Nghiên cứu cải tiến bộ chế phẩm vi sinh ELAC GROW và HANPROWAY nhằm ứng dụng trong chăn nuôi gà đẻ trứng thương phẩm

BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM VÀ ĐÀO TẠO KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VN HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐINH THỊ TUYẾT VÂN Đinh Thị Tuyết Vân SINH HỌC THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN BỘ CHẾ PHẨM VI SINH ELAC-GROW VÀ HAN-PROWAY NHẰM ỨNG DỤNG TRONG CHĂN NUÔI GÀ ĐẺ TRỨNG THƯƠNG PHẨM LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC THỰC NGHIỆM 2021 Hà Nội - 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VN HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Đinh Thị Tuyết Vân NGHIÊN CỨU CẢI TIỀN BỘ CHẾ PHẨM VI SINH ELAC-GROW VÀ HAN-PROWAY NHẰM ỨNG DỤNG TRONG CHĂN NUÔI GÀ ĐẺ TRỨNG THƯƠNG PHẨM Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm Mã số: 8420114 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH SINH HỌC THỰC NGHIỆM NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS Lê Thị Nhi Công TS Nguyễn Thị Quỳ Hà Nội - 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu luận văn cơng trình nghiên cứu tơi dựa tài liệu, số liệu tơi tự tìm hiểu nghiên cứu Chính vậy, kết nghiên cứu đảm bảo trung thực khách quan Đồng thời, kết chưa xuất nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực sai tơi hồn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày tháng năm Đinh Thị Tuyết Vân LỜI CẢM ƠN Sau hai năm học tập nghiên cứu Học viện Khoa học Công nghệ - Viện Hàn Lâm Khoa học Cơng nghệ Việt Nam, tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ chuyên nghành sinh học thực nghiệm Để đạt thành ngày hơm nay, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến giáo viên hướng dẫn TS Lê Thị Nhi Công; TS Nguyễn Thị Quỳ người thầy ln tận tâm học trị Người hết lòng hướng dẫn bảo động viên tơi suốt q trình học tập thực đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn ban Lãnh đạo, phòng Đào tạo, phòng chức Học viện Khoa học Cơng nghệ tồn thể q thầy, cô truyền đạt kiến thức quý báu hỗ trợ suốt thời gian theo học Học viện hồn thành luận văn Tơi xin cảm ơn ban Lãnh đạo đồng nghiệp công ty TNHH Dược Hanvet tạo điều kiện tốt cho học tập, nghiên cứu thực đề tài cách tốt Cuối cùng, tơi xin cảm ơn gia đình thân u bên cạnh, ủng hộ nguồn động viên lớn lao nhất, hy sinh nhiều để tơi có ngày hơm Xin chân thành cảm ơn! Tác giả Đinh Thị Tuyết Vân MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Ngành chăn nuôi gà đẻ trứng thương phẩm giới 1.2 Thực trạng chăn nuôi gà đẻ trứng thương phẩm Việt Nam 1.3 Thách thức ngành chăn nuôi gà đẻ trứng thương phẩm Việt Nam 1.4 Thực trạng môi trường chăn nuôi công nghiệp Việt Nam 1.4.1 Các phương pháp quản lý chất thải chăn nuôi taị Việt Nam 1.4.2 Ô nhiễm gây chất thải chăn nuôi 1.4.3 Tác động ô nhiễm chăn nuôi 10 1.4.4 Giải pháp chăn ni an tồn sinh học 11 1.5 Vai trị Probiotic chăn ni gia cầm 11 1.5.1 Ứng dụng Probiotic chăn nuôi gà đẻ trứng thương phẩm 11 1.5.2 Các sản phẩm probiotic sử dụng chăn nuôi gà đẻ trứng thương phẩm 14 1.6 Nhóm vi khuẩn Bacillus spp 17 1.6.1 Bacillus indicus ứng dụng chăn nuôi gà đẻ trứng thương phẩm 17 1.6.2 Bacillus subtilis ứng dụng xử lý chất thải chăn nuôi 19 1.7 Saccharomyces cerevisiae ứng dụng chăn nuôi gà đẻ trứng thương phẩm 20 1.8 Sản phẩm Elac-Grow Han-Proway 21 Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 2.1 Đối tượng nghiên cứu 27 2.1.1 Các nguyên liệu vi sinh vật 27 2.1.2 Các sản phẩm thương mại hóa 27 2.2 Vật liệu nghiên cứu 28 2.2.1 Môi trường, hóa chất 28 2.2.2 Dụng cụ, thiết bị 28 2.3 Phương pháp nghiên cứu 29 2.3.1 Đánh giá tính đối kháng thành phần vi sinh công thức sản phẩm 29 2.3.2 Nghiên cứu số điều kiện sản xuất tối ưu cho nguyên liệu vi sinh B indicus 30 2.3.3 Xây dựng công thức sản phẩm 31 2.3.4 Phương pháp đánh giá độ ổn định sản phẩm 33 2.3.5 Đánh giá hiệu sử dụng chế phẩm cải tiến quy mô trang