3. Ý nghĩa của đề tài
1.2.3.1.Đặc điểm sinh học cỏ stylo
Cỏ styo phân bố tự nhiên ở Trung và Nam Mỹ sau đó nhập vào nhiều nƣớc trên thế giới. Stylo là loại cây thức ăn gia súc đƣợc phát triển đáng kể ở các nƣớc nhiệt đới và cận nhiệt đới. Ở Việt Nam nhập lần đầu vào năm 1967, hiện nay đƣợc nghiên cứu và sử dụng ở nhiều nơi.
Đặc điểm cỏ stylo là cỏ lâu năm, có loại hàng năm, thân đứng, chiều cao cây 1m, nếu trồng nơi khí hậu ẩm có thể tới 1,5m. Cây có khả năng ra rễ ở thân. Thân cây có nhiều lông, có loại ít lông, lá chẽ làm ba đầu tầy có ít lông mềm. Lá dài 2 - 3cm, rộng 5 - 10cm, tỷ lệ lá/thân là 5/7 (Nguyễn Thiện, 2005) [31]. Thân cây lúc non thô xanh, khi già chuyển thành màu xanh sẫm hoặc tím.
Lá cỏ stylo có 3 thùy hẹp và nhọn, có vài dòng có nhựa dính. Stylo ra hoa muộn, ở vùng á nhiệt đới cây khó ra hoa. Hoa nhỏ, màu vàng, quả có một hạt, hạt màu vàng hoặc nâu đen lớn hơn hạt cỏ Mêdi (Humphreys, 1980) [38].
Cỏ stylo có các nhóm chủ yếu nhƣ sau: - Stylosanthes guianensis (Common Stylo). - Stylosanthes hamata (Caribbcan Stylo).
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
17
- Stylosanthes scabra (Shrrubby Stylo). - Stylosanthes humilis (Townsville Stylo). Từng nhóm giống lại có những đặc trƣng riêng:
* Loài Stylosanthes guianensis bao gồm 3 giống: (1) Giống schofiel đƣợc nhập vào nƣớc ta sớm nhất, có năng suất cao nhất, đƣợc trồng phổ biến ở các trạm trại; khoảng năm 1979 - 1980 giống này bị nấm bệnh và chết hàng loạt; (2) Giống cook năng suất thấp hơn, nhƣng sức đề kháng với bệnh tốt và thích nghi với khí hậu nƣớc ta. Giống này ra hoa và kết hạt tốt ở miền Nam, ở miền Bắc trừ vùng Đông Triều còn các vùng khác hầu nhƣ không thu đƣợc hạt giống; (3) Giống endevour không thích nghi với nƣớc ta nên không đƣợc trồng ra diện tích lớn và phổ biến.
* Loài Stylosanthes hamata có hai giống: Giống verano và giống amiga là những giống cây một năm, năng suất trung bình khoảng 6 tấn VCK/ha/năm.
* Loài Stylosanthes scabra có một giống nhập nội năm 1990, giống này thân bụi, sống lâu năm, có chiều cao cao nhất trong các loại giống stylo nhập về nƣớc ta, giống này chƣa đƣợc trồng rộng rãi trong sản xuất.
* Loài Stylosanthes humilis có hai giống Lawson và Gordon, loài này sống một năm, năng suất thấp hơn các giống thuộc loài S. Guianensis, nhƣng chúng có khả năng kết hạt tốt hơn ngay cả khí hậu miền Bắc. Giống Lawson thích hợp với khí hậu miền Bắc, giống Gordon lại thích hợp với khí hậu của miền Nam (Cục khuyến nông - khuyến lâm, 2000) [3].
