pH dạ cỏ được điều chỉnh liên tục bởi các quá trình lên men. Các acid béo bay hơi tạo ra trong quá trình lên men được hòa tan bởi các muối kiềm của nước bọt, dung dịch đệm bicacbonat và phot phat natri, kali có pH > 8,2. Ngoài ra, các acid béo còn được trung hòa bởi NH3 tạo ra do quá trình các vi sinh vật phân giải protein. Mặt khác, phần lớn các acid 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 di chuyển số lượng vi sinh vật xuống dạ dưới, chết và phân hủy các vi sinh vật ngay trong dạ cỏ. Metan (CH4) và carbonic (C02) cũng là sản phẩm cuối cùng của quá trình lên men. Khi pH dạ cỏ thấp, carbonic tách khỏi dung dịch và tích tụ ở túi vùng lưng, sau đó được thải ra qua ợ hơi (Hungate et al., 1952). Khi độ pH cao, hầu hết khí carbonic sản sinh trong quá trình lên men hay từ nước bọt xuống được hấp thu và thải ra qua phổi.
Nhu cầu nồng độ NH3 cho sự phân giải tếỉ đã có lẽ phụ thuộc vào khả năng phân giải của thức ăn (Preston & Leng, 1987).
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 nỉtơ có trong thành phần tế bào thức ăn. Hiệu suất sinh trưởng của loại vi sinh vật này ít bị ảnh hưởng bởi lượng NH3 trong dịch dạ cỏ. Đổi với loại thúc ăn nhiều xơ ít nỉtơ hoặc các loại thúc ăn chủ yếu là carbohydrate hòa tan (như mía) thì nồng độ NH3 tới hạn phải cao hơn so vởi thức ăn giàu proteỉn.
Hình 2.1 Dạ dày của loài nhai lại
Theo Carl & Polan (1999), quá trình tiêu hóa ở dạ cỏ như sau:
Tiêu hóa ở dạ cỏ chiếm một vị trí rất quan ữọng trong quá trình tiêu hóa loài nhai lại. Trong dạ cỏ không có men tiêu hóa, nhưng cường độ tiêu hóa, đặc biệt là tiêu hóa chất xơ xảy ra ở đây rất mạnh, phù hợp với đặc điểm thức ăn phần lớn toàn cỏ và rơm đối với loài này. Đó là nhờ trong dạ cỏ chứa một lượng lớn những vi sinh vật hữu ích, chúng đi vào dạ cỏ theo thức ăn thực vật rồi gặp điều kiện yếm khí, độ kiềm, độ ẩm và nhiệt độ thích hợp mà sinh sôi nảy nở ở trong đó, chúng bao gồm các thảo phúc trùng, vi khuẩn và nấm.
Theo Van Kessel & Rusell (1997), sự tiêu hóa ở dạ cỏ gia súc nhai lại như sau: Khi có sự hòa lẫn vi khuẩn ở gia súc nhai lại bị đói trong thí nghiệm in vitro 24 giờ, tế bào ATP giảm, nhưng có sự suy thoái trong tế bào protein. Vi khuẩn ở gia súc nhai lại bị đói sử dụng nucleic acids (RNA gốc), nhưng suy thoái trong ATP thì có mối liên hệ gần hơn với sự giảm polysaccharide. Bởi vì polysaccharide thoái hóa đầu tiên ở tỉ lệ 23%, nó có khả năng đánh giá tỉ lệ trao đổi nội sinh ở những giai đoạn của sự đói khác nhau. Vi khuẩn lúc đầu có khả năng lên men carbohydrate hòa tan ở tỉ lệ 700 mg hexose/mg protein/giờ. Sự đói có một ít va chạm trên tỉ lệ carbohydrate hòa tan lên men từ 8 - 1 2 giờ, tỉ lệ trao đổi nội sinh giảm hơn 1 0 mg của hexose/mg protein/giờ. Vi khuẩn tiêu hóa những tế bào ball - milled ở tỉ lệ 25 mg hexose/mg protein/giờ cho 8 - 1 2 giờ. Cả vi khuẩn bị chết ưong 24 giờ tiêu hóa tế bào ở tỉ lệ 16 mg hexose/mg protein/giờ. Vi khuẩn sản xuất metan từ hydrogen và carbon ở tỉ lệ 70 nmol metan/mg protein/giờ. Vi khuẩn gia súc nhai lại được thu hoạch 24 giờ sau khi ăn 10 đoạn polysaccharide giảm hơn vi khuẩn 2 giờ sau khi ăn, nhưng polysaccharide này có tỉ lệ cao của carbohydrate lên men hòa tan, tế bào phân thành những phân tử nhỏ hơn, sự khử và sản xuất metan.
