2.3.1 Định nghĩa Tanin
Tanin là hợp chất ester giữa đƣờng glucose và một nhóm chất khác (thƣờng là một phức hợp của axit oxyphenolic). Nếu đem thủy phân ra ta thu đƣợc đƣờng glucose và một thành phần khác không phải đƣờng, đó là axit gallic, nhƣ thế ta gọi là “gallotanins”. Ngoài ra còn có một loại tanin khác gọi là “ellagitanins” nếu cắt liên kết ra ta thu đƣợc axit elgalic. Theo Kumar và Mello (1995) thì tanin là những hợp chất có chứa phenolic hòa tan, có phân tử lƣợng lớn hơn 500, có khả năng kết tủa với gelatin và protein trong môi trƣờng nƣớc. Trong thực vật có hai loại tanin: một loại tanin có khả năng thủy phân gọi là hydrolysable tanins (HTS) và một loại không có khả năng thủy phân gọi là condensed tanins (CTS).
Tanin thủy phân ảnh hƣởng không tốt với động vật nhai lại. Động vật bị ngộ độc khi ăn gỗ sồi và một số cây họ đậu nhiệt đới (ví dụ: terminalia tủy và clidema cỏ sữa lớn lá) do có chứa hàm lƣợng tanin cao. Vi sinh vật trao đổi chất và tiêu hóa trong dạ dày, sau đó chuyển thành HTS có trọng lƣợng phân tử thấp. PAS không đƣợc hấp thụ trong đƣờng tiêu hóa, gây hại niêm mạc đƣờng tiêu hóa, giảm sự hấp thu các chất dinh dƣỡng, làm giảm sự hấp thu của
Trang 25
amino axit cần thiết. Thƣờng là các axit amin methionine và lysine. Iamr methionine có thể làm tăng độc tính của cyanogenic glycosides, bởi vì methionine tham gia vào qúa trình và làm giải độc tính của xyanua thông qua metyl hóa để tạo thành thiocyanate.
2.3.2 Ảnh hƣởng của tanin đến sự tiêu hóa của gia súc
Tanin hoạt động nhƣ một cơ chế và có tác dụng bảo vệ nhằm chống lại các mầm bệnh xảy ra đối với thực vật. Tuy nhiên, tanin ảnh hƣởng không tốt khi tiêu thụ nó. Tanin ảnh hƣởng khả năng tiêu hóa và ảnh hƣởng đến sự hấp thu khi vật nuôi ăn nó. Các thay đổi này tùy thuộc hàm lƣợng tanin có trong thực vật và phụ thuộc vào đặc điểm nhƣ khả năng tiêu hóa, nuôi dƣỡng, kích thƣớc cơ thể, và cơ chế giải độc. Sự có mặt của tanin trong một vài loại cây cỏ làm thức ăn gia súc có ảnh hƣởng quan trọng, không những làm giảm khả năng tiêu hóa, mà còn làm giảm tính ngon miệng của vật nuôi, làm thay đổi trao đổi chất trong dạ cỏ và gây độc hại cho vật nuôi.
Bảng 2.1: Ảnh hƣởng của tanin trong một số cây thức ăn gia súc nhiệt đới
Nguồn Tanin Loại
Tanin
Động vật
nhiễm Ảnh hƣởng trên chất dinh dƣỡng
Acacia aneura CT Cừu Giảm tiêu hóa N, giảm hấp thu S, giảm sinh trƣởng. A. Cyanophylla CT Cừu Giảm sự lấy thức ăn, tiêu hóa N,
giảm trọng.
Lespedeza cuneata CT Cừu Giảm sự lấy thức ăn và tiêu hóa ADF, NDF, xenlulozo và N
Nguồn: Lê Đức Ngoan et al. (2005)
Tanin có tác động lớn về dinh dƣỡng động vật vì nó có khả năng tạo thành phức hợp với nhiều loại phân tử nhƣ: carbohydrates, protein, polysaccharides, màng tế bào vi khuẩn, enzyme tham gia vào các protein và carbohydrates tiêu hóa và thức ăn tiêu hóa.
Một số nghiên cứu đã chứng minh rằng tanin làm giảm chất hữu cơ và nó sẽ tiêu hóa chất xơ. Tỷ lệ tiêu hóa thấp là kết qủa của sự tƣơng tác giữa tanin với enzyme xenlulozo và vi khuẩn dạ cỏ. Trong một số trƣờng hợp, tỷ lệ tiêu hóa chất xơ thấp hơn có thể là kết qủa của việc thiếu nito lên men do sự phức hợp protein của tanin.
