Protozoa nuốt và tích trữ tinh bột, hạn chế tốc độ sinh axit lactic, hạn chế
giảm pH đột ngột, nên có lợi cho vi khuẩn phân giải xơ. Tuy nhiên giữa các nhóm vi khuẩn khác nhau cũng có sự cạnh tranh điều kiện sinh tồn của nhau. Chẳng hạn, khi gia súc ăn khẩu phần ăn giàu tinh bột nhưng nghèo protein thì số
lượng vi khuẩn phân giải xenluloza sẽ giảm và do đó mà tỷ lệ tiêu hố xơ thấp. Đó là vì sự có mặt của một lượng đáng kể tinh bột trong khẩu phần kích thích vi
khuẩn phân giải bột đường phát triển nhanh nên sử dụng cạn kiệt những yếu tố
dinh dưỡng quan trọng (như các loại khoáng, amoniac, axit amin, isoaxit) là những yếu tố cũng cần thiết cho vi khuẩn phân giải xơ vốn phát triển chậm hơn.
Mặt khác, tương tác tiêu cực giữa vi khuẩn phân giải bột đường và vi khuẩn phân giải xơ còn liên quan đến pH trong dạ cỏ. Theo Chenost and Kayouli (1997), giải thích rằng quá trình phân giải chất xơ của khẩu phần diễn ra trong dạ cỏ có hiệu quả cao nhất khi pH dịch dạ cỏ > 6,2, ngược lại quá trình phân giải tinh bột trong dạ cỏ có hiệu quả cao nhất khi pH < 6,0. Tỷ lệ thức ăn tinh quá cao trong khẩu phần sẽ làm cho ABBH sản sinh ra nhanh, làm giảm pH dịch dạ cỏ và
do đó mà ức chế hoạt động của vi khuẩn phân giải xơ.
Tác động tiêu cực cũng có thể thấy rõ giữa protozoa và vi khuẩn. Như đã trình bày ở trên, protozoa ăn và tiêu hố vi khuẩn, do đó làm giảm tốc độ và hiệu quả chuyển hoá protein trong dạ cỏ. Với những loại thức ăn dễ tiêu hố thì điều này khơng có ý nghĩa lớn, song đối với thức ăn nghèo N thì protozoa sẽ làm giảm hiệu quả sử dụng thức ăn nói chung. Loại bỏ protozoa khỏi dạ cỏ làm tăng số
lượng vi khuẩn trong dạ cỏ.
Thí nghiệm trên cừu cho thấy tỷ lệ tiêu hoá vật chất khô tăng 18% khi khơng có protozoa trong dạ cỏ (Preston and Leng, 1991).
Như vậy, cấu trúc khẩu phần ăn của động vật nhai lại có ảnh hưởng rất lớn đến sự tương tác của hệ VSV dạ cỏ. Khẩu phần giàu các chất dinh dưỡng không
gây sự cạnh tranh giữa các nhóm VSV, mặt cộng sinh có lợi có xu thế biểu hiện rõ. Nhưng khẩu phần nghèo dinh dưỡng sẽ gây ra sự cạnh tranh gay gắt giữa các nhóm VSV, ức chế lẫn nhau, tạo khuynh hướng bất lợi cho quá trình lên men
2.1.2.5. Thành phần dưỡng chất có trong dịch dạ cỏ
Các loại axit béo bay hơi (ABBH) đều có trong dịch dạ cỏ, đây là một loại sản phẩm của sự tiêu hóa thức ăn của VSV dạ cỏ. Bình thường tổng ABBH hiện diện trong dịch dạ cỏ là 70 – 150 mM, với axit axetic (acetic) chiếm tỉ lệ cao nhất (khoảng 70% trong tổng số ABBH) và các axit propionic và butyric thấp hơn. Thành phần các loại ABBH thay đổi tùy theo từng loại khẩu phần của gia súc.
Gia súc ăn cỏ non thì axetic trong dịch dạ cỏ thấp và axit propionic cao hơn so
với gia súc ăn thức ăn bình thường. Đối với gia súc ăn thức ăn chứa nhiều đường thì cịn có sự hiện diện của axit lactic.
Peptide cũng có hiện diện trong dịch dạ cỏ. Chúng được hình thành từ sự tiêu hóa protein bởi VSV dạ cỏ. Hàm lượng peptide trong dịch dạ cỏ được tìm thấy rất thấp lúc 7 giờ sau khi ăn và đạt 6,6 – 11,9 mgN/l. Hàm lượng peptid tự do trong dịch dạ cỏ xuất hiện cao nhất trong những giờ đầu sau khi ăn và ở bò đạt khoảng 192 mgN/l, còn ở cừu đạt khoảng 280 mgN/l. Nồng độ peptide hiện diện cao nhất trong dịch dạ cỏ trong khoảng 1 – 3 giờ sau khi bắt đầu ăn và sau đó giảm dần, lúc 8 giờ sau khi bắt đầu ăn chúng chỉ cịn lại khơng tới phân nửa so với 1 – 3 giờ sau khi bắt đầu ăn.
