Trong dạ cỏ, giữa các vi sinh vật có quan hệ cộng sinh và có sự phân chia chức năng rõ rệt, chặt chẽ, sản phẩm phân giải các chất trong thức ăn của loài này lại là chất dinh dưỡng của một loài khác. Do đó, nếu một nhóm sinh vật nào đó trong dạ cỏ không có đủ điều kiện để sinh sôi nảy nở do khẩu phần ăn mất cân đối về dinh dưỡng thì chúng sẽ bị chết dần đi. Từ đó ảnh hưởng tới sự thay đổi thành phần của nhiều nhóm vi sinh vật khác, làm cho quá trình tiêu hóa bị rối loạn, ảnh hưởng không nhỏ đến sức khỏe và năng suất của vật chủ.
- Tác động tương hỗ giữa vi khuẩn và vi khuẩn: Vi khuẩn có ở trong thức ăn hay ở biểu mô dạ cỏ, chúng đều có sự kết hợp với vi sinh vật khác, loài VSV này phát triển trên sản phẩm trao đổi chất cuối cùng của loài VSV khác. Thực vậy, quá
Chất hữu cơ Sản phẩm lên men Khung carbon ATP Protein vi sinh vật
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
trình lên men liên tục bao gồm nhiều loài tham gia để chuyển cellulose thành các axit béo bay hơi. Khi gia súc ăn khẩu phần thức ăn giàu tinh bột, nghèo protein thì số lượng vi khuẩn phân giải cellulose giảm nên tỷ lệ tiêu hóa cellulose của khẩu phần cũng giảm thấp. Orskov (1992) [69] cho biết rằng: Khi vi khuẩn phân giải tinh bột phát triển mạnh đã sử dụng hầu hết nitơ khẩu phần dẫn đến hạn chế sự phát triển của vi khuẩn phân giải cellulose.
- Tác động tương hỗ giữa protozoa và vi khuẩn: Protozoa ăn và tiêu hóa vi khuẩn, loại ra xác trôi nổi trong dịch dạ cỏ và đó chính là bằng chứng rõ ràng xác nhận sự tác động tương hỗ đáng kể giữa protozoa và vi khuẩn (Hungate, 1966) [57]. Chính vì vậy mà làm giảm lượng vi khuẩn bám vào mẩu thức ăn. Với những loại thức ăn dễ tiêu hóa thì điều này không có ý nghĩa lớn, song đối với thức ăn khó tiêu hóa thì sẽ làm giảm hiệu quả sử dụng thức ăn. Cũng có thể gọi mối quan hệ giữa protozoa và vi khuẩn là mối quan hệ cạnh tranh. Loại bỏ protozoa có thể làm tăng số lượng vi khuẩn lên gấp 3 lần, trái lại, vi khuẩn sử dụng cả protein và amylopectin của protozoa, một số vi khuẩn đã bị ăn bởi protozoa có thể cộng sinh với protozoa. Ví dụ như vi khuẩn sản sinh mêtan có thể gắn với một loài của Entodiniophorpha khi H2 của vi khuẩn bị thiếu, H2 sản sinh bởi protozoa là nguồn chính của mêtan dạ cỏ.
Trong phân giải xơ giữa vi khuẩn và protozoa có mối tương tác tích cực, tiêu hóa cellulose mạnh nhất nếu có mặt cả vi khuẩn và protozoa. Yoder và cs (1996) cho biết rằng: Nếu chỉ có vi khuẩn trong dạ cỏ thì cellulose chỉ phân giải được hơn 60%. Tuy nhiên, khi khẩu phần giàu tinh bột, protozoa sử dụng nhanh tinh bột và đường tan. Theo Coleman (1979) thì trên 1/3 lượng đường của vật chủ ăn vào được biến thành amylopectin của ciliate, hạn chế lên men lactic, giảm biến động pH, nhờ vậy sự tồn tại của VSV được đảm bảo (dẫn theo Vũ Duy Giảng, 2001) [11].
