Hệ vi sinh vật dạ cỏ gồm có: vi thực vật (Microflora), nấm (Fungi) và vi động vật (Micro fauna). Nhờ sự hoạt động của chúng, các chất dinh d−ỡng trong thức ăn đ−ợc biến đổi, hình thành những acid béo bay hơi, amoniac, aminoacid và sẽ tiếp tục đ−ợc cơ thể vật chủ sử dụng trong quá trình trao đổi chất (Lê Khắc Thận và cs, 1974 [42], Trần Cừ và cs, 1975 [5], Kurilov L.V và cs,1979 [17]). Những điều kiện nhất định trong dạ cỏ đảm bảo cho các vi sinh vật ở đây phát triển mạnh mẽ về số l−ợng và chủng loại (Allison M.J và cs, 1984 [52]).
ở dạ cỏ của loài nhai lại, trong nhóm vi động vật thì chủ yếu là các động vật nguyên sinh mà lớp tiêm mao trùng hay trùng tơ Ciliata (Infusoria) chiếm nhiều nhất và có vai trò quan trọng nhất. Các thảo phúc trùng này có vai trò rất quan trọng trong quá trình tiêu hoá thức ăn của gia súc nhai lại. Chúng có tác dụng tiêu hoá cơ học và hoá học đối với thức ăn bằng cách xé rách màng cellulo, dùng cellulo làm nguồn dinh d−ỡng của bản thân. Song song với quá trình đó, chúng còn biến đổi tinh bột, protein, đ−ờng và một phần cellulo thành protein, polisaccarid của bản thân. Nguồn protein tổng hợp đ−ợc có giá trị sinh học rất cao. Mặt khác, cellulo có ý nghĩa sinh lí quan trọng đối với loài nhai lại vì nó vừa là nguồn cung cấp năng l−ợng, vừa là nhân tố bảo đảm sự vận động bình th−ờng của dạ dày tr−ớc và là khuôn phân của ruột già (Trần Cừ và cs, 1975 [5]).
Nhóm vi thực vật trong dạ cỏ của gia súc nhai lại bao gồm các loài vi khuẩn. Đến nay, ng−ời ta đã phát hiện thấy trong dạ cỏ có tới 200 loài vi khuẩn và với số l−ợng rất lớn, có tới 109 vi khuẩn/1 gam chất chứa dạ cỏ (Trần Cừ và cs, 1975 [5]; Nguyễn Xuân Tịnh và cs, 1996 [47]).
Hệ vi sinh vật dạ cỏ rất phức tạp, giữa chúng và vật chủ có mối quan hệ cộng sinh. Vi khuẩn ở dạ cỏ bao gồm các nhóm chính: nhóm vi khuẩn phân giải cellulo, hemicellulo, bột đ−ờng, protein và các sản phẩm của protein; nhóm vi khuẩn phân giải ure; nhóm vi khuẩn tổng hợp vitamin B, K và nhóm vi khuẩn sử dụng acid sinh ra trong dạ cỏ (vi khuẩn sử dụng các acid lactic, vi khuẩn sử dụng acid acetic, acid propionic và acid pyruvic).
Tuy nhiên, hệ vi sinh vật luôn biến đổi và phụ thuộc vào cấu trúc của khẩu phần thức ăn (Trần Cừ và cs, 1975 [5]; Nguyễn Trọng Tiến, 1986 [46].).
Đối với quá trình tiêu hoá ở loài nhai lại, tỉ lệ giữa các loại vi khuẩn và số l−ợng của chúng trong dạ cỏ đều có ý nghĩa (Kurilov L.V, 1979 [17]). Thức ăn liên tục đ−ợc chuyển xuống dạ cỏ nên số l−ợng vi khuẩn tự do trong dịch dạ cỏ có vai trò quan trọng. Nó đ−ợc xem nh− là một thông số cho biết tốc độ công phá và lên men thức ăn (Nguyễn Trọng Tiến và cs, 1986 [46]. Tổng số vi khuẩn ở dạ cỏ th−ờng là 109- 1010 tế bào trong 1 gam chất chứa (Lê Khắc Thận, 1974 [42]; Nguyễn Xuân Tịnh và cs, 1996 [ 47]).