trại 33 2.3.6 Phương pháp phân tích thống kê 36 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37 3.1 Nghiên cứu cải tiến công thức sản phẩm 37 3.1.1 Đánh giá tính đối kháng thành phần vi sinh công thức sản phẩm 37 3.1.2 Nghiên cứu số điều kiện sản xuất tối ưu cho nguyên liệu vi sinh B indicus 38 3.2 Đánh giá hiệu sử dụng chế phẩm cải tiến quy mô trang trại 46 3.2.1 Đánh giá theo dõi nhiệt độ chuồng nuôi 46 3.2.2 Đánh giá theo dõi khí thải chuồng nuôi 47 3.2.3 Đánh giá sản lượng trứng gà 49 3.2.4 Đánh giá chất lượng trứng gà 51 3.2.5 Đánh giá biến động vi sinh chất thải chuồng nuôi 55 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59 KẾT LUẬN 59 KIẾN NGHỊ 59 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 61 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 PHỤ LỤC 68 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu viết tắt Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt Bộ NN&PTNT Ministry of Agriculture and Rural Development Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn FAO Food and Agriculture Organization of the Unitied Nations Tổ chức Lương thực Nông nghiệp Liên hợp quốc FDA US Food and Drug Administration Cục quản lý thực phẩm dược phẩm Hoa Kỳ LB Luria-bertani broth Mơi trường LB L/p Litter per minute Lít / phút MC MacConkey NA Nutrient agar NB Nutrient broth OD Optical density 10 QCVN National technical regulation Quy chuẩn Việt Nam 11 12 Rpm TSA Round per minute Tryptic soy agar Vịng phút Mơi trường TSA 13 TSB Tryptic soy broth 14 VSV Microorganism Môi trường nuôi TSB Vi sinh vật 15 YE Yeast extract Cao nấm men Môi trường chọn lọc Coliform Môi trường NA Môi trường NB Độ hấp thụ quang DANH MỤC BẢNG Bảng 1 Thống kê chăn nuôi gà ngày 01/01/2021 tổng cục thống kê (04/2021) Bảng 1.Thông tin thương mại sản phẩm 27 Bảng 2 Các thiết bị dùng nghiên cứu 29 Bảng 2.3.Nồng độ pha loãng giá trị OD dựng đường chuẩn amoni 32 Bảng 2.4.Giá trị OD 660 nm dung dịch pepton 1% nồng độ pha loãng khác 35 Bảng Tỷ lệ thu hồi sinh khối trình ly tâm chủng vi khuẩn B indicus HV-PR131 42 Bảng Đánh giá hiệu công thức Elac-Grow cải tiến bổ sung B indicus S cerevisiae với nồng độ khác 43 Bảng 3 Kết đánh giá hiệu khử amoni nguyên liệu B subtilis HV-PR002 44 Bảng Thông số theo dõi độ ổn định sản phẩm Elac-Grow cải tiến 45 Bảng Thông số theo dõi độ ổn định sản phẩm Han-Proway cải tiến 45 Bảng Thông số nhiệt độ độ ẩm chuồng nuôi giai đoạn 46 Bảng Thơng số khí thải chuồng ni giai đoạn 47 Bảng Thơng số khí thải chuồng ni giai đoạn 48 Bảng Đánh giá tỷ lệ đẻ tốc độ tăng trưởng sản lượng trứng gà giai đoạn 49 Bảng 10 Đánh giá tỷ lệ đẻ tốc độ tăng trưởng sản lượng trứng gà giai đoạn 50 Bảng 11 Thông số chât lượng trứng giai đoạn 1: tỷ lệ trứng loại thải, khối lượng trứng, khối lượng lòng đỏ trứng 52 Bảng 12 Thông số chất lượng trứng giai đoạn 2: khối lượng trứng, khối lượng lòng đỏ tỷ lệ lòng đỏ/ lòng trắng 53 Bảng 13 Mật độ vi sinh vật mẫu chất thải giai đoạn 55 Bảng 14 Mật độ vi sinh vật tổng số mẫu chất thải giai đoạn 56 Bảng 15 Mật độ Coliform mẫu chất thải giai đoạn 57 DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1 Thống kê số lượng gà tồn cầu năm 1990 đến năm 2019 [1] Hình Tiêu thụ trứng bình quân đầu người năm 2015 Hình Đường chuẩn NH4+ mg/ml 33 Hình 2 Đường chuẩn dung dịch pepton 1% 36 Hình 3.1 Hình thái khuẩn lạc chủng vi khuẩn sản phẩm Elac-Grow cải tiến (A) Hình thái khuẩn lạc B indicus mơi trường TSA, (B) Hình thái khuẩn lạc E faecium S cerevisiae môi trường MRSA2 37 Hình 3.2 Cấy vạch vng góc chủng vi khuẩn công thức cải tiến sản phẩm Han-Proway 38 Hình 3.3.