Giống Stylosanthes guianensis 184 do CIAT chọn tạo từ S. guianensis dòng cook để phù hợp với điều kiện khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới. Giống này tƣơng đối phù hợp với nƣớc ta. Stylo là loại cây của vùng khí hậu nóng ẩm, phát triển thuận lợi ở vùng có nhiệt độ trung bình cao, về mùa lạnh cây sinh trƣởng kém hơn. Đặc biệt cỏ stylo chịu đựng kém đối với sƣơng giá. Cây có thể sinh trƣởng ở vùng duyên hải có lƣợng mƣa 4000 mm/năm, nhƣng có thể tồn tại qua các vụ hạn kéo dài (Humphreys, 1980) [38]. Cây thích hợp vùng có lƣợng mƣa 1500 - 2500mm (Nguyễn Thiện, 2005) [31].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
18
Cỏ stylo chịu đƣợc đất xấu, đất axit, đất sét bí và thoát nƣớc kém cỏ vẫn mọc đƣợc. Ngoài ra, cỏ stylo còn mọc đƣợc trên đất cạn, đất cát, đất sỏi cạn, đất sƣờn đồi, đất lùm bụi… Tóm lại cỏ stylo có thể sinh trƣởng với đất nghèo dinh dƣỡng và đất chua. Tuy nhiên, ánh sáng có ảnh hƣởng tích cực tới lƣợng chất xanh, nếu bị che nắng thì năng suất sẽ giảm. Cỏ không chịu bóng, có thể sinh trƣởng tốt đối với các giống cỏ khác tuy nhiên không phủ chụp lên chúng.
Ngƣời nông dân canh tác cỏ stylo phải lƣu ý phải thu cắt kịp thời, nếu cắt muộn và không đúng kỹ thuật sẽ nhanh chóng tạo thành bụi rậm và rối bởi phần thân nhiều xơ. Mặt khác cỏ stylo nảy mầm kém khi ta gieo hạt sâu hay lấp đất dày, do vậy ta phải gieo hạt đều và chỉ lấp đất nhẹ lên trên, mật độ gieo trồng cỏ stylo tốt nhất là 2 Kg hạt/ha.
1.2.3.2. Giá trị dinh dưỡng và sử dụng cỏ stylo trong chăn nuôi lợn
Cỏ stylo thƣờng đƣợc dùng để phủ đất chống sói mòn, và kết hợp làm thức ăn gia súc. Cỏ stylo thƣờng có lông và hàm lƣợng xơ cao nên gia súc không thích ăn tƣơi, cỏ dạng khô có thể sử dụng cho trâu, bò, ngựa, dê, lợn và gia cầm.
Theo Viện chăn nuôi (2001) [36] cỏ stylo có hàm lƣợng vật chất khô tƣơng đối cao trung bình 240 g/KgVCK, hàm lƣợng protein đạt 155 - 167 g/KgVCK, xơ đạt 266 - 272 g/KgVCK. Viện chăn nuôi phân tích đánh giá chất lƣợng cỏ stylo cho kết quả VCK 20,1%; CP 4,10%; lipit thô 0,4%; CF 3,3%; NFE 10,7%; khoáng tổng số 1,6%; canxi 0,4%; photpho 0,04% và năng lƣợng trao đổi 484 Kcal. Phân tích thành phần các axit amin cho biết cỏ stylo chứa 17/18 loại, tƣơng đối đầy đủ các loại axit amin thiết yếu cho lợn; hai loại axit amin có hàm lƣợng thấp là tryptophan và cysteine.
Omole và cs (2007) [69] công bố nghiên cứu về cỏ stylosanthes guianensis CIAT 184 tại Châu Phi cho rằng trong cỏ tƣơi có thành phần hóa học nhƣ sau: VCK chiếm 19,75%; các chất tính theo %VCK nhƣ sau CP: 19,91%; xơ thô 13,28%; lipit 1,34%; khoáng tổng số 9,38% và NFE 56,03 %.
Hiện nay cỏ stylo thƣờng đƣợc sử dụng cho các đối tƣợng chăn nuôi gia súc ăn cỏ (trâu, bò, dê) là chính. Cỏ đƣợc trồng, thu hoạch và chế biến theo các phƣơng pháp chủ yếu sau đây:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
19
- Cỏ stylo đƣợc thu cắt định kỳ và dùng làm nguồn thức ăn tại chuồng, cách này không phải chế biến mà cho sử dụng dƣới dạng tƣơi.