Axit amin cũng được tìm thấy trong dịch dạ cỏ ở dạng tự do. Đây là sản
phẩm của sự phân hủy protein trong dạ cỏ. Hàm lượng axit amin tự do trong dịch dạ cỏ đã được đánh giá như là một chỉ tiêu quan trọng để biểu thị sự phát triển tối
ưu của VSV dạ cỏ. Nồng độ axit amin tự do xác định được trong dịch dạ cỏ cừu
là khoảng 0,3 – 1,5 mg/l cho biết hàm lượng axit amin tự do trong dịch dạ cỏ bò Holstein là khoảng 2,0 – 8,48 mM (Broderick and ctv, 1981). Hàm lượng axit amin tự do trong dịch dạ cỏ cao nhất trong khoảng 1 – 2 giờ sau khi bắt đầu ăn và
sau đó giảm dần. Theo Broderick and ctv (1981), cho biết hàm lượng axit amin tự do trong dịch dạ cỏ cịn có một mối liên hệ mật thiết với hàm lượng ammonia trong dịch dạ cỏ. Ammonia trong dịch dạ cỏ được hình thành từ sự tiêu hóa
protein của VSV trong dạ cỏ. Hàm lượng NH3 trong dạ cỏ thay đổi trong ngày, lúc 2 – 3 giờ sau khi bắt đầu là cao nhất. Hàm lượng NH3 trong dịch dạ cỏ có sự
thay đổi tùy theo khẩu phần. Trâu địa phương chỉ ăn cỏ tự nhiên có hàm lượng
ammonia trong dịch dạ cỏ thay đổi 7,7 – 13,4 mg/100ml.
Các loại khống cũng được tìm thấy trong dịch dạ cỏ, nồng độ của chúng phụ thuộc vào từng loại khẩu phần, thời gian sau khi ăn và tốc độ hịa tan của mỗi loại khống. Các loại khống dễ hịa tan có nồng độ cao hơn các loại khống khó hịa tan và các khẩu phần có hàm lượng khống cao sẽ có nồng độ khống trong dịch dạ cỏ cao hơn. Kali chỉ cần 2 giờ thì hịa tan hết vào dịch dạ cỏ, trong khi magiê (Mg) có thể phải cần đến 36 giờ mới hịa tan hết, một số loại khống khác thì khơng thể hịa tan hết vào trong dịch dạ cỏ. Theo Emanuele and Staples (1990), cho biết thứ tự khả năng hịa tan của một số khống như sau: K (100%) > Mg (82%) > Cu (71%) >P (66%) > Ca (29%) > Zn (26%). Còn Rooke and ctv (1983), thì cho biết thứ tự này là Na > Mg > K > Cu > Ca > Zn > P. Như thế trong dịch dạ cỏ có chứa hầu hết các thành phần dưỡng chất thích hợp cho VSV dạ cỏ như peptide, axit amin, ABBH, khoáng và vitamin.
2.2. SƠ LƯỢC SỰ TIÊU HÓA CỦA GIA SÚC NHAI LẠI 2.2.1. Tiêu hóa Gluxit 2.2.1. Tiêu hóa Gluxit
Sản phẩm cuối cùng do VSV lên men phân giải gluxit là axít béo bay hơi và một ít béo có mạch carbon dài như axit valeric, axit caproic,…và các khí thể
Hình 2.12: Q trình chuyển hóa và phân giải gluxit
Các axit béo bay hơi được hấp thu, một phần đến gan oxy hóa tạo thành năng lượng cho cơ thể, một phần đến các mô bào (nhất là mô tuyến sữa). Một
phần gluxit để tạo năng lượng sống cho bản thân VSV đồng thời sự tổng hợp dưỡng chất gia tăng sinh khối cung cấp nguồn protein thật cho vật chủ.
2.2.2. Tiêu hóa Protein
Protein được phân giải thành peptiol và axit amin bởi men proteaza và men
peptidaza của vi khuẩn. Phần lớn các axit amin tiếp tục bị vi khuẩn lên men để biến thành NH3, axit béo bay hơi. Sau đó VSV dạ cỏ, tổng hợp protein và axit amin cho cơ thể chúng từ NH3. Sự tiêu hoá protein ở dạ cỏ đã tạo ra một lượng lớn NH3 cho môi trường lên men của VSV.
