đại học thái nguyên
trờng đại học nông lâm đoàn cảnh hữu nghiên cứu giá trị dinh dỡng của
thức ăn bổ sunng dạng khô từ phụ phẩm tôm
lên men cho gia súc nhai lại
luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp
luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp
Ngời hớng dẫn khoa học:
TS. Trần Tố
TS. Vũ Chí Cơng thái nguyên - 2007
lời cam đoan
Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là
trung thực và cha từng sử dụng và công bố trong bất cứ tài liệu nào.
Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn
này đã đợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã đợc chỉ
rõ nguồn gốc.
Tác giả
Đoàn Cảnh Hữu
Lời cảm ơn
Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, tôi đã nhận đợc sự
giúp đỡ và hớng dẫn tận tình của các thầy: TS. Trần Tố - Phó
trởng Khoa Sau đại học - Trờng Đại Học Nông lâm - Thái
Nguyên; TS. Vũ Chí Cơng - Phó viện trởng - Viện chăn nuôi.
3.
ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
2
Chơng 1:
Tổng quan tài liệu
3
1.1.
Cơ sở khoa học của đề tài
3
1.1.1.
Khu hệ vi sinh vật dạ cỏ và vai trò của chúng
3
1.1.2. Đặc điểm tiêu hoá ở dạ cỏ của gia súc nhai lại 7
1.1.2.1. Chuyển hoá Protein và Nitơ - phi protein trong dạ cỏ 7
1.1.2.2. Các yếu tố ảnh hởng đến tỷ lệ phân giải protein 11
1.1.2.3. Phân giải và chuyển hoá Hydratcacbon trong dạ cỏ 13
1.1.3.
Phụ phẩm thuỷ hải sản và đặc điểm dinh dỡng của nó
15
1.1.3.1. Tiềm năng nguồn phụ phẩm thuỷ hải sản 15
1.1.3.2. Thành phần dinh dỡng trong phụ phẩm thuỷ hải sản 17
1.1.3.3. Thành phần chitin trong phụ phẩm tôm và đặc điểm cấu tạo 19
1.1.3.4. Lên men phụ phẩm thuỷ hải sản làm thức ăn chăn nuôi 20
1.1.4. Một số phơng pháp nghiên cứu đánh giá giá trị dinh dỡng
thức ăn cho gia súc nhai lại
23
1.1.4.1. Phơng pháp in vivo 23
1.1.4.2.
Phơng pháp túi nylon (in sacco, in situ hay nylon bag
technique)
35
2.2.
Nội dung nghiên cứu
36
2.3.
Phơng pháp nghiên cứu
36
2.3.1. Phơng pháp chế biến thức ăn bổ sung dạng khô từ đầu tôm lên
men
36
2.3.2. Thí nghiệm xác định khả năng phân giải thức ăn từ đầu tôm
lên men bằng phơng pháp in sacco
37
2.3.3. Thí nghiệm xác định tỷ lệ tiêu hoá thức ăn từ đầu tôm lên
men bằng phơng pháp in vivo
39
2.3.4.
Tính toán các giá trị năng lợng, protein của thức ăn thí
nghiệm
41
2.3.5. Phân tích thành phần hoá học của thức ăn chế biến từ đầu tôm lên
men
42
2.4.
Phơng pháp xử lý số liệu
42
Chơng 3:
Kết quả và thảo luận
43
3.1.
từ đầu tôm
63
3.4.4. Giá trị protein ớc tính của thức ăn chế biến dạng khô từ đầu
tôm
64
Kết luận và đề nghị
66
1. Kết luận 66
2.
