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 HOÀN CHỈNH TRONG CHĂN NUÔI

Chuyên ngành :

Hà Nội, 2016

PHẦN 1 – MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Hiện nay ngành sản xuất thức ăn chăn nuôi nước ta đang phát triển mạnh mẽ,nhu cầu thức ăn chăn nuôi công nghiệp trong những năm gần đây ngày một tăng lên.Tuy nhiên việc sản xuất lại phụ thuộc khá nhiều vào nguồn nguyên liệu nhập khẩu.Tổng kim ngạch nhập khẩu nguyên liệu tăng bình quân 20-25%/năm, trong đó, giá trịnhập khẩu các nguyên liệu giàu protein như khô dầu đỗ tương, bột cá tăng lên hàngnăm Theo Tổng cục Hải quan, năm 2013, tổng kim ngạch nhập khẩu nguyên liệu thức

ăn chăn nuôi cả nước ước đạt 3,08 tỷ USD, tăng 25,4%; trong đó trị giá trị nhập khẩukhô dầu đậu tương là 1,74 tỷ USD, tăng 37,9% so với năm 2012 Vì vậy, việc chủđộng được nguồn nguyên liệu, sử dụng nguồn có sẵn trong nước, giá thành rẻ là địnhhướng quan trọng để giảm sự phụ thuộc vào nguyên liệu ngoại nhập, giảm giá thànhthức ăn chăn nuôi, tăng việc làm trong nước và giảm ngoại tệ nhập khẩu các mặt hàngnày

Ở nước ta, sắn là loại cây lương thực và công nghiệp khá phổ biến, dễ trồng, cóthể canh tác tại nhiều địa phương do điều kiện thời tiết, khí hậu và thổ nhưỡng nước takhá phù hợp cho sự phát triển của loại cây này Theo Bộ Nông nghiệp và PTNT, năm

2013, diện tích trồng sắn cả nước ước đạt 544,3 nghìn ha với năng suất bình quân là17,9 tấn/ha và sản lượng ước đạt 9,74 triệu tấn, đây là nguồn nguyên liệu tiềm năng,dồi dào cho sản xuất thức ăn chăn nuôi Hiện nay trong chăn nuôi bò, bột sắn và bãsắn được sử dụng như là nguyên liệu cung cấp năng lượng do có hàm lượng xơ và tinhbột cao (Sukombat và cs., 2015) Tuy nhiên, bột sắn và bã sắn có hàm lượng proteinthô khá thấp, khoảng 0.3- 3,5% (Bradbury và Holloway, 1988, Montagnac và cs,

2009) Như vậy, nếu có công nghệ chế biến phù hợp, đặc biệt là làm giàu được proteincho bột sắn và bã sắn thì đây là loại nguyên liệu có tiềm năng lớn, có thể thay thế phầnlớn khô dầu đỗ tương, bột cá, bột thịt - các nguyên liệu phải dùng ngoại tệ nhập khẩu

và để tăng hiệu quả sử dụng các phụ phẩm của ngành chế biến tinh bột sắn

Trên thế giới, đã có nhiều hướng tiếp cận nhằm làm giàu protein của một số loạinông sản nói chung và bột sắn, bã sắn nói riêng Nhiều loại enzyme sử dụng trongchăn nuôi cũng thu được từ nấm mốc (Maurince Raimbault và cs, 1985; Ezekiel và cs,

Saccharomyces cerevisieae và Rhizopus oryzae… đã được các nghiên cứu chứng minh

là rẻ tiền và giá trị protein của sắn được cải thiện hiệu quả (Srinorakutara và cs, 2006;Ubalua, 2007; Boonnopetal và cs, 2009; Polyorachetal và cs, 2010, Gunawan và cs,2015)

