Phƣơng 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 đƣợc trong điều kiện ống nghiệm dƣới sự tham gia của VSV dạ cỏ trong môi trƣờng nƣớc bọt nhân tạo. Kết quả của sự lên men này có thể đƣợc quan sát từ thức ăn còn lại sau khi đƣợc tiêu hóa ở phƣơng pháp in vitro Tilley và Terry (1963) hoặc từ sản phẩm sinh ra của sự tiêu hóa ở phƣơng pháp sinh khí in vitro của Menke et a.
Trang 15
(1979). Mặc dù phƣơng pháp in vitro của Tilley và Terry (1963) đã đƣợc đánh giá và cho thấy có nhiều thuận lợi trong ƣớc lƣợng thức ăn nhƣ ít tốn chi phí, nhanh nhƣng nó vẫn có những hạn chế nhất định: 1) yêu cầu phải có gia súc để cung cấp dịch dạ cỏ; 2) cách đo lƣờng vật chất không bị tiêu hóa phức tạp có thể dẫn đến sai số lớn, đặc biệt các loại thức ăn có chứa tanin cao, do tanin có thể tan trong môi trƣờng ủ của in vitro nhƣng 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 phƣơng pháp tiêu hóa in vitro và giới thiệu phƣơng pháp sinh khí in vitro, thay thế cho việc đo trọng lƣợng trong phƣơng pháp in vitro Tilley và Terry (1963) bằng sự đo lƣợng khí sinh ra từ sự lên men. Từ đó sinh khí in vitro đƣợc ra đời bởi Menke
et al. (1979). Kỹ thuật này phát hiện đƣợc các sai khác nhỏ trong một số loại
thức ăn và cho phép lấy mẫu lặp lại thƣờng xuyên hơn so với các phƣơng pháp xác định tỷ lệ tiêu hóa in vitro.
Mô tả chung
Nguyên lý hoạt động của sinh khí in vitro cũng tƣơng tự nhƣ phƣơng pháp in vitro Tilley và Terry (1963). Thức ăn đƣợc ủ trong môi trƣờng dịch dạ cỏ có chất đệm yếm khí ở 39oC, sẽ đƣợc tiêu hóa bởi VSV dạ cỏ. Sau khi bắt đầu ủ, thức ăn đƣợc tiêu hóa sinh ra các axit béo bay hơi và một lƣợng khí là CO2, CH4, H2. Axit béo bay hơi giải phóng kích thích chất đệm sinh khí và đo lƣờng đƣợc trong hệ thống sinh khí in vitro. Lƣợng khí sinh ra trong hệ thống sinh khí in vitro có thể đƣợc ghi nhận qua một hay nhiều thời điểm khác nhau. Sự sinh khí này đƣợc xem nhƣ là sản phẩm hoạt động tiêu hóa thức ăn của VSV dạ cỏ và phản ánh đƣợc khả năng tiêu hóa của mỗi loại thức ăn.
Nguyên lý sinh khí
Khi thức ăn đƣợc ủ trong môi trƣờng in vitro, sẽ đƣợc chuyển thành các axit béo bay hơi, khí (CO2 và CH4) và tế bào VSV. Trong môi trƣờng in vitro
có chất đệm bicarbonate, khi axit béo bay hơi sinh ra lập tức CO2 đƣợc giải phóng để ổn định pH. Nhƣ vậy lƣợng 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 lƣợng 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).
Ngƣời ta thấy rằng mỗi mmol axit 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 lƣợng phosphate hiện diện trong dung dịch đệm (Beuvick và Spoelstra,
Trang 16
1992; Blümmel và Ørskov, 1993). Đặc biệt, lƣợng khí sinh ra có mối tƣơng quan cao với ABBH và từ đó ngƣời ta xem lƣợng khí sinh ra nhƣ là một chỉ thị để đo lƣờng sản phẩm sinh ra từ quá trình lên men trong kỹ thuật sinh khí
in vitro (Blümmel và Ørskov, 1993). Lƣợng khí sinh ra còn phụ thuộc vào thành phần dƣỡng chất của thức ăn, thức ăn chứa nhiều carbohydrate có lƣợng khí sinh ra cao. Trong khi sự lên men của đạm giải phóng khí chỉ với lƣợng nhỏ khí sinh ra từ sự lên men thì không đáng kể.
Vai trò của sinh khí in vitro
Phƣơng pháp in vitro sinh khí đã đƣợc sử dụng rộng rãi để ƣớc lƣợng giá trị dinh dƣỡng thức ăn. Phƣơng pháp in vitro sinh khí đƣợc sử dụng để dự đoán nhiều chỉ tiêu khác nhau trong đánh giá thức ăn. Menke et al. (1979) lần đầu tiên đề xuất và sử dụng in vitro sinh khí để dự đoán tỷ lệ tiêu hóa in vivo
và năng lƣợng trao đổi (ME). Gần đây hơn ngƣời ta quan tâm nhiều đến hiệu quả sử dụng thức ăn thô của gia súc. Cho nên kỹ thuật in vitro sinh khí đƣợc nghiên cứu để ứng dụng trong việc xác định động lực tiêu hóa thức ăn với ƣu điểm nhanh và tiện nghi hơn. Tham số quan trọng hơn cả để diễn tả khả năng sử dụng thức ăn là mức tiêu thụ thức ăn, tham số này cũng có thể đƣợc dự đoán từ in vitro sinh khí (Getachew et al. 1998). Phƣơng pháp in vitro sinh khí còn đƣợc dùng để dự đoán các chất kháng dƣỡng có trong thức ăn. Dựa vào kết quả lƣợng khí sinh ra có mối liên hệ rất gần với ABBH, ngƣời ta thiết lập đƣợc phƣơng trình hồi qui để dự đoán ABBH trong dạ cỏ. Nhìn chung phƣơng pháp in vitro sinh khí nhƣ là một dụng cụ hữu hiệu để dự đoán các chỉ số dinh dƣỡng thức ăn gia súc nhai lại, phƣơng pháp này dự đoán đƣợc nhiều tham số phản ánh đƣợc giá trị dinh dƣỡng thức ăn khác nhau.