PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.4. NGHIÊN CỨU VỀ Ủ CHUA THỨC ĂN
Thức ăn ủ chua là loại thức ăn có tỷ lệ tiêu hóa cao, tuy nhiên một số chất dễ hòa tan bị mất đi trong quá trình ủ chua nhưng các chất khó tiêu hóa như xơ thì sau quá trình ủ chua được phân giải thành các axit béo, các sản phẩm đường dễ tiêu. Thời gian bảo quản thức ăn ủ chua lâu, ít phụ thuộc vào thời tiết. Ủ chua là một biện pháp thực hiện để tận dụng các loại thức ăn từ nguồn nguyên liệu là các phụ phẩm nông nghiệp, một số loại thức ăn khi để nguyên hoặc phới khô gia
súc không thích ăn nhưng khi ủ chua thức ăn loại này sẽ mềm hơn, có mùi thơm ngon, kích thích tính thèm ăn của gia súc nhai lại giúp gia súc ăn được nhiều hơn. Việc ủ chua được thực hiện theo nguyên lý ức chế hoạt động của vi khuẩn hiếu khí, tránh làm hao hụt vật chất khô của thức ăn, tăng hoạt động của vi khuẩn kỵ khí có lợi chuyển hóa carbonhydrate hòa tan thành axit làm giảm pH ức chế hoạt động của vi khuẩn gây thối, tiến hành lên men sản sinh ra axit Lactic. Theo Seglar (2003) quá trình lên men có thể chia thành 6 giai đoạn:
+ Giai đoạn 1: tính từ lúc thu hoạch thức ăn về để chuẩn bị cho quá trình ủ chua. Giai đoạn này vi khuẩn hiếu khí có sẵn trong thức ăn sẽ chuyển carbonhydrate hòa tan trong nước thành CO2, nước và sản sinh ra nhiệt, sự thủy phân này tạo ra nhiều đường cho giai đoạn lên men tạo axit lactic. Hàm lượng xơ trung tính tăng nhẹ trong thời gian ủ chua, nguyên nhân chính là hàm lượng carbonhydrate hòa tan trong nước giảm. Quá trình hiếu khí ban đầu tiếp tục đến khi lượng oxy trong mẻ ủ giảm hoặc lượng carbonhydrate hòa tan giảm. Trong điều kiện ẩm độ phù hợp, kích thước của thức ăn được cắt ngắn phù hợp, qua trình ủ thức ăn được nén chặt, hoạt động hiếu khí chỉ xảy ra vài giờ. Nếu hố ủ không được nén chặt sẽ làm ảnh hưởng đến quá trình lên men yếm khí, thúc đẩy quá trình phát triển của vi khuẩn gây thối. Giai đoạn hiếu khí sẽ gây mất dưỡng chất nhưng nó là giai đoạn tạo điều kiện cho quá trình yếm khí và sản sinh ra hợp chất chống nấm giúp cho sự ổn định của giai đoạn hiếu khí (Seglar, 2003).
+ Giai đoạn 2: Lượng oxy trong hố ủ giảm trong giai đoạn đầu của quá trình ủ chua thúc đẩy sự lên men ở giai đoạn 2, đó là sự lên men của nhiều loại vi sinh vật yếm khí. Trong giai đoạn này một số sản phẩm cuối cùng được sản sinh ra, chủ yếu là các vi khuẩn enterobacteria do chúng có khả năng chịu được nhiệt trong quá trình hiếu khí. Loài vi khuẩn này tạo ra các axit béo bay hơi chuỗi ngắn như acetate, lâctte và propionate, ethanol và CO2, từ sự lên men của carbonhydrate hoà tan trong nước bao gồm hexose (gluoese, fructose) và pentose (xylose, ribose). Tỷ lệ sản phẩm cuối cùng phụ thuộc vào giai đoạn của cây thức ăn, ẩm độ và quần thể vi sinh vật có mặt trong nguyên liệu thức ăn. Vi khuẩn enterobacteria hoạt động trong môi trường pH từ 5 đến 7. Các axit béo bay hơi do chúng tạo nên làm giảm pH xuống dưới 6, các vi khuẩn lên men khác bị ức chế bởi lượng axit này. pH giảm là dấu hiệu kết thúc quá trình đầu yếm khí thường trong khoang thời gian 24 – 72 giờ (Seglar, 2003).
Giai đoạn 3: Giai đoạn này xảy ra trong thời gian ngăn 24 giờ, việc giảm pH thúc đẩy hoạt động lên men của vi khuẩn sản sinh axit lactic, loại vi khuẩn này làm giảm nhanh pH của túi ủ và sinh ra axit lactic. Khi nhiệt độ túi ủ nguội đi và pH tiếp tục giảm thì hoạt động của vi khuẩn sinh axit lactic ở pha 3 bị ức chế. Theo seglar (2003) trong môi trường nhiệt độ thấp hơn và nhiều axit hơn thì hoạt động của vi khuẩn sinh axit lac tich giai doạn 4 gia tăng.
