Các loại ABBH đều có trong dịch dạ cỏ, đây là một loại sản phẩm của sự tiêu hóa thức ăn của VSV dạ cỏ. Bình thường tổng ABBH hiện diện trong dịch dạ cỏ là 70 ÷ 150 mM, với axit axetic chiếm tỷ lệ cao nhất (khoảng 70% trong tổng số
ABBH) và các axit propionic và butyric thấp hơn. Thành phần các loại ABBH thay
đổi tùy theo từng loại khẩu phần của gia súc. Gia súc ăn cỏ non thì axit axetic trong dịch dạ cỏ thấp và axit propionic cao hơn so với gia súc ăn thức ăn bình thường.
Đối với gia súc ăn thức ăn chứa nhiều đường thì còn có sự hiện diện của axit lactic. Peptide cũng có hiện diện trong dịch dạ cỏ. Chúng được hình thành từ sự tiêu hóa protein bởi VSV dạ cỏ. Hàm lượng peptide trong dịch dạ cỏ được tìm thấy rất thấp lúc 7 giờ sau khi ăn và đạt 6,6 ÷ 11,9 mgN/lít. Hàm lượng peptide tự do trong dịch dạ cỏ xuất hiện cao nhất trong những giờ đầu sau khi ăn và ở bò đạt khoảng 192 mgN/lít, còn ở cừu đạt khoảng 280 mgN/lít. Nồng độ peptide hiện diện cao nhất trong dịch dạ cỏ trong khoảng 1 ÷ 3 giờ sau khi bắt đầu ăn và sau đó giảm dần, lúc 8 giờ sau khi bắt đầu ăn chúng chỉ còn lại không tới phân nửa so với 1 ÷ 3 giờ
sau khi bắt đầu ăn.
Axit amin cũng được tìm thấy trong dịch dạ cỏ ở dạng tự do. Đây là sản phẩm của sự phân hủy protein trong dạ cỏ. Hàm lượng axit amin tự do trong dịch dạ cỏđã
được đánh giá như là một chỉ tiêu quan trọng để biểu thị sự phát triển tối ưu của VSV dạ cỏ. Nồng độ axit amin tự do xác định được trong dịch dạ cỏ cừu là khoảng 0,3 ÷ 1,5 mg/l. Broderick và ctv, (1981) cho biết hàm lượng axit amin tự do trong dịch dạ cỏ bò Holstein là khoảng 2,0 ÷ 8,48 mM. Hàm lượng axit amin tự do trong dịch dạ cỏ cao nhất trong khoảng 1 ÷ 2 giờ sau khi bắt đầu ăn và sau đó giảm dần. Broderick và ctv, 1981 cho biết hàm lượng axit amin tự do trong dịch dạ cỏ còn có một mối liên hệ mật thiết với hàm lượng ammoniac trong dịch dạ cỏ. Amoniac trong dịch dạ cỏđược hình thành từ sự tiêu hóa protein của VSV trong dạ cỏ. Hàm lượng ammoniac trong dạ cỏ thay đổi trong ngày, lúc 2 ÷ 3 giờ sau khi bắt đầu là cao nhất. Hàm lượng amoniac trong dịch dạ cỏ có sự thay đổi tùy theo khẩu phần. Trâu địa phương chỉăn cỏ tự nhiên có hàm lượng amoniac trong dịch dạ cỏ thay đổi 7,7 ÷ 13,4 mg/100ml.