Khi vật nuôi ăn thức ăn với mức độ tanin dƣới 5% thì làm giảm tỉ lệ tăng trƣởng, khả năng hấp thu protein thấp, gây hại cho màng niêm mạc của đƣờng tiêu hóa, thay đổi trong sự bài tiết của các cation nhất định, tăng bài tiết của
Trang 26
các protein và axit amin thiết yếu…. Trong gia cầm số lƣợng nhỏ tanin trong chế độ ăn gây ra tác dụng phụ:
+ Mức 0,5 – 2,0% có thể làm giảm sự tăng trƣởng và sản lƣợng trứng. + Mức 3 - 3,7% có thể gây ra tử vong.
(Nguồn: Lê Đức Ngoan et al. 2005)
Ở động vật nhai lại, mức độ tanin vƣợt qúa 6% sẽ ảnh hƣởng đến chế độ ăn uống, mức tăng trƣởng và năng suất sữa. Việc bổ sung thêm protein hoặc axit amin có thể làm giảm bớt những tác động của tanin. Tuy nhiên tanin có hoạt tính sinh học và có thể phản ứng với các enzyme tiêu hóa hoặc các protein khác, làm giảm hấp thu đƣờng ruột và giảm tăng trƣởng. Tanin kết hợp với tuyến nƣớc bọt trong miệng vật nuôi làm giảm tính ngon, do đó làm giảm khả năng hấp thu. Tuy nhiên, sự ảnh hƣởng của tanin còn phụ thuộc vào loại thức ăn mà vật nuôi ăn, mỗi loại thức ăn có lƣợng tanin khác nhau nên ảnh hƣởng lên vật nuôi cũng khác nhau (Hagerman and Butler, 1991).
Tanin có thể ức chế các enzyme tiêu hóa, ức chế trực tiếp đến các vi khuẩn trong dạ cỏ. Độ pH trung tính trong dạ cỏ tạo điều kiện cho sự hình thành phức hợp tanin – protein. Mặt khác, tanin cũng liên kết với carbonhydrate. Một số polyphenol có trọng lƣợng phân tử thấp có thể dễ dàng bị phân hủy trong dạ cỏ. Theo Murray et al., (1973) đã kết luận rằng polyphenol có trọng lƣợng phân tử thấp nó sẽ ức chế vi khuẩn trong dạ cỏ, nhƣng các nhóm đƣờng thƣờng đƣợc liên kết với phenol tự do có thể dễ dàng lên men và kích thích trong qúa trình lên men in vitro. Phức hợp tanin có trong thức ăn đƣợc chuyển vào dạ múi khế, một số protein kết hợp với tanin có thể phân ly trong môi trƣờng axit và protein này bị phân hủy.
Đặc biệt, tiêu thụ tanin ở mức độ cao có thể làm chết động vật nhai lại. Ví dụ: tiêu thụ hàm lƣợng tanin trong lá sồi ở miền Bắc Ấn Độ là nguyên nhân làm cho gia súc chết. Tanin phản ứng với protein và các đại phân tử khác tạo nên các mối liên kết chéo. Khi tế bào thực vật đứt vỡ, tanin tác dụng với protein thực vật tạo thành hợp chất bền vững và không tan trong điều kiện pH từ 3,5 – 7,0. Tuy nhiên, hợp chất này không bền vững, bị phá vỡ và tiêu hóa một cách dễ dàng bởi các enzyme trong dạ dày đơn (pH<3) và dịch tụy (pH=8–9). Sự phân giải hợp chất này trong dạ múi khế và ruột non sẽ phóng protein (Nguyễn Xuân Trạch, 2004).
Tanin làm giảm độ hòa tan và phân giải protein ở dạ cỏ và tăng số lƣợng axit amin không thay thế do đó làm tăng khả năng hấp thu trong ruột non. Phản ứng giữa tanin với protein trong thức ăn phụ thuộc vào nồng độ, cấu trúc
Trang 27
và khối lƣợng phân tử của tanin, tỷ lệ tanin/protein trong thức ăn và cấu trúc phân tử protein. Tuy nhiên, mức tanin thấp (20 – 40 g/kg vật chất khô thức ăn) lại làm giảm lƣợng thức ăn ăn vào, giảm tỷ lệ tiêu hóa xơ trong dạ cỏ, thậm chí giảm tiêu hóa cả protein (Nguyễn Xuân Trạch, 2004).
