Chƣơng 2 : CƠ SỞ LÝ LUẬN
2.2. ĐẶC ĐIỂM TIÊU HĨA CỦA GIA SƯC NHAI LẠI
2.2.5. Điều hòa hoạt động của vi sinh vật dạ cỏ
Dạ cỏ ở gia súc nhai lại đƣợc ví nhƣ một cái thùng lên men yếm khí có hiệu quả cao, nó đƣợc đặt ngay tại phần đầu của ống tiêu hố. Nhờ có dạ cỏ sử dụng nitơ phi protein để tổng hợp vật chất vi sinh vật mà gia súc nhai lại không cạnh tranh với con ngƣời về lƣơng thực, thực phẩm.
Vì sự có mặt của một quần thể vi sinh vật phong phú và phức tạp ở trong dạ cỏ, gia súc nhai lại có nhiều chức năng tiêu hố khác nhƣ có độ mẫn cảm thấp đối với các độc tố thực vật, có khả năng sử dụng các chất khống vơ cơ. Các thành phần của thức ăn khơng đƣợc tiêu hố ở dạ cỏ và các vật chất vi sinh vật đƣợc tổng hợp trong dạ cỏ sau đó đƣợc qua q trình tiêu hố ở dạ múi khế và ruột non và thêm tiêu hố vi sinh vật ở ruột già. Q trình tiêu hố này giải thích vì sao gia súc nhai lại đƣợc trang bị tốt hơn gia súc dạ dày đơn và các động vật ăn cỏ khác để sử dụng những khẩu phần dựa trên thức ăn thô. Tuy nhiên, lƣợng thức ăn thô ăn vào bị ảnh hƣởng lớn bởi tốc độ phân giải và vì vậy hiệu quả sử dụng thức ăn đƣợc xác định chính bởi hiệu quả của hoạt động vi sinh vật trong dạ cỏ.
Sự cƣờng độ hố chăn ni đã thúc đẩy các nhà khoa học tìm kiếm các biện pháp để cải thiện sự sử dụng thức ăn và nhiều cơng trình nghiên cứu về lĩnh vực này đã đƣợc 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 hồ tiêu hố (mức độ tiêu hố, vị trí trong đƣờng tiêu hoá, tiêu hoá vi sinh vật hay tiêu hoá nội sinh). Các loại phụ gia thức ăn khác nhau cũng đƣợc thử nghiệm để điều hoà hoạt động vi sinh vật.
(Theo J.P. Jouany-INRA)
2.2.6. Q trình tiêu hóa ở gia súc nhai lại
Theo Carl and Polan (1999), q trình tiêu hóa thức ăn ở dạ cỏ có tới khoảng 50 ÷ 80% các chất dinh dƣỡng thức ăn đƣợc lên men ở dạ cỏ. Sản phẩm lên men chính là các axit béo bay hơi, sinh khối vi sinh vật và các khí thể. Phần lớn axit béo bay hơi đƣợc hấp thu qua vách dạ cỏ trở thành nguồn năng lƣợng chính cho gia súc nhai lại. Các khí thể đƣợc thải ra ngoài qua phản xạ ợ hơi. Trong dạ cỏ cịn có sự tổng hợp các vitamin B và vitamin K. Sinh khối vi sinh vật và các thành phần không lên men đƣợc chuyền xuống phần dƣới của đƣờng tiêu hóa.
Tiêu hóa ở dạ cỏ chiếm một vị trí rất quan trọng trong q trình tiêu hóa lồi nhai lại. Trong dạ cỏ khơng có men tiêu hóa, nhƣng cƣờng 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 lồi này. Đó là nhờ trong dạ cỏ chứa một lƣợng 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 sơi nảy nở ở trong đó, chúng bao gồm các thảo phúc trùng, vi khuẩn và nấm.