Đề nghị
67
Tài liệu tham khảo
68
Phụ lục
Danh mục các bảng biểu
Bảng Nội dung Trang
Bảng 1.1: Tỷ lệ phụ phẩm thuỷ hải sản so với nguyên liệu (%) 16
Bảng 1.2: Hàm lợng các chất dinh dỡng trong một số loại thức ăn có
nguồn gốc thuỷ hải sản (% VCK)
17
Bảng 1.3: Hàm lợng axít amin trong một số loại phụ phẩm thuỷ hải
sản sử dụng làm thức ăn chăn nuôi (g/kg thức ăn ở dạng sử
dụng)
18
Bảng 1.4: Thành phần axít amin trong phụ phẩm tôm lên men (g/ 16g
N)
23
Bảng 2.1: Tỷ lệ bột sắn và sắn lát cho sản xuất thức ăn dạng khô (%) 37
Bảng 3.1: Sự biến đổi khối lợng thức ăn chế biến từ đầu tôm lên men
ĐTRSL trên cừu (%)
61
Bảng 3.12: Tỷ lệ tiêu hoá các chất dinh dỡng của thức ăn bổ sung
TSL
B
2
B, ĐTRSL trên cừu (%)
62
Bảng 3.13:
Giá trị năng lợng ớc tính của thức ăn chế biến từ đầu
tôm (kcal/kg VCK)
63
Bảng 3.14: Gía trị protein ớc tính của thức ăn chế biến từ đầu tôm
(g/kg VCK)
64
Danh mục các sơ đồ, đồ thị
Tên Nội dung Trang
Sơ đồ 1.1: Tiêu hoá và trao đổi nitơ trong dạ cỏ 8
Sơ đồ 1.2: Tóm tắt quá trình chuyển hoá hydratcacbon trong dạ cỏ 14
Đồ thị 3.1: Tỷ lệ phân giải VCK của thức ăn chế biến có đầu tôm 49
Đồ thị 3.2: Tỷ lệ phân giải protein của thức ăn chế biến có đầu tôm 53
Đồ thị 3.3: Tỷ lệ phân giải chitin của thức ăn chế biến có đầu tôm 57
Những chữ viết tắt dùng trong luận văn
Ký hiệu Chú thích
ADF Acid Detergent Fibre ( Xơ toan tính)
Ash Khoáng tổng số
ATP Adenozin Tri-photphat
Ca Can xi
CF Crude Fibre (Xơ thô)
P
ntestin grêle (Protein tiêu hoá ở ruột non)
PDIA Protéines alimentaires non dégradables dans le rumen et digestibles
dans iP
P
ntestin grêle (Protein của thức ăn không phân giải ở dạ cỏ,
đợc tiêu hoá ở ruột)
PDIE Protéines digestibles dans i
P
P
ntestin grêle lorsque iP
P
énergie est le
facteur limitant i
P
P
activité des microorganismes du rumen (Protein tiêu
hoá ở ruột khi năng lợng là yếu tố hạn chế sự phát triển của vi sinh
vật dạ cỏ)
PDIN Protéines digestibles dans i
P
P
ntestin grêle lorsque iazote est le facteur
limitant i
P
lại nói riêng. Năng suất vật nuôi có thể nâng cao nhờ sử dụng có hiệu quả các
nguồn phụ phẩm nông nghiệp (Lê Văn Liễn, Nguyễn Hữu Tào, 2004) [15]. Vì
vậy, để có nền chăn nuôi bền vững thì việc sử dụng công nghệ chế biến phụ
phẩm nông nghiệp và thuỷ hải sản nhằm nâng cao giá trị sử dụng là hết sức
quan trọng. Công nghệ chế biến bảo quản còn là biện pháp tận thu phế phụ
phẩm nông nghiệp và thuỷ hải sản cũng nh hạn chế ô nhiễm môi trờng do
sự phân huỷ tự do của chúng (Lê Văn Liễn, Nguyễn Hữu Tào, 2004) [15].
Nghiên cứu, chế biến và sử dụng phụ phẩm thuỷ hải sản nh: đầu, vỏ tôm,
xơng, vây, ruột cá nhỏ làm thức ăn cho gia súc nhai lại đã đợc các tác giả ở
nhiều nớc quan tâm vào những năm gần đây (Kjos, 1994 [63]; Evers và Caroll,
1998 [45]; Cobos và cộng sự, 2005 [38]). Hớng nghiên cứu của các tác giả này
là tập trung vào đánh giá khả năng tiêu hoá thức ăn chứa phụ phẩm thuỷ hải sản
đã lên men (cua, cá) trong dạ dày gia súc nhai lại, đồng thời xác định ảnh hởng
của loại thức ăn này đến năng suất thịt, sữa của bò, cừu. Kết quả nghiên cứu đã
cho thấy phụ phẩm thuỷ hải sản chứa nhiều chitin (trong tôm, cua) là nguồn thức
ăn protein quan trọng thích hợp với gia súc nhai lại.
ở nớc ta, các phụ phẩm động vật và thuỷ hải sản đã đợc nghiên cứu và
bổ sung cho vật nuôi đạt đợc kết quả cao nh các loại bột xơng, bột máu, bột
cá, bột đầu tôm. Tuy nhiên, ở loài gia súc nhai lại thì việc nghiên cứu bổ
sung phụ phẩm giàu protein trong khẩu phần còn hạn chế, đặc biệt là các phụ
phẩm thuỷ hải sản (chủ yếu là: cá, tôm).
đặc biệt trong phụ phẩm tôm có
chitin - một chất đa đờng có chứa nitơ, chất này chiếm khoảng 14 - 19% vật
2
chất khô (Watkins và cộng s, 1982 [115]; Nicholson và cộng sự, 1996 [79];
Ngoan L. D. và cộng sự, 2000 [78]). ở gia súc nhai lại, nhờ có hệ vi sinh vật
phong phú trong dạ cỏ có thể tiêu hoá chitin, biến chitin thành nguồn nitơ và
năng lợng cho chúng.
Phụ phẩm tôm bao gồm phần đầu, càng, vỏ và phần tôm vụn nát còn lại
xoang phình lớn, tại đây có các điều kiện môi trờng thuận lợi cho hệ vi
sinh vật (VSV) phát triển lên men phân giải hydratcacbon, các dạng nitơ
đơn giản và các hợp chất hữu cơ khác. Sản phẩm chủ yếu của quá trình lên
men tại đây là các axít béo bay hơi (VFA) nh: axít axetic, axít propionic,
axít butyric), mêtan (CH
B
4
B), cacbonic (COB
2
B), amoniac (NHB
3
B) và các
Adenozin Triphotphat (ATP) - là chất mang năng lợng cần thiết cho sự
sinh trởng, phát triển của VSV.
Gia súc nhai lại có thể tiêu hoá một khối lợng lớn xenluloza,
hemixenluloza và các dạng nitơ đơn giản nhờ cấu tạo đặc biệt của cơ quan tiêu
hoá. Dạ dày của gia súc nhai lại gồm 3 túi ở phía trớc: dạ cỏ, dạ tổ ong, dạ lá
sách - chúng đợc gọi là dạ dày trớc và một túi nằm ở phía sau là dạ múi khế
- chức năng tiêu hoá của phần này giống nh ở động vật dạ dày đơn. Phần dạ
dày trớc thờng chiếm khoảng 70 - 75% tổng dung tích của cơ quan tiêu hoá
(Theodorou và France, 1996) [110].
Phần dạ dày trớc, dạ cỏ là phần có dung tích lớn nhất (khoảng 100 lít ở
bò trởng thành có khối lợng từ 500 - 600 kg), chiếm hơn 90% dung tích dạ
dày trớc (Theodorou và France, 1996) [110]. Quá trình lên men phân giải
thức ăn xảy ra ở dạ cỏ và dạ tổ ong. Dạ cỏ có các điều kiện thuận lợi cho hoạt
động của quần thể VSV yếm khí phát triển, các điều kiện này gồm: độ pH dạ
cỏ gần nh trung tính (pH = 6 - 7) và tơng đối ổn định nhờ tác dụng đệm của
muối photphat và bicacbonat của nớc bọt (Theodorou và France, 1996)
[110], nhiệt độ trong dạ cỏ khá ổn định từ 38 - 42
P
P
9
P
- 10P
11
P
tế bào/ml dịch dạ
cỏ, chiếm khoảng 60% sinh khối VSV trong dịch dạ cỏ (Hungate, 1966) [54],
trong dạ cỏ có khoảng 60 loài vi khuẩn khác nhau đã đợc xác định, chủ yếu
là các vi khuẩn yếm khí và không có nha bào. Sự phân loại vi khuẩn dạ cỏ có
thể đợc tiến hành dựa vào cơ chất mà vi khuẩn sử dụng hay sản phẩm lên
men cuối cùng của chúng. Phần lớn vi khuẩn chủ yếu là tiêu hoá