Lu n v n T t nghi p i h c Ch ng 2: C s lý lu n
Các loại khoáng cũng được tìm thấy trong dịch dạ cỏ, nồng độ của chúng phụ
thuộc vào từng loại khẩu phần, thời gian sau khi ăn và tốc độ hòa tan của mỗi loại khoáng. Các loại khoáng dễ hòa tan có nồng độ cao hơn các loại khoáng khó hòa tan và các khẩu phần có hàm lượng khoáng cao sẽ có nồng độ khoáng trong dịch dạ
cỏ cao hơn. Kali (K) chỉ cần 2 giờ thì hòa tan hết vào dịch dạ cỏ, trong khi magie (Mg) có thể phải cần đến 36 giờ mới hòa tan hết, một số loại khoáng khác thì không thể hòa tan hết vào trong dịch dạ cỏ, Emanuele và Staples (1990) cho biết thứ tự khả
năng hòa tan của một số khoáng như sau: K (100%) > Mg (82%) > Cu (71%) > P (66%) > Ca (29%) > Zn (26%). Như thế trong dịch dạ cỏ có chứa hầu hết các thành phần dưỡng chất thích hợp cho VSV dạ cỏ như peptide, axit amin, ABBH, khoáng và vitamin.
2.1.3 Vai trò của pH trong dạ cỏ
Trong dạ cỏ pH được điều chỉnh liên tục bởi các quá trình lên men. Các axit béo bay hơi tạo ra trong quá trình lên men được hòa tan bởi các muối kiềm của nước bọt, dung dịch đệm bicarbonat, photphat natri và kali có pH > 8,2. Ngoài ra, các axit béo còn được trung hòa bởi NH3 tạo ra trong quá trình các vi sinh vật phân giải protein. Mặt khác, phần lớn các axit béo bay hơi tạo ra được hấp thu qua màng nhầy của dạ cỏ, do đó hạn chế sự thay đổi độ pH trong dạ cỏ. Khi pH dạ cỏ thấp dẫn
đến thay đổi số lượng vi khuẩn phân giải cellulose, amylose và thường protozoa
cũng bị mất theo. Giá trị pH còn phụ thuộc vào thời gian sau khi ăn, môi trường trung tính ở dạ cỏ luôn được duy trì để đảm bảo cho quá trình lên men được liên tục. Khối lượng vi sinh vật trong dạ cỏ được duy trì ở mức ổn định do sự duy chuyển số lượng vi sinh vật xuống dạ dưới, chết và phân hủy vi sinh vật ngay trong dạ cỏ. Mêtan và cacbonic cũng là sản phẩm cuối cùng của quá trình lên men. Khi pH dạ cỏ thấp, cacbonic tách khỏi dung dịch và tích tụở túi vùng lưng, sau đó được thải ra qua ợ hơi (Hungate et al,, 1952). Khi độ pH cao, hầu hết các khí cacbonic sản sinh trong quá trình lên men hay từ nước bọt xuống được hấp thu và thải ra qua phổi.
2.1.4 Vai trò của NH3 trong quá trình lên men dịch dạ cỏ
Theo Presston and Leng (1987) NH3 trong dịch dạ cỏ bao gồm các protein, peptid, axit amin và các nguyên liệu nitơ hòa tan khác. Urê, axit uric và nitrate được chuyển hóa nhanh chóng thành NH3 trong dạ cỏ. Các axit nucleic trong dịch dạ cỏ
có lẽ cũng được phân giải rất mạnh thành NH3. Hầu hết các khẩu phần chủ yếu là phụ phẩm nông nghiệp và cỏ có tỉ lệ tiêu hóa thấp thì hạn chế chủ yếu đối với sinh trưởng vi sinh vật dạ cỏ là nồng độ NH3 trong dịch dạ cỏ. Nồng độ NH3 phải cao hơn mức tới hạn trong ngày. Để có tỉ lệ tiêu hóa tối đa trong dạ cỏ thì qua đó cũng có khối lượng vi sinh vật lớn nhất, lượng NH3 luôn biến động theo khẩu phần. Nồng
độ NH3 trong dịch dạ cỏ đòi hỏi đảm bảo tối đa cho vi sinh vật tăng trưởng trong phòng thí nghiệm có giá trị 20 ÷ 50 mg/lít dịch dạ cỏ. Để thức ăn được phân giải tối
đa bởi vi sinh vật dạ cỏ thì nhu cầu tối thiểu nồng độ NH3 trong dạ cỏ cao hơn đã
được trình bày cho những thức ăn có chất lượng thấp, nồng độ NH3 khoảng 60 ÷ 100 mg/lít.