Theo Van Kessel and Rusell (1997), sự tiêu hóa ở dạ cỏ gia súc nhai lại khi có sự hịa lẫn vi khuẩn ở gia súc nhai lại bị đói trong thí nghiệm in vitro 24
giờ, tế bào ATP giảm, nhƣng có sự suy thối trong tế bào protein. Vi khuẩn ở gia súc nhai lại bị đói sử dụng nucleic axit (RNA gốc), nhƣng suy thối trong ATP thì có mối liên hệ gần hơn với sự giảm polysaccharide. Bởi vì polysaccharide thối 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 hịa tan ở tỉ lệ 700 mghexose/mgprotein/giờ. Sự đói có một ít va chạm
hơn 10 mghexose/mgprotein/giờ. Vi khuẩn tiêu hóa những tế bào ball-miled ở tỉ lệ 25
mghexose/mgprotein/giờ cho 8 ÷ 12 giờ. Cả vi khuẩn bị chết trong 24 giờ tiêu hóa tế bào ở tỉ lệ 16 mghexose/mgprotein/giờ. Vi khuẩn sản xuất methane từ hydrogen và carbon ở tỉ lệ 70 nmolmethane/mgprotein/giờ. Vi khuẩn gia súc nhai lại đƣợc thu
hoạch 24 giờ sau khi ăn 10 đoạn polysaccharide giảm hơn vi khuẩn 2 giờ sau khi ăn, nhƣng 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 khí mêtan.
Theo Carl and Polan (1999), sự cần thiết của tất cả các chất liệu thức ăn đƣợc sử dụng bởi gia súc nhai lại là đối tƣợng của môi trƣờng dạ cỏ, phụ thuộc vào sự cấu thành của thức ăn đó, nó là một phần hoặc tổng cộng biến đổi lên sự lên men những sản phẩm cuối cùng. Mơ hình của sự lên men đánh giá những sản phẩm cuối nhƣ năng lƣợng từ các axit béo bay hơi, protein vi sinh vật và NH3. Mặc dù nó đánh giá nguyên liệu loại trừ sự thối hóa ở gia súc nhai lại nhƣ carbonhydrate, protein, peptides chất lƣợng không cao.
2.2.7. Vai trò của pH trong dạ cỏ
Trong dạ cỏ pH đƣợc điều chỉnh liên tục bởi các quá trình lên men. Các axit béo bay hơi tạo ra trong q trình lên men đƣợc hịa tan bởi các muối kiềm của nƣớc bọt, dung dịch đệm bicarbonat, photphat natri và kali có pH > 8.2. Ngồi ra, các axit béo cịn đƣợc trung hòa bởi NH3 tạo ra trong quá trình các vi sinh vật phân giải protein. Mặt khác, phần lớn các axit béo bay hơi tạo ra đƣợc 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 lƣợng vi khuẩn phân giải cellulose, amylose và thƣờng protozoa cũng bị mất theo. Giá trị pH còn phụ thuộc vào thời gian sau khi ăn, mơi trƣờng trung tính ở dạ cỏ ln đƣợc duy trì để đảm bảo cho quá trình lên men đƣợc liên tục. Khối lƣợng vi sinh vật trong dạ cỏ đƣợc duy trì ở mức ổn định do sự duy chuyển số lƣợng vi sinh vật xuống dạ dƣới, chết và phân hủy vi sinh vật ngay trong dạ cỏ. Mêtan và cacbonic cũng là sản phẩm cuối cùng của quá trình lên men. Khi pH dạ cỏ thấp, cacbonic tách khỏi dung dịch và tích tụ ở túi vùng lƣng, sau đó đƣợc thải ra qua ợ hơi (Hungate et al., 1952). Khi độ pH
cao, hầu hết các khí cacbonic sản sinh trong quá trình lên men hay từ nƣớc bọt xuống đƣợc hấp thu và thải ra qua phổi.