3, peptides hoặc acid amin như là nguồn đạm. Tất nhiên nhiều giống có lên men, nhưng cellulose bị thoái hóa rất chậm mà chúng là những lớp như sự lên men NSC.
ABBH, NH3, sản xuất protein vi sinh vật: ABBH là nguồn năng lượng chính cho gia súc. Acetate và butyrate được sử dụng có hiệu quả cho việc vỗ béo, nhưng không cung cấp glucose cho sự sản xuất đường sữa. Nếu sự lên men quá nhanh acid lactic có lẽ tích lũy và là nguyên nhân giảm pH dạ cỏ khi tiêu hóa sợi giảm. Hầu hết các vi sinh vật dị dưỡng trong dạ cỏ có thể sử dụng NH3, nhưng thường sản xuất NH3 giảm.
Hình 2.2 Neocallimastix írontalis
Nấm là sinh vật đầu tiên xâm nhập và tiêu hóa thành phần cấu trúc thực vật bắt đầu từ bên ừong. Chúng làm giảm độ bền chặt của cấu trúc này và do vậy mà làm tăng sự phá vỡ các mãnh trong quá trình nhai lại. Sự công phá của nấm cho phép vi
phân hủy được lignin và như vậy vi khuẩn có điều kiện bám và tiêu hóa xơ được bảo vệ bởi lignin.
* Nguyên sinh động vật
Theo Trần Thị Dân (2007), nguyên sinh động vật có mặt trong dạ cỏ của cừu, bò khi ăn thức ăn nhiều xơ, nhưng mật độ thấp (100.000/ml). Trái lại khẩu phần có nhiều tinh bột và đường mật độ nguyên sinh động vật lên tới 4.000.ooo/ml dịch dạ cỏ. Khẩu phần cũng quyết định các loài nguyên sinh động vật trong dạ cỏ nhưng những nhân tố quyết định sự cân bằng giữa các loài và khối lượng của chứng chưa được nghiên cứu nhiều. Nguyên sinh động vật được chia làm 2 loài chính
Entodineomorphs (chủ yếu là Entodỉnỉa spp) và Holotrich (chủ yếu là Isotrỉcha
hoặc Dasytricha ssp). Loại đầu có mặt trong dạ cỏ động vật ăn tinh bột hoặc khẩu phần chủ yếu là xơ, trái lại loài sau có mặt ở động vật nhiều xơ có đường và trên đồng cỏ tươi non đó là loài thức ăn có kết hợp giữa carbohydrate hòa tan và không hòa tan.
Một vài loài nguyên sinh động vật có khả năng phân giải cellulose nhưng cơ chất chính của chứng là đường và tinh bột. Chúng được hấp thụ nhanh và dự trữ dưới
Nhiều loài vi khuẩn có mặt ở dạ cỏ không có ý nghĩa chức năng mà là những bạn đường ngẫu nhiên vào dạ cỏ cùng với nước và thức ăn. Để xác nhận những vi sinh vật thực sự của dạ cỏ, Gall & Huhtanen (1951) đã đưa ra những tiêu chuẩn: 1) tách từ dạ cỏ vi sinh vật phải là yếm khí hoặc yếm khí tùy tiện; 2) số lượng vi khuẩn ở dạ cỏ không được ít hơn một triệu gam chất chứa dạ cỏ; 3) phải tách được mười mẫu của một loại từ hai con gia súc trở lên; 4) quần đoàn của loài này phải có trong dạ cỏ gia súc ở những vùng địa lý khác nhau; 5) những sản phẩm cuối cùng của chuyển hóa của các quần đoàn thu được phải là những sản phẩm trao đổi điển hình của dạ cỏ (Bảng 2.1).
Đối với quá trình tiêu hóa của loài nhai lại, điều quan họng không chỉ là tỷ lệ các loài vi khuẩn trong dạ cỏ, mà ở cả số lượng của chứng nữa. Bởi thế cho nên một trong những đặc điểm quan trọng về trạng thái chức năng của hệ sinh vật dạ cỏ là tổng số vi khuẩn.