Hiện tại, trên thực tế ở Việt Nam, việc tận dụng phụ phẩm của ngành sản xuấttinh bột sắn (bột đen và bã sắn) chủ yếu dưới hình thức ủ chua hoặc nấu cho gia súc.Nhược điểm lớn nhất của phương pháp ủ chua là quá trình lên men kéo dài làm giảmgiá trị dinh dưỡng của thức ăn chế biến như làm giảm hàm lượng bột đường; tỷ lệ tổnthất thức ăn cao Thức ăn ủ chua có chất lượng kém nên có lượng thu nhận không caokhi cho gia súc ăn (Mai Thị Thơm, 2006) Các phương pháp xử lý bã sắn bằng vi sinhvật cũng đã được quan tâm như là một phương pháp bảo quản và chế biến thích hợpnhằm nâng cao giá trị sử dụng cho bột sắn và bẵ sắn Tuy nhiên do bã sắn có nhữngđặc điểm khác biệt với các loại thức ăn khác (giàu tinh bột nhưng nghèo protein vàlipid, ít muối khoáng và vitamin, đặc biệt có độc tố HCN) nên để đạt được hiệu quảcao hơn khi sử dụng bã sắn lên men trong chăn nuôi cần phải nghiên cứu điều chỉnhcác chủng vi sinh vật và các điều kiện lên men cho phù hợp Hơn thế nữa, bột sắn và

bã sắn sau bước ủ men vi sinh để làm giàu protein thường có độ ẩm cao, thông thườngphải sấy khô để bảo quản, chi phí năng lượng cho sấy khô thường rất cao nên việc làmgiàu protein bột sắn và bã sắn không mang lại hiệu quả kinh tế như mong muốn Nhưvậy cần có những nghiên cứu nhằm tiếp theo nhằm sử dụng có hiệu quả bột sắn và bãsắn đã được làm giàu protein trong khẩu phần ăn hỗn hợp hoàn chỉnh cho bò sữa và bòthịt cao sản nhằm giúp hạ giá thành thức ăn, nâng cao hiệu quả kinh tế cho người chănnuôi

Vì vậy, chúng tôi thực hiện để 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 nguồnthức ăn giàu protein giá thấp để sử dụng nuôi bò sữa, bò thịt, tăng hiệu quả kinh tếtrong chăn nuôi so với phải sử dụng các nguồn thức ăn giàu protein truyền thống giácao, đồng thời cũng góp phần mở đường cho việc áp dụng công nghệ này trong chănnuôi ở Viêt Nam

1.2 Mục tiêu – yêu cầu

1.2.1 Mục tiêu

Đưa ra quy trình sản xuất bột sắn, bã sắn giàu protein sử dụng trong các khẩuphần hỗn hợp hoàn chỉnh để nuôi bò sữa và bò thịt nhằm nâng cao hiệu quả kinh tếcho người chăn nuôi

Phần 2 – NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng - địa điểm và thời gian nghiên cứu

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu

 Các chủng vi sinh vật

Các chủng giống VSV hiện đang được bảo quản tại bộ môn Dinh Dưỡng-Thức ăn,

khoa Chăn nuôi gồm các chủng nấm men và vi khuẩn lactic Lactobacillus sp được phân

lập và chọn lọc từ các mẫu thức ăn lên men truyền thống, các mẫu bánh men cổ truyềndùng trong nấu rượu, các sản phẩm dược, các chế phẩm vi sinh vật thương mại

Sử dụng 02 chủng có hoạt tính lên men tốt: Saccharomyces cerevisiae S3 và

Lactobacillus plantarum SC được phối hợp theo tỷ lệ 1:1

 Bột sắn, bã sắn

Bột sắn và bã sắn thu mua tại 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%) và bãsắn khô (VCK khoảng 90%)

2.2 Nội dung nghiên cứu

- Nội dung 1: Xây dựng quy trình sản xuất bột sắn, bã sắn giàu protein bằng

công nghệ lên men vi sinh

- Nội dung 2: Sử dụng bột sắn, bã sắn được làm giàu protein bằng công nghệ

lên men vi sinh trong khẩu phần ăn hỗn hợp hoàn chỉnh để nuôi bò sữa và bò thịt

- Nội dung 3: Xây dựng mô hình nuôi bò sữa, bò thịt bằng khẩu phần hỗn hợp

hoàn chỉnh trên cơ sở sử dụng bột sắn và 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 bằng 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: 3g Nướccất: 1000mlThạch agar: 16-20g