Đường cong sinh trưởng chủng vi khuẩn B indicus HV-PR131 sinh trưởng điều kiện dinh dưỡng khác 39 Hình Đường cong sinh trưởng chủng vi khuẩn B indicus HV-PR131 sinh trưởng điều kiện nhiệt độ khác 40 Hình Đường cong sinh trưởng chủng vi khuẩn B indicus HV-PR131 sinh trưởng điều kiện pH khác 40 Hình Đường cong sinh trưởng chủng vi khuẩn B indicus HV-PR131 nuôi cấy bổ sung lưu lượng khí khác 41 Hình Thơng số màu sắc lịng đỏ trứng giai đoạn 51 Hình Hàm lượng protein lịng đỏ trứng giai đoạn 54 MỞ ĐẦU Chăn ni gà đẻ trứng có vai trị quan trọng ngành sản xuất nông nghiệp, cung cấp thực phẩm, tạo việc làm lợi nhuận cho người ni Trong trứng gà có lượng lớn vitamin A, D, E, B1, B6, B12, … Ngồi ra, cịn phải kể đến canxi, mangiê, sắt, kẽm, protein; lòng đỏ trứng gà có 13,6% đạm, 29,8% béo 1,6% chất khống Theo cơng bố Tạp chí chăn ni, năm 2018, Việt Nam sản xuất 11,6 tỷ trứng, trứng gà chiếm 60%; trứng gà cơng nghiệp chiếm 63,8% tổng số trứng gà Thị trường trứng gà năm 2019 có nhiều biến động; điều này, địi hỏi nhà chăn ni cần có nhiều kiến thức thị trường khoa học kỹ thuật nhằm nâng cao suất chăn nuôi, hạ giá thành, giảm chi phí; giúp vượt qua giai đoạn khó khăn, hướng tới chăn ni an tồn, bền vững hiệu Trong chăn nuôi truyền thống, việc đảm bảo sức khỏe vật ni phịng chống bệnh phụ thuộc nhiều vào liệu pháp kháng sinh Càng phát triển theo hướng chăn ni quy mơ cơng nghiệp, nhà chăn nuôi lại lệ thuộc vào kháng sinh yếu tố kích thích sinh trưởng, phịng bệnh nâng cao sức khỏe cho vật nuôi Tuy nhiên, việc lạm dụng kháng sinh chăn nuôi dẫn đến dư thừa lượng kháng sinh thịt trứng vật nuôi làm giảm giá trị sản phẩm chăn ni, khó thâm nhập vào thị trường xuất Trước tình hình đó, giới dần bước hạn chế tiến tới cấm hoàn toàn việc sử dụng kháng sinh bổ sung thức ăn chăn nuôi Ngày 01/01/2006 EU cấm hoàn toàn việc sử dụng kháng sinh thức ăn chăn nuôi Tại Việt Nam, để phục vụ cho công tác quản lý nhà nước sản xuất thức ăn chăn nuôi, ngày 04/09/2014 Bộ NN PTNT ban hành định số 28/2014/QĐ/BNN việc cấm nhập sản xuất 24 loại kháng sinh nhập sản xuất thức ăn chăn nuôi Giải pháp an toàn, hiệu thay cho kháng sinh sử dụng sản phẩm vi sinh Các yếu tố dinh dưỡng phần ăn môi trường chuồng nuôi nhiệt độ, độ ẩm, độ thơng thống yếu tố trực tiếp ảnh hưởng lên suất sinh sản, sức khỏe gà sản lượng trứng Các khí thải tích tụ lại chuồng làm nhiễm gây độc cho gà, công nhân môi trường xung quanh công tác xử lý chất thải không trọng Chất lượng khơng khí làm giảm sức đề kháng, tăng mẫn cảm gà với vi sinh vật Escherichia coli, cầu trùng mầm 70 ANOVA Source of Variation SS df MS F P-value F crit Thời gian 9551.679 12 795.9732 5.792388 0.000132 Mẫu 45781.52 22890.76 166.5787 8.48E-15 3.402826 Error 3298.01 24 137.4171 Total 58631.21 38 2.18338 EFFICIENCY OF USING PROBIOTIC ELAC-GROW AND HANPROWAY IN LAYING-EGG HENS Dinh Thi Tuyet Van * ; Nguyen Thi Thu ; Nguyen Hong Linh ; Nguyen Thi Men ; Tran Van Khanh ; Le Thi Nhi Co ng Hanvet Pharmaceutical Limited Company, Phonoi Industrial Park A, BanYen nhan, My hao, Hung yen, Vietnam; Institute of Biotechnology, Vietnam Academy of Science and Technology, 18 Hoang quoc viet, Cau giay, Hanoi, Vietnam *Corresponding author: Dinh Thi Tuyet Van Email: tuyetvan.qt2@gmail.com Phone: +84-357016968 ABSTRACT Industrial chicken farm has to face many challenges such as epidermis and environmental pollution Antibiotics and synthetic antimicrobials agents are rountinely used to alleviate stress as well as to elevate growth and feed efficiency However, using antibiotic had many negative effects, especially antibiotic resistance; therefore, probiotic products are a bio-secure solution being popularly applied in livestock husbandry The study was carried out on two probiotics, Elac-grow – a diet supplement and Han-proway a waste treatment product in industrial egg-laying hens There were two lodgings (test and control) in these experiments; each had 4000 23-week-old hens of Hyline breed Two probiotics were applied to the test and none to the control The results showed that there was not significantly difference of egg yield between the two groups, although, the test lodging had higher egg yield growing ratio (67.48%) than the control one (65.73%) Egg quality in the experimental lodging was also significantly