- Cỏ stylo đƣợc thu cắt định kỳ và phơi khô để dự trữ đến mùa khô thiếu nguồn thức ăn cho gia súc nhai lại mới cho ăn.
- Cỏ stylo đƣợc thu cắt định kỳ sau đó băm nhỏ, phơi khô và nghiền thành bột. Bột cỏ stylo có tỷ lệ protein thô tƣơng đối cao nên đƣợc dùng nhƣ nguồn bổ sung protein trong khẩu phần (chủ yếu dùng cho lợn). Khi dùng cỏ stylo cho lợn còn có thể băm nhỏ dạng tƣơi và nấu chín cho lợn.
Tóm lại các phƣơng pháp chế biến cỏ stylo để làm thức ăn gia súc chủ yếu là băm nhỏ, phơi khô. Cỏ stylo dùng trong khẩu phần cho gia súc nhai lại là chính.
1.2.4. Phương pháp ủ chua thức ăn
1.2.4.1. Cơ sở khoa học của phương pháp ủ chua
Ủ chua là kỹ thuật ủ yếm khí thức ăn xanh thô có hàm lƣợng nƣớc cao (75 - 80%), nhờ hệ vi sinh vật lên men tạo ra axit lactic và một lƣợng nhất định các axit hữu cơ khác. Do đó nhanh chóng đƣa độ pH của thức ăn xuống mức 4 - 4,5 làm ức chế hoạt động của các vi sinh vật và enzim trong thực vật. Nhờ vậy ta có thể bảo quản thức ăn ủ chua đƣợc trong thời gian lâu dài. Theo Nguyễn Hữu Tào và cs (2005) [18] cơ sở khoa học của phƣơng pháp ủ chua gồm 3 yếu tố:
Hệ vi sinh vật phát triển trong quá trình ủ chua bao gồm: vi khuẩn, nấm men, nấm mốc.
* Nhóm vi khuẩn có lợi:
- Nhóm vi khuẩn lên men tạo axit lactic, đây là nhóm vi khuẩn có ích rất cần thiết trong thức ăn ủ chua, vi khuẩn lên men tinh bột và đƣờng tạo ra sản phẩm chủ yếu là axit lactic. Thông thƣờng 1 gram cây cỏ họ đậu có 0,04 triệu tế bào vi khuẩn lên men sinh axit lactic.
+ Vi khuẩn lên men axit lactic ƣa nhiệt mà đại diện là Lactobacillus casei; Lactobacillus termofil; Lactobacillus plantarum; Lactobacillus bulgaricus. Loại vi khuẩn này có khả năng lên men ở cả hai điều kiện yếm khí và hiếu khí với nhiệt độ thích hợp là 30 - 600C.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
20
+ Vi khuẩn sinh axit lactic không ƣa nhiệt: Streptococcus pyogenes; Streptococcus viridans; Streptococcus lactics; Streptococcus enterococcus, loại này chỉ phát triển mạnh trong điều kiện yếm khí, nhiệt độ thích hợp là 15 - 300
C.
- Vi khuẩn lên men tạo axit axetic: Hoạt động mạnh trong môi trƣờng hiếu khí, pH= 4,5 - 7, nhiệt độ 27 - 350C. Lên men các đƣờng dễ tan sản phẩm chính tạo thành là axit axetic, vi khuẩn lên men chủ yếu thuộc nhóm E.coli mà đại diện là Escherichia và Klebsiella.
- Vi khuẩn lên men tạo axit butyric: Chúng phân giải axit lactic, chất bột đƣờng, protein, các axit amin tạo nên axit butyric; nhóm vi khuẩn này không có lợi. Nhóm vi khuẩn này có sẵn trên thân lá cây cỏ gồm hầu hết các nhóm Clostridium. Cỏ họ đậu thƣờng có 2,2 triệu tế bào vi khuẩn/gam cỏ tƣơi.