Hấp tiệt trùng ở 1210C/15 phút Điều chỉnh pH từ 5-5,5 Môi trường dịch thểkhông có thạch

 Môi trường nhân giống vi khuẩn lactic MRS (de Man’s Rogosa and Sharpe)

Môi trường MRS dịch thể không có thạch

Peptone 10g Cao thịt 10g

Cao nấm men 5g 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 ở 1210C/15 - 20 phút Môi trường dịchthể không có thạch

2.3.1.2 Nghiên cứu chọn lọc môi trường lên men

Nuôi cấy tổ hợp Saccharomyces cerevisiae và Lactobacillus spp với tỷ lệ 1:1 ở

320C trong các môi trường dinh dưỡng MT1, MT2, MT3 có công thức như sau:

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 (NH4)2SO4 + 50g rỉ mật (tương đương15g N/kg bột/bã sắn)

CT8: 1kg bột sắn/bã sắn + 23,8g urê + 47,2g (NH4)2SO4 + 50g rỉ mật (tương đương20g N/kg bột/bã sắn)

Bột và bã sắn được lên men theo phương thức lên men rắn: Bột và bã sắn đượctrải ra khay có độ dày 20cm, bổ sung dung dịch urê/amonsunphat, rỉ mật đường vàdung dịch lên men đã chuẩn bị trước cho đến độ ẩm đạt 60% Tiến hành lên men ởnhiệt độ 300C Lấy mẫu đánh giá các chỉ tiêu ở thời điểm 0, 1, 3, 5 và 7 ngày lên men

 Chỉ tiêu theo dõi

- Đánh giá cảm quan: quan sát màu sắc, trạng thái, mùi và tình trạng mốc hỏngcủa nguyên liệu lên men

- Lấy mẫu phân tích thành phần hóa học theo các 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 đã được sử dụng (%)/hàmlượng đường còn lại trong nguyên liệu

- Năng suất chuyển hóa protein (%) = lượng protein (g) hình thành khi VSV sửdụng 100g đường

2.3.1.4 Nghiên cứu điều kiện lên men

Quá trình lên men nhân giống cũng như lên men sản xuất phụ thuộc rất nhiềuyếu tố như độ ẩm, nhiệt độ, độ pH… Để có thể thu được sinh khối tế bào lớn nhất, cầnphải cung cấp các điều kiện thích hợp cho quá trình lên men

 Bố trí thí nghiệm

Bảng 2.1 Thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của điều kiện lên men đến hàm lượng

protein của bột/bã sắn lên men

Chỉ tiêu theo dõi

Protein (mg/gVCK) của bột sắn

Protein (mg/gVCK) của bã sắn

Ảnh hưởng của nhiệt

Ảnh hưởng của độ ẩm

(%)

506070Ảnh hưởng của chế độ

khuấy (vòng/phút)

150200

Bảng 2.2 Thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của điều kiện lên men sinh khối sau lên

men của bột/bã sắn

Chỉ tiêu theo dõi Sinh khối (mg/g)

Ảnh hưởng của độ ẩm (%)

506070Ảnh hưởng của chế độ khuấy (vòng/

phút)

150200

 Các chỉ tiêu theo dõi

- Đếm số lượng tế bào ở các thời điểm 0h, 24h,48h bằng phương pháp so màuOD600 hoặc pha loãng nồng độ

- Xác định sinh khối tế bào ở các thời điểm 24h, 48h

- Xác định hàm lượng protein thô và protein thực ở thời điểm lên men 0h, 48h

- Tính hiệu suất chuyển hóa (%) = Hàm lượng đường đã được sử dụng (%)/hàmlượng đường còn lại trong nguyên liệu

- Năng suất chuyển hóa protein (%) = lượng protein (g) hình thành khi VSV sửdụng 100g đường