improved in the damaged egg ratio, the egg weight and the egg yolk weight after using Elac-grow probiotic The efficiency of using Elac-grow and Han-proway was also shown through the concentration of ammonia emission in animal lodging The ammonia value of the test lodging was maximum ppm and remained stable at this point, lower than of the control This efficiency was shown significantly in the microbial fluctuation analysis, when the total bacteria and coliform counts were reduced in the test lodging sequentially above 1×10 CFU bacteria /g and above 1×107 CFU coliform /g , the control had uptrend sequentially above 2×109 CFU bacteria /g and above 1×108 CFU coliform /g Key word: Ammonia value, Elac-grow, Egg yield, Egg quality, Han-proway, Probiotic INTRODUCTION Probiotics are defined as live microbial feed supplements that benefit host animals by improving their intestinal microbial balance (AFRC, 1989) The addition of probiotics to diets has been demonstrated to improve growth performance and the feed conversion ratio in broilers (Nahashon et al., 1996a) , as well as their egg mass, egg weight, egg size in layers, (Nahashon et al., 1996b), feed consumption (Nahashon et al., 1994) and egg-specific gravity ( Nahashon et al., 1996b) in layers Many researches showed that the mode of action of probiotics in poultry included maintaining normal intestinal micro flora by competitive exclusion and antagonism, altering metabolism by increasing digestive enzyme activity and decreasing bacterial enzyme activity and ammonia production, and improving feed intake and digestion neutralizing enterotoxins (Jin et al., 1997) Lactobacillus spp and Enterococcus spp are the most commonly used species in the production of probiotics Enterotoxin produced by pathogenic bacteria can be neutralized by the substances produced by these species Zhang et al (2019) showed that the dietary supplementation with Enterococcus faecium did not affect the average daily egg weight, cracked egg rate, mortality and egg quality However, Enterococcus faecium supplementation caused a significantly increased laying rate and decreased feed/egg ratio The differences in caecal microbiota between test group and the control were significant (Zhang et al., 2019) Moreover, under such circumstances, antibiotics and synthetic antimicrobial agents are often used to alleviate stress and to elevate growth and feed efficiency However, injudicious and persistent sub-therapeutic antibiotics addition in poultry feed have become undesirable due to their residues in meat products and development of antibiotic-resistant bacterial population (Jin et al., 1997) In Europe, the use of antibiotics as growth promoting agents in poultry has been banned Due to several negative effects of antibiotics, these have been gradually replaced by probiotics (AFRC, 1989), (Patterson and Burkholder, 2003; Dhama et al., 2011) On the other hand, breeders were also concerned about the waste treatment, which directly affect hens and people The use of probiotic additives has lowered the quantity of nitrogen in waste effluent, which potentially represents a gain in feed efficiency and reduced nitrogen requirements in diet formulations, resulting in a reduction of leached nitrogen in the farm and the surrounding environment (Applegate et al., 2010) With the purpose of providing bio-secure livestock solution, two probiotics were produced by Hanvet Pharmaceutical limited company: Elac-grow for hen’s diets and Han-proway for waste treatment The aim of the present study was to investigate the effects of these two commercial probiotics Elac-grow for feed diet and Han-proway for waste treatment on, egg quantity, egg quality, emission evaluation and microbial fluctuation in laying hens MATERIALS AND METHODS Commercial probiotics: Elac-Grow for feeding and Han-proway for waste treatment are produced by Hanvet Pharmaceutical Limited company For this experiment, 1kg of Elac-grow was used for 1000 kg feed, days per week, kg of Han-proway was used for 80 – 100 m2 composite, periodically every 710 days The components of kg Elac-Grow: Enterococcus faecium (7x1010 CFU), Mix of vitamin (A, D2, E, B2, B6, B12, K, C), MgSO4, CuSO4, ZnSO4, Calcium, DL-Methionine, Niacinamide, Citric acid, Lysine The components of kg Han-proway: Bacillus licheniformis (2.7 x 109 CFU), Bacillus megaterium (2.5 x 109 CFU), Lactobacillus acidophilus (3 x 109 CFU) Laying hens and farm facilities: The experiment was performed at Hoa Phat farm, a laying hen farm in Dong Anh, Hanoi, Vietnam About animal lodging: it is an area of 500 m2 with a system of eight exhaust fans in the rear and four rows of double nest Two animal lodgings were set up for this experiment; each of them had 4000 laying hens All laying hens belonged to the same Hyline brown variety at the age of 23 weeks Experimental design: The experiment lodging: using probiotic Elac-grow for feed and Han-proway for waste treatment The control lodging: did not use probiotic for feed and for waste treatment Effect of using probiotic in diet to egg production: All of the eggs were collected and weighted individually to determine the total number of the egg and the egg weight Using these values, egg production, birth rate and egg weight were calculated Egg yield (egg) = The total number of egg Birth rate (%) = Egg weight (gr/egg) = Egg quality was determined Thirty eggs were collected randomly from each lodging Each egg was estimated, the york weighted, york color checked to determine egg quality Effect of using probiotic for waste treatment: Gas detector of Bosean BH-4S (China) was used to test the amount of ammonia in the lodging Ammonia level measurement was carried out during the day from 11.00 am - 12.00 am to get the highest ammonia level caused by evaporation that occurred due to heat The fluctuation of microbial in the waste was analyzed in the laboratory: Compost analysis was examined for Coliform and total bacteria by viable cell numeration method Coliforms were analyzed on Mackonkey agar (1.054.650.500, 500g, Merck), total bacteria were analyzed on Tryptic Soy Agar (TSA, 1054.580.500, 500g, Merck) Compost samples were collected from the top layer of the middle lodging from 16.00 pm to 17.00 pm Statistical analysis: All results were statistically analyzed by Excel 2010 RESULTS AND DICUSSION Effect of using probiotic in diet 1.1 Egg laying rate and egg yield Nahashon et al (1994a, b, 1996b) and Tortuero and Fernandez (1995) reported that there were significant increases in egg production of laying hens by using various levels of probiotic supplementation This result showed the same result that there was not a significant increase in the egg yield between test and control However, based on Figure 1, although the birth rate of the control lodging was higher than that of the test lodging, the speed of growing egg yield in the test lodging was higher than that in the control lodging after one week of using probiotics The egg laying rate in test lodging increased from 19.7 to 87.18%, when this value in control lodging increased more slowly from 23.39 to 89.12% Therefore, egg yield growing rate of the test was 67.42% higher than 65.73% in the control Figure 1: Comparison of the egg laying rate and the growing egg yield between test lodging and control lodging 1.2 The quality of egg The damaged egg ratio was based on the hardness of eggshell through calcium supplementation in the diet In spite of having higher damaged egg rate initially, this rate of the test lodging was improved immediately after adding Elac-grow in the diets for one week and maintained a lower value than the control lodging throughout experiment (figure 2) After 11 weeks, the damaged egg rate of the test lodging is 0.15% lower than in the control of 0.23% (P