Theo Alvarez et al, (1983) cho biết, với loại cỏ chứa một lượng protein thô
đáng kể thì hình như vi sinh vật bám vào sợi xơ phụ thuộc vào nitơ có trong thành phần thức ăn. Hiệu suất sinh trưởng của loại vi sinh vật này ít bị ảnh hưởng bởi lượng NH3 trong dịch dạ cỏ. Đối với loại thức ăn nhiều xơ ít nitơ hoặc các loại thức
ăn chủ yếu là carbohydrate hòa tan (như mía) thì nồng độ NH3 tới hạn phải cao hơn so với thức ăn giàu protein.
Thiếu NH3 dẫn đến giảm hiệu quả hệ thống vi sinh vật dạ cỏ mặc dù con
đường tổng hợp axit amin ở vi sinh vật dạ cỏ chưa được xác định rõ. Tuy nhiên người ta thấy rằngNH3 đóng vai trò quan trọng cho việc tổng hợp có hiệu quả axit amin và protein ở vi sinh vật. Tốc độ tổng hợp của vi sinh vật cao nhất ở nồng độ
Lu n v n T t nghi p i h c Ch ng 2: C s lý lu n
2.2 SƠ LƯỢC VỀ TỶ LỆ TIÊU HÓA Ở GIA SÚC NHAI LẠI 2.2.1 Các cách xử lý thức ăn 2.2.1 Các cách xử lý thức ăn
2.2.1.1 Xử lý vật lý
Xử lý cơ học là phương pháp cơ giới để băm chặt, nghiền nhỏ thức ăn, nhằm thu nhỏ kích thước của thức ăn, vì kích thước của thức ăn có ảnh hưởng tới quá trình thu nhận và quá trình tiêu hóa thức ăn của gia súc nhai lại. Phương pháp này giúp phá vỡ cấu trúc vách tế bào lên thành phần cacbohydrat không hòa tan sẽ có giá trị hơn với VSV dạ cỏ.
2.2.1.2 Xử lý sinh học
Cơ sở của phương pháp này là dùng nấm hay phế phẩm enzyme của chúng cấy vào thức ăn để phân giải lignin hay các mối liên kết hóa học giữa lignin và cacbohydrat trong vách tế bào thực vật.
2.2.1.3 Xử lý hóa học
Xử lý hóa học là để cải thiện giá trị dinh dưỡng của thức ăn, việc dùng các chất hóa học để xử lý phụ phế phẩm trong nông nghiệp làm thức ăn gia súc đang
được áp dụng rộng rãi ở nhiều nơi trên thế giới. Mục đích của xử lý hóa học là phá vỡ các mối liên kết giữa lignin và hemicellulose để làm cho hemicellulose và cellulose vốn bị bao bọc bởi phức hợp lignin - hemicellulose dễ dàng được phân giải bởi VSV dạ cỏ.
2.2.2 Số tiêu hóa
Hệ số tiêu hóa hay còn gọi là tỷ lệ tiêu hóa. Khi gia súc ăn một lượng thức ăn vào cơ thể, phần lớn các chất có thể sử dụng được hấp thu đểđồng hóa. Phần còn lại không được tiêu hóa và hấp thu được thải ra ngoài dưới dạng phân. Hệ số tiêu hóa là phần trăm của phần dinh dưỡng được tiêu hóa và hấp thu trên tổng số thức ăn
được cơ thể hấp thu. Trong thực tế, việc tính tỷ lệ tiêu hóa thật sự khó khăn, người ta chỉ sử dụng hệ số tiêu hóa tương đối và tỷ lệ tiêu hóa biểu kiến.