Qua đó thấy rằng sự tương hỗ giữa các nhóm VSV trong dạ cỏ rất phức tạp và không phải luôn luôn có lợi cho vật chủ. Số lượng cao protozoa trong dạ cỏ làm giảm khả năng sản xuất của con vật, thông qua việc giảm thấp tỷ lệ axit amin và năng lượng ở sản phẩm hấp thu trong quá trình tiêu hóa. Một điều quan trọng nữa là protozoa làm giảm số lượng vi khuẩn và nấm trong dạ cỏ và như vậy làm giảm khả năng tiêu hóa cellulose của khẩu phần.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc
1.2.1. Tình hình nghiên cứu chế biến, bảo quản và sử dụng phụ phẩm thân, lá sắn
Sắn (Manihot esculenta Crantz) hiện được trồng trên 100 nước có khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới thuộc ba châu lục: châu Á, châu Phi và châu Mỹ Latinh. Tổ chức Nông lương thế giới (FAO) xếp sắn là cây lương thực quan trọng ở các nước đang phát triển sau lúa gạo, ngô và lúa mì. Ở Việt Nam, sắn là cây lương thực, thức ăn gia súc quan trọng sau lúa và ngô, theo số liệu thống kê (2010) [51], tổng diện tích sắn cả nước là 496.200 ha, sản lượng đạt hơn 8,5 triệu tấn. Sắn dễ trồng, phù hợp với nhiều loại đất, vốn đầu tư thấp, phù hợp với khả năng kinh tế của nhiều hộ gia đình nông dân nghèo, thiếu lao động. Các sản phẩm từ cây sắn bao gồm củ, thân, lá đều được có thể sử dụng được, củ sắn dùng để chế biến tinh bột sắn, sắn lát phơi khô, bột sắn nghiền hoặc dùng để ăn tươi, thân sắn dùng làm hàng rào, nguyên liệu cho công nghiệp chế biến cellulose, lá sắn dùng làm rau xanh, thức ăn cho gia súc, gia cầm (Hội Chăn nuôi Việt Nam, 2003) [17].
Những năm gần đây, các nhà nghiên cứu tập trung tìm hiểu lá sắn như là nguồn thức ăn bổ sung đạm cho gia súc nhai lại (Preston, 2001; Wanapat, 2001, dẫn theo Dư Thanh Hằng (2008) [15]. Hầu hết protein thô (85%) chiết suất ra từ lá sắn là protein thực (Eggum, 1970) [55]. Lá sắn là nguồn khoáng tốt đặc biệt Ca, Mg, Fe, Mn, Zn. Yếu tố hạn chế lớn nhất của việc sử dụng sắn làm thức ăn cho gia súc là sự có mặt của cyanogenic glucosides. Nồng độ HCN trong lá sắn chịu ảnh hưởng của yếu tố giống, thổ nhưỡng, khí hậu và đặc biệt là giai đoạn sinh trưởng. Có nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng nồng độ HCN trong lá có thể được giảm đi đáng kể bằng phương pháp ủ chua (Ly and Rodriguez, 2001) [63]. Nếu lá sắn tươi hàm lượng HCN là 862,5 mg/kg VCK thì ủ chua chỉ còn 32,5 mg/kg VCK; bột khô chỉ còn có 90,2 mg/kg VCK (Bùi Văn Chính và Lê Viết Ly, 2001) [3].