ABBH
sinh khối VSV Gluxit phi cấu trúc (NSC)
Phân Ruột Non Ruột già Gluxit vách tế bào (CW) Ruột Non Ruột già Glucoza Dạ cỏ Dạ cỏ ABBH Sinh khối VSV Polysaccarit VSV NSC không phân giải NSC không phân giải NSC
Không tiêu Không tiêu NSC
Hình 2.13: Q trình tiêu hóa và phân giải Protein
(Nguồn: Satter and Roffler, 1977)
Ngoài ra, các hợp chất phi protein trong thức ăn như các axit amin, amid, nitrat...cũng cung cấp một nguồn đáng kể NH3. Hàm lượng NH3 trong dạ cỏ rất quan trọng, chúng quyết định đến quá trình lên men phân huỷ xơ và các hợp chất carbonhydrate khác. Một phần protein và axit amin tuy hoà tan trong dạ cỏ
nhưng không bị phân huỷ ở dạ cỏ mà được đi xuống dạ múi khế và ruột non.
Phần protein này được gọi là protein “thoát qua” (bypass protein). Nhiều tài liệu
đã xác định gia súc nhai lại có thể sử dụng 25 – 35% N trong khẩu phần, từ
nguồn đạm phi protein mà gia súc vẫn phát triển tốt (Bùi Đức Lũng và ctv, 1995). Hiện nay, urê được sử dụng rộng rãi nhất cho gia súc nhai lại. Với những khẩu phần nghèo protein nhưng có nhiều xơ mà được bổ sung một lượng rỉ đường hay thức ăn tinh thích hợp, hiệu quả sử dụng protein khá rõ rệt. Có thể sử
dụng so đũa, urê, bánh dầu bơng vải để làm thức ăn bổ sung đạm cho bò, nhất là
2.2.3. Tiêu hóa lipid
Lipid của thực vật rất dễ bị thuỷ phân trong dạ cỏ bởi enzym lipase của vi khuẩn tạo thành axít béo và tiếp tục lên men tạo thành axit béo bay hơi. Phần lớn axit béo cao phân tử là các axít béo khơng no và dễ tách ra như: axit oleic, axit
linoleic...chúng được hấp thu trong dạ cỏ và được VSV hyđro hố, khi đó một lượng lớn axit sẽ bị biến đổi thành axit bão hoà (chủ yếu là axit stearic và axit palmitic) chỉ được hấp thu ở ruột non.
Q trình tiêu hóa lipid làm no hóa và đồng phân hóa các axit béo khơng no
đồng thời tổng hợp lipid có chứa các axit béo lạ.
Hình 2.14: Q trình chuyển hóa lipid ở gia súc nhai lại 2.3. SƠ LƯỢC TỈ LỆ TIÊU HÓA TRÊN GIA SÚC NHAI LẠI 2.3. SƠ LƯỢC TỈ LỆ TIÊU HÓA TRÊN GIA SÚC NHAI LẠI 2.3.1. Hệ số tiêu hóa biểu kiến
Trong dinh dưỡng gia súc có chỉ tiêu hệ số tiêu hóa hay cịn gọi là tỉ lệ tiêu
hóa. Khi gia súc ăn một lượng thức ăn vào cơ thể phần lớn các chất có thể sử
dụng được hấp thu để đồng hóa. Phần cịn lại khơng được tiêu hóa và hấp thu sẽ thải ra dưới dạng phân.
Dạ cỏ Phân Lipit thức ăn (LCEA) Ruột non Sinh khối VSV Lipit VSV Ruột già Lipid hấp thu LCFA Không tiêu LCFA Khơng tiêu
Hệ số tiêu hóa là phần trăm phần dinh dưỡng được tiêu hóa hấp thu trong tổng số thức ăn được cơ thể tiêu thụ. Việc tính tỉ lệ tiêu hóa thực sự rất khó khăn. Trong thực tế, người ta chỉ sử dụng hệ số tiêu hóa tương đối hay tỉ lệ tiêu hóa biểu kiến.
2.3.2. Hệ số tiêu hóa thật
Các chất hữu cơ trong phân không chỉ là phần khơng tiêu hóa hấp thu trong thức ăn mà cịn bao gồm các chất do sản phẩm của quá trình trao đổi chất sinh ra thải theo phân. Một phần các chất dinh dưỡng được hấp thu nhưng không được sử dụng cho q trình chuyển hóa trong cơ thể gia súc mà được bài thải ra theo nhiều đường khác. Do đó, tỉ lệ tiêu hóa biểu kiến phải được hiệu chỉnh lại, sau đó gọi là hệ số tiêu hóa thật.