2.3.3 Ảnh hƣởng của tanin làm giảm khí mêtan ở dạ cỏ và tăng by pass protein ở gia súc nhai lại protein ở gia súc nhai lại
Trong điều kiện yếm khí ở dạ cỏ: phản ứng oxy hóa thƣờng lấy năng lƣợng ở dạng adenosine triphosphoate (ATP) và giải phóng ra hydro, tích lũy ion hydro trong qúa trình trao đổi chất của vi sinh vật dạ cỏ và tránh đƣợc qúa trình tổng hợp CH4 bởi những vi khuẩn sinh mêtan (O’Mara et al., 2008). Đây là quy trình bình thƣờng trong qúa trình lên men thức ăn tạo ra các sản phẩm khác nhau và không tƣơng đƣơng với lƣợng hydro tạo ra. Ví dụ: việc tạo ra axit propionic thì tiêu thụ hydro nhƣng tạo ra axit acetic lại giải phóng hydro.
Qúa trình sinh mêtan ở dạ cỏ là cơ chế tạo điều kiện cho dạ cỏ tránh đƣợc sự tích lũy qúa nhiều hydro. Hydro tự do sẽ ức chế enzyme, khử hydro (dehydrogenases) và ảnh hƣởng đến qúa trình lên men. Sử dụng H2 và CO2 để tạo ra CH4 là một đặc tính đặc biệt của vi khuẩn sinh mêtan. Nhóm vi khuẩn này tƣơng tác với các nhóm vi sinh vật khác trong dạ cỏ để tăng hiệu qủa sử dụng năng lƣợng và kéo dài tiêu hóa thức ăn (Martin et al., 2008). Tƣơng tác này tích cực đối với nhóm vi sinh vật phân giải xơ (Ruminococcus albus and R. Flavefaciens), không phân giải xơ (Selenomonas ruminantium), protozoa và nấm (Theo Allister et al., 1996). Hai yếu tố quan trọng làm giảm thiểu mêtan ở gia súc nhai lại: giảm sinh hydro nhƣng không đƣợc ảnh hƣởng đến lên men thức ăn trong dạ cỏ. Giảm thiểu mêtan phải đi liền với con đƣờng trao đổi chất tiêu thụ hydro để tránh hiệu qủa tiêu cực khi có qúa nhiều hydro trong dạ cỏ. Đối với các thức ăn có chứa tanin, việc ức chế qúa trình sinh mêtan chủ yếu là do tanin đậm đặc (Martin et al., 2008).
Theo Tavendale, (2005) có hai cơ chế hoạt động của tanin: tanin ảnh hƣởng trực tiếp đến qúa trình tạo mêtan và ảnh hƣởng gián tiếp đến việc tạo ra hydro do tỷ lệ phân giải thức ăn ở dạ cỏ thấp hơn.
By pass protein đƣợc định nghĩa ở đây là protein khẩu phần mà vƣợt qua không bị thay đổi từ dạ cỏ tới tá tràng. Nó xuất hiện tự nhiên trong các loại thức ăn. By pass protein dễ tiêu là phần của by pass protein mà nó phân giải và hấp thu từ bên trong dạ cỏ. Những protein đƣợc bảo vệ thì không đƣợc lên men trong dạ cỏ mà cũng không đƣợc tiêu hóa ở ruột non. Nguyên nhân chính là do tanin có trong thức ăn, nó liên kết và gây biến tính protein làm cho vật nuôi rất khó tiêu hóa và đƣợc bài tiết vào phân (Lê Đức Ngoan, 2005).
Trang 28
2.4 Thực liệu trong thí nghiệm 2.4.1 Cỏ Voi 2.4.1 Cỏ Voi
Nguồn gốc ở Nam Phi, phân bố rộng ở các nƣớc nhiệt đới trên thế giới. Quê hƣơng lâu đời của cỏ voi là vùng Uganda nhập vào Mỹ từ năm 1913, Australia 1914, Cuba 1917, Brazil 1920,…ở Việt Nam đƣợc gọi là cỏ Huế vì lần đầu tiên lấy giống ở đây đƣa ra Bắc (1908). Hiện nay đƣợc trồng ở nhiều nơi. Đây là một trong những giống cỏ cho năng suất chất xanh cao nhất trong điều kiện thâm canh ở Việt Nam.