Khi nghiên cứu bổ sung bột lá sắn với các mức 0,5; 1,0 và 1,5 kg/con/ngày trong khẩu phần ăn của trâu tơ là cỏ xanh và rơm ủ urê nuôi trong vụ đông xuân của tác giả Trịnh Văn Trung và cs (2007) [44], đã cho kết quả là mức tăng trọng trung bình sau 90 ngày của trâu tăng dần theo khối lượng bột sắn bổ sung, tương ứng là 594
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
g/con/ngày, 589 g/con/ngày, 444 g/con/ngày so với lô đối chứng là 389 g/con/ngày. Kết quả nghiên cứu của tác giả Vũ Văn Tý và cs (2006) [46], khi sử dụng lá sắn ủ chua để vỗ béo trâu tơ với mức bổ sung là 1,4; 2,8; 4,2 kg/con/ngày trong khẩu phần ăn là rơm khô và cỏ hỗn hợp thì có mức tăng trọng tương ứng sau 90 ngày là 34,42 kg/con; 42,58 kg/con và 45,75 kg/con còn ở lô đối chứng là 27,33 kg/con. Kết quả vỗ béo trên đàn trâu già với mức bổ sung là 3 và 5,5 kg/con/ngày cho khối lượng tăng là 36,5 kg/con và 39,0 kg/con, ở lô đối chứng là 29,0 kg/con. Như vậy, việc sử dụng nguồn protein từ lá sắn đối với gia súc cho hiệu quả tương đối tốt.
1.2.2. Tình hình nghiên cứu chế biến, bảo quản và sử dụng rơm lúa ủ urê
Có rất nhiều phương pháp xử lý khác nhau nhằm nâng cao các giá trị dinh dưỡng và tăng tỷ lệ tiêu hoá của các chất xơ thô. Đối với nguồn thức ăn thô là rơm lúa có hai hạn chế lớn nhất khi sử dụng cho gia súc ăn là thành tế bào bị lignin hoá cao và hàm lượng nitơ tổng số, khoáng và vitamin thấp (Preston và Leng, 1991) [25]. Do đó để nâng cao hiệu quả sử dụng của gia súc nhai lại cùng với việc bổ sung thêm các chất dinh dưỡng bị thiếu, việc xử lý nhằm phá vỡ các mối liên kết giữa lignin với các thành phần khác sẽ làm tăng hiệu quả sử dụng với phụ phẩm nhiều xơ.
Xử lý hoá học là một trong những biện pháp cải thiện giá trị dinh dưỡng của rơm lúa, mục đích của xử lý hoá học là làm phá vỡ các mối liên kết giữa lignin và hemicellulose để làm cho hemicellulose, cũng như cellulose vốn bị bao bọc bởi phức hợp lignin-hemicellulose dễ dàng được phân giải bởi VSV dạ cỏ. Trong tất cả các phương pháp hoá học dùng để xử lý rơm lúa thì phương pháp kiềm hoá được nghiên cứu sâu nhất và có nhiều triển vọng trong thực tế (Nguyễn Xuân Trạch và Cù Xuân Dần, 1999) [42]. Một số phương pháp kiềm hoá chính được nghiên cứu và áp dụng như: Xử lý bằng xút (NaOH); Xử lý bằng amoniac (NH3); Xử lý bằng urê; Xử lý bằng vôi…, trong đó phương pháp xử lý bằng urê đã được nhiều nhà khoa học quan tâm, nghiên cứu và áp dụng để chế biến rơm lúa làm thức ăn cho trâu, bò.
Yadav (1986) [62] cho biết, rơm lúa mì và rơm lúa được xử lý 4% urê với 30% độ ẩm bảo quản trong 4 tuần cho tốc độ tăng trọng trung bình của các nhóm bò ăn rơm xử lý tương ứng là 577,5g và 532,2g, còn nhóm rơm đối chứng là 520 và
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
442,5g/ ngày. Toro và cs (1986) [61] đã nghiên cứu ảnh hưởng của việc xử lý rơm đến sinh trưởng của bê, kết quả tăng trọng lượng hàng ngày của bê là 419; 292 và 378g tương ứng với các nhóm bê cho ăn (10 kg thức ăn xanh + 2 kg thức ăn tinh) và nhóm 2 (rơm xử lý tự do + 1,5 kg thức ăn tinh).
