sung dung dịch urê/amonsunphat, rỉ mật đường dung dịch lên men chuẩn bị trước độ ẩm đạt 60% Tiến hành lên men nhiệt độ 300C Lấy mẫu đánh giá tiêu thời điểm 0, 1, 3, ngày lên men  Chỉ tiêu theo dõi - Đánh giá cảm quan: quan sát màu sắc, trạng thái, mùi tình trạng mốc hỏng nguyên liệu lên men - Lấy mẫu phân tích thành phần hóa học theo TCVN tương ứng - Phân tích hàm lượng protein thực, N-phi protein sử dụng TCA để kết tủa protein - Tính hiệu suất chuyển hóa (%) = Hàm lượng đường sử dụng (%)/hàm lượng đường lại nguyên liệu - Năng suất chuyển hóa protein (%) = lượng protein (g) hình thành VSV sử dụng 100g đường 2.3.1.4 Nghiên cứu điều kiện lên men Quá trình lên men nhân giống lên men sản xuất phụ thuộc nhiều yếu tố độ ẩm, nhiệt độ, độ pH… Để thu sinh khối tế bào lớn nhất, cần phải cung cấp điều kiện thích hợp cho q trình lên men  Bố trí thí nghiệm Bảng 2.1 Thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng điều kiện lên men đến hàm lượng protein bột/bã sắn lên men Protein (mg/g Protein (mg/g VCK) VCK) bột sắn bã sắn Chỉ tiêu theo dõi 0h Ảnh hưởng hàm lượng nước nguyên liệu Ảnh hưởng nhiệt độ 48h 0h 48h Bã sắn tươi độ ẩm 90% Bã sắn khô độ ẩm