+ Giai đoạn 4: Đây là giai đoạn tiếp nối của giai đoạn 3, trong suốt giai đoạn này nhiệt độ túi ủ đã ổn định khi vi khuẩn chỉ sản sinh ra axit lactic lên men carbonhydrate hòa tan trở thành axit lactic, Đây là axit mạnh nhất và là axit béo bay hơi hiệu quả nhất để làm giảm nhanh pH của túi ủ. Túi ủ có chất lượng tốt thì axit lactic chiếm hơn 60% trong tổng số axit béo bay hơi. Giai đoạn này vi khuẩn sản sinh ra axit lactic chiếm ưu thế thường là Lactobacillus plantarum so với enterobacteria và vi khuẩn sinh acetate là cho sự lên men nhanh hơn, do đó bảo quản nhiều được nhiều chất dinh dưỡng. Gia súc nhai lại hoàn toàn có thể sử dụng axit lactic như nguồn năng lượng. Sự lên men tự nhiên bằng vi sinh vật sẵn có không cần trợ giúp của các chất bổ sung mất từ 10 ngày đến 3 tuần, thời gian ủ chua phụ thuộc vào khả năng đệm, ẩm độ vào giai đoạn phát triển của cây thức ăn gia súc. Việc sử dụng nguồn vi sinh vật chất lượng cao có thể làm giảm thời gian ủ chua xuống 3 – 10 ngày. Khả năng đệm của cây thức ăn chống lại sự giảm pH bởi các axit hữu cơ citrate, malate và quinate). Cỏ có khả năng đệm cao, cần nhiều carbonhydrate hơn ở những loại thức ăn có khả năng đệm thấp. Tỷ lệ và mức pH cuối cùng của thức ăn ủ chua phụ thuộc vào độ ẩm và loại thức ăn. Cây bắp ủ chua có pH cuối cùng là 4, trong khi đó ở cỏ họ đậu có ít carbonhydrate hòa tan trong nước và khả năng đệm cao pH cuối cùng là 4,5. pH cuối cùng chỉ ra thức ăn có bảo quản được hay không nhưng không chỉ ra tỷ lệ hoặc chất lượng của sự lên men.
+ Giai đoạn 5: Đây là giai đoạn ổn định của thức ăn ủ chua và duy trì suốt thời gian dự trữ. Giai đoạn này không tĩnh bởi vì những thay đổi khác xuất hiện phụ thuộc vào điều kiện môi trường như sự xâm nhập của không khí và số lượng và loại của vi sinh vật hiếu khí (nấm mốc và các vi sinh hiếu khí khác) khi thu hoạch, quản lý tốt thức ăn trong giai đoạn này rất quan trọng.
+ Giai đoạn 6: Giai đoạn này ở cuối quá trình ủ chua, bắt đầu khi thức ăn ủ chua được cho ăn, giai đoạn này quan trọng nhưng trong thực tế ít được chú ý. Người ta nhận thấy 50% vật chất khô mất đi từ lên men thối của vi khuẩn thứ
phát trên bề mặt của thức ăn ủ chua, hoạt động của vi sinh vật hiếu khí tăng bởi lượng lượng ô xy vào túi ủ lúc lấy thức ăn ra, sự ổn định của thức ăn bị ảnh hưởng khi bị nấm mốc hay vi khuẩn hiếu khí có mặt hoặc khi lượng carbonhydrate trong thức ăn quá nhiều.
Trần Thị Dân (2005) thức ăn ủ chua được tạo từ sự lên men một loại cây trồng, cỏ hoặc phụ phẩm nông nghiệp chứa nhiều nước (lớn hơn 50%), thức ăn ủ chua gồm cỏ hòa thảo và cỏ họ đậu. Thức ăn ủ tốt có giá trị dinh dưỡng nếu cây trồng thu hoạch đúng lúc, giảm tối đa sự hoạt động của các enzym thực vật và vi sinh vật không mong muốn, chúng có mặt tự nhiên trong thức ăn vì vậy bổ sung chất phụ gia vào thức ăn có tác dụng thúc đẩy vi sinh vật sinh lactic phát triển mạnh. Theo Mc Donal (1991) các cơ chất thêm vào trong thức ăn ủ chua gồm 4 nhóm sau:
Nhóm thứ nhất gồm các chất phụ gia bổ sung vào thức ăn ủ chua khuyến khích các hoạt động của vi khuẩn sinh lactic, phổ biến nhất là bổ sung thêm nhóm carbonhydrate như rỉ mật, ngũ cốc, tấm, cám.