Nguyễn Xuân Bả (1997) [2], đã thực hiện nghiên cứu xử lý rơm với các mức urê (0,3; 4%) với thời gian ủ (0,10, 30, 60, 90 ngày) đã đưa ra kết luận là các thành phần VCK, xơ thô của rơm xử lý giảm dần theo thời gian ủ và làm tăng hàm lượng protein thô. Lê Viết Ly và Bùi Văn Chính (1996) [20], đã thông báo rằng bò thịt có mức thu nhận thức ăn cao và tăng trọng tốt khi cho ăn rơm xử lý 2,5 urê + 0,5 vôi và 0,5 muối để thay thế rơm không xử lý trong khẩu phần của bò sữa bằng rơm xử lý 4% urê có bổ sung thêm bánh dinh dưỡng tổng hợp. Tác giả Đoàn Đức Vũ (1997) [50], cho biết việc thu nhận thức ăn và năng suất sữa của bò tăng đáng kể khi sử dụng thức ăn đã qua xử lý bằng phương pháp ủ urê, việc cải tiến khẩu phần đã mang lại hiệu quả kinh tế rõ rệt nhất là đối với bò sữa có năng suất thấp (dưới 15 kg sữa/ngày).
Nguyễn Xuân Trạch (2003) [40] xử lý urê với tỷ lệ 1,5 - 2% đã tăng hàm lượng protein, tăng lượng thu nhận thức ăn và khả năng tăng trọng so với rơm không xử lý ở bê sinh trưởng. Theo tác giả Nguyễn Xuân Trạch và Cù Xuân Dần (1999) [42], đã phân tích một số nhân tố (mức urê, độ ẩm, thời gian xử lý) ảnh hưởng tới thành phần hoá học của rơm. Kết quả cho thấy thời gian xử lý từ 10 - 30 ngày và tỷ lệ nước 0,5 -1lít không có ảnh hưởng khác nhau đáng kể tới lượng chứa NDF, ADF của rơm xử lý 5% urê hay rơm xử lý 3% urê và 0,5% vôi. Tuy nhiên, lượng nitơ cố định tăng lên đáng kể sau 20 ngày xử lý rơm 5% so với rơm xử lý 3% urê + 0,5 % vôi. Nguyễn Xuân Bả (1997) [2] đã so sánh 3 công thức, rơm xử lý 4% urê, rơm trộn 4% urê và rơm không qua xử lý thí nghiệm tiến hành nuôi trên giống bê lai, cho thấy kết quả tăng trọng và thu nhận thức ăn hàng ngày cao nhất đối với bê nuôi bằng rơm xử lý 4% urê, sau đó là rơm trộn 4% urê và sau cùng là rơm không xử lý. Như vậy, việc dùng urê để xử lý thức ăn thô nghèo dinh dưỡng là rơm lúa đã ảnh hưởng rõ rệt làm tăng giá trị dinh dưỡng, nâng cao được tỷ lệ tiêu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
hoá, tăng được lượng thu nhận, đồng thời cũng ảnh hưởng tốt đến sức sản xuất của đàn gia súc.
1.2.3. Một số loại phụ phẩm nông nghiệp sử dụng trong chăn nuôi trâu, bò
1.2.3.1. Phụ phẩm rơm lúa
Rơm là loại thức ăn thô, chất lượng thấp đặc trưng bởi hàm lượng xơ cao, nghèo protein, khoáng và vitamin. Theo Preston và Leng (1991) [25] thì rơm rạ khi sử dụng làm thức ăn cho gia súc bị hạn chế bởi các yếu tố như tỷ lệ tiêu hoá các chất dinh dưỡng thấp; hàm lượng protein thấp; hàm lượng các chất khoáng thấp và tính ngon miệng không cao.
Thành phần hoá học của một số loại rơm ở Việt Nam được trình bày ở bảng 1.1 như sau:
Bảng 1.1: Thành phần hoá học của một số loại rơm ở Việt Nam
Loại rơm ĐVT VCK Protein thô
Lipit
thô Xơ thô DXKĐ Khoáng
Rơm lúa chiêm % 90,85 4,65 1,49 31,18 40,91 12,62 Rơm lúa mùa % 90,81 5,06 1,67 30,61 37,23 16,24 Rơm lúa nếp % 94,36 7,06 1,34 30,91 40,57 14,48 Rơm lúa tẻ % 91,25 5,15 1,32 29,88 42,45 12,45
(Nguồn: Thành phần và giá trị dinh dưỡng thức ăn gia súc gia cầm Việt Nam 1995) [50]
Trong vách tế bào thực vật của rơm được cấu tạo chủ yếu là chất xơ gồm thành phần chính là cellulose, hemicellulose và lignin. Các thành phần xơ không có giá trị dinh dưỡng với động vật dạ dày đơn, nhưng lại có ý nghĩa quan trọng đối với động vật loài nhai lại.