* Nấm men: Nấm men hoạt động mạnh ở giai đoạn đầu của quá trình ủ chua, chúng phân huỷ tinh bột đƣờng tạo thành rƣợu, CO2 và một số axit hữu cơ. Hàm lƣợng rƣợu trong cỏ ủ chua thƣờng trung bình là 0,3%. Khi ủ chua một số nguyên liệu nhƣ thân cây ngô, ngọn củ cải đƣờng đôi khi hàm lƣợng rƣợu đạt tới 4% tính theo dạng sử dụng. Trong điều kiện yếm khí nấm men dƣờng nhƣ ngừng hoạt động, nhƣng khi pH= 3 - 4 thì chúng vẫn có thể hoạt động nhƣng không mạnh (Nguyễn Hữu Tào và cs, 2005) [18].
* Nấm mốc: Nấm mốc là vi sinh vật không có lợi trong quá trình ủ chua, nấm mốc phát triển chậm hơn so với vi khuẩn (lên men axic lactic, axetic). Nấm mốc phân giải tinh bột, đƣờng, protein, axit lactic để tạo thành SO2, H2O, NH3 và nhóm amin; nhiều loại nấm mốc còn có khả năng tạo ra các loại độc tố (Aflatoxin). Trong điều kiện yếm khí chúng ngừng hoạt động.
* Nhóm vi khuẩn gây thối: Nhóm này bao gồm trực khuẩn có nha bào, không có nha bào, chủ yếu sống trong điều kiện yếm khí, nhiệt độ thích hợp trên 500C, chúng phân giải protein, axit amin thành các chất độc nhƣ cadavejin, putracin…
Điều kiện ủ chua
- Thứ nhất đó là yếm khí: đây là điều kiện quyết định sự thành công hay thất bại của quá trình ủ chua. Trong điều kiện yếm khí các nhóm vi khuẩn lên men sinh axit butyric, nấm mốc, nấm men bị ức chế dẫn đến chúng hoạt động yếu các chất
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
21
dinh dƣỡng trong thức ăn đỡ bị phân hủy. Bên cạnh đó các vi khuẩn sinh axit lactic có điều kiện hoạt động mạnh sinh axit lactic, pH tăng nhanh càng ức chế các nhóm vi khuẩn và nấm khác hoạt động, đây là yếu tố giúp bảo tồn thức ăn ủ chua.
- Thứ hai: Nhiệt độ sẽ làm thay đổi hƣớng lên men của vi sinh vật, dựa vào nhiệt độ tối ƣu cho sự phát triển của vi sinh vật chia ra hai kiểu lên men trong hố ủ.
+ Lên men nóng: Lên men nóng thích hợp với vi khuẩn lactic chịu nhiệt, nhiệt độ hố ủ 40 - 500C.
+ Kiểu lên men lạnh: Phải tiến hành ủ chua ngay khi thu cắt, khi ủ phải nén thật chặt để nhanh chóng tạo môi trƣờng yếm khí giảm tối đa sự hô hấp của tế bào thực vật, nhiệt độ hố ủ chỉ đạt 15 - 350C.
Cơ sở khoa học của việc bổ sung thức ăn giàu tinh bột trong ủ chua: Mục đích của việc bổ sung thức ăn giàu tinh bột vào các nguyên liệu ủ chua là để cung cấp các chất dinh dƣỡng dễ lên men cho sinh vật. Nhiều loại vi sinh vật có khả năng sinh ra men amilaza ngoại bào, phân giải tinh bột thành các phần đơn giản hơn (thủy phân các liên kết - 1,4 glucozit và - 1,6 glucozit), có ba loại enzim chính đó là:
+ Enzym - amilaza thủy phân liên kết - 1,4 glucozit biến tinh bột thành maltotriose, maltose, glucose và dextrin phân tử thấp. pH thích hợp cho men hoạt động là 5,8 - 6.
+ Enzym - amilaza cũng thủy phân liên kết - 1,4 glucozit trong tinh bột nhƣng có tác dụng yếu hơn enzym - amilaza.
+ Enzym glucoamylaza xúc tiến phân hủy liên kết - 1,4 glucozit trong tinh bột và làm tách ra một cách tuần tự các gốc glucose từ phía đầu không có tính khử của mạch polysacarit.
