2.4.1 Saponin
2.4.1.1 Định nghĩa saponin
Saponin là một glycozit tự nhiên thƣờng gặp trong nhiều loài thực vật. Tiền tố la tinh sapo có nghĩa là xà phòng. Saponin cũng có trong một số động vật nhƣ hải sâm, cá sao.
2.4.1.2 Phân loại
Dựa vào cấu tạo hóa học của các aglycon mà chia ra 2 nhóm saponin khác nhau:
-Saponin triterpenoid -Saponin steroid
Saponin triterpenoid tìm thấy trong cây hai lá mầm, saponin steroid thì có trong cây một lá mầm.
Trang 19
2.4.1.3 Tính chất
- Làm giảm sức căng bề mặt, tạo bọt nhiều khi lắc với nƣớc, có tác dụng nhũ hóa và tẩy sạch.
- Làm vỡ hồng cầu ngay ở những nồng độ rất loãng.
- Độc với cá vì saponin làm tăng tính thẩm thấu của biểu mô đƣờng hô hấp nên làm mất các chất điện giải cần thiết, ngoài ra còn có tác dụng diệt các loài than mềm nhƣ giun, sán, ốc sên.
- Kích ứng niêm mạc gây hắc hơi, đỏ mắt, liều cao gây nôn mửa, đi lỏng. - Có thể tạo phức với cholesterol hoặc với các chất 3-b-hydroxysteroid khác.
2.4.1.4 Công dụng của Saponin
- Saponin có tác dụng long đờm, chữa ho. Saponin là hoạt chất chính trong các dƣợc liệu chữa ho nhƣ: viễn chí, cát cánh, cam thảo, thiên môn, mạch môn... Saponin có mặt trong một số vị thuốc bổ nhƣ nhân sâm, tam thất và một số cây họ nhân sâm.
- Saponin làm tăng sự thấm của tế bào, sự có mặt của saponin sẽ làm cho các hoạt chất khác dễ hoà tan và hấp thu.
- Có tác dụng chống viêm, kháng khuẩn, kháng nấm, ức chế virus.
- Một số saponin có mặt trong nhân sâm có tác dụng chống tế bào ung thƣ.
2.4.1.5 Ảnh hưởng của saponin lên sự phát thải khí mêtan trong dạ cỏ
Một số nghiên cứu đã báo cáo rằng thực vật giàu saponin giảm sản xuất khí mêtan trong dạ cỏ cả trong điều kiện in vitro (Pen và các cộng sự, 2006,2008;. Holtshausen et al, 2009) và in vivo (Pen và cộng sự, 2007.; Santoso và cộng sự, 2004; Wang và cộng sự, 2009a; Holtshausen et al, 2009).
Sự cộng sinh của protozoa với vi khuẩn mêtanogenic đƣợc mô tả bởi Finlay và cộng sự (1994) và ức chế sự phát triển của protozoa đƣợc đề xuất là một phƣơng pháp đầy hứa hẹn để giảm phát thải khí mêtan (Dohme et al, 1999; Moss và cộng sự, 2000). Saponin cũng ức chế sinh mêtan ở dạ cỏ, cơ chế hoạt động của saponin liên quan đến ảnh hƣởng ức chế sự phát triển Protozoa (Newbold et al., 1997). Tuy nhiên ảnh hƣởng này thƣờng khá ngắn ngủi (Koenig et al., 2007). Saponins có tác dụng diệt protozoa (defaunating) trong điều kiện in vitro (e.g., Wallace et al., 1994) và in vivo (e.g. Navas- Camacho et al., 1993), vì vậy đây có thể là tác nhân làm giảm CH4. Beauchemin et al. (2008) đã thấy saponin làm giảm CH4, nhƣng không phải tất cả các loại saponin.
Trang 20
Wallace et al (2002) chỉ ra rằng saponin có thể giết hoặc thiệt hại Protozoa bằng cách hình thành phức hợp với sterol trong bề mặt màng đơn bào. Màng có thể suy giảm và cuối cùng tan rã. Một số saponin ảnh hƣởng tiêu cực đến protozoa, nhƣng hiệu quả không kéo dài sau vài ngày cho ăn (Teferedegne et al. năm 1999; Ivan et al. 2004).
2.4.2 Tanin
2.4.2.1 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 gọi là “gallotannins”. 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.
2.4.2.2 Phân loại
Trong thực vật có hai loại tanin:
- Tanin có khả năng thủy phân gọi là hydrolysable tanins . - Tanin không có khả năng thủy phân gọi là condensed tanins.