2.3.1.5 Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng nước trong nguyên liệu đến chất

lượng lên men và hiệu suất chuyển hóa protein

 Bố trí thí nghiệm:

Bã sắn tươi độ ẩm

90%

Protein thô (mg/g VCK)Đường tổng số (mg/gVCK)

Hiệu suất chuyển hóa (%)

Bã sắn khô độ

ẩm<10%

Protein thô (mg/g VCK)

Đường tổng số (mg/gVCK)

Hiệu suất chuyển hóa (%)

 Các chỉ tiêu theo dõi

- Đếm số lượng tế bào ở các thời điểm 0h, 24h,48h bằng phương pháp so màuOD600 hoặc pha loãng nồng độ

- Xác định sinh khối tế bào ở các thời điểm 24h, 48h

- Xác định hàm lượng protein thô và protein thực ở thời điểm lên men 0h, 48h

2.3.1.6 Nghiên cứu thời gian bảo quản và sử dụng bột/bã sắn lên men

Bột/bã sắn sau khi lên men được sử dụng ngay cho gia súc Tuy nhiên, nhằmkhuyến cáo người chăn nuôi sử dụng sản phẩm bột/bã sắn lên men một cách hiệu quả,thí nghiệm được tiến hành đánh giá sự biến đổi chất lượng bột/bã sắn lên men trongthời gian bảo quan 6 ngày ở điều kiện nhiệt độ thường

 Bố trí thí nghiệm

Bảng 4.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm nghiên cứu thời gian bảo quản bột/bã sắn lên men

Chỉ tiêu đánh giá Thời gian bảo quản

0 ngày 2 ngày 4 ngày 6 ngày

Bột sắn lên

men

Cảm quanpH

Axit tổng số (%)Protein thô (mg/g VCK)

Bã sắn lên

men

Cảm quanpH

Axit tổng số (%)Protein thô (mg/g VCK)

Bột sắn/bã sắn sau khi lên men làm giàu protein được cho vào túi nilon buộckín, để bảo quản ở điều kiện nhiệt độ phòng (25-30oC) Tiến hành lấy mẫu phân tích vàtheo dõi cảm quan ở các thời điểm 0, 2, 4 và 6 ngày bảo quản

 Các chỉ tiêu theo dõi

- Đánh giá cảm quan: quan sát màu sắc, mùi, trạng thái và tình trạng mốc hỏngcủa bột/bã sắn lên men trong thời gian bảo quản 0-6 ngày

- Xác định pH của thức ăn lên men: sử dụng máy đo pH (Mettler ToleDo) Giátrị lấy 3 lần đo

- Protein thô và protein thực

2.3.2 Sử dụng bột sắn, bã sắn được làm giàu protein bằng công nghệ lên men vi sinh trong khẩu phần ăn hỗn hợp hoàn chỉnh để nuôi bò sữa và bò thịt

2.3.2.1 Sử dụng bột sắn, bã sắn được làm giàu protein bằng công nghệ lên men vi sinh trong khẩu phần ăn hỗn hợp hoàn chỉnh để nuôi vỗ béo bò thịt

Thí nghiệm được tiến hành từ tháng 11/2017 đến tháng 3/2018 tại Ba Vì, HàNội Thời gian nuôi chuẩn bị 1 tuần

Chọn 15 bò đực lai (BBB x Lai Sind) 20-22 tháng tuổi, có khối lượng đồng đều

ở mỗi khối thí nghiệm, chia thành 3 lô thí nghiệm (3 hộ) Thí nghiệm được bố trí theo

mô hình khối ngẫu nhiên hoàn toàn Bò ở mỗi lô được ăn 1 khẩu phần thức ăn hỗn hợp

Thức ăn tinh hỗn hợp thương mại (% tính theo CK) 64 -

-Bột sắn làm giàu protein (% tính theo CK) - - 40

Bã sắn làm giàu protein (% tính theo CK) - - 24

*Khẩu phần sẽ điều chỉnh dựa vào kết quả nội dung 1

Thức ăn hỗn hợp hoàn chỉnh được trộn trước mỗi bữa cho ăn Bò được cho ăn 3bữa/ngày, vào thời điểm 7h, 13h và 17h, cho ăn ở mức tự do

Các chỉ tiêu theo dõi bao gồm: thức ăn thu nhận, tăng khối lượng, tiêu tốn vàchi phí thức ăn, hiệu quả kinh tế Ngoài ra, trong thí nghiệm nuôi vỗ béo còn tiến hành

mổ khảo sát sau 3 tháng vỗ béo để đánh giá các chỉ tiêu chất lượng thân thịt: tỷ lệ móchàm, tỷ lệ thịt xẻ, tỷ lệ mất nước bảo quản, tỷ lệ mất nước chế biến, pH, độ dai, màu của thịt

Phương pháp xác định khả năng cho thịt và phân loại thịt tinh:

Năng suất và chất lượng thịt: Mỗi công thức chọn ngẫu nhiên 03 bò mổ khảo

sát để xác định khả năng cho thịt theo phương pháp của Phùng Quốc Quảng và Hoàng

Kim Giao (2006): Khối lượng trước khi giết mổ: Được cân khi đưa vào giết mổ sau

khi đã nhịn đói 24h; Khối lượng thịt xẻ: Khối lượng thân thịt sau khi đã cắt tiết, bỏ

đầu, lột da, lấy nội tạng và cắt 4 chân; Tỷ lệ thịt xẻ: % khối lượng thịt xẻ so với khối

lượng trước khi giết mổ

Mẫu thịt được gửi phân tích tại phòng thí nghiệm của bộ môn Di truyền-Giống,

khoa Chăn nuôi

2.3.2.2 Sử dụng bột sắn, bã sắn được làm giàu protein bằng công nghệ lên men vi sinh trong khẩu phần ăn hỗn hợp hoàn chỉnh để nuôi bò sữa

Thí nghiệm được tiến hành từ tháng 10/2017 đến tháng 3/2018 tại trại bò sữacủa Công ty Thời gian nuôi chuẩn bị 1 tuần

Chọn 12 bò sữa HF, lứa sữa 2-5, tháng sữa 2-4, có năng suất sữa đồng đều ởmỗi khối thí nghiệm, chia thành 3 lô thí nghiệm Thí nghiệm được bố trí theo mô hìnhkhối ngẫu nhiên hoàn toàn Bò ở mỗi lô được ăn 1 khẩu phần thức ăn hỗn hợp hoànchỉnh riêng, mỗi bò được nuôi riêng rẽ trong 1 ô chuồng

Bảng 2.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm và khẩu phần dự kiến* nuôi bò sữa

-Bột sắn làm giàu protein (% tính theo CK) - - 40

Bã sắn làm giàu protein (% tính theo CK) - - 24Premix khoáng (% tính theo CK) 0,5 0,5 0,5

Giá trị dinh dưỡng khẩu phần:

CK (%)

ME (kcal/kg CK khẩu phần) 2500 2450 2425Protein thô (% CK khẩu phần) 14,0 13,8 14,6

*Khẩu phần sẽ điều chỉnh dựa vào kết quả nội dung 1

Các chỉ tiêu theo dõi bao gồm:

Thức ăn thu nhận của bò;

Năng suất sữa, protein sữa, mỡ sữa;

Tiêu tốn và chi phí thức ăn cho sản xuất sữa

 Phương pháp phân tích:

Mẫu sữa được gửi phân tích tại phòng thí nghiệm trung tâm của khoa Chăn nuôi

Phương pháp phân tích thức ăn:

- Lấy mẫu phân tích theo TCVN 4325-2007

Tiêu chí chọn hộ mô hình: Hô có từ 4 bò sữa trở lên; có đủ thức ăn thô, ổn địnhthức ăn tinh trong suốt giai đoạn triển khai Chủ hộ cam kết thực hiện đầy đủ các yêucầu của cán bộ kỹ thuật hướng dẫn nuôi dưỡng theo khẩu phần ăn hỗn hợp hoànchỉnh, ghi chép số liệu khi triển khai mô hình