(www.pgrvietnam.org.vn)
Hình 2.7 Cỏ voi
Là cỏ lâu năm, thân đứng có thể cao từ 4 – 6 m, nhiều đốt, những đốt gần gốc thƣờng ra rễ, hình thành cả thân ngầm phát triển thành bụi to, lá hình dải có mũi nhọn ở đầu , nhẵn, bẹ lá dẹt ngắn và mềm có khi dài tới 30 cm, rộng 2 cm. Chùm hoa hình trùy giống đuôi chó màu vàng nhạt.
Cỏ voi chịu đƣợc khô hạn, giai đoạn sinh trƣởng chính trong mùa hè khi nhiệt độ và ẩm độ cao. Sinh trƣởng chậm trong mùa đông và mẫn cảm với sƣơng muối. Nhiệt độ thích hợp nhất cho sinh trƣởng từ 25 - 40oC. Thích hợp nhất với đất giàu dinh dƣỡng, pH = 6 - 7, đất không bùn, úng.
2.4.2 Cây Chuối (Musa paradisiacal)
Chuối có tên khoa học là Musa paradisiaca. Thân cây chuối có họ Musa. Những cây này có gốc từ vùng nhiêt đới, ở Úc và ở Đông Nam Á. Nó đƣợc trồng khắp vùng nhiệt đới. Có ít nhất 107 quốc gia có trồng các loại chuối (Tổ chức Lƣơng thực và Nông nghiệp Thế giới, 2005).
Trang 29 (www.vatgia.com)
Hình 2.8 Cây chuối
2.4.2.1 Thân cây chuối đã lấy buồng
Thân cây chuối có tỷ lệ nƣớc rất cao (93,4 – 94,3%). Việc vận chuyển và bảo quản thân cây chuối phải bảo đảm tránh dập nát để không làm ảnh hƣởng đến chất lƣợng thức ăn của thân cây chuối.
Hình 2.9 Thân cây chuối đƣợc sử dụng trong thí nghiệm
Theo Bùi Quang Tuấn và Nguyễn Văn Hải (2004), “Nghiên cứu sử dụng thân cây chuối lá làm thức ăn cho bê sữa lai sinh trƣởng trong vụ thu đông” cho rằng: cây chuối lá sau thu buồng có thành phần dinh dƣỡng rất thấp (VCK: 6,6%; tỷ lệ protein thô: 0,65%; mật độ năng lƣợng: 131 Kcal/kg).
Trang 30
2.4.2.2 Lá cây chuối
Lá chuối phát triển liên tục từ trung tâm của thân, lƣỡi rộng
Thân và lá cây chuối có thể làm thức ăn cho động vật dƣới dạng tƣơi, hình thức ủ chua hoặc phơi khô (Ecoport, 2010).
Bảng 2.2: Thành phần hóa học của cây chuối
Thực liệu DM CF CP Ash ME (Kcal)
Thân chuối 5,70 2,00 0,6 0,60 117
Lá chuối 22,50 5,40 2,9 2,10 463
Nguồn: Viện Chăn nuôi , 2001
DM: vật chất khô; CP: protein thô; CF: Xơ thô, Ash: khoáng ; ME: Năng lượng trao đổi
Chất kháng dƣỡng tanin trong lá chuối
Theo Ally và Kunjikutty (2000), trong lá chuối có chứa hàm lƣợng tanin là 14,3%.
Tanin làm giảm độ hòa tan và phân giải protein ở dạ cỏ và tăng số lƣợng acid amin không thay thế do đó làm tăng khả năng hấp thu trong ruột non. Phản ứng giữa tanin với protein trong thức ăn phụ thuộc vào nồng độ, cấu trúc và khối lƣợng phân tử của tanin, tỷ lệ tanin/protein trong thức ăn và cấu trúc phân tử protein. Tuy nhiên mức tanin thấp (20 - 40 g/kg vật chất khô thức ăn) làm tăng hiệu quả sử dụng protein của gia súc thì ở mức cao hơn (40 g/kg vật chất khô thức ăn) lại làm giảm lƣợng thức ăn ăn vào, giảm tỷ lệ tiêu hóa xơ trong dạ cỏ, thậm chí giảm tiêu hóa cả protein (Nguyễn Xuân Trạch, 2004).