2.2.8. Vai trị của NH3 trong q trình lên men dạ dịch dạ cỏ
Theo Presston and Leng (1987) NH3 trong dịch dạ cỏ bao gồm các protein, peptid, axit amin và các nguyên liệu nitơ hòa tan khác. Urê, axit uric và nitrate đƣợc chuyển hóa nhanh chóng thành NH3 trong dạ cỏ. Các axit nucleic trong dịch dạ cỏ có lẽ cũng đƣợc phân giải rất mạnh thành NH3. Hầu hết các khẩu phần chủ yếu là phụ phẩm nơng nghiệp và cỏ có tỉ lệ tiêu hóa thấp thì hạn chế chủ yếu đối với sinh trƣởng vi sinh vật dạ cỏ là nồng độ NH3 trong dịch dạ cỏ. Nồng độ NH3 phải cao hơn mức tơi hạn trong ngày. Để có tỉ lệ tiêu hóa tối đa trong dạ cỏ thì qua đó cũng có khối lƣợng vi sinh vật lớn nhất, lƣợng NH3 luôn biến động theo khẩu phần. Nồng độ NH3 trong dịch dạ cỏ đòi hỏi đảm bảo tối đa cho vi sinh vật tăng trƣởng trong phịng thí nghiệm có giá trị 20 ÷ 50 mg/lít dịch dạ cỏ. Để thức ăn đƣợc phân giải tối đa bởi vi sinh vật dạ cỏ thì nhu cầu tối thiểu nồng độ NH3 trong dạ cỏ cao hơn đã đƣợc trình bày cho những thức ăn có chất lƣợng thấp, nồng độ NH3 khoảng 60 ÷ 100 mg/lít.
Theo Alvarez et al., (1983) cho biết, với loại cỏ chứa một lƣợng protein
thơ đáng kể thì hình nhƣ vi sinh vật bám vào sợi xơ phụ thuộc vào nitơ có trong thành phần thức ăn. Hiệu suất sinh trƣởng của loại vi sinh vật này ít bị ảnh hƣởng bởi lƣợng NH3 trong dịch dạ cỏ. Đối với loại thức ăn nhiều xơ ít nitơ hoặc các loại thức ăn chủ yếu là carbohydrate hòa tan (nhƣ mía) thì nồng độ NH3 tới hạn phải cao hơn so với thức ăn giàu protein.
Thiếu NH3 dẫn đến giảm hiệu quả hệ thống vi sinh vật dạ cỏ mặc dù con đƣờng tổng hợp axit amin ở vi sinh vật dạ cỏ chƣa đƣợc xác định rõ. Tuy nhiên ngƣời ta thấy rằng NH3 đóng vai trò quan trọng cho việc tổng hợp có hiệu quả axit amin và protein ở vi sinh vật. Tốc độ tổng hợp của vi sinh vật cao nhất ở nồng độ NH3 từ 5 ÷ 8 mgN/100 ml dịch dạ cỏ (Satter and Styler, 1974).
2.3. THỰC LIỆU THÍ NGHIỆM
2.3.1. Rơm lúa
Rơm lúa là loại phụ phẩm nơng nghiệp có mặt ở khắp các vùng trồng lúa, giá trị dinh dƣỡng thấp, thành phần chủ yếu là chất xơ. Hàm lƣợng protein trong rơm lúa từ 25 ÷ 40 g/kgDM.
Rơm lúa có hàm lƣợng lignin tƣơng đối cao chiếm 60 ÷ 70 g/kgDM. Hàm lƣợng khoáng rất cao 170 g/kgDM, trong đó chủ yếu là silic, vì vậy hệ số tiêu hóa của rơm rất thấp. Tỉ lệ tiêu hóa của rơm lúa sẽ đƣợc tăng lên nếu thông qua xử lý rơm rạ bằng phƣơng pháp kiềm hóa, axit hóa hay ammonia hóa…
Thành phần hóa học của rơm lúa phụ thuộc nhiều đến đặc tính sinh lý, thời điểm thu hoạch, độ thành thục của cây trồng và chế độ dinh dƣỡng của đất.