Để đếm số lượng vi khuẩn trong dạ cỏ thật không dễ dàng, vì các vi khuẩn có xu hướng bám vào các sợi thực vật và tập trung dày đặc bên trong các sợi này. Được biết, người ta lấy những mẫu chất chứa ở dạ cỏ, sau khi giết gia súc, bằng ống thông thực quản hoặc qua lỗ dò. Trộn cẩn thận với chất chứa dạ cỏ thức ăn sẽ thu được các mẫu trung bình thỏa đáng. Cho đến nay người ta chưa nghiên cứu đầy đủ những vấn đề về sự thay đổi số lượng và loài vi khuẩn theo thời gian lấy mẫu, vị trí lấy mẫu và chế độ nuôi dưỡng ở những khẩu phần nhất định. Tuy nhiên người ta thấy rằng số lượng vi khuẩn ở thức ăn đặc nhiều hơn so với phần chất lỏng của thức ăn đó (Bryant & Burkey, 1953; Fulghum et a/.,1958).
Rutninococcus
Ruminococcus
Megasphaera
Glucose,
- Vi khuẩn sống tự do trong dịch dạ cỏ khoảng 30%
Ỷ Acetate Crotonyl CoA ▼ Butyryl CoA ▼ Butyrate
Vi khuẩn bị cạnh tranh mạnh bởi nguyên sinh động vật (Hungate, 1966). Tác giả cho biết trong một giờ nguyên sinh động vật ăn 1 02 - 1 04 tế bào vi khuẩn dạ cỏ. Nguyên sinh động vật ăn khoảng 90% protein vi khuẩn dạ cỏ, cho nên khi dạ cỏ được loại bỏ nguyên sinh động vật đã có sự đáp ứng tốt trên sự phân hủy cellulose, khả năng tiêu hóa thức ăn, tăng được lượng protein thoát qua và giảm ammonia dạ cỏ (Jouany & Ushida, 1999). Itaboshi et aỉ. (1989) còn chứng minh được rằng sự hiện diện của nguyên sinh động vật làm giảm lượng peptid trôi xuống ruột. Nitrogen thải qua phân và nước tiểu cũng được tăng lên khi gia súc được loại bỏ nguyên sinh động vật.
Sự loại bỏ nguyên sinh động vật đã hạn chế được khí metan từ 30 - 45% (Jouany, 1994). Tuy nhiên khi khẩu phần cân bằng dưỡng chất loại bỏ nguyên sinh động vật đã làm tỷ lệ tiêu hóa giảm, tiêu hóa ADF tăng 15% khi có sự hiện diện của nguyên sinh động vật và tiêu hóa xơ giảm 1 0% khi cừu loại bỏ nguyên sinh động vật (Jouany & Ushida, 1999). Từ đây Jouany & Ushida (1999) kết luận rằng việc loại bỏ nguyên sinh động vật chỉ có ít khi khẩu phần ít đạm và giàu năng lượng.
Hệ vi sinh vật dạ cỏ cung cấp 20% dưỡng chất được hấp thu cho vật chủ. Vật chất khô ở vi khuẩn chứa 100 gN/kg, nhưng chỉ có 80% có trong acid amin và 20% trong nucleic acid N. Hơn thế, một số acid amin được chứa trong các peptidoglycan của màng tế bào và không được tiêu hóa bởi con vật.
Sự cường độ hoá chăn nuôi đã thúc đẩy các nhà khoa học tìm kiếm các biện pháp để cải thiện sự sử dụng thức ăn và nhiều công trình nghiên cứu về lĩnh vực này đã được tiến hành trong suốt? hai thập kỷ qua. Các thí nghiệm xử lý thức ăn (bằng hoá, lý học để tăng phân giải thành tế bào, giảm phân giải protein và tinh bột do vi sinh vật) để điều hoà tiêu hoá (mức độ tiêu hoá, vị trí trong đường tiêu hoá, tiêu hoá vi sinh vật hay tiêu hoá nội sinh). Các loại phụ gia thức ăn khác nhau cũng được thử nghiệm để điều hoà hoạt động vi sinh vật.
{Theo J.p. Jouany-INRA)
2.4 NHỮNG TRANH LUẬN GẦN ĐÂY YỀ VIỆC BỔ SUNG NITRATE TRONG KHẨU PHẦN CHO GIA súc NHAI LẠI
Mục đích trong chăn nuôi gia súc không chỉ dừng lại ở vấn đề lượng metan thải ra mà còn chú ý đến sử dụng lại nguồn hydrogen dạ cỏ để tạo ra sản phẩm cuối cùng có lợi. Nếu như có càng nhiều sản phẩm cuối cùng có lợi cũng đồng nghĩa với hiệu quả sử dụng thức ăn tăng lên và giảm lượng methan sinh ra trên mỗi đơn vị sản phẩm.