2.2.3 Hệ số tiêu hóa thật
Các chất hữu cơ trong phân không phải là phần không tiêu hóa và được hấp thu trong thức ăn mà còn bao gồm sản phẩm của quá trình trao đổi chất thải theo phân. Một phần các chất dinh dưỡng được hấp thu nhưng không sử dụng cho quá trình chuyển hóa trong cơ thể gia súc mà được bài thải ra ngoài theo nhiều con
đường. Do đó, tỷ lệ tiêu hóa biểu kiến được hiệu chỉnh lại và gọi đó là hệ số tiêu hóa thật.
2.3 Một số phương pháp đánh giá tỷ lệ tiêu hóa
2.3.1 Đánh giá chất lượng thức ăn thô bằng tỷ lệ tiêu hóa in vivo
Kỹ thuật xác định tỷ lệ tiêu hóa ở in vivo được áp dụng rộng rãi hiện nay là thu gom toàn bộ lượng thức ăn ăn vào và lượng phân thải ra hàng ngày hoặc sử dụng chất chỉ thị trộn vào thức ăn cho gia súc ăn sau đó xác định nồng độ chất chỉ trong phân để tính tỷ lệ tiêu hóa. Kỹ thuật ghi nhận và lấy mẫu thức ăn ăn vào và phân thải ra hàng ngày đòi hỏi có nhiều công lao động, thời gian và chi phí thức ăn.
Nhưng kỹ thuật này được chấp nhận cao dùng để xác định tỷ lệ tiêu hóa, tính năng lượng trao đổi của thức ăn và được xem như là kỹ thuật nền tảng để đánh giá các kỹ thuật khác.
2.3.2 Đánh giá chất lượng thức ăn thô bằng tỷ lệ tiêu hóa in vitro
Sự tiêu hóa thức ăn ở gia súc nhai lại có thể phân chia ra làm hai giai đoạn chính là sự tiêu hóa sinh học diễn ra ở dạ cỏ - dạ tổ ong và sự tiêu hóa hóa học diễn ra ở dạ múi khế - ruột non, mặc dù có một phần tiêu hóa xảy ra ở ruột sau nhưng không đáng kể (Omed el at, 2002). Phỏng theo nguyên lý này, kỹ thuật xác định tỷ
lệ tiêu hóa ở in vitro được chia ra làm hai giai đoạn, giai đoạn đầu tiên là tiêu hóa với hệ VSV dạ cỏ và giai đoạn tiêu hóa thứ hai là với pepsin hoặc sự tẩy rửa của dung dịch tẩy trung tính (Tilley và Terry, 1963). Tuy nhiên kỹ thuật này cần sử
dụng nhiều loại hóa chất làm nguồn dưỡng chất cho VSV phát triển còn khan hiếm và đắt tiền, đồng thời phải mổ lỗ dò để lấy dịch dạ cỏ làm nguồn VSV. Do vậy, kỹ
Lu n v n T t nghi p i h c Ch ng 2: C s lý lu n
2.3.3 Đánh giá chất lượng thức ăn thô bằng sinh khí in vitro
Phương pháp sinh khí in vitro ra đời dựa trên nền tảng của in vitro Tilley và
Terry (1963), sự tiêu hóa VSV dạ cỏ có thể quan sát được trong điều kiện ống nghiệm dưới sự tham gia của VSV dạ cỏ trong môi trường nước bọt nhân tạo. Kết quả của sự lên men này có thể được quan sát từ thức ăn còn lại sau khi được tiêu hóa ở phương pháp in vitro Tilley và Terry (1963) hoặc từ sản phẩm sinh ra của sự
tiêu hóa ở phương pháp sinh khí in vitro của Menke et al, (1979). Mặc dù phương
pháp in vitro của Tilley và Terry (1963) đã được đánh giá và cho thấy có nhiều thuận lợi trong ước lượng thức ăn như ít tốn chi phí, nhanh nhưng nó vẫn có những hạn chế nhất định: 1) yêu cầu phải có gia súc để cung cấp dịch dạ cỏ; 2) cách đo lường vật chất không bị tiêu hóa phức tạp có thể dẫn đến sai số lớn, đặc biệt các loại thức ăn có chứa tannin cao, do tannin có thể tan trong môi trường ủ của in vitro
nhưng đây lại là thành phần không thể tiêu hóa (Makkar, 2004). Từ những hạn chế
trên Menke et al, (1979) đã đề nghị sử dụng phân làm nguồn VSV thay thế cho dịch dạ cỏ trong phương pháp tiêu hóa in vitro và giới thiệu phương pháp sinh khí in
vitro, thay thế cho việc đo trọng lượng trong phương pháp in vitro Tilley và Terry
(1963) bằng sựđo lượng khí sinh ra từ sự lên men. Từđó sinh khí in vitro được ra
đời bởi Menke et al, (1979). Kỹ thuật này phát hiện được các sai khác nhỏ trong một số loại thức ăn và cho phép lấy mẫu lặp lại thường xuyên hơn so với các phương pháp xác định tỷ lệ tiêu hóa in vitro.