2.3.2. Rỉ mật đƣờng
Rỉ mật đƣờng là sản phẩm phụ của ngành cơng nghiệp mía đƣờng, rỉ mật đƣờng là nƣớc mía sau khi lắng, lọc xong chuyển sang giai đoạn bốc hơi nƣớc để cô đặc dung dịch đến 60 ÷ 70 độ Brix.
Có nhiều loại mật đƣờng nhƣng thơng thƣờng dùng bổ sung cho thức ăn gia súc là mật cuối. Mật cuối là phụ phẩm sau khi ngƣời ta trích tối đa hàm lƣợng đƣờng của nó.
2.3.3. Cỏ lơng tây
Lồi cỏ có thân bị trên mặt đất, nhiều rễ, mọc rễ và đâm chồi ở các đốt. Cỏ khỏe, sống nhiều năm, thân có thể cao tới 2 m. Lá hình ngọn giáo, dài đến 25 cm, nhọn đầu, mép lá sắc, bẹ lá có lơng trắng, mềm.
Giống cỏ này có nguồn gốc từ Nam Mỹ, ngày nay đƣợc trồng ở nhiều nơi trên thế giới. Ở nƣớc ta, cỏ này đƣợc trồng ở Nam Bộ từ cuối thế kỷ XIX tại các cơ sở chăn ni bị sữa, nay đã phát tán ra khắp cả nƣớc. Cỏ lơng tây ƣa khí hậu nóng ẩm, có khả năng chịu đƣợc ngập nƣớc ngắn ngày, chịu mặn, chịu phèn. Cỏ sinh trƣởng tốt ở các vùng thấp, nhiệt độ tối thiểu có thể sống đƣợc là 8ºC, nếu
lạnh hơn có thể chết lụi dần. Cỏ sử dụng làm thức ăn xanh thơ cho trâu, bị, ngựa ở dạng tƣơi, cỏ xanh hoặc phơi khô.
2.3.4. Lƣu huỳnh
Lƣu huỳnh là một phi kim phổ biến, không mùi, khơng vị và nhiều hóa trị. Lƣu huỳnh, trong dạng gốc của nó là chất rắn kết tinh màu vàng tranh.Trong tự nhiên, nó có thể tìm thấy ở dạng đơn chất hay trong các khống chất sulfua và sulfat. Nó là một ngun tố thiết yếu cho sự sống và đƣợc tìm thấy trong hai axit amin. Ở nhiệt độ phòng, lƣu huỳnh là một chất rắn xốp màu vàng nhạt.
2.3.5. Bánh dầu bơng vải
Sau khi bóc vỏ hạt bơng vải và ép dầu, phần cịn lại là bánh dầu bông vải. Nhiều quốc gia sử dụng bánh dầu bông vải trong chăn ni, nhƣng thực liệu này ít phổ biến ở nƣớc ta.
Bánh dầu bông vải chứa 30 ÷ 50% protein, thiếu nhiều lycine và tryptophan. Cần lƣu ý chất gossipol gây ngộ độc và tannin trong bơng vải. Gossipol có thể bị phá hủy bởi nhiệt độ cao nhƣng độ tiêu hóa của protein lại bị giảm.
2.3.6. Bánh dầu đậu nành
Hạt đậu nành (đậu tƣơng) có tên khoa học là Glycire max (L) Merrill. Bánh dầu đậu nành (khô dầu đậu nành) thu đƣợc sau khi ép dầu.
2.3.7. Urê
Urê có cơng thức hóa học là CO(NH2)2 tên là carbamid, đƣợc sản xuất theo phƣơng pháp tổng hợp hóa học. Urê sử dụng cho trâu, bị thƣờng là urê phân bón.