1.2.4.2. Các quá trình diễn ra trong hố ủ chua
Theo Nguyễn Hữu Tào và cs (2005) [18] các quá trình diễn ra trong hố ủ nhƣ sau:
Sự sinh nhiệt do hô hấp tế bào thực vật: Khi cây thức ăn bị cắt đứt nguồn dinh dƣỡng thì hoạt động sống của tế bào là dị hóa. Quá trình dị hóa phân giải chất bột đƣờng để tạo thành khí CO2; H2O cùng năng lƣợng.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
22
Nhƣ vậy hố ủ không ngừng tăng nhiệt độ, đến một mức nào đó sẽ làm chết tế bào thực vật. Cùng với quá trình hô hấp của tế bào, còn có quá trình phân hủy hiếu khí của hệ vi sinh vật có sẵn trong thức ăn. Hai quá trình này diễn ra song song làm cho lƣợng O2 của hố ủ cạn kiệt, tạo điều kiện yếm khí nhanh chóng.
Khi các tế bào thực vật trong thức ăn bị chết bởi nhiệt độ thì hệ thống bảo vệ của tế bào mất tác dụng, lúc này các men phân giải protein hoạt động mạnh, thủy phân protein thành các axit amin và các amin khác, một phần axit amin tiếp tục bị phân giải thành amoniac (NH3). Bên cạnh đó các protein của vi sinh vật cũng bị phân giải bởi các men. Nhƣ vậy sự tổn thất protein của thức ăn ủ diễn ra chủ yếu ở giai đoạn này.
Quá trình tạo axit axetic: Ngay từ đầu quá trình ủ chua các vi sinh vật trong thức ăn phát triển mạnh, lớn nhất là nhóm vi khuẩn E.coli (đại diện là Escherichia và Klebsiella), sản phẩm chính là axit axetic. Bên cạnh đó nhóm vi khuẩn E.coli còn có khả năng phân giải protein bằng các phản ứng khử amin và cả carboxyl của các axit amin tạo NH3. Khi pH = 4,5 thì nhóm vi khuẩn E.coli bị ức chế, những loại vi khuẩn khác lên men sinh axit butyric, nấm mốc, nấm men... có thể tồn tại đƣợc pH cao nhƣng lại không thích ứng với môi trƣờng yếm khí do đó chúng chỉ phát triển đƣợc ở bề mặt hố ủ nơi có không khí lọt vào.
Quá trình lên men tạo axit lactic: Có hai dạng lên men tạo axit lactic là lên men lactic đồng loại (đồng hình) và lên men lactic khác loại (dị hình).
Trong quá trình lên men lactic đồng hình thì glucose sẽ đƣợc chuyển hóa theo chu trình Embden - Meyerhof để cuối cùng tạo thành hai axit pyruvic và NAD- H+, sau đó axit pyruvic sẽ đƣợc khử thành axit lactic.
C6H12O6 2CH3COCOOH + 4H
CH3COCOOH + 4H 2CH3CHOHCOOH (axit lactic) Lên men lactic dị hình của vi sinh vật là quá trình lên men không chỉ tạo ra axit lactic mà còn tạo ra các sản phẩm phụ khác nhƣ rƣợu, axit axetic, CO2…
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
23
Quá trình phân giải các chất có nitơ (N): Trong môi trƣờng tự nhiên có nhiều loại vi sinh vật có khả năng sản sinh ra môi trƣờng enzim proteaza (proteinaza, peptidaza). Các enzim xúc tác quá trình thủy phân liên kết peptit và một số liên kết khác làm cho phân tử protein đƣợc phân giải thành các hợp chất đơn giản hơn. Các chất này sẽ biến đổi theo các trƣờng hợp: (1) Dƣới tác dụng của enzim peptidaza ngoại bào sẽ chuyển hóa tiếp thành axit amin; (2) Tế bào vi sinh vật hấp thu trực tiếp để làm nguyên liệu cho protein vi sinh vật; (3) Vi sinh vật tiếp