Ảnh hưởng của tinh dầu đến hệ vi sinh vật dạ cỏ và lượng ABBH sinh ra đã được nghiên cứu nhiều năm trở lại đây (Oh và cộng sự, 1968). Bản thân tinh dầu có nhiều thành phần có tính kháng khuẩn cao, do vậy hầu hết các nghiên cứu đều nhằm mục đích xem xét khả năng sử dụng chúng như nguồn thức ăn bổ sung để thay thế kháng sinh kích thích sinh trưởng ở các nước phát triển.
Bảng 4.6: Ảnh hưởng của BLBĐ đến lượng ABBH sản sinh và sinh khối VSV
Sinh khối VSV và ABBH
ĐC (0%) 1% 2% 3% 4% 5% 6%
Chỉ tiêu
N = 3
SEM
Sinh khối VSV(g/kg
CHC tiêu hóa)
67,82a 66,60ab 63,297b 64,05b 59,61c 59,013c 55,057d 1,33
ABBH
(mM) 89,22a 86,75ab 79,99b 81,58b 72,49c 71,30c 63,21d 2,74 a-d: Các chữ cái trong cùng một hàng khác nhau thì sai khác có ý nghĩa thống kê (P<0,05),
SEM (Standard Error of the Means): sai số tiêu chuẩn của các số trung bình
Nhìn vào bảng 4.6 ta thấy, cả sinh khối VSV và ABBH tổng số đều giảm dần khi tăng mức bổ sung BLBĐ, giảm ngay khi bổ sung BLBĐ ở mức 1% BLBĐ, tuy nhiên sự giảm này thể hiện rõ rệt từ mức 2% trở đi. Lượng ABBH sinh ra và sinh khối VSV cao nhất ở mức ĐC (không bổ sung BLBĐ) và thấp nhất ở mức bổ sung 6% BLBĐ.
Một số nghiên cứu đã chỉ ra ảnh hưởng trực tiếp của tinh dầu đến hệ vi sinh vật dạ cỏ. Theo McIntosh và cộng sự (2003) nhóm vi khuẩn sản sinh methane trong dạ cỏ không bị ảnh hưởng khi bổ sung tinh dầu hỗn hợp ở nồng độ 160ppm nhưng bị ảnh hưởng khi bổ sung ở nồng độ 1000ppm.
Ohene -Adjei và cộng sự (2008) báo cáo rằng bổ sung cinnamaldehyde mạch đơn ở mức 0,02g/kgVCK khẩu phần không ảnh hưởng đến tổng lượng vi khuẩn sản sinh methane ở cừu. Tinh dầu có thể làm thay đổi số lượng vi khuẩn sản sinh khí methane là do làm thay đổi số lượng các loài liên quan như protozoa (Ohene - Adjei và cộng sự, 2008).
Tinh dầu có tác dụng đến lượng methane sản sinh đã được nghiên cứu nhiều năm trở lại đây. Bổ sung tinh dầu chiết xuất từ cây Bách xù vào khẩu phần của cừu ở mức 0,02g/kgVCK không ảnh hưởng đến tổng số vi khuẩn sản sinh methane, nhưng lại làm giảm số lượng các loài liên quan đến các loài vi khuẩn này trong dạ cỏ động vật nhai lại (70%) so với không bổ sung (Ohene - Adjei và cộng sự, 2008).
Agarwal và cộng sự (2009) báo cáo rằng bổ sung tinh dầu Bạc hà ở nồng độ 0,33ml/l dịch dạ cỏ trong điều kiện in vitro làm giảm lượng khí methane sản sinh 20% mà không ảnh hưởng đến lượng ABBH sản sinh. Cũng theo nghiên cứu này, bổ sung liều cao tinh dầu Bạc hà ở mức 1 và 2ml/l dịch dạ cỏ làm giảm lượng vi khuẩn sản sinh methane từ đó ảnh hưởng đến lượng khí methane sản sinh. Sự giảm lượng nhỏ khí methane sinh ra có thể do những thay đổi trong tỷ lệ vi khuẩn sinh khí methane cũng như sự thay đổi của toàn bộ hệ vi sinh vật dạ cỏ hoặc do sự thay đổi trong các hoạt động của các gen sản xuất methane của vi khuẩn (Ohene - Adjei và cộng sự, 2008).