Có rất nhiều cơng trình nghiên cứu về vấn đề bổ sung urê cho gia súc nhai lại và nhận thấy rằng urê làm tăng mức tiêu thụ và tăng mức độ tiêu hóa của chất xơ thơ, đồng thời cũng làm tăng mức tiêu hóa chất hữu cơ ở gia súc nhai lại vì urê làm giảm tình trạng mất nitơ và đạt thế cân bằng nitơ (Nguyễn Xuân Trạch et
Urê vào dạ cỏ đƣợc phân hủy thành amonia và khí cacbon dioxide dƣới tác dụng enzym của vi sinh vật trong dạ cỏ. Amonia sau khi tạo thành đƣợc vi sinh vật trong dạ cỏ sử dụng để tổng hợp nên protein của bản thân chúng. Khi vi sinh vật bị tiêu hóa thì nguồn protein này cung cấp cho vật chủ, phần còn lại đƣợc hấp thu vào máu đến gan, tại gan amonia chuyển hóa thành urê, urê đƣợc thải theo nƣớc tiểu và một phần theo nƣớc bọt trở lại dạ cỏ, ở đây vi sinh vật tiếp tục trở lại quá trình trên.
Ngƣời ta nhận thấy rằng khi thay thế 30% protein trong khẩu phần ăn bằng urê thì lƣợng urê trong máu ở động mạch cửa và tĩnh mạch cửa chiếm lần lƣợt là 14.74 mg% và 15.31 mg%. Sự tăng urê trong máu ngoại vi không chỉ liên quan đến sự hấp thu urê trực tiếp từ ống tiêu hóa mà cịn liên quan đến cả sự tạo thành urê ở gan từ amoniac đƣợc hấp thu. Khi cho ăn urê từ 20 ÷ 40 phút đầu trong dạ cỏ có nhiều urê chƣa phân giải, sau đó urê giảm dần và từ 75 ÷ 100 phút sau chỉ thấy dấu vết không vƣợt quá và mg/100ml (Nolan and Stachiw, 1979).
Việc sử dụng urê cho trâu, bò là biện pháp hữu hiệu để tăng năng suất thịt sữa. Tuy nhiên việc sử dụng cho gia súc ăn phải làm từ từ để hệ vi sinh vật có đủ năng lƣợng hoạt động nhằm sử dụng hết lƣợng urê đƣa vào và tránh ngộ độc.
2.3.8. Axit tannic
Axit tannic là một loại tannin có khả năng thủy hóa gọi là hydrolysable tannin (HTs), là một hợp chất ester giữa đƣờng glucose và một nhóm chất khác, thƣờng là một phức hợp của axit phenolic hoặc axit oxyphenolic. Nếu đem thủy phân ra ta thu đƣợc đƣờng glucose và một thành phần khác khơng phải đƣờng, đó là axit gallic và m-digallic, nhƣ thế ta gọi là “gallotannins”.
O O O OH OH OH O O O O O H OH OH O O O H O H O H OH O H OH O H O H OH O O
Axit tannic (Hydrolysable tannin) (HTs)
OH O OH OH O H C O O O H O H O H C OH O H OH O
Axit gallic Axit m-digallic
Theo tài liệu của R.Kumar và J.P.F. D/Mello (1995) thì tannin là những hợp chất có chứa phenolic hịa tan, có phân tử trọng lớn hơn 500 đvC, nó có khả năng kết tủa với gelatin và các protein khác trong môi trƣờng nƣớc.
Tannin phân bố rất rộng trong các loại thực vật, tuy nhiên có loại thực vật chứa nhiều, có loại ít. Thực vật càng già, đã hóa gỗ thì tannin càng nhiều. Ngồi axit tannic thì cịn loại tannin khơng có khả năng thủy hóa gọi là condensed tannin (CTs). Từ xƣa, ngƣời ta biết sử dụng tannin để thuộc da, bảo vệ chất đạm chống lại sự lên men phân giải của vi khuẩn. Một hƣớng khác, ngƣời ta cũng biết sử dụng tannin để làm se niêm mạc ruột để trị các bệnh tiêu chảy.
O OH OH O H OH O OH O H OH OH OH OH O OH OH OH OH O H n Condensed tannin (CTs) 2.4. ẢNH HƢỞNG TỈ LỆ ĐẠM VÀ TANNIN
Theo Field et al,. 1999 khi tăng bánh dầu bơng vải thì tổng lƣợng khí sinh