2.3.3.1 Mô tả chung
Nguyên lý hoạt động của sinh khí in vitro cũng tương tự như phương pháp in
vitro Tilley và Terry (1963). Thức ăn được ủ trong môi trường dịch dạ cỏ có chất
đệm yếm khí ở 39oC, sẽ được tiêu hóa bởi VSV dạ cỏ. Sau khi bắt đầu ủ, thức ăn
được tiêu hóa sinh ra các acid béo bay hơi và một lượng khí là CO2, CH4, H2. Acid béo bay hơi giải phóng kích thích chất đệm sinh khí và đo lường được trong hệ
thống sinh khí in vitro. Lượng khí sinh ra trong hệ thống sinh khí in vitro có thể được ghi nhận qua một hay nhiều thời điểm khác nhau. Sự sinh khí này được xem như là sản phẩm hoạt động tiêu hóa thức ăn của VSV dạ cỏ và phản ánh được khả
2.3.3.2 Nguyên lý sinh khí
Khi thức ăn được ủ trong môi trường in vitro, sẽ được chuyển thành các acid béo bay hơi, khí (CO2 và CH4) và tế bào VSV. Trong môi trường in vitro có chất
đệm bicarbonate, khi acid béo bay hơi sinh ra lập tức CO2 được giải phóng để ổn
định pH. Như vậy lượng khí sinh ra trong hệ thống sinh khí in vitro bao gồm khí sinh ra trực tiếp từ sự lên men là CO2, CH4, H2, và khí sinh ra gián tiếp từ sự lên men là CO2. Đối với thức ăn thô, khoảng 50% khí sinh ra từ chất đệm và phần còn lại là lượng khí sinh ra trực tiếp từ quá trình lên men (Blümmel và Ørskov, 1993). Còn đối với thức ăn hỗn hợp, khí sinh ra từ chất đệm khoảng 60% (Getachew et al, 1998).
Người ta thấy rằng mỗi mmol acid béo bay hơi sinh ra sẽ giải phóng khoảng 0,8 ÷ 1,0 mM CO2 từ dung dịch đệm và điều này còn phụ thuộc vào hàm lượng phosphate hiện diện trong dung dịch đệm (Beuvick và Spoelstra, 1992; Blümmel và Ørskov, 1993). Đặc biệt, lượng khí sinh ra có mối tương quan cao với ABBH và từ đó người ta xem lượng khí sinh ra như là một chỉ thịđể đo lường sản phẩm sinh ra từ quá trình lên men trong kỹ thuật sinh khí in vitro (Blümmel và Ørskov, 1993).
Lượng khí sinh ra còn phụ thuộc vào thành phần dưỡng chất của thức ăn, thức ăn chứa nhiều carbohydrate có lượng khí sinh ra cao. Trong khi sự lên men của đạm giải phóng khí chỉ với lượng nhỏ khí sinh ra từ sự lên men thì không đáng kể.
2.3.3.3 Vai trò của sinh khí in vitro