Tinh dầu có khả năng ức chế những loại vi khuẩn sản sinh ammoniac trong dạ cỏ, kết quả là chúng làm giảm sự khử axit amin (Wallace, 2004;
Patra và Saxena, 2009). McInotch và cộng sự (2003) báo cáo rằng tinh dầu có khả năng kìm hãm sự phát triển của một số loài vi khuẩn sinh ammoniac trong dạ cỏ như Clostridium sticklandii và Peptostreptococcus anaerobius nhưng Clostridium aminophilus thì ít nhạy cảm với tinh dầu. Tuy nhiên mức độ ảnh hưởng của tinh dầu đến các loại vi khuẩn này có thể bị ảnh hưởng bởi chất lượng khẩu phần ăn của con vật. Số lượng vi khuẩn sản sinh amoniac có thể giảm đến 77% ở cừu nếu chúng được ăn khẩu phần nghèo protein và được bổ sung tinh dầu ở mức 100mg/ngày, nhưng sẽ không ảnh hưởng đến số lượng các loại vi khuẩn này nếu cừu được ăn khẩu phần giàu protein (Wallace, 2004).
Tinh dầu có thể ức chế vi khuẩn phân giải tinh bột và protein nhưng không ảnh hưởng đến vi khuẩn phân giải xơ (Wallace và cộng sự, 2002).
Nghiên cứu của Nguyễn Sức Mạnh và cộng sự (2012) ảnh hưởng của việc bổ sung BLBĐ lên hệ vi sinh vật dạ cỏ được đo ở 0 và 4 giờ sau ăn cho thấy vi khuẩn tổng số, vi khuẩn phân giải protein, vi khuẩn phân giải xơ đã có sự khác biệt rõ ràng (P<0,05). Cũng theo kết quả của nghiên cứu này, tại thời điểm 4 giờ sau ăn vi khuẩn tổng số, vi khuẩn phân giải xơ, vi khuẩn phân giải tinh bột, và vi khuẩn phân giải protein giảm mạnh nhất ở mức bổ sung 200g BLBĐ/con/ngày so với đối chứng. Tuy nhiên, vi khuẩn phân giải tinh bột không khác biệt đáng kể tại 0 và 4 giờ sau ăn mà chỉ tăng lên sau 4 giờ cho ăn.
Các tinh dầu có ảnh hưởng theo hàm lượng đến vi khuẩn, protozoa và nấm (Greathead, 2003). Nhìn chung, vi khuẩn gram dương dễ bị ức chế bởi hợp chất tinh dầu hơn so với vi khuẩn gram âm (Davison và Naidu, 2000).
Ảnh hưởng này có liên quan tới sự hiện diện của một lớp màng bao quanh vi khuẩn Gram âm, màng tế bào của chúng có một bề mặt ưa nước hoạt động như một rào cản chống thấm mạnh (Nikaido, 1994). Hoạt động của tinh dầu ảnh hưởng đến các kênh vận chuyển electron, ion, chuyển vị protein, các bước phosphoryl hóa, và tương tác của các enzyme phụ thuộc khác, khiến vi khuẩn mất khả năng kiểm soát hóa thẩm (Ultee và cộng sự, 1999).
Ruminobacter amylophilus và prevotella spp cũng như các vi khuẩn sản xuất siêu NH3 có một khả năng tuyệt vời để tạo ra NH3 từ axit amin (Russell và cộng sự, 1991) và có thể là chìa khóa trung gian cho những hiệu ứng này.
Thêm vào đó, R. amylophilus bị ức chế bởi hảm lượng tinh dầu tối thiểu là 200mg/l (McIntosh và cộng sự, 2003). Theo Burt (2004) cho rằng một số phân tử của tinh dầu đủ nhỏ để thâm nhập được vào lớp màng bên trong của vi khuẩn gram âm và phá hủy chúng và tinh dầu cũng có thể gây đông tế bào chất.
Cũng theo Nguyễn Sức Mạnh và cộng sự (2012), sự bổ sung BLBĐ ở mức 100 và 200g/ngày làm giảm số lượng vi khuẩn, có thể giảm vi khuẩn Gram âm. Số lượng vi khuẩn phân giải xơ và vi khuẩn phân giải protein giảm khi tăng nồng độ BLBĐ; 7,5 xuống 7,2 x 107 khuẩn lạc/ml và 2,4 xuống 2,1 x
106 khuẩn lạc/ml dịch dạ cỏ. Delaquis và cộng sự (2002) đã kiểm tra hoạt động ức chế vi khuẩn của tinh dầu thô và các phân đoạn chưng cất tinh dầu Bạch đàn với khả năng chống lại một số vi khuẩn Gram âm, Gram dương thông thường. Các đặc tính kháng khuẩn của tinh dầu đã được chứng minh thông qua khả năng chống lại một loạt các vi sinh vật, bao gồm vi khuẩn, protozoa và nấm (Chao và cộng sự, 2000). Các thành phần riêng lẻ của tinh dầu thể hiện các mức độ khác nhau trong hoạt động chống lại vi khuẩn Gram âm và Gram dương (Dorman và Deans, 2000). Do đó có thể là sự đa dạng trong thành phần giữa các lứa tinh dầu đã gây ra sự biến đổi trong mức độ nhạy cảm của vi khuẩn Gram âm và vi khuẩn Gram dương (Burt, 2004).