Những loại vi sinh vật khác nhau sống trong dạ cỏ có quan hệ chặt chẽ và phụ thuộc lẫn nhau. Sự sinh tr−ởng của một loài vi sinh vật này có thể phụ thuộc một cách đặc biệt vào sự có mặt của loài khác. Tổng số hoặc tỉ lệ mỗi loài trong khu hệ vi sinh vật có thể đ−ợc biến đổi ở các điều kiện khác nhau (Allison M.J và cs, 1984 [52], Nguyễn Xuân Tịnh và cs, 1996 [ 47]).
Khi nghiên cứu về thành phần của dịch dạ cỏ dê, một số tác giả đã cho biết: thành phần của dịch dạ cỏ dê có thể khác nhau khi thay đổi l−ợng n−ớc đ−a vào cơ thể ( Cao G. R và cs, 1987 [68], Tanwar R K và cs, 1983 [119], A. Brosh và cs, 1983 [65]). Với chế độ ăn có nhiều thức ăn khô và điều kiện sống ở những nơi khan hiếm n−ớc nh− ở sa mạc, dạ cỏ của dê hoạt động theo một qui luật, giống nh− một bể chứa dịch. Sau khi gia súc phải chịu khát lâu ngày, chúng uống n−ớc một cách vừa nhanh vừa mạnh để bù phần n−ớc của cơ thể đã bị tiêu hao. Quá trình thẩm thấu ở dạ cỏ quá đột ngột đã làm giảm số l−ợng
động vật nguyên sinh ở dạ cỏ và không làm tăng số l−ợng vi khuẩn lên men đ−ờng (Mary C. Smith và cs, 1994 [ 104]).
Trong nhiều nghiên cứu, ng−ời ta thấy rằng số l−ợng vi sinh vật dạ cỏ biến đổi theo mùa trong suốt ngày đêm và những biến đổi có quan hệ với thành phần của khẩu phần ăn (Kurilov L.V, 1979 [17]. Đối với vi khuẩn
Streptococcus, một trong những vi khuẩn phân giải tinh bột, số l−ợng của chúng tăng lên khi cho gia súc ăn thức ăn hạt, cỏ xanh t−ơi hay thức ăn đ−ờng (Nguyễn Xuân Tịnh và cs, 1996 [47]).
Giữa các loài vi sinh vật có quan hệ cộng sinh nhờ sự phân chia chức năng. Nếu một nhóm vi sinh vật không có đ−ợc những điều kiện để phát triển ở một khẩu phần ăn nào đó và chết dần đi thì sẽ dẫn tới sự thay đổi cả thành phần của nhiều nhóm vi sinh vật khác. Tuy nhiên, cũng có rất nhiều loại vi khuẩn vào dạ cỏ cùng thức ăn và sống trong dạ cỏ mà không có ý nghĩa.
Bình th−ờng, ở dê khoẻ số l−ợng Protozoa có khoảng 106/ml và số l−ợng vi khuẩn có khoảng 105-106/ml. Khi bổ sung thêm quá nhiều hạt vào khẩu phần ăn thì số l−ợng vi khuẩn tăng lên đến 109/ml và số l−ợng Protozoa
giảm xuống còn 104/ml (Mary C Smith và cs, 1994 [104]).
Cellulo và hemicellulo là thành phần chủ yếu trong thức ăn của gia súc nhai lại. Chúng không chỉ là nguồn cung cấp năng l−ợng, dinh d−ỡng mà còn là nhân tố đảm bảo sự vận động bình th−ờng của dạ dày tr−ớc và tạo khuôn phân trong ruột già. Khi thêm đ−ờng dễ tan (tinh bột) vào khẩu phần, quá trình tiêu hoá cellulo trong dạ cỏ giảm do thay đổi số l−ợng vi sinh vật ở các loài. Lúc này, số l−ợng vi sinh vật có khả năng sử dụng đ−ờng dễ tan tăng lên, mà vi sinh vật này ức chế sự phát triển của vi sinh vật phân giải cellulo. Kết quả là các quá trình tiêu hoá thức ăn bị rối loạn, ảnh h−ởng xấu đến trạng thái sức khoẻ của con vật (Kurilov và cs, 1979 [17], Trần Trang Nhung, 2003 [23], Nguyễn Tài L−ơng, 1982 [18]).
Quần thể vi khuẩn sống ở dạ cỏ của loài nhai lại có thành phần về loài phức tạp. Thành phần các loài vi sinh vật dạ cỏ bị thay đổi theo thời gian. Ngay khi mới đ−ợc sinh ra, ở những ngày đầu, dạ cỏ con vật sơ sinh đã có vi sinh vật sống nh−ng khi chuyển sang ăn thức ăn thô thì mới hình thành đầy đủ hệ vi sinh vật dạ cỏ (Goltseva A.A, 1954; Bryant và cs, 1958; Zioleckia và Briggs, 1961 [17]).
Khi bê con đ−ợc một tuần tuổi thì đã có nhiều vi khuẩn phân giải cellulo nh−ng ở bê trong giai đoạn bú sữa, vi khuẩn lên men lactic và một số loài nhất định của những vi sinh vật phân giải protein chiếm −u thế (A. A Vodian Nikova, 1958; Wolin và cs, 1959; Bryant, 1961 [17 ]; Lê Khắc Thận và cs, 1974 [42]).
Dê sơ sinh ch−a có một dạ cỏ phát triển và một dạ múi khế rất lớn. Thức ăn chủ yếu của nó là sữa mẹ. Quá trình tiêu hoá chất xơ ở dạ cỏ dê non bắt đầu tăng mạnh khi dê đạt 12 tuần tuổi. ở dê đ−ợc 3 tháng tuổi, hệ vi sinh vật dạ cỏ vẫn ch−a đ−ợc hoàn thiện. Sự phát triển của hệ vi sinh vật dạ cỏ ở dê non đ−ợc tăng nhanh khi bổ sung chất xơ và chất tinh vào khẩu phần ăn (Mary C Smith, 1994 [104]).
Vào những năm 1947 - 1950, Hungate đã thông báo phân lập đ−ợc và mô tả đặc tính của Bacterioides succinogenes, một trong những loài vi khuẩn phân giải cellulo chủ yếu ở dạ cỏ loài nhai lại. Ông còn phân lập đ−ợc thêm một loài vi khuẩn phân giải cellulo nữa từ dạ cỏ loài nhai lại. Đó là những trực khuẩn hình cong đều, yếm khí, không hình thành nha bào, bắt màu gram âm. Chúng không chỉ sử dụng cellulo mà còn sử dụng tinh bột, hemicellulo, Glucose, Galactose, Arabinose và các glucid khác.
Hungate (1947, 1957), E.I. Kolenko và cs (1966) [17 ] đã tách đ−ợc tập đoàn của các cầu khuẩn phân giải cellulo từ dạ cỏ bò, dê và cừu. Hai loài
Ruminococcus phân giải cellulo là Ruminococcus fluvifaciens và
Năm 1957, Hungate cũng đã phân lập đ−ợc thêm hai loài trực khuẩn hình thành nha bào sống trong dạ cỏ có khả năng phân giải cellulo, trong đó có Clostridium longisporum. Vi khuẩn này có khả năng di động, có nha bào, hơi cong và dài.
Những đại diện của Streptococcus bovis có mặt th−ờng xuyên ở dạ cỏ loài nhai lại với số l−ợng lớn. Theo nghiên cứu của Hungate (1957), đa số động vật đ−ợc kiểm tra, số l−ợng Streptococcus đạt 106 tế bào trong 1 gam chất chứa dạ cỏ. Khi tăng l−ợng hạt trong khẩu phần ăn, bổ sung glucose và khi chăn thả gia súc trên bãi chăn thì những vi sinh vật này trong dạ cỏ tăng lên. Tuy nhiên, khi tăng l−ợng tinh bột thì vi sinh vật này lại không tăng mặc dù chúng th−ờng xuyên phân giải đ−ợc tinh bột. Sự tăng số l−ợng S. bovis khi cho ăn hạt và đ−ờng Glucose sẽ làm giảm số l−ợng vi khuẩn lactic, giảm vi khuẩn phân giải cellulo và động vật nguyên sinh, đồng thời làm tăng độ chua của chất chứa dạ cỏ.
Ngoài những loài vi khuẩn dạ cỏ kể trên còn có một số chủng khác cũng có đặc tính phân giải tinh bột nh− Selenomonus ruminatium; Lactobacillus acidophilus, Peptostreptococcus elsdenni (Nguyễn Xuân Tịnh và cs,1996 [48]).
Trong dạ cỏ loài nhai lại còn có các loại vi khuẩn sử dụng rất tốt đ−ờng đơn, chủ yếu là Glucose. Một trong những nhóm vi sinh vật dạ cỏ quan trọng là các vi khuẩn lactic - Lactobacillus. Đó là những trực khuẩn gram d−ơng, lên men nhiều loại đ−ờng hoà tan, sản phẩm chủ yếu của sự nhai lại là acid lactic. ở loại lên men dị hình, ngoài acid lactic còn có acid acetic và khí cacbonic (Bryant, 1963 [17]). Năm 1951, Elsden thông báo đã phân lập đ−ợc loài cầu khuẩn lớn, bắt màu gram âm. Những vi sinh vật này sử dụng lactat và những glucid khác, tạo thành acid acetic, acid propionic, acid butyric, acid valeric, khí cacbonic và hydro.
Các nghiên cứu đã cho thấy rằng các vi khuẩn phân giải protein ở loài nhai lại có mặt ở các lứa tuổi khác nhau. Ng−ời ta đã xác nhận rằng ở bê một tuần tuổi, vi khuẩn thuộc loài Bacterioides và Pepto streptococcus chiếm −u thế ở dạ
cỏ. Nh−ng ở bê từ sáu tuần tuổi thì sự phân giải protein dạ cỏ đ−ợc thực hiện chủ yếu bởi các vi khuẩn thuộc loại Bacterioides ruminicola, selennomonas và
butyrivibrio (Bryant, 1961 [17]).
Vi sinh vật dạ cỏ không những có khả năng sử dụng protein mà còn có thể sử dụng cả nitơ phiprotein của thức ăn. Trong dạ cỏ, ure đ−ợc phân giải do enzym urease của vi sinh vật tiết ra để tạo thành amoniac và khí cacbonic. Từ amoniac và sản phẩm phân giải glucid, vi sinh vật sẽ tổng hợp nên protein của bản thân chúng. Protein này vào dạ múi khế và ruột và sẽ đ−ợc cơ thể loài nhai lại tiêu hoá, hấp thu và sử dụng (Nguyễn Xuân Tịnh và cs, 1996 [47]).
Gibbons và cs (1959) đã cho biết có nhiều vi sinh vật có men urease để phân giải ure và các ông đã phân lập đ−ợc những chủng Lactobacillus lifidus
phân giải ure. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Giữa hệ vi khuẩn và động vật nguyên sinh ở dạ cỏ cũng có mối quan hệ qua lại phức tạp. Khi có mặt động vật nguyên sinh thì số l−ợng các loài vi khuẩn riêng biệt giảm do sự cạnh tranh thức ăn giữa chúng với nhau. Những thí nghiệm về sự thay đổi hệ vi động vật dạ cỏ cho thấy khi động vật nguyên sinh ở dạ cỏ biến mất thì số l−ợng vi sinh vật tăng lên một cách t−ơng ứng. Các nhà nghiên cứu đã đ−a ra giả thiết rằng gia súc nhai lại sử dụng nitơ protein hoặc nitơ phiprotein để tổng hợp lúc đầu là protein vi khuẩn, sau đó là protein động vật nguyên sinh (Nguyễn Xuân Tịnh và cs, 1996 [47]).
Kết quả nghiên cứu của Mary C. Smith và cs cho thấy: bình th−ờng trong một mililite dạ cỏ, số l−ợng vi khuẩn và số l−ợng Protozoa là ngang bằng nhau và bằng 105/ml. Khi thay đổi khẩu phần ăn thì số l−ợng Protozoa
giảm xuống còn 104 và số l−ợng vi khuẩn tăng lên 109 trong 1 ml dịch dạ cỏ (Mary C. Smith và cs, 1994 [104]).
Hệ vi sinh vật trong dạ cỏ ở các loài vật khác nhau cũng có sự khác nhau về số l−ợng. Hệ vi sinh vật trong dạ cỏ của dê có sự khác biệt so với ở
gia súc nhai lại khác vì dê có có một số đặc điểm cấu tạo bộ máy tiêu hoá và sinh lí tiêu hoá khác với các loại gia súc nhai lại khác nh− trâu, bò và cừu. Dê có biên độ thích ứng rộng với mùi vị các loại thức ăn. Nó có thể ăn đ−ợc nhiều loại thức ăn có nhiều chất cay, đắng và một số độc chất d−ợc mà gia súc khác không ăn đ−ợc nh− lá xoan, lá xà cừ, lá chàm tai t−ợng, cỏ b−ớm. Số l−ợng vi sinh vật ở dạ cỏ của dê là ít hơn so với ở trâu bò (Mary C. Smith và cs, 1994 [104]; Allison M. J, 1984 [52], Đinh Văn Bình và cs, 2003, [2]).