2.3.3. Một số phương pháp đánh giá tỉ lệ tiêu hóa
2.3.3.1. Đánh giá chất lượng thức ăn thơ bằng tỉ lệ tiêu hóa in vivo
Qui trình và cách tính tốn của nó được trình bày bởi nhiều tác giả khác
nhau và được mô tả chung nhất trong tài liệu của McDonald et al. (2002). Kỹ
thuật xác định tỉ lệ tiêu hóa ở in vivo được áp dụng rộng rãi hiện nay là thu gom toàn bộ lượng thức ăn ăn vào và lượng phân thải ra hàng ngày hoặc sử dụng chất chỉ thị trộn vào thức ăn cho gia súc ăn sau đó xác định nồng độ chất chỉ trong
phân để tính tỉ lệ tiêu hóa. Kỹ thuật ghi nhận và lấy mẫu thức ăn ăn vào và phân
thải ra hằng ngày địi hỏi có nhiều cơng lao động, thời gian và chi phí thức ăn.
Nhưng kỹ thuật này được chấp nhận cao dùng để xác định tỉ lệ tiêu hóa, tính năng lượng trao đổi của thức ăn và được xem như là kỹ thuật nền tảng để đánh
giá các kỹ thuật khác.
2.3.3.2. Đánh giá chất lượng thức ăn thô bằng tỉ lệ tiêu hóa in vitro
Sự tiêu hóa thức ăn ở gia súc nhai lại có thể phân chia ra làm hai giai đoạn chính là sự tiêu hóa sinh học diễn ra ở dạ cỏ - dạ tổ ong và sự tiêu hóa hóa học diễn ra ở dạ múi khế - ruột non, mặc dù có một phần tiêu hóa xảy ra ở ruột sau
nhưng không đáng kể (Omed el at, 2000). Phỏng theo nguyên lý này, kỹ thuật
là tiêu hóa với hệ VSV dạ cỏ (Tilley and Terry, 1963; Goering and Van Soest,
1970), và giai đoạn tiêu hóa thứ hai là với pepsin (Tilley and Terry, 1963) hoặc
sự tẩy rửa của dung dịch tẩy trung tính (Goering and Van Soest, 1970). Tuy nhiên kỹ thuật này cần sử dụng nhiều loại hóa chất làm nguồn dưỡng chất cho VSV phát triển còn khan hiếm và đắt tiền, đồng thời phải mổ lỗ dò để lấy dịch dạ cỏ làm nguồn VSV. Do vậy kỹ thuật tiêu hóa in vitro truyền thống cần được
nghiên cứu và cải tiến.
2.3.3.3. Đánh giá chất lượng thức ăn thô bằng sinh khí in vitro
Phương pháp sinh khí in vitro ra đời dựa trên nền tảng của in vitro (Tilley and Terry, 1963), sự tiêu hóa VSV dạ cỏ có thể quan sát được trong điều kiện
ống nghiệm dưới sự tham gia của VSV dạ cỏ trong môi trường nước bọt nhân tạo
của (McDougall, 1948). Kết quả của sự lên men này có thể được quan sát từ thức
ăn cịn lại sau khi được tiêu hóa ở phương pháp in vitro của Tilley and Terry (1963) hoặc từ sản phẩm sinh ra của sự tiêu hóa ở phương pháp sinh khí in vitro
của Menke et al. (1979). Mặc dù phương pháp in vitro của Tilley and 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 khơng 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 khơng thể tiêu hóa (Makkar, 2004). Từ những hạn chế trên, El Shaer et al. (1987) đã đề nghị sử dụng phân làm nguồn VSV thay thế cho dịch dạ cỏ trong
phương pháp tiêu hóa in vitro và Menke et al. (1979) giới thiệu phương pháp
sinh khí in vitro, thay thế cho việc đo trọng lượng trong phương pháp in vitro của Tilley and 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
Mơ tả chung
Ngun lý hoạt động của sinh khí in vitro cũng tương tự như phương pháp
in vitro của Tilley and Terry (1963). Thức ăn được ủ trong mơi trường dịch dạ cỏ
có chất đệm yếm khí ở 39oC, sẽ được tiêu hóa bởi VSV dạ cỏ. Sau khi bắt đầu ủ, thức ăn được tiêu hóa sinh ra các acid béo bay hơi và một lượng khí là CO2, CH4, H2… Axit béo bay hơi giải phóng kích thích chất đệm sinh khí và đo lường được trong hệ thống sinh khí in vitro. Lượng khí sinh ra trong hệ thống sinh khí in vitro có thể được ghi nhận qua một hay nhiều thời điểm khác nhau. Sự sinh khí
này được xem như là sản phẩm hoạt động tiêu hóa thức ăn của VSV dạ cỏ và phản ánh được khả năng tiêu hóa của mỗi loại thức ăn.
Nguyên lý sinh khí
Khi thức ăn được ủ trong môi trường in vitro, sẽ được chuyển thành các axit
béo bay hơi, khí (CO2 và CH4) và tế bào VSV. Trong môi trường in vitro có chất đệm bicarbonate, khi acid béo bay hơi sinh ra lập tức CO2 được giải phóng để ổn định pH. Như vậy lượng 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