Nhóm thứ 2 là ức chế có tác dụng điều hòa lên men bằng cách khống chế vi sinh vật sinh trưởng thường dùng là các axit formic, axit acetic, axit benzoic.
Nhóm thứ 3 khống chế sự hư thối nhiễm từ không khí như các chất được dùng thường là axit propionic, axit sorbic và amoniac.
Nhóm thứ tư là nhóm nhằm cải thiện giá trị dinh dưỡng của thức ăn ủ như các loại khoáng, ure
Henderson (1993) đối với cây thức ăn có hàm lượng vật chất khô thấp thì hàm lượng đường có thể mất đi trong dịch rỉ trong những ngày đầu ủ chua. Tosi
et al. (1995) cho thấy cỏ Voi cắt ở thời điểm 72 ngày tuổi (14,4%DM) với khả năng đệm cao được bổ sung 4% rỉ mật thì pH và N-NH3 thấp hơn mẫu đối chứng sau ủ chua. Nayigihugu et al. (1995) cho rằng gia tăng mức độ mật đường ủ chua làm giảm pH, ADF, và NDF nhưng làm tăng tỷ lệ tiêu hóa DM. Sinbanda et al.
(1997) cho rằng bổ sung cải thiện sự lên men nhưng bổ sung mật có mức độ thấp của ni tơ và tăng lượng axit lactic. Yokota et al. (1998) khi nghiên cứu cỏ ủ chua có cám gạo thấy hàm lượng acetate, propionate và N-NH3 và lactate khi ủ cỏ với rỉ mật.
Theo nghiên cứu của Topps (1977), bò ở các nước nhiệt đới thường giảm trọng lượng trong mùa khô và nguồn cỏ tự nhiên thường kém chất lượng, hàm lượng protein thấp, nguồn thức ăn thường thiếu hụt. Vì vậy ủ chua thức ăn thô
xanh hay phụ phẩm nông nghiệp là sự đóng góp quan trọng cho việc tối ưu hệ thống chăn nuôi vùng nhiệt đói và á nhiệt đới. Mai Thi Thơm và cs. (2006) cho rằng nghiên cứu sử dụng thức ăn ủ chua cho gia súc nhai lại, đặc biệt đối với bò mang lại hiệu quả kinh tế cao. Porter (1957) sử dụng cỏ ủ chua chất lượng tốt nuôi bê Holstein cho thấy bê ăn cỏ ủ chua kết hợp với cỏ xanh cho tăng trọng tương đương bê ăn cỏ xanh mặc dù lượng DM và TDN ăn vào thấp hơn. Theo Dowson et al. (1999) sự tiêu hóa thức ăn ủ chua của vi sinh vật lên men và sự biến đổi của carbonhydrate và nitơ. Stam et al. (2006) so sánh ảnh hưởng của các loại thức ăn thô đối với tăng trọng và hiệu quả kinh tế khi nuôi bò có trọng lượng 300 kg cho thấy với khẩu phần lúa mạch ủ chua tăng trọng hàng ngày đạt 3,22 pounds (tương đượng 1,46 kg) cao hơn so với các khẩu phần cỏ khác. Nguyễn Bá Mùi (2004) cho thấy có thể thay thế 30 – 70% cỏ Voi bằng bã dứa đã tăng lượng thức ăn thu nhận hàng ngày 0,26 – 0,54 kg/con/ngày, tăng trọng của bò tăng 35 – 100g/con/ngày so với đối chứng, chi phí thức ăn giảm. Đặng Vũ Bình và cs. (2005) cho thấy sử dụng ngọn lá mía ủ chua trong khẩu phần để nuôi bò 10 – 14 tháng tuổi cho tăng trọng cao hơn so với đối chứng. Mai Thị Thơm (2006) sử dụng bã khoai mì ủ chua để nuôi vỗ béo bò thịt làm tăng thu nhận thức ăn, tăng trọng cao hơn so với đối chứng, mang lại hiệu quả kinh tế cao. Block và cs. (1980) cho thấy không có sự khác biệt về tăng trọng khi cho bê ăn 75% cây bắp ủ chua trong khẩu phần với việc cho ăn thức ăn hỗn hợp, việc cho bê ăn cây ngô ủ chua cho thấy hiệu quả sử dụng thức ăn tốt hơn, hiệu quả kinh tế cao hơn. Ferris
et al. (2011) chứng minh rằng thức ăn ủ chua có chất lượng cao ảnh hưởng rõ rệt đến sản lượng sữa bò cao sản.