Tài liệu ảnh hưởng của tannin chiết xuất từ thân và lá chè kết hợp với biochar bổ sung vào khẩu phần cơ sở đến tiêu hóa dạ cỏ trong điều kiện in vitro

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HOÀNG ĐÌNH THÂN ẢNH HƯỞNG CỦA TANNIN CHIẾT XUẤT TỪ THÂN VÀ LÁ CHÈ KẾT HỢP VỚI BIOCHAR BỔ SUNG VÀO KHẨU PHẦN CƠ SỞ ĐẾN TIÊU HÓA DẠ CỎ TRONG ĐIỀU KIỆN IN VITRO LUẬN VĂN THẠC SĨ CHĂN NUÔI THÁI NGUYÊN - 2016 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HOÀNG ĐÌNH THÂN ẢNH HƯỞNG CỦA TANNIN CHIẾT XUẤT TỪ THÂN VÀ LÁ CHÈ KẾT HỢP VỚI BIOCHAR BỔ SUNG VÀO KHẨU PHẦN CƠ SỞ ĐẾN TIÊU HÓA DẠ CỎ TRONG ĐIỀU KIỆN IN VITRO Chuyên ngành: Chăn nuôi Mã số: 60.62.01.05 LUẬN VĂN THẠC SĨ CHĂN NUÔI Người hướng dẫn khoa học: 1. TS. Mai Anh Khoa 2. PGS. TS. Từ Trung Kiên THÁI NGUYÊN - 2016 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa công bố dưới bất kỳ hình thức nào. Thái Nguyên, ngày 11 tháng 9 năm 2016 Tác giả luận văn Hoàng Đình Thân ii LỜI CẢM ƠN Trong suốt 2 năm học tập, với nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của nhiều cá nhân và tập thể, đến nay luận văn của tôi đã được hoàn thành. Nhân dịp này, cho phép tôi được tỏ lòng biết ơn và cảm ơn chân thành tới: TS.Mai Anh Khoa và PGS.TS Từ Trung Kiên - Thầy đã tận tình, chu đáo,đã luôn cổ vũ tinh thần, động viên, hướng dẫn và chỉ bảo cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Ban Giám hiệu Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên, Phòng Đào tạo, khoa Chăn nuôi - Thú y, các thầy cô giáo trong phòng thí nghiệm đã giúp đỡ, tạo điều kiện để tôi học tập, tiếp thu kiến thức của trương trình học. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám đốc, tập thể cán bộ công nhân viên chức Trung tâm nghiên cứu và phát triển chăn nuôi miền núi - Viện chăn nuôi giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Ban Lãnh đạo và toàn thể cán bộ nơi tôi công tác Nhân dịp hoàn thành luận văn, cho phép tôi được gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, người thân cùng bạn bè đã động viên giúp đỡ tôi vượt qua mọi khó khăn trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu, thực hiện đề tài. Một lần nữa tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn, cảm ơn chân thành tới những tập thể, cá nhân đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành chương trình học tập. Thái Nguyên, ngày 11 tháng 9 năm 2016 Tác giả luận văn Hoàng Đình Thân iii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................i LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii MỤC LỤC ................................................................................................................ iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT.......................................................................v DANH MỤC BẢNG .................................................................................................vi DANH MỤC HÌNH ................................................................................................ vii ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài ..........................................................................................1 2. Mục tiêu của đề tài ..................................................................................................2 2.1. Mục tiêu chung của đề tài ....................................................................................2 2.2. Mục tiêu cụ thể .....................................................................................................2 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ................................................................2 Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ......................................................................3 1.1. Hệ sinh thái dạ cỏ .................................................................................................3 1.1.1. Đặc điểm tiêu hóa dạ cỏ của gia súc nhai lại ....................................................3 1.2. Đặc điểm của các loại thức ăn thí nghiệm ...........................................................7 1.2.1. Một số đặc điểm và tính chất của chè xanh ......................................................7 1.2.2. Ure .....................................................................................................................9 1.2.3. Biochar ..............................................................................................................9 1.3. Ảnh hưởng của tannin đến thu nhận thức ăn, tiêu hóa và sự lên men ...............10 1.3.1. Kỹ thuật sinh khí in vitro ................................................................................12 1.3.2. Một số yếu tố ảnh hưởng đến kết quả sinh khí trong các thí nghiệm in vitro gas production ..................................................................................................13 1.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ........................................................15 1.4.1. Tình hình nghiên cứu trong nước ....................................................................15 1.4.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước ...................................................................17 Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .20 2.1. Đối tượng nghiên cứu.........................................................................................20 iv 2.2. Thời gian và địa điểm nghiên cứu ......................................................................20 2.3. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................20 2.4. Nội dung nghiên cứu ..........................................................................................20 2.5. Phương pháp.......................................................................................................20 2.6. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu .............................................................28 Chương 3: KẾT QUẢ THẢO LUẬN ....................................................................29 3.1. Nội dung 1: Xác định ảnh hưởng của các mức tannin chiết xuất từ thân, lá chè và biochar khác nhau với ure bổ sung vào làm chất nền đến tổng lượng khí sản sinh và tỷ lệ tiêu hóa trong điều kiện in vitro. .....................................29 3.1.1. Thành phần hóa học của các loại thức ăn thí nghiệm .....................................29 3.1.2. Tốc độ và động thái sinh khí in vitro của các loại thức ăn .............................33 3.1.3. Ảnh hưởng của hàm lượng tannin đến năng lượng trao đổi (ME), các axit béo mạch ngắn (SCFA), tỷ lệ tiêu hóa của các khẩu phần trong điều kiện in vitro...................................................................................................................40 3.1.4. Ảnh hưởng của tannin và biochar đến tỷ lệ tiêu hóa vật chất khô ..................48 3.2. Nội dung 2: Xác định ảnh hưởng của các mức tannin chiết xuất từ thân, lá chè và biochar khác nhau với ure bổ sung vào làm chất nền đến một số chỉ tiêu của dung dịch dạ cỏ. ..................................................................................50 3.2.1. Ảnh hưởng của các mức tannin và biochar khác nhau đến chỉ tiêu pH của dung dịch dạ cỏ .................................................................................................50 3.2.2. Ảnh hưởng của các mức tannin và biochar khác nhau đến vi sinh vật của dung dịch dạ cỏ .................................................................................................53 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .....................................................................................56 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................57 PHỤ LỤC v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ABBH : Axit béo bay hơi ADF : Xơ tan trong môi trường axit Ash : Khoáng tổng số ATP : Chất mang năng lượng cần thiết C : Cacbon CHC : Chất hữu cơ Cs : Cộng sự CT GC : Tannin ngưng tụ : Gas Chromatography GE : Năng lượng thô h : Giờ HT : Tannin dễ hòa tan ME N : Năng lượng trao đổi : Nitơ NDF : Xơ tan trong môi trường trung tính SEM : Sai số tiêu chuẩn của các số trung TN : Tannin tinh khiết V1, V2 : Thể tích VCK : Vật chất khô VCKI : Chất khô ăn vào VK : Vi khuẩn vi DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 2.1: Bảng pha chế các dung dịch đệm 1, dung dịch khoáng đa lượng, dung dịch khoáng vi lượng cần thiết và dung dịch resazurin....... 23 Bảng 2.2: Bảng pha chế dung dịch đệm 2 .................................................... 23 Bảng 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm in vitro .................................................... 24 Bảng 3.1: Thành phần hóa học của các khẩu phần thí nghiệm..................... 31 Bảng 3.2: Tốc độ sinh khí của các khẩu phần thí nghiệm (ml) .................... 34 Bảng 3.3: Động thái sinh khí của mẫu thức ăn ............................................ 39 Bảng 3.4: Giá trị năng lượng trao đổi (ME) của các khẩu phần ................... 40 Bảng 3.5: Các axit béo mạch ngắn (SCFA) của các khẩu phần ................... 42 Bảng 3.6: Tỷ lệ phân giải protein của các mẫu thức ăn ................................ 44 Bảng 3.7: Ước tính tỷ lệ tiêu hóa chất hữu cơ của các khẩu phần (%)......... 46 Bảng 3.8: Tỷ lệ tiêu hóa vật chất khô của các khẩu phần ............................. 49 Bảng 3.9: Ảnh hưởng của các mức tannin và biochar khác nhau đến chỉ tiêu pH của dung dịch dạ cỏ ở thời điểm 0, 3 và 6 giờ ................ 51 Bảng 3.10: Ảnh hưởng của các mức tannin và biochar khác nhau đến vi sinh vật của dung dịch dạ cỏ ................................................................ 54 vii DANH MỤC HÌNH Trang Hình 3.1: Lượng khí sinh ra trong 96 giờ ................................................... 35 Hình 3.2: Đồ thị giá trị năng lượng trao đổi (ME) của các khẩu phần ....... 41 Hình 3.3: Đồ thị các axit béo mạch ngắn (SCFA) của các khẩu phần ....... 43 Hình 3.4: Đồ thị ước tính tỷ lệ tiêu hóa chất hữu cơ của các khẩu phần (%) ..... 47 Hình 3.5: Đồ thị ảnh hưởng của các mức tannin và biochar khác nhau đến chỉ tiêu pH của dung dịch dạ cỏ ở thời điểm 0, 3 và 6 giờ ........................ 52 Hình 3.6: Đồ thị ảnh hưởng của các mức tannin và biochar khác nhau đến vi sinh vật của dung dịch dạ cỏ ............................................ 55 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Tính cấp thiết của đề tài Việt Nam có một khối lượng lớn phụ phẩm có thể làm thức ăn cho gia súc nhai lại. Tuy nhiên, muốn sử dụng nguồn phụ phẩm một cách có hiệu quả cần có những biện pháp tác động phù hợp như xử lý bằng hóa chất, bổ sung các loại dưỡng chất thoát qua, thêm chất béo vào khẩu phần để làm tăng tỷ trọng năng lượng hoặc cải thiện tỉ số protein/năng lượng của dưỡng chất hấp thu bằng cách giảm bớt protozoa trong dạ cỏ. Hiện nay tỉnh Thái Nguyên có diện tích chè lớn thứ 2 trong cả nước (17.660 ha), cả 9 huyện, thành thị đều có sản xuất chè. Do thiên nhiên ưu đãi về thổ nhưỡng đất đai, nguồn nước, thời tiết khí hậu, rất phù hợp với cây chè. Vì vậy nguyên liệu chè búp tươi ở Thái Nguyên có phẩm cấp, chất lượng rất cao. Trong quá trình sản xuất, hàng năm, có một lượng lớn thân và lá chè già được đốn chặt để tạo búp mầm mới, đây là nguồn nguyên liệu quan trọng để có thể chiết xuất tannin bằng phương pháp thủ công, đơn giản và rẻ tiền. Nguồn tannin này kết hợp với biochar được phối trộn vào khẩu phần ăn của gia súc như là nguồn thức ăn bổ sung sẽ cải thiện khả năng thu nhận thức ăn và tỷ lệ tiêu hóa cũng như năng suất vật nuôi. Tannin có thể ảnh hưởng gián tiếp thông qua việc giảm số lượng động vật nguyên sinh và vi khuẩn phân giải xơ trong dạ cỏ. Có rất ít thông tin về việc sử dụng tannin kết hợp với biochar (than sinh học) trong khẩu phần của bò ở Việt Nam, vì vậy, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài:“Ảnh hưởng của tannin chiết xuất từ thân và lá chè kết hợp với biochar bổ sung vào khẩu phần cơ sở đến tiêu hóa dạ cỏ trong điều kiện in vitro”. 2 2. Mục tiêu của đề tài 2.1. Mục tiêu chung của đề tài Xác định được ảnh hưởng của việc bổ sung tannin chiết xuất từ thân, lá chè và biochar vào khẩu phần ăn đến khả năng tiêu hóa VCK và chất hữu cơ của bò trong điều kiện in vitro. 2.2. Mục tiêu cụ thể Xác định ảnh hưởng của các mức tannin và biochar khác nhau khi có ure bổ sung làm chất nền ảnh hưởng đến tỷ lệ tiêu hóa dạ cỏ trong điều kiện in vitro. Xây dựng được khẩu phần bổ sung tannin và biochar hợp lý cho bò nhằm nâng cao tỷ lệ tiêu hóa các chất trong dạ cỏ, giảm thiểu sự phân giải các chất hữu cơ có giá trị sinh học cao như protein trong dạ cỏ nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng protein ở bò. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài * Ý nghĩa khoa học - Kết quả của đề tài sẽ góp phần làm phong phú thêm cơ sở dữ liệu về khả năng tiêu hóa ở dạ cỏ của một số phụ gia bổ sung. - Kết quả của đề tài được ứng dụng trong chăn nuôi bò như là một biện pháp nhằm năng cao hiệu quả sử dụng của thức ăn. * Ý nghĩa thực tiễn - Tận dụng được nguồn phế phụ phẩm rẻ tiền từ ngành sản xuất chè để chế biến thành chất phụ gia bổ sung vào thức ăn cho gia súc nhai lại nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng thức ăn. 3 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Hệ sinh thái dạ cỏ 1.1.1. Đặc điểm tiêu hóa dạ cỏ của gia súc nhai lại 1.1.1.1 Đặc điểm của dạ dày kép Hệ tiêu hóa của gia súc nhai lại được đặc trưng bởi hệ dạ dày kép gồm 4 túi: 3 túi trước (dạ cỏ, dạ tổ ong, dạ lá sách) còn túi thứ 4 gọi là dạ múi khế. - Dạ cỏ là túi lớn nhất, chiếm hầu hết nửa trái xoang bụng, từ cơ hoành đến xoang chậu. Dạ cỏ chiếm tới 85 - 92% dung tích dạ dày, 75% dung tích đường tiêu hóa, có tác dụng tích trữ, nhào lộn và lên men phân giải thức ăn. Thức ăn sau khi được nuốt xuống dạ cỏ, phần lớn được lên men bởi hệ vi sinh vật cộng sinh nơi đây. Chất chứa trung bình trong dạ cỏ có khoảng 850 - 930g nước/kg nhưng tồn tại ở hai tầng: tầng lỏng ở phía dưới chứa nhiều tiểu phần thức ăn mịn, lơ lửng trong đó và tầng trên khô hơn chứa nhiều thức ăn kích thước lớn. Ngoài chức năng lên men dạ cỏ còn có vai trò hấp thu. Các axit béo bay hơi (AXBBH) sinh ra từ quá trình lên men vi sinh vật được hấp thu qua vách dạ cỏ (cũng như dạ tổ ong và dạ lá sách) vào máu và trở thành nguồn năng lượng cho vật chủ. Sinh khối vi sinh vật cùng với những tiểu phần thức ăn có kích thước bé (<1mm) sẽ đi xuống dạ múi khế và ruột để được tiêu hóa tiếp bởi men của đường tiêu hóa. - Dạ tổ ong là phần kéo dài của dạ cỏ có niêm mạc được cấu tạo trông giống như tổ ong và có chức năng chính là đẩy các thức ăn rắn và các thức ăn chưa được nghiền nhỏ trở lại dạ cỏ, đồng thời đẩy các thức ăn dạng nước vào dạ lá sách. Dạ tổ ong cũng giúp cho việc đẩy các miếng thức ăn ợ qua thực quản lên miệng để nhai lại. - Dạ lá sách có niêm mạc gấp nếp nhiều lần (tăng diện tích tiếp xúc), 4 có nhiệm vụ chính là nghiền nát các tiểu phần thức ăn, hấp thu nước cùng các ion Na+, K+…, hấp thu các axit béo bay hơi trong dưỡng chất đi qua. - Dạ múi khế có hệ thống tuyến phát triển mạnh và có chức năng tương tự như dạ dày của gia súc dạ dày đơn, tức là tiêu hóa thức ăn bằng dịch vị (chứa HCl và men pepsin). 1.1.1.2. Hệ sinh thái dạ cỏ a. Môi trường sinh thái dạ cỏ Chất chứa dạ cỏ là một hỗn hợp gồm thức ăn ăn vào, vi sinh vật dạ cỏ, các sản phẩm trao đổi trung gian, nước bọt và các chất chế tiết vào qua vách dạ cỏ. Đây là một hệ sinh thái rất phức hợp trong đó liên tục có sự tương tác giữa thức ăn, hệ vi sinh vật và vật chủ. Dạ cỏ có môi trường thuận lợi cho vi sinh vật (VSV) yếm khí sống và phát triển. Đáp lại, VSV dạ cỏ đóng góp vai trò rất quan trọng vào quá trình tiêu hoá thức ăn của vật chủ, đặc biệt là nhờ chúng có các enzyme phân giải liên kết β-glucosid của xơ trong vách tế bào thực vật của thức ăn và có khả năng tổng hợp đại phân tử protein từ ammonia (NH3). Ngoài dinh dưỡng môi trường dạ cỏ có những đặc điểm thiết yếu cho sự lên men của vi sinh vật cộng sinh như sau: độ ẩm cao (85-90%), pH trong khoảng 6,4-7,0; nhiệt độ khá ổn định (38 - 42oC), áp suất thẩm thẩu ổn định và là môi trường yếm khí (nồng độ oxy <1%). b. Hệ vi sinh vật dạ cỏ Hệ vi sinh vật cộng sinh trong dạ cỏ và dạ tổ ong rất phức tạp và được gọi chung là vi sinh vật dạ cỏ. Hệ vi sinh vật dạ cỏ gồm có ba nhóm chính là vi khuẩn (Bacteria), động vật nguyên sinh (protozoa) và nấm (Fungi); ngoài ra còn có mycoplasma, các loại virus và các thể thực khuẩn. Mycoplasma, virus và thể thực khuẩn không đóng vai trò quan trọng trong tiêu hóa thức ăn. Quần thể vi sinh vật dạ cỏ có sự biến đổi theo thời gian và phụ thuộc và tính chất của khẩu 5 phần thức ăn. Hệ vi sinh vật dạ cỏ đều là sinh vật yếm khí và sống chủ yếu bằng năng lượng sinh ra từ quá trình lên men các chất dinh dưỡng. - Vi khuẩn (bacteria) Vi khuẩn xuất hiện trong dạ cỏ loài nhai lại trong lứa tuổi còn non, mặc dù chúng được nuôi tách biệt hoặc cùng với mẹ chúng. Thông thường vi khuẩn chiếm số lượng lớn nhất trong VSV dạ cỏ và là tác nhân chính trong quá trình tiêu hóa xơ. Năm 1941 Hungate công bố những công trình nghiên cứu đầu tiên về VSV dạ cỏ, đến nay đã có hơn 200 loài vi khuẩn dạ cỏ đã được mô tả (Theodorou và France, 1993) [66]. Tổng số vi khuẩn dạ cỏ thường vào khoảng 109 - 1010 tế bào/g chất chứa dạ cỏ. Trong dạ cỏ vi khuẩn ở thể tự do chiếm khoảng 25- 30%, còn lại bám vào thức ăn, biểu mô và protozoa. Protozoa xuất hiện trong dạ cỏ khi gia súc bắt đầu ăn thức ăn thực vật thô. Sau khi đẻ và trong thời gian bú sữa dạ dày trước không có protozoa. Protozoa không thích ứng với môi trường bên ngoài và bị chết rất nhanh. Trong dạ cỏ protozoa có số lượng vào khoảng 105 - 106 tế bào/g chất chứa dạ cỏ, ít hơn vi khuẩn nhưng kích thước lớn hơn nên có thể tương đương về sinh khối. Có hơn 100 loài protozoa đã được xác định. Mỗi loài gia súc có số loài protozoa khá đặc thù. Protozoa trong dạ cỏ là các loại ciliate thuộc hai họ khác nhau gồm họ Isotrichidae có cơ thể rỗng được phủ các tiêm mao, họ kia là Ophryoscolecidae gồm nhiều loại khác nhau về kích thước, hình thái và diện mạo. Protozoa có một số tác dụng sau: + Tiêu hóa tinh bột và đường. + Xé rách màng tế bào thực vật. + Tích lũy polysaccarid. + Bảo tồn mạch nối đôi các axit béo không no. Tuy nhiên có vài ý kiến cho rằng protozoa trong dạ cỏ có một số tác hại nhất định: 6 + Protozoa không có khả năng sử dụng NH3 như vi khuẩn. Nguồn nitơ đáp ứng nhu cầu của chúng là những mảnh protein thức ăn và vi khuẩn. Nhiều nghiên cứu cho thấy protozoa không thể xây dựng protein bản thân từ các axit amin được. Khi mật độ protozoa trong dạ cỏ cao thì một lượng lớn vi khuẩn bị thực bào bởi protozoa. Mỗi protozoa có thể thực bào 600 - 700 vi khuẩn trong một giờ ở mật độ vi khuẩn 109/ml dịch dạ cỏ. Protozoa cũng góp phần làm tăng nồng độ NH3 trong dạ cỏ do sự phân giải protein của chúng. + Protozoa không tổng hợp được vitamin mà sử dụng vitamin từ thức ăn hay do vi khuẩn tạo nên nên làm giảm rất nhiều vitamin của vật chủ. - Nấm (Fungi) Chức năng của nấm trong dạ cỏ là : + Mọc chồi phá vỡ cấu trúc thành tế bào thực vật, làm giảm độ bền chặt của cấu trúc này, góp phần phá vỡ các mảnh thức ăn trong quá trình nhai lại, sự phá vỡ này tạo điều kiện cho Bacteria bám vào cấu trúc tế bào và tiếp tục phân giải xơ. + Mặt khác, bản thân nấm cũng tiết ra các loại men phân giải gluxit. Phức hợp men tiêu hóa xơ của nấm dễ dàng hòa tan hơn của men vi khuẩn. Chính vì thế nấm có khả năng tấn công các tiểu phần thức ăn cứng hơn và lên men chúng với tốc độ nhanh hơn so với vi khuẩn. Như vậy, sự có mặt của nấm làm tăng tốc độ tiêu hóa xơ. Điều này đặc biệt có ý nghĩa đối với việc tiêu hóa thức ăn thô xơ bị lignin hóa. 1.1.1.3. Quá trình tiêu hóa thức ăn - Phân giải gluxit Quá trình phân giải các gluxit phức tạp tạo ra các đường đơn. Những phân tử này là sản phẩm trung gian và được lên men tiếp theo bởi vi sinh vật dạ cỏ. Quá trình này sinh ra năng lượng dưới dạng ATP và các AXBBH cho vật chủ. Đó là các axit acetic, propionic và butyric theo một tỷ lệ tương đối khoảng 70:20:8 cùng với một lượng nhỏ izobutyric, izovaleric và valeric. 7 - Phân giải protein Khoảng 40%-60% protein thức ăn đầu tiên được lên men phân giải trong dạ cỏ thành các peptit, sau đó thành các axit amin và được giải phóng vào môi trường dạ cỏ. Trong môi trường dạ cỏ hầu hết các axit amin được khử trong các tế bào vi sinh vật thành các α - xetoaxit, amoniac, axit béo bay hơi mạch ngắn, CO2. Một sản phẩm của quá trình này sau đó được vi sinh vật sử dụng để tổng hợp thành các phần hữu cơ khác, gồm protein và các axit nucleic. Đây chính là nguồn nguyên liệu chính cho quá trình tổng hợp lên đại phân tử protein của sinh khối vi sinh vật, lượng sinh khối vi sinh vật này lại cung cấp protein cho vật chủ. - Phân giải lipit Lipit trong thức ăn khi vào môi trường dạ cỏ thường có dạng trixylglyxerol và glactolipit, chúng bị thủy phân bởi lipaza của vi sinh vật. Glyxerol và galactoza được lên men ngay thành các AXBBH. Các AXBBH giải phóng ra được trung hòa ở pH dạ cỏ chủ yếu dưới dạng muối canxi có độ hòa tan thấp và bám vào bề mặt vi khuẩn và các tiểu phần thức ăn. Chính vì thế tỷ lệ mỡ quá cao trong khẩu phần thường làm giảm khả năng tiêu hóa xơ ở dạ cỏ. Tuy nhiên khả năng tiêu hóa mỡ của vi sinh vật dạ cỏ rất hạn chế, cho nên khẩu phần nhiều mỡ sẽ làm giảm tiêu hóa xơ và thu nhận thức ăn. Đối với các thức ăn phụ phẩm xơ hàm lượng mỡ trong đó rất thấp nên dinh dưỡng của gia súc nhai lại ít chịu ảnh hưởng của tiêu hóa mỡ trong dạ cỏ (Nguyễn Xuân Trạch, 2003) [13]. 1.2. Đặc điểm của các loại thức ăn thí nghiệm 1.2.1. Một số đặc điểm và tính chất của chè xanh Cây chè tên khoa học là Camellia sinensis thuộc họ Theaceae. Sinh trưởng và phát triển trong điều kiện tự nhiên có đặc tính sinh học tiêu biểu là chống oxy hóa và khả năng kháng khuẩn. Trong quá trình sản xuất, hàng 8 năm, có một lượng lớn thân và lá chè già được đốn chặt để tạo búp mầm mới, đây là nguồn nguyên liệu quan trọng để có thể chiết xuất tannin bằng phương pháp thủ công, đơn giản và rẻ tiền nhất. Thành phần sinh hóa của chè biến động rất phức tạp nó phụ thuộc vào giống, tuổi chè, điều kiện đất đai, địa hình, kỹ thuật canh tác, mùa thu hoạch... Những thành phần sinh hóa chủ yếu trong búp chè gồm có: a.Tannin: Tannin là một trong những thành phần chủ yếu quyết định đến phẩm chất chè. Tannin còn gọi chung là hợp chất phenol, trong đó 90% là các dạng catechin. Tỷ lệ các chất trong thành phần hỗn hợp của tannin chè không giống nhau và tùy theo từng giống chè mà thay đổi. Những hợp chất này dựa vào tính chất của chúng có thể phân thành: - Dạng tan được trong este: phân tử lượng 320 - 360. - Dạng tan trong nước hoặc xeton: phân tử lượng 420 - 450. - Dạng kết hợp với protein (chỉ sau khi dùng dung dịch NaOH 0,5% để xử lý, mới có thể hòa tan trong dung dịch). Tannin giữ vai trò quan trọng trong quá trình sinh lý của cây, nó tham gia vào quá trình oxy hóa khử trong cây. Các dạng catechin như epicatechin galat, epigalocatechin galat tham gia vào quá trình sinh trưởng của cây. Về mặt phẩm chất chè, tannin giữ vai trò chủ yếu trong việc tạo thành màu sắc, hương vị của chè (nhất là đối với việc chế biến chè đen), vì vậy trong quá trình trồng trọt cần chú ý nâng cao hàm lượng tannin trong nguyên liệu. Ngoài ra cây chè còn có các thành phần khác như ancaloit, protein và axit amin, gluxit và pectin. Lá chè xanh còn có chất diệp lục, carotin và xantofin, dầu thơm và một số vitamin như vitamin A, B1, B2, PP, C... 9 1.2.2. Ure Ure là một hợp chất hữu cơ của cacbon, nitơ, oxy và hydro, với công thức CON2H hay (NH2)2CO. Trong một số động vật, các phân tử ure được tạo ra từ cacbon dioxit, nước, muối aspartat và amoniac trong quá trình trao đổi chất được biết đến như là chu trình ure, một chu trình đồng hồ. Sự tiêu hao năng lượng này là cần thiết do amoniac, một chất thải phổ biến trong quá trình trao đổi chất, là một chất độc và cần được trung hòa. Việc sản xuất ure diễn ra trong gan và dưới sự điều chỉnh của N-axetylglutamat. Cơ thể người sản xuất ra ít axit uric do kết quả của sự phân hủy purin, do việc sản xuất axit uric dư thừa có thể dẫn đến một loại chứng viêm khớp gọi là bệnh gút. Trong công nghiệp ure được sử dụng như là một thành phần của phân hóa học và chất bổ sung vào thức ăn cho động vật, nó cung cấp một nguồn đạm cố định tương đối rẻ tiền để giúp cho sự tăng trưởng. Cũng như các loại gia súc nhai lại, bò có khả năng sử dụng nguồn nitơ phi protein có trong khẩu phần để đáp ứng nhu cầu về protein của chúng. Trong dạ cỏ, nitơ phi protein này được phân giải thành amoniac. Các vi sinh vật khu trú trong dạ cỏ sẽ dùng amoniac để tạo nên cơ thể chúng sẽ tổng hợp ra protein của vi sinh vật. Những vi sinh vật này đi từ dạ cỏ vào phần dưới hệ thống tiêu hoá dạ dày, ruột và được tiêu hoá tại đây, chúng sẽ giải phóng ra các axit amin. Các axit amin này sau đó sẽ được hấp thụ vào máu gia súc. Nhưng dùng ure làm thức ăn cho gia súc rất dễ gặp rủi ro, nếu người dùng không có hiểu biết đầy đủ về cách sử dụng và những hạn chế. 1.2.3. Biochar Biocarbon hay Biochar là than sinh học, có hạt mịn được sản xuất bằng phương pháp nhiệt phân từ nguyên liệu có nguồn gốc sinh khối thực vật (rơm, 10 rạ, cây cối, bã mía, xơ dừa) và rác thải. Nhiệt phân là sự phân hủy hóa học của vật liệu hữu cơ bằng cách đun nóng không có oxy. Phương pháp nhiệt phân có thể sản xuất bằng lò thủ công hoặc sản xuất trong các nhà máy lớn, cũng có thể bằng Biochar Reactor kéo đi lưu động. Chẳng hạn ở Indonesia có công ty sản xuất ở quy mô công nghiệp với công suất tới 200 tấn biocarbon/ngày. Biocarbon được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như để hấp thụ CO2 góp phần làm giảm khí nhà kính, làm chậm sự biến đổi khí hậu hoặc để sản xuất biofilter dùng lọc nước uống trong các gia đình, hoặc dùng xử lý nước thải công nghiệp, nước thải sinh hoạt 1.3. Ảnh hưởng của tannin đến thu nhận thức ăn, tiêu hóa và sự lên men Tannin là một hợp chất ester giữa đường glucose và một nhóm chất khác, thường là một phức hợp của axit phenolic hoặc axit oxyphenolic. Nếu đem thủy phân ra ta thu được đường glucose và các axit gallic và m - digallic, gọi là "gallotannins". Ngoài ra, người ta còn biết có một loại tannin khác gọi là "ellagitannins" nếu cắt liên kết ra ta thu được chất axit ellagic. Tannin trong thực vật được chia làm 2 loại: một loại tannin có khả năng thủy phân gọi là tannin dễ hòa tan (HTs) và một loại không có khả năng thủy phân gọi là tannin ngưng tụ (CTs). Tannin đóng vai trò quan trọng trong dinh dưỡng động vật nói chung và trong dinh dưỡng gia súc nhai lại nói riêng. Khi gia súc nhai thức ăn có chứa tannin, phức hợp tannin-protein sẽ tạo thành phức hợp này ổn định trong môi trường dạ cỏ nhưng chúng sẽ bị phân tách trong dạ múi khế và phần trước của tá tràng nơi có pH thấp. Quá trình này bảo vệ chất đạm chống lại sự phân giải của vi khuẩn và làm tăng tỷ lệ các axit amin có trong thức ăn thoát qua khỏi dạ cỏ (Waghorn, 2002)[69]. Tuy nhiên, tannin làm giảm tính ngon miệng của thức ăn và có thể trở thành chất kháng dinh dưỡng trong dạ cỏ. Tannin có ảnh 11 hưởng bất lợi trong quá trình lên men dạ cỏ và tiêu hóa thức ăn. Một số nghiên cứu cho rằng tannin tách chiết và các cây chứa tannin làm giảm tỷ lệ tiêu hóa trong cả in vitro (Bhatta và cs., 2009]; Patra và cs, 2006) [16] và in vivo (Animut và cs, 2008 [14]; Grainger và cs, 2009)[29]. Khi trong khẩu phần ăn có hàm lượng tannin trên 5% DM thì sẽ làm giảm lượng thu nhận thức ăn, tỷ lệ tiêu hoá xơ trong dạ cỏ, thậm chí giảm tiêu hoá cả protein, làm bất hoạt các enzyme tiêu hóa (McNaughton, 1987) [41]. Đối với các thức ăn chứa tannin, việc ức chế quá trình sinh methan chủ yếu là do tannin đậm đặc (Martin và cs, 2008) [37]. Có hai cơ chế về hoạt động của tannin (Tavendale và cs., 2005) [65] đó là tannin ảnh hưởng trực tiếp đến hình thành methan và ảnh hưởng gián tiếp đến giảm tạo ra hydro do tỷ lệ phân giải thức ăn ở dạ cỏ thấp hơn. Tannin trong khẩu phần ăn của gia súc nhai lại làm giảm methan thông qua việc ức chế trực tiếp hoạt động của các vi khuẩn sản sinh methan, đồng thời tác động gián tiếp đến việc hình thành methan trong dạ cỏ bằng cách ngăn cản sự phát triển của protozoa và các vi sinh vật khác sản sinh khí hydro (Patra, 2010[53]; Tavendale và cs, 2005) [65]. Tannin ở tỷ lệ cao hơn 5% trong khẩu phần có thể gây ảnh hưởng xấu đến thu nhận thức ăn trong khi tỷ lệ tannin thấp hơn không ảnh hưởng đến thu nhận thức ăn của động vật nhai lại. Ở tỷ lệ tannin cao sẽ làm giảm tính ngon miệng của khẩu phần, giảm tỷ lệ tiêu hóa trong dạ cỏ và phát triển các cảm giác có điều kiện (Mueller Harvey, 2006) [45]. Tannin ức chế hoạt động của vi sinh vật trong dạ cỏ, từ đó có thể gây ảnh hưởng xấu đến sự lên men trong dạ cỏ và sự tiêu hóa thức ăn. Một số lượng lớn các nghiên cứu đă chỉ ra rằng chiết suất của tannin hoặc các thực vật có chứa tannin làm giảm khả năng tiêu hóa thức ăn trong cả môi trường in vitro (Patra và cs, 2006 [54]; Bhatta và cs, 2009) [16] và in vivo (Grainger và cs, 2009) [29]. Thường các kết quả cho rằng tỷ lệ tannin cao hơn 5% trong khẩu phần có ảnh hưởng xấu đến khả năng sử dụng dinh dưỡng và sức sản xuất của động vật, nhưng ảnh hưởng này còn