2.4.2.3 Ảnh hưởng 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 phụ thuộc vào đặc điểm cũng 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. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trang 21
Bảng 2.3: Ảnh hƣởng của tanin trong một số cây thức ăn gia súc nhiệt đới
Nguồn tanin Loại tanin
Động
vậtnhiễm Ảnh hƣởng trên chất dinh dƣỡng
Acacia aneura CT Cừu Giảm hóa tiêu hóa N, giảm hấp thu S, giảm sinh trƣởng.
A.Cynophylla CT Cừu Gảm sự lấy thức ăn, tiêu hóa N, giảm trọng.
Lespedezacuneata CT Cừu Giảm sự lấy thức ăn và tiêu hóa ADF, NDF, cellulose và N.
Nguồn: Lê Đức Ngoan et al. (2005)
2.4.2.4 Ảnh hưởng đến sự tăng trưởng và phát triển của gia súc
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 chất xơ thấp là kết quả của sự tƣơng tác giữa tanin với enzyme cellulase và vi khuẩn dạ cỏ. Trong một số trƣờng hợp, tỷ lệ tiêu hóa chất xơ thấp hơn có thể là kết quả của việc thiếu nitơ lên men do sự phức hợp protein của tanin.
Ở động vật nhai lại, mức độ tanin vƣợt quá 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 cƣờng 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 loại 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 carbohydrate. Một số polyphenol có trọng lƣợng phân tử thấp có thể dễ dàng bị phân hủy trong dạ cỏ. Theo Muray et al (1973) đã kết luận rằng polyphenol có trọng lƣợng phân tử thấp 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 quá trình lên men in vitro. Phức hợp tanin có trong thức ăn đƣợc chuyển
Trang 22
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 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, 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 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 vật chất khô ăn vào, giảm tỷ lệ tiêu hóa xơ trong dạ cỏ, thậm chí giảm tiêu hóa cả protein (Nguyễn Xuân Trạch, 2004).
2.4.2.5 Ảnh hưởng của tanin lên giảm khí mêtan ở dạ cỏ và tăng bypass 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 triphosphate (ATP) và giải phóng ra hydro, tích lũy ion hydro trong quá trình trao đổi chất của vi sinh vật dạ cỏ và tránh đƣợc quá trình tổng hợp CH4 bởi những vi khuẩn sinh mêtan. Đây là quy trình bình thƣờng trong quá trình lên men ở dạ cỏ. Lƣợng hydro giải phóng phụ thuộc chủ yếu vào khẩu phần và vi sinh vật dạ cỏ vì vi sinh vật 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 propionic axit thì tiêu thụ hydro nhƣng tạo ra axit acetic lại giải phóng hydro.
Quá trình sinh mêtan ở dạ cỏ là cơ chế tạo điều kiện cho dạ cỏ tránh đƣợc sự tích lũy quá nhiều hydro. Hydro tự do sẽ ức chế ezyme, khử hydro (dehydrogenases) và ảnh hƣởng đến quá trình lên men. Sử dụng hydro và CO2 để tạo ra CH4 là một đặc tính đặc biệt của vi khuẩn sinh mêtan. Nhóm vi khuẩn này tƣơng tác với nhóm vi khuẩn khác trong dạ cỏ để tăng hiệu quả sử dụng năng lƣợng và kéo dài tiêu hóa thức ăn. 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 (McAllister et al., 1996). Hai yếu tố quan trọng làm giảm thiểu mêtan ở gia súc nhai lại:
Trang 23
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 quả tiêu cực khi có quá nhiều hydro trong dạ cỏ. Đối với các thức ăn chứa tanin, việc ức chế quá trình sinh mêtan chủ yếu là do tanin đậm đặc (Martin et al., 2008). Có hai cơ chế hoạt động của tanin: tanin ảnh hƣởng trực tiếp đến quá trình tạo mêtan và ảnh hƣởng gián tiếp đến việc tạo ra hydro do tỉ lệ phân giải thức ăn ở dạ cỏ thấp hơn.
Bypass 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. Bypass protein dễ hiểu là phần của bypass protein mà nó bị phân giải và đƣợc 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, et al. 2005).
2.5 Thực liệu dùng trong thí nghiệm 2.5.1 Cây dâm bụt 2.5.1 Cây dâm bụt
Nguồn gốc
Dâm bụt (vùng ven Bắc Bộ gọi là râm bụt, Nam Bộ gọi là bông bụp, bông lồng đèn, còn có các tên gọi khác mộc cận, chu cận, đại hồng hoa, phù tang, phật tang), (có tên khoa học là Hibiscus rosa-sinensis), là loài cây bụi thƣờng xanh thuộc họ Bông hoặc Cẩm quỳ (Malvaceae), có nguồn gốc Đông Á. Nó thƣờng đƣợc trồng làm cây cảnh tại các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Hoa lớn, màu đỏ sậm nhƣng ít có hƣơng. Nhiều giống, thứ, lai đƣợc tạo ra, với màu hoa khác nhau.