Đối với Protozoa dạ cỏ, có nhiều báo cáo về tác dụng ảnh hưởng của tinh dầu đến protozoa dạ cỏ. Số lượng của chúng giảm khi tăng nồng độ BLBĐ trong khẩu phần (P<0,05) (Nguyễn Sức Mạnh và cộng sự, 2012).
Đồng ý với những nhận xét này, Sallam và cộng sự (2009) chỉ ra rằng số lượng protozoa giảm lần lượt là 29,0; 38,7; 62,9 và 64,5% khi thêm 25, 50, 100 và 150 àl tinh dầu Bạch đàn so với mẫu đối chứng. Kumar và cộng sự (2009) kết luận rằng khi bổ sung tinh dầu Bạch đàn ở các mức 0; 0,33; 0,66; 1,0; 1,33 và 1,66àl/ml dịch dạ cỏ sẽ làm số lượng Holotrichs và Spirotrichs giảm dần (P<0,05). Kết quả này cho thấy tinh dầu có khả năng ức chế sự sản sinh khí methane khi giảm số lượng protozoa. Theo Tatsuoka và cộng sự (2008) số lượng protozoa giảm khi bổ sung tinh dầu ở các mức bổ sung là 4,5; 5,2 và 6,6% so với mẫu đối chứng. Cũng theo kết quả của nghiên cứu này 9 – 25% lượng khí methane sinh ra trong dạ cỏ là do protozoa có liên quan đến vi khuẩn sinh khí methane. Ando và cộng sự (2003) báo cáo rằng với liều lượng 200g Bạc hà phơi khô bổ sung hàng ngày cho bê làm giảm đáng kể số lượng protozoa dạ cỏ (P<0,05). Tinh dầu Bạch đàn là một nguồn giàu chất sát khuẩn (cineole) và chứa các chất với đặc tính kháng khuẩn mạnh. Lá Bạch đàn có chứa tannin, flavonoid và các loại dầu dễ bay hơi. Tương tác ức chế giữa các terpen, cũng như các hợp
chất thứ cấp khác, có thể ức chế hoạt động của protozoa dạ cỏ và vi khuẩn sinh khí methane (Sallam và cộng sự, 2009). Tuy nhiên theo McInotch và cộng sự (2003) hoạt động tiêu diệt vi khuẩn của protozoa dạ cỏ bò sữa không bị ảnh hưởng khi bổ sung tinh dầu ở mức 1g/ngày.
Ảnh hưởng của việc bổ sung tinh dầu lên hàm lượng ABBH cũng được nghiên cứu nhiều những năm gần đây. Theo Nguyễn Sức Mạnh và cộng sự (2012) bổ sung BLBĐ làm hàm lượng ABBH tổng số và tỉ lệ acetate (C2) giảm thấp (P<0,05) so với nhóm đối chứng. Tất cả các nhóm bổ sung có tỉ lệ propionat cao hơn đáng kể (P<0,05), với mức bổ sung BLBĐ 200g/ngày cho tỉ lệ propionat cao nhất. Tuy nhiên nghiên cứu này không chỉ ra bất kì sự khác biệt nào về tỉ lệ butyrat (P>0,05).
Những nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng một số loại dầu có lợi có ảnh hưởng đến sự lên men dạ cỏ. Kumar và cộng sự (2009) đã chỉ ra rằng ảnh hưởng của dầu Bạch đàn ở cỏc mức 0,66; 1,0; 1,33 và 1,66 àl/ml trong mụi trưởng ủ đã làm giảm ABBH tổng số (P<0,05). Busquet và cộng sự (2006) đã ghi lại rằng ảnh hưởng của tinh dầu đến lên men dạ cỏ trong 24 giờ làm tăng nồng độ ABBH tổng số, trong khi ở nồng độ cao nhất, hầu hết các khẩu phần bổ sung đều giảm nồng độ ABBH tổng số. Mohammed và cộng sự (2004) đã báo cáo rằng tỷ lệ acetate giảm, và tăng tỷ lệ propionate, với cyclodextrin từ cải ngựa trong cả thí nghiệm in vitro và in vivo. Busquet và cộng sự (2005) đã sử dụng cinnamaldehyde và dầu tỏi để bổ sung ở hai mức (31,2 và 312mg/l dung dịch) ở một nghiên cứu trong môi trường dạ cỏ. Cinnamaldehyde ở tỷ lệ thấp và dầu tỏi ở tỷ lệ bổ sung cao, làm tỷ lệ acetate giảm và propionate tăng.