- Cellulose: Là một cấu trúc phổ biến nhất ở thực vật, chiếm khối lượng lớn trong mọi loại cây trồng và là thành phần chủ yếu cấu tạo nên vách tế bào thực vật. Đây là loại polysacaride có độ bền hoá học cao, nó chỉ bị thuỷ phân bởi các axit mạnh, các enzym trong hạt nảy mầm, men tiêu hóa của nấm và VSV mà không bị phân giải bởi các men tiêu hoá của động vật. Trong dạ cỏ của động vật nhai lại,
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
cellulose tiêu hoá được nhờ có men cellulaza do VSV sống cộng sinh trong dạ cỏ tiết ra tạo thành glucose hoặc lên men cellubiaza tạo ra các axít béo bay hơi (axit acetic, axit propionic, axit butyric).
- Hemicellulose có cấu trúc nhỏ nằm trong vách tế bào, phần lớn nó liên kết chặt chẽ với lignin tạo ra phức hợp lignin - hemicellulose khó bị phân giải. Hemicellulose kém bền hơn cellulose, không hoà tan trong nước nhưng hoà tan trong dung dịch kiềm và có thể bị thuỷ phân bởi axít yếu, hemicellulose cùng với cellulose cấu tạo nên vách tế bào thực vật, nó thường có mặt trong các bộ phận đã hóa gỗ của cây trồng, có mặt trong rơm, hạt, lá cây và cám.
- Lignin: Là chất có cấu tạo phức tạp, thường có mặt trong các bộ phận chứa nhiều xơ của cây trồng như vỏ trấu, rễ, thân và lá. Lignin luôn đi kèm với cellulose và hemicellulose trong vách tế bào nên làm giảm khả năng tiêu hóa chúng. Dưới tác dụng của dung dịch kiềm liên kết hemicellulose - lignin bị phá vỡ đã làm khả năng tiêu hóa tăng lên nhưng lignin không bị phá hủy. Trong vách tế bào rơm lignin liên kết với cellulose và hemicellulose bằng mạch nối ester và hydrogen. Ngoài ra, lignin còn liên kết với protein bằng liên kết hoá trị. Các liên kết hoá học trên bền trong môi trường dạ cỏ nên đã làm giảm thấp tỷ lệ tiêu hoá và thành phần dinh dưỡng trong rơm (Nguyễn Trọng Tiến (1991) [28]. Vì vậy, cần nghiên cứu áp dụng các phương pháp khác nhau nhằm nâng cao chất lượng và tỷ lệ tiêu hóa rơm làm thức ăn cho gia súc, tránh lãng phí nguồn thức ăn này.
1.2.3.2. Phụ phẩm từ cây ngô
Đây cũng là nguồn thức ăn thô quan trọng đối với gia súc ăn cỏ, đặc biệt là vào vụ đông. Các loại phụ phẩm như thân, lá, ngọn ngô, vỏ bắp ngô, lõi ngô đều có thể sử dụng làm thức ăn cho trâu, bò. Cứ 1 kg thân cây ngô đã thu bắp trung bình có 600 - 700 g chất khô, 60 - 70 g protein, 280 - 300 g xơ (Lê Viết Ly, 2001) [19]. Các loại phụ phẩm này khi được thu bắp ở thời điểm khác nhau (bắp ngô còn non, hạt ngô chín sáp hoặc hạt ngô già) thì sẽ có thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng khác nhau, điều này cần được lưu ý trong quá trình chế biến, bảo quản. Thành phần hóa học của phụ phẩm ngô được trình bày tại bảng 1.2 như sau: