ảnh hưởng của các mức bổ sung lá dâm bụt (hibiscus rosa-sinensis) lên quá trình sinh khí mêtan (ch4) bằng phương pháp in vitro

  • Số trang: 60 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 20 |
  • Lượt tải: 0
minhtuan

Đã đăng 15929 tài liệu

Mô tả:

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG ------------ NGUYỄN ANH ĐÀO ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC MỨC BỔ SUNG LÁ DÂM BỤT (HIBISCUS ROSA-SINENSIS) LÊN QUÁ TRÌNH SINH KHÍ MÊTAN (CH4) BẰNG PHƢƠNG PHÁP IN VITRO LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CHĂN NUÔI 2014 TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG ------------ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CHĂN NUÔI ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC MỨC BỔ SUNG LÁ DÂM BỤT (HIBISCUS ROSA-SINENSIS) LÊN QUÁ TRÌNH SINH KHÍ MÊTAN (CH4) BẰNG PHƢƠNG PHÁP IN VITRO HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS. Hồ Quảng Đồ SINH VIÊN THỰC HIỆN Nguyễn Anh Đào MSSV: 3112613 Lớp: Chăn nuôi – Khóa 37 2014 TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG ------------ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CHĂN NUÔI ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC MỨC BỔ SUNG LÁ DÂM BỤT (HIBISCUS ROSA-SINENSIS) LÊN QUÁ TRÌNH SINH KHÍ MÊTAN (CH4) BẰNG PHƢƠNG PHÁP IN VITRO Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2014 DUYỆT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN Hồ Quảng Đồ Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2014 DUYỆT CỦA BỘ MÔN Đỗ Võ Anh Khoa Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2014 DUYỆT CỦA KHOA NÔNG NGHIỆP & SHƢD LỜI CAM ĐOAN Kính gửi: Ban lãnh đạo Khoa Nông nghiệp & Sinh học Ứng dụng và các thầy cô trong bộ môn Chăn nuôi. Tôi tên: NGUYỄN ANH ĐÀO MSSV: 3112613 Lớp: Chăn nuôi – Khóa 37 Tôi xin cam đoan đề tài “Ảnh hưởng của các mức bổ sung lá dâm bụt (Hibiscus rosa-sinensis) lên quá trình sinh khí mêtan (CH4) bằng phương pháp in vitro” là công trình nghiên cứu của bản thân. Tất cả các số liệu, kết quả đƣợc trình bày trong luận văn tốt nghiệp này là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố ở bất kỳ công trình nghiên cứu nào trƣớc đây. Cần Thơ, ngày… tháng … năm 2014 SINH VIÊN THỰC HIỆN Nguyễn Anh Đào Trang i LỜI CẢM ƠN Với tất cả tấm lòng kính yêu con xin gửi lời cảm ơn đến Cha Mẹ, cảm ơn vì đã mang con đến với thế giới này, nuôi nấng và dạy dỗ con trƣởng thành đến ngày hôm nay. Chính tình yêu thƣơng quá lớn lao này đã trở thành nguồn động lực để con có thể vƣợt qua mọi khó khăn và vững tin bƣớc đi trên con đƣờng mình đã chọn. Xin cho con gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến thầy Hồ Quảng Đồ, Bộ môn Chăn Nuôi, Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng, đã tận tình chỉ dạy và trực tiếp hƣớng dẫn cho con trong suốt thời gian thực hiện đề tài này. Cảm ơn tất cả quý thầy, cô trong bộ môn Chăn nuôi - Khoa Nông Nghiệp & Sinh Học Ứng Dụng đã tận tâm dạy dỗ và truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm vô cùng quý báo cho tôi trong suốt bốn năm học qua. Cảm ơn các anh, chị hƣớng dẫn trong phòng thí nghiệm đã hết lòng giúp đỡ cho tôi để hoàn thành đề tài này. Một lần nữa, xin tha thiết cảm ơn tất cả! Trang ii TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu “Ảnh hưởng của các mức bổ sung lá dâm bụt (Hibiscus rosa-sinensis) lên quá trình sinh khí mêtan (CH4) bằng phương pháp in vitro” được thực hiện tại Phòng Chăn nuôi Tiên tiến - E103, Bộ môn Chăn nuôi, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng, Trường Đại Học Cần Thơ. Thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của các mức bổ sung lá dâm bụt với khẩu phần cơ bản cỏ voi lên khả năng sinh khí CH4 và các tỷ lệ tiêu hóa bằng phương pháp in vitro với dịch dạ cỏ bò. Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên 5 nghiệm thức và 5 lần lặp lại, tổng đơn vị thí nghiệm 5x5=25; Nghiệm thức 1 (NT1): 0% Dâm bụt + 20% TĂHH + 80% cỏ Voi. Nghiệm thức 2 (NT2): 5% Dâm bụt + 15% TĂHH + 80% cỏ Voi. Nghiệm thức 3 (NT3): 10% Dâm bụt + 10% TĂHH + 80% cỏ Voi. Nghiệm thức 4 (NT4): 15% Dâm bụt + 5% TĂHH + 80% cỏ Voi. Nghiệm thức 5 (NT5): 20% Dâm bụt + 0% TĂHH + 80% cỏ Voi. Kết quả thí nghiệm: Khi bổ sung các mức lá dâm bụt 5%, 10%, 15% và 20% vào khẩu phần thì tổng lượng khí sinh ra giảm dần so với nghiệm thức đối chứng, %CH4, ml CH4/gDM và ml CH4/gDM có xu hướng giảm dần. Ở mức độ bổ sung lá dâm bụt 5 – 10% vào khẩu phần thì thể tích khí đo được ở thời điểm 24 giờ không khác biệt, nhưng khi tăng mức độ lá dâm bụt lên 15–20% thì lượng khí bắt đầu giảm rõ rệt sau 24 giờ ủ so với các nghiệm thức trong thí nghiệm, pH trước và sau 24 giờ ủ khác biệt không có ý nghĩa thống kê (P<0,05). Ở mức độ lá dâm bụt từ 0-10% thì tiêu hóa DM thay đổi không ý nghĩa, nhưng khi tăng mức độ bổ sung lên 15- 20% thì sự khác biệt có ý nghĩa thống kê. Trang iii MỤC LỤC Trang Lời cam đoan ...................................................................................................... i Lời cảm ơn ......................................................................................................... ii Tóm tắt .............................................................................................................. iii Mục lục ............................................................................................................. iv Danh mục hình .................................................................................................. vi Danh mục bảng ................................................................................................ vii Danh mục những từ viết tắt ............................................................................ viii Chƣơng 1: Đặt vấn đề ...................................................................................... 1 Chƣơng 2: Cơ sở lý luận.................................................................................. 2 2.1 Đặc điểm tiêu hóa của gia súc nhai lại ........................................................ 2 2.1.1 Hệ tiêu hóa ................................................................................................ 2 2.1.1.1 Miệng, răng và lƣỡi................................................................................ 2 2.1.1.2 Tuyến nƣớc bọt ...................................................................................... 2 2.1.1.3 Thực quản .............................................................................................. 3 2.1.1.4 Dạ dày .................................................................................................... 3 2.1.1.5 Ruột ........................................................................................................ 4 2.1.2 Hệ sinh thái của vi sinh vật dạ cỏ ............................................................. 5 2.1.3 Tác động tƣơng hỗ của vi sinh vật dạ cỏ .................................................. 6 2.1.4 Các thông số môi trƣờng dạ cỏ ................................................................. 7 2.1.4.1 Vai trò của NH3 trong quá trình lên men dịch dạ cỏ ............................. 7 2.1.4.2 Vai trò của pH của dịch dạ cỏ ................................................................ 7 2.1.4.3 Axit béo bay hơi..................................................................................... 8 2.1.5 Sự tiêu hóa một số dƣỡng chất của hệ vi sinh vật dạ cỏ ........................... 9 2.1.5.1 Tiêu hóa carbohydrate ........................................................................... 9 2.1.5.2 Tiêu hóa protein ................................................................................... 11 2.1.5.3 Sự sử dụng đạm phi protein của thú nhai lại ....................................... 12 2.1.5.4 Tiêu hóa lipid ....................................................................................... 13 2.1.5.5 Tổng hợp vitamin ................................................................................. 13 2.2 Một số phƣơng pháp đánh giá tỷ lệ tiêu hóa.............................................. 14 2.2.1 Đánh giá chất lƣợng thức ăn thô bằng tỷ lệ tiêu hóa in vivo ................ ..14 2.2.2 Đánh giá chất lƣợng thức ăn thô bằng tỷ lệ tiêu hóa in vivo ................ ..14 2.2.3 Đánh giá chất lƣợng thức ăn thô bằng sinh khí in vitro ......................... 14 2.3 Sự sản sinh khí mêtan ................................................................................ 16 2.4 Lƣợc khảo về Saponin và Tanin ................................................................ 18 2.4.1 Saponin ................................................................................................... 18 2.4.1.1 Định nghĩa saponin .............................................................................. 18 Trang iv 2.4.1.2 Phân loại .............................................................................................. 18 2.4.1.3 Tính chất .............................................................................................. 19 2.4.1.4 Công dụng của saponin ........................................................................ 19 2.4.1.5 Ảnh hƣởng của saponin đến giảm phát thải khí mêtan. .................... . 19 2.4.2 Tanin ....................................................................................................... 20 2.4.2.1 Định nghĩa Tanin ................................................................................. 20 2.4.2.2 Phân loại .............................................................................................. 20 2.4.2.3 Ảnh hƣởng của tanin đến sự tiêu hóa của gia súc ............................... 20 2.4.2.4 Ảnh hƣởng đến sự tăng trƣởng và phát triển gia súc ........................... 21 2.4.2.5 Ảnh hƣởng của tanin lên giảm khí mêtan ở dạ cỏ và tăng bypass protein .............................................................................................................. 22 2.5 Thực liệu dùng trong thí nghiệm ............................................................... 23 2.5.1 Cây dâm bụt ............................................................................................ 23 2.5.2 Cỏ voi ...................................................................................................... 26 2.5.3 Thức ăn hỗn hợp ..................................................................................... 26 Chƣơng 3: Phƣơng tiện và phƣơng pháp nghiên cứu ................................ 27 3.1 Địa điểm và thời gian nghiên cứu .............................................................. 27 3.2 Phƣơng tiện nghiên cứu ............................................................................. 27 3.2.1 Dụng cụ để lấy dịch dạ cỏ ....................................................................... 27 3.2.2 Thiết bị dùng để thí nghiệm .................................................................... 27 3.3 Phƣơng pháp tiến hành thí nghiệm ............................................................ 27 3.3.1 Mục tiêu thí nghiệm ................................................................................ 28 3.3.2 Bố trí thí nghiệm ..................................................................................... 28 3.3.3 Các chỉ tiêu theo dõi ............................................................................... 28 3.3.4 Tiến hành thí nghiệm .............................................................................. 29 3.3.4.1 Định lƣợng tanin trong lá dâm bụt ....................................................... 29 3.3.4.2 Thí nghiệm in vitro .............................................................................. 29 3.4 Phƣơng pháp xử lý thống kê ...................................................................... 32 Chƣơng 4: Kết quả và thảo luận .................................................................. 33 4.1 Thành phần hóa học của thức ăn trong thí nghiệm .................................... 33 4.2 Thí nghiệm in vitro ................................................................................... 34 Chƣơng 5: Kết luận và đề nghị ..................................................................... 40 5.1 Kết luận ...................................................................................................... 40 5.2 Đề nghị ....................................................................................................... 40 Tài liệu tham khảo ........................................................................................... 41 Phụ lục hình ảnh .............................................................................................. 43 Phụ chƣơng ...................................................................................................... 44 Trang v DANH MỤC HÌNH Trang Hình 2.1 Cấu tạo đƣờng tiêu hóa gia súc nhai lại ................................................ 2 Hình 2.2 Sơ đồ tiêu hóa carbohydrate (CHO) ở bò............................................ 11 Hình 2.3 Sơ đồ quá trình tiêu hóa và phân giải Protein.............................................. 12 Hình 2.4 Sơ đồ chuyển hóa lipid ở bò ................................................................. 13 Hình 2.5 Cơ chế sinh mêtan ở dạ cỏ gia súc nhai lại ........................................... 17 Hình 2.6 Cây dâm bụt .......................................................................................... 24 Hình 2.7 Cỏ voi .................................................................................................... 26 Hình 3.1 Keo ủ và bình đo thể tích ...................................................................... 31 Hình 3.2 Lọc dịch dạ cỏ ....................................................................................... 31 Hình 3.3 Đo pH .................................................................................................... 31 Hình 3.4 Ủ thực liệu ............................................................................................ 31 Hình 3.5 Máy Triple + IR .................................................................................... 31 Hình 3.6 Đo khí mêtan ......................................................................................... 31 Hình 4.1 Biểu đồ biểu thị lƣợng khí sinh ra thời điểm 24 giờ ............................. 34 Hình 4.2 Biểu đồ biểu thị ảnh hƣởng của lá dâm bụt lên pH và tỷ lệ tiêu hóa .... 36 Hình 4.3 Biểu đồ thể hiện ảnh hƣởng của lá dâm bụt lên sự sinh khí CH4 ......... 38 Trang vi DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 2.1: Vi sinh vật ở dạ dày loài nhai lại ....................................................... 6 Bảng 2.2: Thànnh phần đặc trƣng của các chất khí trong dạ cỏ (tính theo %)18 Bảng 2.3: Ảnh hƣởng của tanin tong một số cây thức ăn gia súc nhiệt đới .... 21 Bảng 2.4: Phân tích định tính hóa thực vật của một số giống cây dâm bụt..... 25 Bảng 3.1: Thành phần phần trăm thực liệu thí nghiệm ................................... 28 Bảng 3.2: Sơ đồ bố trí nghiệm ......................................................................... 28 Bảng 3.3: Lƣợng cân các hóa chất trong 1 lít dung dịch đệm ......................... 29 Bảng 4.1: Thành phần hóa học thức ăn trong thí nghiệm (%DM) .................. 33 Bảng 4.2: Ảnh hƣởng của lá dâm bụt lên sự sinh khí (ml/gDM) ...................... 34 Bảng 4.3: Ảnh hƣởng của lá dâm bụt lên pH và tỷ lệ tiêu hóa (%) ................. 35 Bảng 4.4: Ảnh hƣởng của các mức bổ sung lá dâm bụt đến hàm lƣợng khí mêtan thời điểm 24 giờ. ................................................................................... 37 Trang vii DANH MỤC NHỮNG TỪ VIẾT TẮT Các ký hiệu, chữ viết tắt Ý nghĩa ABBH Axit béo bay hơi ATP Năng lƣợng Ash Khoáng tổng số CP Đạm thô DM Vật chất khô G Gram NDF Xơ trung tính OM Vật chất hữu cơ P Xác suất SEM Sai số chuẩn trung bình TLTH Tỷ lệ tiêu hóa VSV Vi sinh vật Trang viii Chƣơng 1: ĐẶT VẤN ĐỀ Biến đổi khí hậu và môi trƣờng đang là một trong những vấn đề thu hút sự quan tâm trên thế giới hiện nay. Cacbon đioxit (CO2), mêtan (CH4) và oxit nitơ (N2O) là ba loại khí hàng đầu trong các loại khí gây hiệu ứng nhà kính và làm tăng nhiệt độ trái đất. Mêtan là chất khí có tác dụng gây hiệu ứng nhà kính cao gấp 20 lần so với CO2 (Đinh Văn Cải, 2009). Các nhà dinh dƣỡng nghiên cứu, có khoảng 5-10% năng lƣợng của thức ăn mất đi do quá trình tạo CH4 và thải ra không khí (Chwalibog, 1991). Lá dâm bụt (Hibiscus rosa-sinensis) thuộc họ Malvacae là cây trồng đƣợc sử dụng làm hàng rào sống và là nguồn thức ăn cho thỏ, dê. Dâm bụt có khả năng sinh trƣởng và phát triển tốt trên nhiều loại đất khác nhau (Nguyễn Thị Hồng Nhân, 2000). Dâm bụt cho năng suất chất xanh 65 tấn/ha/năm và năng suất chất khô lá đạt 9-11 tấn/ha/năm (Nguyễn Xuân Bả, 2006). Theo Patel et al., 2012 phân tích hóa thực vật trong lá, thân và rễ cây dâm bụt có chứa tanin, phlobatanins, glycosides, flavonoid, terpenoid, saponin và một số chất khác. Một số công trình nghiên cứu thành phần hóa học và giá trị dinh dƣỡng trên cây dâm bụt đã đƣợc chú ý, tuy nhiên các công trình nghiên cứu ảnh hƣởng của lá dâm bụt lên sự sinh khí CH4 trên gia súc nhai lại chƣa đƣợc quan tâm và còn nhiều hạn chế. Đối với các thức ăn chứa tanin, việc ức chế quá trình sinh mêtan chủ yếu là do tanin đậm đặc (Martin et al., 2008). Có hai cơ chế hoạt động của tanin: tanin ảnh hƣởng trực tiếp đến quá trình tạo mêtan và ảnh hƣởng gián tiếp đến việc tạo ra hydro do tỉ lệ phân giải thức ăn ở dạ cỏ thấp hơn. Saponin cũng ức chế sinh mêtan ở dạ cỏ, cơ chế hoạt động của saponin liên quan đến ảnh hƣởng ức chế sự phát triển Protozoa (Newbold et al., 1997). Saponins có tác dụng diệt protozoa (defaunating) trong điều kiện in vitro (Wallaceet al., 1994) và in vivo (Navas-Camacho et al., 1993), vì vậy đây có thể là tác nhân làm giảm CH4. Xuất phát từ những vấn đề trên, đề tài “Ảnh hưởng của các mức bổ sung lá dâm bụt (Hibiscus rosa-sinensis) lên quá trình sinh khí mêtan (CH4) bằng phương pháp in vitro” đƣợc tiến hành nghiên cứu nhằm tăng năng xuất vật nuôi và góp phần làm giảm lƣợng khí CH4 thải ra từ sự lên men trong dạ cỏ gia súc nhai lại. Trang 1 Chƣơng 2: LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Đặc điểm tiêu hóa của gia súc nhai lại 2.1.1 Hệ tiêu hóa Cấu tạo chung đƣờng tiêu hóa gia súc nhai lại nhƣ hình 2.1. Chức năng cơ bản của từng bộ phận trong đƣờng tiêu hóa của gia súc nhai lại cũng tƣơng tự nhƣ ở gia súc dạ dày đơn, nhƣng đồng thời cũng có những nét đặc thù riêng. Tính đặc thù của đƣờng tiêu hóa ở gia súc nhai lại là kết quả của quá trình tiến hóa theo hƣớng tiêu hóa cỏ và thức ăn thô nhờ sự cộng sinh của vi sinh vật. (Kiemtailieu.com) Hình 2.1 Cấu tạo đƣờng tiêu hóa gia súc nhai lại 2.1.1.1 Miệng, răng và lưỡi Miệng có vai trò lấy thức ăn, tiết nƣớc bọt, nhai và nhai lại. Tham gia vào quá trình lấy và nhai nghiền thức ăn có môi, hàm răng và lƣỡi. Bò không có răng cửa hàm trên, có 8 răng cửa hàm dƣới và 24 răng hàm. Răng có vai trò nghiền nát thức ăn giúp cho dạ dày và ruột tiêu hóa dễ dàng. Lƣỡi có 3 loại gai thịt là gai hình đài hoa, gai hình nấm (có vai trò vị giác) và gai thịt hình sợi (có vai trò xúc giác). Khi ăn một loại thức ăn nào thì dê không những biết đƣợc vị của thức ăn (chua, ngọt, đắng, cay) mà còn biết đƣợc thức ăn rắn hay mềm nhờ các gai lƣỡi này. Lƣỡi còn giúp cho việc lấy thức ăn và nhào trộn thức ăn trong miệng. 2.1.1.2 Tuyến nước bọt Nƣớc bọt ở trâu, bò đƣợc phân tiết và nuốt xuống dạ cỏ tƣơng đối liên tục. Nƣớc bọt có kiềm tính nên có tác dụng trung hòa các sản phẩm axit sinh ra trong dạ cỏ. Nó còn có tác dụng quan trọng trong việc thấm ƣớt thức ăn, Trang 2 giúp cho quá trình nuốt và nhai lại đƣợc dễ dàng. Nƣớc bọt còn cung cấp cho môi trƣờng dạ cỏ các chất điện giải nhƣ Na+, K+, Ca2+, Mg2+… Đặc biệt, trong nƣớc bọt còn có urê và photpho có tác dụng điều hòa dinh dƣỡng N và P cho nhu cầu của VSV dạ cỏ, đặc biệt là khi các nguyên tố này bị thiếu trong khẩu phần. Sự phân tiết nƣớc bọt chịu tác động bởi bản chất vật lý của thức ăn, hàm lƣợng vật chất khô (DM) trong khẩu phần, dung tích đƣờng tiêu hóa và trạng thái tâm sinh lý. Trâu bò ăn nhiều thức ăn xơ thô sẽ phân tiết nhiều nƣớc bọt. Ngƣợc lại, trâu bò ăn nhiều thức ăn tinh, thức ăn nghiền quá nhỏ sẽ giảm tiết nƣớc bọt nên tác dụng đệm đối với dịch dạ cỏ sẽ kém và kết quả là tiêu hóa thức ăn xơ sẽ giảm xuống. 2.1.1.3 Thực quản Thực quản là ống nối liền miệng qua hầu xuống tiền đình dạ cỏ, có tác dụng nuốt thức ăn và ợ các miếng thức ăn lên miệng để nhai lại. Thực quản còn có vai trò ợ hơi để thải các khí thừa sinh ra trong quá trình lên men dạ cỏ đƣa lên miệng để thải ra ngoài. Trong điều kiện bình thƣờng ở gia súc trƣởng thành cả thức ăn và nƣớc uống đều đi thẳng vào dạ cỏ và dạ tổ ong. 2.1.1.4 Dạ dày Đƣờng tiêu hóa của gia súc nhai lại đƣợc đặc trƣng bởi hệ dạ dày kép gồm 4 túi: 3 túi trƣớc (dạ cỏ, dạ tổ ong, dạ lá sách) đƣợc gọi chung là dạ dày trƣớc (không có ở gia súc dạ dày dơn), còn túi thứ 4 gọi là dạ múi khế (tƣơng tự dạ dày đơn). Dạ cỏ : Là túi lớn nhất chiếm nữa xoang bụng trái (80% dạ dày). Chiều dài của dạ cỏ lớn hơn chiều rộng hơi lõm từ trên xuống dƣới, mặt ngoài của dạ cỏ bị một rãnh chia không hoàn toàn thành hai túi không đều nhau, túi trên dài túi dƣới ngắn. Đây là nơi chứa những thức ăn mà trâu bò nuốt vội khi ăn. Mặt trong của dạ cỏ có những gai thịt xếp chi chít nhau . Dạ cỏ thông với thực quản bằng lỗ thƣợng vị kéo dài thành một rãnh về phía trong chạy qua dạ cỏ, dạ tổ ong đến dạ lá sách. Đó là rãnh thực quản, dài khoảng 18-20 cm. Các loài thú có kiểu cấu trúc theo dạng dạ dày thành 4 túi bao gồm trâu, bò, dê, cừu, lạc đà, hƣơu và nai. Thú nhai lại trong thời gian nghỉ ngơi chúng thƣờng ợ thức ăn trong dạ cỏ lên để nhai lại. Chất chứa trong dạ cỏ trung bình có khoảng 850930g nƣớc/kg, nhƣng tồn tại ở hai tầng: tầng lỏng ở phía dƣới chứa nhiều tiểu phần mịn trong đó và phần trên khô hơn chứa nhiều thức ăn kích thƣớt lớn. Ngoài chức năng lên men dạ cỏ còn có vai trò hấp thu các axit béo bay hơi. sinh ra từ quá trình lên men vi sinh vật đƣợc hấp thu qua vách dạ cỏ (cũng nhƣ dạ tổ ong và dạ lá sách) vào máu và trở thành nguồn năng lƣợng cho vật chủ. Trang 3 Sinh khối vi sinh vật cùng với những tiểu phần thức ăn có kích thƣớc bé (<1mm) sẽ đi xuống dạ múi khế và ruột để đƣợc tiêu hoá tiếp bởi men của đƣờng tiêu hoá. Dạ tổ ong: Là túi nhỏ nhất nằm trƣớc 3 túi kia, phía sau cơ hoành và nằm đè lên sụn mõm kiếm xƣơng ức. Rãnh thực quản dẫn thức ăn lõng đã nhai lại sang dạ lá sách, còn các ngoại vật sẽ rơi vào dạ tổ ong, có khi xuyên qua cơ hoành đâm vào màng bao tim gây nên viêm cơ tim. Dạ tổ ong đƣợc nối với dạ cỏ bằng một miệng lớn và thức ăn di chuyển hai dạ này khá dễ dàng. Dạ tổ ong giúp đẩy các viên thức ăn lên miệng cho bò nhai lại và thức ăn đƣợc lên men tƣơng tự nhƣ ở dạ cỏ. Rãnh thực quản kéo dài từ vùng thƣợng vị đến dạ lá sách, có thể đóng để lƣợng thức ăn xuống thẳng thực quản vào dạ múi khế không qua dạ cỏ. Bò trƣởng thành rãnh này ít có chức năng so với bò còn bú sữa. Dạ lá sách: Là túi hình bầu dục nằm bên phải mặt phẳng giữa, đối diện với xƣơng sƣờn thứ 7 đến 11, nằm phía trên dạ cỏ và dạ múi khế. Mặt trong có nhiều phiến lá mỏng xếp chồng lên nhau. Nơi đây thức ăn đƣợc nghiền nát và ép thức ăn đã nhai lại giữa các phiến lá. Thức ăn đƣợc biến thành các phiến mỏng và chắc. Theo Preston và Leng (1991) thì dạ lá sách cũng là các lá to nhỏ khác nhau nhằm làm tăng diện tích bề mặt và để dễ ép thức ăn nửa lỏng xuống dạ muối khế. Nhƣng hầu hết nƣớc và các chất điện giải đƣợc hấp thu ở dạ lá sách. Giữa dạ tổ ong và dạ lá sách có lỗ miệng nhƣ một cái “van” để giữ thức ăn lại trong dạ cỏ cho tới khi đƣờng kính của thức ăn giảm xuống còn 1-2 mm. Dạ múi khế: Là túi tiêu hóa thức ăn bằng hóa học giống nhƣ dạ dày đơn. Dạ múi khế bắt đầu từ dạ lá sách bằng một lỗ thông rộng phình to ra và nằm ngƣợc chiều với dạ lá sách, cuối cùng thon lại rồi thông với ruột non bằng một lỗ hẹp gọi là hạ vị. Dạ múi khế hay còn gọi là dạ dày thực nằm tiếp theo ba dạ dày trên. Dạ múi khế có nhiều nếp gấp ở mặt trong để tăng thêm diện tích hấp thu và có tuyến tiêu hóa nhƣ ở dạ dày đơn của heo. Tại đây, phần còn lại của thức ăn mà vi sinh vật dạ cỏ chƣa lên men nhƣng có khả năng tiêu hóa sẽ đƣợc tiêu hóa bằng enzyme (Preston and Leng, 1991). 2.1.1.5 Ruột Ruột non: Có cấu tạo và chức năng tƣơng tự nhƣ của gia súc dạ dày đơn. Trong ruột non có các enzym tiêu hoá tiết qua thành ruột và tuyến tụy để tiêu hoá các loại tinh bột, đƣờng, protein và lipid. Những phần thức ăn chƣa đƣợc lên men ở dạ cỏ (dinh dƣỡng thoát qua) và sinh khối VSV đƣợc đƣa xuống ruột non sẽ đƣợc tiêu hoá bằng men. Ruột non còn làm nhiệm vụ hấp thu Trang 4 nƣớc, khoáng, vitamin và các sản phẩm tiêu hoá ở ruột (glucoza, axit amin và axit béo). Gia súc càng cao sản thì vai trò tiêu hoá ở ruột non (thức ăn thoát qua) càng quan trọng vì khả năng tiêu hoá dạ cỏ là có hạn. Ruột già: Có chức năng lên men, hấp thu và tạo phân. Trong phần manh tràng có hệ vi sinh vật tƣơng tự nhƣ trong dạ cỏ có vai trò lên men các sản phẩm đƣa từ trên xuống. Đối với gia súc nhai lại lên men vi sinh vật dạ cỏ là lên men thứ cấp, còn đối với một số động vật ăn cỏ dạ dày đơn (ngựa, thỏ) thì lên men vi sinh vật ở manh tràng lại là hoạt động tiêu hoá chính. Các axit béo bay hơi sinh ra từ quá trình lên men trong ruột già đƣợc hấp thu tƣơng tự nhƣ ở dạ cỏ, nhƣng xác vi sinh vật không đƣợc tiêu hoá tiếp mà thải ra ngoài qua phân. Trực tràng có tác dụng hấp thu nƣớc, tạo khuôn và tích trữ phân. 2.1.2 Hệ sinh thái của vi sinh vật dạ cỏ Vi sinh vật dạ cỏ có khả năng lên men cacbohydrate, phân giải thức ăn tạo ra các axit béo bay hơi, mêtan, cacbonic và năng lƣợng cung cấp cho sự sinh trƣởng và phát triển của vi sinh vật. Hệ vi sinh vật trong dạ cỏ gồm nấm, vi khuẩn, protozoa, mỗi loại có tác động trên một loại thức ăn nào đó. Nấm: Có trong hầu hết các động vật ăn cỏ và thƣờng cơ chế này hoạt động trong môi trƣờng yếm khí và nấm có thân giống nhƣ roi của protozoa. Nấm là thành phần đầu tiên xâm nhập và tiêu hóa thành phần cấu trúc của tế bào thực vật bắt đầu từ bên trong, đồng thời nó phá vỡ cấu trúc của thực vật. Sự công phá này làm cho vi khuẩn bám vào các cấu trúc tế bào thực vật. Do đó nấm giữ một vai trò đặc biệt trong việc công phá lên men các nguyên liệu không hòa tan của màng tế bào. Và sự có mặt của nấm làm tăng quá trình tiêu hóa xơ. Protozoa: Là động vật đơn bào có nguồn gốc từ thực vật, Protozoa có mặt trong dạ cỏ của trâu bò khi ăn thức ăn nhiều xơ mật độ thấp dƣới 100.000 Protozoa/1ml dịch dạ cỏ. Nếu ăn khẩu phần có nhiều tinh bột và đƣờng bột thì mật độ rất cao có thể lên đến 4 triệu protozoa/1ml dịch dạ cỏ. Khẩu phần ăn sẽ ảnh hƣởng đến các loại protozoa, nhân tố cân bằng và khối lƣợng của chúng thì hiện nay chƣa đƣợc nghiên cứu. Protozoa có hai loại chính: Entodineomorphs và Holotrich. Loài đầu có mặt trong dạ cỏ động vật ăn tinh bột hoặc khẩu phần chủ yếu là xơ. Loài Holotrich có mặt trong khẩu phần nhiều xơ có đƣờng (ngọn mía) hoặc là các đồng cỏ tƣơi. Một vài loài Protozoa có khả năng phân giải cellulose và thức ăn chính của nó là chất đƣờng và tinh bột. Vi khuẩn: Thƣờng là nhóm chiếm lƣợng lớn trong dạ cỏ của trâu bò (1081010/ml dịch dạ cỏ) gồm các nhóm: vi khuẩn tự do trong dịch dạ cỏ, chiếm Trang 5 khoảng 30%, vi khuẩn bám vào các mẫu thức ăn chiếm 70%, ngoài ra vi khuẩn còn cƣ ngụ ở các nếp gấp biểu mô. Vi khuẩn bám vào potozoa (chủ yếu loại sinh khí mêtan). Thức ăn liên tục chuyển khỏi dạ cỏ cho nên phần lớn vi khuẩn bám vào thức ăn sẽ bị tiêu hóa đi. Số lƣợng vi khuẩn ở dạng tự do trong dịch dạ cỏ rất là quan trọng để xác định sự phân hủy thức ăn trong dạ cỏ. Những loài vi khuẩn quan trọng nhất tiêu hóa chất xơ (cellulolytic) nhƣ Ruminococcus flavefaciens; R. lbus; Bacteriodes succinogenes; Butyrivibrio fibrisolvens và các loài Clostridium spp liên quan. Bên cạnh đó có các loài vi khuẩn phân hủy protein (proteolytic bacteria) và nhóm tiêu hóa cacbohydrate hòa tan (amylolytic bacteria). Thức ăn chính của động vật nhai lại là carbohydrate không hòa tan, phần lớn chứa nhiều cellulose và hemicellulose. Ở dạ cỏ tác nhân phân hủy chúng là vi khuẩn, vài loài vi khuẩn còn tổng hợp ra các men phân giải hầu hết các cấu trúc phức tạp của thực vật. Tuy nhiên cũng có một số loài chỉ phân hủy và sử dụng chất đơn giản nhƣ glucose. Sự hoạt động của một vài vi khuẩn trong dạ cỏ có sự phối hợp với nhau và các loài vi khuẩn này còn sử dụng sản phẩm của loài vi khuẩn khác. Bảng 2.1:Vi sinh vật ở dạ dày loài nhai lại Tác dụng Vi khuẩn Sản phẩm Lên men cellulose Bacteroides succinogenes Ruminococus flavefaciens a.acetic, a.succinic a.acetic, succinic, lactic Lên men tinh bột và đƣờng Streptococcus bovis Butyvibrio fibrisolvens Succinivibrio dextrinosolvens Bacteroides ruminicola Selenomonas ruminantium a.lactic, polysaccharid a.formic, butyric, lactic a.formic,acetic, succinic a.formic,acetic, succinic a.acetic, propionic, lactic Lên men axit lactic và axit succinic Veillonella gaseogenes Peptostreptoccocus alsđenii a.acetic, propionic a.béo từ C2-C6 Tổng hợp vitamin Flavobacterium vitarumen Clostridium butyricum vitamin nhómB vitamin nhóm B Nguồn: Nguyễn Nhựt Xuân Dung et al 2013 2.1.3 Tác động tƣơng hỗ của vi sinh vật dạ cỏ Vi sinh vật dạ cỏ, cả trong thức ăn và trong biểu mô dạ cỏ kết hợp với nhau trong quá trình tiêu hóa thức ăn, chúng cùng nhau tiêu hóa các loại thức ăn mà không hoạt động riêng lẻ một mình, loài này phát triển trên sản phẩm của loài kia. Trang 6 Trong điều kiện bình thƣờng giữa vi khuẩn và protozoa cũng có sự cộng sinh, đặc biệt là trong tiêu hóa xơ. Tiêu hóa xơ mạnh nhất khi có mặt cả vi khuẩn và protozoa. Protozo 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 sinh tồn với nhau. Khi gia súc ăn khẩu phần giàu tinh bột nhƣng nghèo protein thì số lƣợng vi khuẩn phân giải cellulose giảm làm cho tỷ lệ tiêu hóa xơ thấp. Mặt khác, khi protozoa ăn và tiêu hóa vi khuẩn sẽ làm giảm tốc độ và hiệu quả chuyển hóa protein trong dạ cỏ. Loại bỏ protozoa sẽ làm tăng số lƣợng vi khuẩn trong dạ cỏ (Preston and Leng, 1987). 2.1.4 Các thông số môi trƣờng dạ cỏ 2.1.4.1 Vai trò của NH3 trong quá trình lên men dịch dạ cỏ Theo Preston và Leng (1987) thì NH3 trong dạ cỏ bao gồm các protein, peptid, axit amin và các nguyên liệu nitơ hòa tan khác. Ure, axit uric và nitrate đƣợc chuyển hóa nhanh chóng thành NH3 trong dạ cỏ. Các axit nucleic trong dạ cỏ có lẽ cũng đƣợc phân giải rất mạnh thành NH3. Nồng độ NH3 trong dịch dạ cỏ đòi hỏi đảm bảo tối đa cho vi sinh vật tăng trƣởng trong phòng thí nghiệm có giá trị tối thiểu 20-50 mg/lít dạ cỏ. Để thức ăn đƣợc phân giải tối đa bởi vi sinh vật dạ cỏ có nhu cầu tối thiểu nồng độ NH3 trong dạ cỏ cao hơn mức tối thiểu khoảng 60-100mg/lít(Oosting và Waanders, 1993). Theo Leng và Nolan (1984), các khẩu phần thức ăn khác nhau có ảnh hƣởng đến mức NH3 thích hợp và nồng độ NH3 cao nhất có thể đạt mức 150200 mg/lít. Thiếu NH3 dẫn đến giảm hiệu quả hệ thống vi sinh vật dạ cỏ. Khi thay đổi khẩu phần từ loại thức ăn tạo nồng độ NH3 cao thành loại thức ăn nồng độ NH3 thấp đến mức giới hạn. 2.1.4.2 Vai trò của pH của dịch dạ cỏ Nƣớc bọt có dung dịch đệm bicarbonate, pH=8 chứa nồng độ ion natri và photphate cao. Nƣớc bọt và sự di chuyển các ion bicarbonate qua biểu mô dạ cỏ giúp cho sự ổn định pH. Dung dịch đệm dạ cỏ là môi trƣờng thích hợp cho sự phát triển của vi khuẩn, nấm và protozoa yếm khí và cho phép axit béo bay hơi tích tụ trong dạ cỏ. Môi trƣờng trung tính ở dạ cỏ luôn đƣợc duy trì do pH của dạ cỏ đƣợc điều chỉnh liên tục bởi quá trình trên. Điều kiện pH dạ cỏ là kết quả thể hiện từ sự tƣơng tác của quá trình lên men vi sinh vật với cơ chất và đƣợc xem nhƣ là cơ sở để nhận định về sự thay đổi số lƣợng vi sinh vật dạ cỏ. Tỉ lệ tiêu hóa (TLTH) thức ăn có liên hệ đến pH, khi pH 5,8 TLTH chất hữu cơ (OM), vách tế bào (NDF) và đạm thấp và Trang 7 tăng pH ở pH 6,2, nhƣng chỉ hơi tăng ở pH 7,0 (Shaver el at, 1984). Ngƣời ta tính đƣợc khi tăng pH 0,1 đơn vị thì tiêu hóa ADF (xơ axit) tăng 3,6 đơn vị. Sự sản sinh axit acetic tăng ở pH 6,2-6,6 trong khi axit propionic và axit butyric chỉ tăng khi pH 5,8-6,2. Sự hiện diện cao của carbohydrate dễ hòa tan sẽ giảm pH, do sự tích lũy axit béo bay hơi cao trong thời gian ngắn chƣa kịp hấp thu từ sự lên men các carbohydrate hòa tan. Nhiều tác giả cho thấy pH thay đổi theo thời gian sau khi cho ăn (Van Soest, 1994; Kanjanapruthipong và Leng, 1998). Nhìn chung gia súc ăn nhiều thức ăn hỗn hợp dễ dẫn đến sự hạ thấp pH dịch dạ cỏ hơn thức ăn thô (Lanna et al, 1998). Hoạt lực của vi sinh vật phân giải xơ đạt mức tối ƣu khi pH dạ cỏ bằng khoảng 6,8 và sẽ giảm rõ rệt khi pH dạ cỏ xuống dƣới 6,2. Bổ sung quá nhiều thức ăn tinh vào khẩu phần có thể làm giảm hoạt lực phân giải xơ do axit béo bay hơi đƣợc sinh ra nhiều và nhanh làm giảm đột ngột pH dạ cỏ. Do vậy trong trƣờng hợp bổ sung thức ăn cần phải cho ăn đều đặn để tránh giảm đột ngột pH dạ cỏ (Nguyễn Xuân Trạch, 2004). 2.1.4.3 Axit béo bay hơi Các axit béo bay hơi, chủ yếu là axit acetic (C2), axit propionic(C3), axitbutyric (C4) và một lƣợng nhỏ các axit khác (izobytyric, valeric, izovaleric). Các axít béo bay hơi này đƣợc hấp thu qua vách dạ cỏ vào máu và là nguồn năng lƣợng chính cho vật chủ. Chúng cung cấp khoảng 70-80% tổng số năng lƣợng đƣợc gia súc nhai lại hấp thu. Trong khi đó gia súc nhai lại lấy năng lƣợng chủ yếu từ glucose và lipit hấp thu ở ruột. Tỷ lệ giữa các axit béo bay hơi phụ thuộc vào bản chất của các loại glucoza có trong khẩu phần. Các axit béo bay hơi đƣợc sinh ra trong dạ cỏ đƣợc cơ thể bò sữa sử dụng vào các mục đích khác nhau: Axit acetic (CH3COOH): Đƣợc bò sữa sử dụng chủ yếu để cung cấp năng lƣợng thông qua chu trình Creb sau khi đƣợc chuyển hóa thành axetylCoA. Nó cũng là nguyên liệu chính để sản xuất ra các loại mỡ đặc biệt là mỡ sữa. Axit propionic (CH3CH2COOH): Chủ yếu đƣợc chuyển đến gan, tại đây đƣợc chuyển hóa thành đƣờng glucoza. Từ gan glucoza đƣợc chuyển vào máu nhằm bảo đảm sự ổn định nồng độ glucoza huyết và tham gia vào trao đổi chung của cơ thể. Đƣờng glucoza đƣợc bò sữa sử dụng chủ yếu làm nguồn năng lƣợng cho các hoạt động thần kinh, nuôi thai và hình thành đƣờng lactoza trong sữa. Một phần nhỏ axit lactic sau khi hấp thu qua vách dạ cỏ đƣợc chuyển hóa ngay thành axit lactic và có thể chuyển hóa thành glucoza và glycozen. Trang 8 Axit butyric (CH3CH2CH2COOH): Đƣợc chuyển hóa thành bêtahydroxybutyric khi đi qua vách dạ cỏ sau đó đƣợc sử dụng nhƣ một nguồn năng lƣợng bởi một số mô bào đặc biệt là cơ xƣơng và cơ tim. Nó cũng có thể chuyển hóa dễ dàng thành ceton và gây độc hại cho bò sữa khi có nồng độ hấp thu quá cao. Hoạt động lên men gluxit của vi sinh vật dạ cỏ còn thải ra khối lƣợng khổng lồ các thể khí chủ yếu là CO2, CH4. Các thể khí này không đƣợc bò sữa lợi dụng, mà chúng đều đƣợc thải ra ngoài cơ thể thông qua phản xạ ợ hơi. Tùy theo vào khẩu phần, thời gian di chuyển thức ăn và pH trong dạ cỏ mà axit béo bay hơi thay đổi 70-150 nM/lít. Axit acetic chiếm tỷ lệ cao nhất 70% trong tổng số axit béo bay hơi. Đối với thức ăn là thực vật chƣa thành thục axit acetic thấp và axit propionic cao (Mc Donald el at., 1995). Các loại axit béo mạch dài có giá trị năng lƣợng cao cho vật chủ do vì chúng giải phóng nhiều năng lƣợng ở dạng ATP (Preston và Leng, 1987). Axit béo bay hơi đƣợc hấp thu chủ yếu tại dạ cỏ, dạ tổ ong và nồng độ axit béo bay hơi ở dạ cỏ cao hơn khoảng 47% so với dạ lá sách. Đối với một số loại thức ăn giàu đƣờng thì sản phẩm lên men tại dạ cỏ có sản sinh ra một lƣợng axit lactic và sự hiện diện của nó với nồng độ cao trong máu gây ra sự mất kiểm soát chức năng hấp thu của dạ cỏ. Vài giờ sau khi bò ăn, một lƣợng axit béo bay hơi trong dạ cỏ bắt đầu tăng do kết quả lên men thức ăn ở dạ cỏ. Việc sản sinh ra axit béo bay hơi cao nhất thông thƣờng xuất hiện trong dạ cỏ 2-3 giờ sau khi ăn khẩu phần có nhiều thức ăn tinh và 4-5 giờ với khẩu phần có nhiều thức ăn thô. Axit béo bay hơi sản sinh ra trong dạ cỏ thƣờng đƣợc hấp thu ngay và tăng lên trong máu. Một khi axit béo bay hơi tăng lên trong máu đến một ngƣỡng nhất định thì độ ngon miệng của axit giảm. Ngƣỡng này cao hay thấp phụ thuộc nhu cầu năng lƣợng của gia súc. Axit béo bay hơi tiếp tục đƣợc hấp thu và chuyển hóa bởi tế bào, do vậy khi lƣợng axit béo bay hơi trong máu giảm thì độ ngon miệng của con gia súc sẽ lại tăng lên. Vì tốc độ sản sinh axit béo bay hơi trong dạ cỏ khi cho thức ăn thô thấp nên cơ chế này ít có ảnh hƣởng đến lƣợng thu nhận thức ăn thô. 2.1.5 Sự tiêu hóa một số dƣỡng chất của hệ vi sinh vật dạ cỏ 2.1.5.1 Tiêu hóa carbohydrate Quá trình tiêu hóa carbohydrate ở dạ cỏ có thể chia ra làm 2 giai đoạn: giai đoạn thứ nhất là tiêu hóa các carbohydrate phức tạp thành các carbohydrate đơn giản, quá trình này là do tác dụng của các enzyme vi sinh Trang 9
- Xem thêm -