Khả năng tiêu hóa và phân hủy
Có sự khác biệt đáng kể trong phân hủy và tiêu hóa giữa lá và thân chuối. Không giống nhƣ các loại cây trồng khác, tỷ lệ tiêu hóa của thân cây cao hơn (75%) so với lá (65%) (Floulkes et al., 1978). Các hàm lƣợng tanin cao trong lá cũng có thể giải thích khả năng tiêu hóa của nó cũng thấp hơn (Geoffroy et al., 1978).
Trang 31
Chƣơng 3: PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Địa điểm và thời gian nghiên cứu
3.1.1 Địa điểm
Đề tài tiến hành tại Phòng Chăn nuôi chuyên khoa - E103, Bộ môn chăn nuôi, Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng, Trƣờng Đại học Cần Thơ.
Dịch dạ cỏ dùng để thí nghiệm in vitro đƣợc lấy từ dịch dạ cỏ bò tại là mổ Hoàng Minh, xã Đông Thành, thị xã Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long.
3.1.2 Thời gian
Đề tài đƣợc thực hiện từ 8/2014 đến 11/2014
3.2 Phƣơng tiện
3.2.1 Thức ăn thí nghiệm
Cỏ voi, thức ăn hỗn hợp (TĂHH), chuối cây và lá chuối cây đƣợc trồng ở Vĩnh Long. Bảng 3.1: Thành phần dƣỡng chất các thức ăn thí nghiệm Thực liệu (%) Thành phần dƣỡng chất DM CP CF Ash ME (Kcal) Cỏ voi 18,1 1,82 5,13 1,04 341 Thân chuối 5,70 0,6 2,00 0,60 117 Lá chuối 22,50 2,9 5,4 2,10 463 TĂHH 87 17,24 12 2.600
Nguồn: Viện Chăn nuôi , 2001
DM: vật chất khô; CP: protein thô; CF: Xơ thô, Ash: khoáng ; ME: Năng lượng trao đổi
Trang 32
3.1.2 Dụng cụ dùng để lấy dịch dạ cỏ của bò
Bình thủy dùng để giữ ấm, khi lấy dịch dạ cỏ sẽ đƣợc lọc sơ bằng túi vải sau đó đƣợc giữ ấm trong bình thủy để đảm bảo nhiệt độ không bị thay đổi đáng kể khi di chuyển về phòng thí nghiệm. Vi sinh vật trong dịch dạ cỏ có thể bị chết nếu dịch dạ cỏ không đảm bảo nhiệt độ cho vi sinh vật hoạt động.
Hình 3.6 Bình thủy dùng để lấy dịch da cỏ Hình 3.3 Thân chuối Hình 3.4 Lá chuối
Trang 33
3.1.4 Thiết bị dùng để thí nghiệm
- Keo ủ: dùng để ủ thực liệu trong 48h.
- Bình đo thể tích khí: dùng để đo thể tích khí sinh ra khi ủ thực liệu. - Máy Triple Plus + IR: đo nồng độ CH4 có trong thể tích khí sinh ra - Bồn ủ: đƣợc điều chỉnh nhiệt độ ổn định 38 - 39oC.
- Khung inox: dùng để cố định keo ủ. - Máy đo pH
- Một số dụng cụ khác trong phòng thí nghiệm: ống đong, bình tia, quặng thủy tinh, cân…
3.3 Phƣơng pháp tiến hành thí nghiệm
Thí nghiệm nghiên cứu ảnh hƣởng của các mức bổ sung thân và lá chuối với khẩu phần cơ bản cỏ voi lên khả năng sinh khí và các tỷ lệ tiêu hóa bằng phƣơng pháp invitro với dịch dạ cỏ bò.
3.3.1 Mục tiêu thí nghiệm
Bằng phƣơng pháp in vitro tiến hành khảo sát mức độ các khẩu phần cho khả năng tiêu hóa cao nhất, khảo sát lƣợng khí và hàm lƣợng khí sinh ra.
3.3.2 Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm đƣợc bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên 5 nghiệm thức và lặp lại 5 lần. Tổng số đơn vị thí nghiệm là 5 x 5 = 25 đơn vị thí nghiệm.