Tương tự như những nghiên cứu trước đó, Evans và Martin (2000) tìm ra rằng thymol, một thành phần chính của một số loại tinh dầu, đã thay đổi nồng độ của các ABBH trong môi trường in vitro. Khi thymol được bổ sung vào dịch dạ cỏ ở nồng độ 400àg/ml, nồng độ methane, acetate, propionate đều giảm.
Kết quả cũng từ nghiên cứu này chỉ ra rằng, tỷ lệ C2:C3 có sự thay đổi đáng
kể (P<0,05) giữa nhóm đối chứng và nhóm được bổ sung. Theo Nguyễn Sức Mạnh và cộng sự (2012) giảm thu nhận thức ăn do sự bổ sung BLBĐ có kết quả từ việc giảm làm đầy dạ cỏ do xơ cho thấy giảm khả năng tiêu hóa xơ ở dạ cỏ, điều này đã được chứng thực bởi sự giảm nồng độ ABBH dạ cỏ và giảm tỉ lệ C2:C3. Castillejos và cộng sự (2006) đã báo cáo rằng ở tỉ lệ 500mg/l, thymol làm giảm khả năng lên men khẩu phần ăn, nồng độ ABBH tổng số, số mol của acetate, tuy nhiên lại làm tăng số mol của propionate, nhưng khi bổ sung ở mức 5 và 50mg/l thì không gây ảnh hưởng. Hơn nữa, Busquet và cộng sự (2006) chỉ ra rằng cả dầu nụ Đinh hương và hợp chất hoạt động chính của nó, eugenol làm giảm nồng độ ABBH tổng số khi bổ sung 3000mg/l trong hàng loạt các mẫu. Thêm vào đó, Castillejos và cộng sự (2007) tìm ra rằng dầu Rosemary (Rosmarinus officinalis), chứa (1.8-cineole, α-pinene, γ-terpineol và verbenoner) có ảnh hưởng đến sự lên men ở dạ cỏ, ở mức 500mg/l, làm tăng tỷ lệ propionate và giảm tỷ lệ acetate và butyrate, và tỷ lệ C2:C3. Kết quả này có liên quan đến báo cáo của Pierre (2008) về thành phần chính của tinh dầu Bạch đàn (α-pinene: 12,13 %; γ-cymene: 14,59 %; γ- terpinene: 14,80 %; 1.8-cineole: 51,12 %), do đó bổ sung BLBĐ có thể ảnh hưởng đến lên men ở dạ cỏ.
Tổng ABBH thường không bị ảnh hưởng (Chaves và cộng sự, 2008, Patra và cộng sự, 2010) hoặc tăng (Machebouef và cộng sự, 2008; kumar và cộng sự, 2009) đặc biệt khi bổ sung liều cao tinh dầu. Một số nghiên cứu chỉ ra rằng hàm lượng ABBH tăng khi bổ sungtinh dầu Quế ở mức 0,2g/kgVCK ăn vào (Chaves và cộng sự, 2008) và tinh dầu chiết xuất từ cây Kinh giới là 0,25g/kgVCK ăn vào (Wang và cộng sự, 2009). Khi bổ sung 0,75g/ngày cho bò sữa thì tổng lượng ABBH không bị ảnh hưởng khi chúng ăn khẩu phần chỉ có cỏ alfalfa và tăng khi chúng ăn khẩu phần có bổ sung thêm ngô ngoài cỏ (Benchaar và cộng sự, 2007). Tỷ lệ acetate/propionate tăng (Benchaar và cộng sự, 2007) hoặc không tăng ở một số nghiên cứu (Wang và cộng sự,
2009; Kumar và cộng sự, 2009). Sự ức chế quá trình sản sinh CH4 thường đi kèm với tăng tỷ lệ acetate và propionate. Ngoài ra, ảnh hưởng của tinh dầu còn phụ thuộc vào pH dạ cỏ. Caradoz và cộng sự (2005) chỉ ra rằng một số tinh dầu nguyên chất có ảnh hưởng lớn đến tính chất của ABBH ở điều kiện pH dạ cỏ thấp. Tương tự, tinh dầu làm thay đổi sản phẩm của quá trình lên men dạ cỏ, đặc biệt là làm thay đổi tỷ lệ acetate trên tổng lượng ABBH cũng như tỷ lệ acetate/propionate trong điều kiện pH dạ cỏ thấp (Spanghero và cộng sự, 2008).