Nhiều nghiên cứu trên thế giới đã cho thấy rằng hydrogen được sản sinh từ sự tiêu hóa thức ăn, như chất hữu cơ của vi khuẩn, methan, propionic acid, acid béo chưa bão hòa, sulphate, nitrate và hydrogen.
• Sự khử nitrate sẽ thúc đẩy tăng nitrate trong khẩu phần (Alaboudi và Jones, 1985)
• Việc sử dụng nitrate được tăng lên khi số lượng vi sinh được tăng lên bởi sự bổ sung nhiều thức ăn dễ tiêu hóa như tinh bột và đường (Burrows et al.,
1987)
• Hàm lượng ammonia được duy trì khi nitrate bị khử.
• Ở hàm lượng cao nitrate trong thức ăn, có ít hoặc không có triệu chứng gây độc của nitrate. Khi các gia súc này đã có thời gian làm quen với nitrate.
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 ỉn 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 E1 Shaer et al. (1987) đã đề nghị sử dụng phân làm nguồn vi sinh vật thay thế cho dịch dạ cỏ trong phương pháp tiêu hóa in vitro và Menke et aỉ. (1979) 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 sự đo lượng khí sinh ra từ sự lên men. Từ đó sinh khí in vitro được ra đời bởi Menke et al. (1979).
Menke et al (1979) đã phát triển kỹ thuật sinh khí (in vitro gas production) để đánh giá giá trị dinh dưỡng của các loại thức ăn. 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 (De Peters et al, 2003).
lại là lượng khí sinh ra trực tiếp từ quá trình lên men (Blummel và Orskov, 1993). Còn đối với thức ăn hỗn họp, 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 mmol C02 từ dung dịch đệm và điều này còn phụ thuộc vào hàm lượng phosphate hiện diện trong dung dịch đệm (Beuvick và Spoelstra, 1992; Blủmmel và 0rskov, 1993). Đặc biệt lượng khí sinh ra có mối tương quan cao với acid béo bay hơi và từ đó người ta xem lượng khí sinh ra như là một chỉ thị để đo lường sản phẩm sinh ra từ quá trình lên men trong kỹ thuật sinh khí in vitro (Blummel và Orskov, 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. Rong khi sự lên men của đạm giải phóng khí chỉ với lượng nhỏ khí sinh ra từ sự lên men béo thì không đáng kể (Makkar, 2004).
• Vai trò của sinh khí in vitro
mức độ quá cao của nitrate, một phần nitrate sẽ bị khử thành nitrite. Nitrite độc hơn nitrate, khi chứng được hấp thu vào máu, nitrate sẽ chuyển hemoglobin thành methemoglobin, hợp chất này mất khả năng vận chuyển oxy đến mô bào. Nếu hemoglobin chuyển thành methemoglobin đủ lớn, động vật sẽ không đủ oxy, gây nên triệu chứng khó thở, thở gấp, mệt nhọc, đi đứng loạng choạng, nếu độc tố cao, bò sẽ chết trong vòng 1-4 giờ sau khi triệu chứng xuất hiện. Xúc động, vận động nhiều, các điều kiện stress mạnh sẽ làm tăng thêm tình trạng nguy kịch của bệnh.
2.7 QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI NITRATE Ở DẠ CỎ
Hàm lượng ammonia tăng lên sau khi cho ăn (McDonald, 1948), có sự ảnh hưởng tăng giá trị ammonia khi cho cừu uống nitrate ngay khi ăn, cũng cùng tác giả năm 1949 cho rằng hàm lượng ammonia tương đối không đổi như một hằng số trước khi cho ăn. Điều này cho thấy, cho phép chúng ta có thể đánh giá được sự thành lập ammonia từ nitrate. Theo Lewis (1950) khi bổ sung nitrate cho gia súc có sự giảm niừate rất nhanh trong dạ cỏ, trùng khớp với sự sản sinh nitrite. Trong môt thí nghiệm khác cho thấy hàm lượng ammonia tăng sau 5 -7 giờ sau khi cho gia súc sử dụng nitrate, điều này có lẽ do bổ sung nitrate kích thích sản sinh ammonia hoặc là