Theo định nghĩa của hệ thống phân loại sinh học thực vật (APG II) thì Dâm Bụt thuộc:
Họ Cẩm Quỳ Malvaceae
Bộ Cẩm Quỳ Malvaces (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Phân họ Malvoideae
Chi Dâm Bụt Hibiscus
Loài Hibiscus-rose sinenis L. (Vũ Đình Túy, 2003).
Trang 24
Theo Đỗ Huy Bích và ctv (2004), mô tả:
Cây nhỏ, cao 1-2 m, hoặc cây nhỡ 4-5 m. Thân hình trụ, tròn, nhẵn, màu nâu xám. Lá mọc so le, có cuống dài hình bầu dục, gốc tròn, đầu nhọn, mép có rang to, mặt trên sẵm bóng, mặt dƣới nhạt, lá kèm hình chỉ dài và nhọn. Hoa to, mọc đơn độc ở kẽ lá, có cuống dài, màu đổ, tiểu đài có 6-7 mảnh hình chỉ, đài hợp hình ống, dài gấp 2-3 lần tiểu đài; tràng có 5 cánh mỏng rời nhau, có móng hẹp, nhị nhiều dính liền nhau bởi chỉ nhị rất dài, vƣợt ra ngoài tràng, bầu hình nón hay hình trụ.
(Vnphoto.net)
Hình 2.6: Cây dâm bụt (Hibiscus rosa-sinensis)
Dâm bụt có khả năng sinh trƣởng và phát triển tốt trên nhiều loại đất khác nhau. Đặc biệt có khả năng chịu nóng, chịu hạn ở khu vực miền Trung Việt Nam. Cây dâm bụt dễ trồng và nhân ra diện rộng bởi nó có thể trồng bằng cành.
Sử dụng
Dâm bụt cho năng suất chất xanh 65 tấn/ha/năm và năng suất chất khô lá đạt 9-11 tấn/ha/năm (Nguyễn Xuân Bả, 2006). Tùy theo mục đích sử dụng mà dâm bụt có thể trồng thành thửa để lấy thức ăn cho gia súc hoặc trồng hàng rào nhƣ là cây đa mục tiêu. Dâm bụt có tính ngon miệng cao đối với gia súc nhai lại (trâu, bò, dê và cừu). Gia súc ăn ngay và nhiều khi lần đầu tiếp xúc, đặc biệt dê và cừu. Lá dâm bụt đƣợc xem là nguồn thức ăn bổ sung protein và hydratecarbon hòa tan cho gia súc nhai lại và đặc biệt là tăng quá trình phân giải, sinh tổng hợp protein vi sinh vật dạ cỏ khi nuôi gia súc bằng khẩu phần
Trang 25
giàu xơ nghèo dinh dƣỡng (Lê Đức Ngoan, 2006). Bảng 2.4: Phân tích định tính hóa thực vật của một số giống cây dâm bụt.
Bảng 2.4: Phân tích định tính hóa thực vật của một số giống cây dâm bụt
Thành phần hóa thực vật
Giống cây
Hoa đỏ Hoa hồng Hoa trắng Hoa cam Hoa vàng
Lá Tanins +++ +++ ++ ++ ++ Phlobatanins - - - - - Saponins + + + + + Flavonoids ++ ++ ++ ++ ++ Terpenoids ++ ++ + ++ ++ Cardiac glycosides - - - - - Alkaloids + + + + + Phenol ++ ++ ++ ++ ++ Thân Tanins ++ ++ ++ ++ ++ Phlobatanins - - - - - Saponins + + + + + Flavonoids ++ + ++ ++ ++ Terpenoids - - - - - Cardiac glycosides - - - - - Alkaloids + + + + + Phenol +++ +++ +++ +++ +++ Rễ Tanins ++ ++ ++ ++ ++ Phlobatanins - - - - - Saponins + + + + + Flavonoids + + + + + Terpenoids - - - - - Cardiac glycosides - - - - - Alkaloids + + + + + Phenol ++ ++ ++ ++ ++
Ghi chú:+++ = Có nhiều; ++ =Có trung bình; + =Cóít ; - = Rất hạn chế (Nguồn: Rena Patel et al, 2012)
Trang 26
2.5.2 Cỏ voi
(www.pgrvietnam.org.vn)
Hình 2.7: Cỏ voi
Cỏ voi thuộc họ hoà thảo có tên khoa học là Pennisetum purpureum. Cỏ voi có nguồn gốc ở Nam Phi, phân bố rộng ở các nƣớc nhiệt đới trên thế giới. Ở Việt Nam đƣợc gọi là cỏ Huế vì lần đầu tiên lấy giống ở đây đƣa ra Bắc (1908). Hiện nay, cỏ voi 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.
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.
2.5.3 Thức ăn hỗn hợp