Hydratcacbon vách tế bào thực vật, chúng bao gồm: Ruminococcus
flavefaciens, Ruminococcus albus, Bacteroides succinogenes và một số lợng
ít hơn là Butyrivibro fibrisolvens (Baldwin và Allison, 1983) [28]. Trong số
5
những loài vi khuẩn phân giải protein và sinh NH
B
3
B thì Peptostreptococus và
Clostridium có khả năng lớn nhất (Nguyễn Xuân Trạch, 2003) [22]. Sự phân
giải protein và axít amin để sản sinh ra NH
B
3
B có ý nghĩa vô cùng quan trọng vì
NH
B
3
B cần cho VSV dạ cỏ sử dụng để tổng hợp nên sinh khối protein của bản
xơ, phức hợp men tiêu hoá xơ của nấm dễ hoà tan hơn so với men của 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 vi khuẩn (Nguyễn Xuân Trạch, 2003)
[22]. Sự công phá thức ăn của nấm cho phép vi khuẩn bám chắc vào cấu trúc
6
tế bào và tiếp tục phân giải xenluloza. Với khẩu phần nhiều xơ, sinh khối nấm
men có thể lên tới 10% tổng sinh khối VSV dạ cỏ.
Động vật nguyên sinh (Protozoa)
Số lợng protozoa có thể đạt tới trên 10
P
6
P
con/ml dịch dạ cỏ ở gia súc ăn
nhiều xơ và có thể chiếm tới 40% tổng sinh khối VSV trong dịch dạ cỏ. Trái
lại, khẩu phần có nhiều tinh bột và đờng thì mật độ chỉ đạt 400.000 con/ml
dịch dạ cỏ. Tuy nhiên, vì sao số lợng protozoa thờng nhiều hơn yêu cầu cho
hoạt động bình thờng của dạ cỏ vẫn còn là điều bí ẩn (Van Soest, 1984)
[112]. Một số loại protozoa cũng có men phân giải xenluloza, nhng số lợng
không nhiều (Coleman, 1988) [40].
Phần chất hữu cơ của xác chết protozoa đợc tiêu hoá trong dạ cỏ. Tuy
nhiên, phần đóng góp của chúng vào protein VSV đi xuống dạ múi khế rất
nhỏ (Weller và Pilgrim, 1974) [116]. Ngời ta đã biết là: Protzoa ăn vi khuẩn
theo phơng thức thực bào (Coleman, 1964) [39] và do đó đã làm giảm sinh
khối vi khuẩn. Nguồn nitơ đáp ứng nhu cầu của chúng là những mảnh protein
thức ăn và vi khuẩn, mỗi protozoa có thể thực bào 600 - 700 vi khuẩn trong
một giờ ở mật độ vi khuẩn 10
P
9
P
B
2
B, CHB
4
B, NHB
3
B,
và ATP. ATP tạo ra trong quá trình lên men bị thuỷ phân cung cấp năng lợng
cho quá trình tổng hợp tế bào VSV từ các chất trao đổi trung gian và từ các cơ
chất có trong dịch dạ cỏ (nh các axít béo bay hơi cấp thấp, axít amin, NH
B
3
B,
CO
B
2
B, các vitamin). Chất dinh dỡng cung cấp cho những gia súc ăn khẩu
phần có xơ là các axít béo bay hơi và các thành phần có thể tiêu hoá đợc của
các tế bào VSV.
Đặc điểm của tiêu hoá trong dạ cỏ là tiêu hoá yếm khí và tuân theo
những quy luật nghiêm ngặt của các phản ứng hoá học, sự thay đổi về nồng độ
của bất cứ sản phẩm lên men nào cũng sẽ làm thay đổi cân bằng các sản phẩm
khác. Tăng tổng hợp tế bào VSV do ảnh hởng những chất hữu cơ nào đó sẽ
làm giảm các sản phẩm khác nh các axít béo bay hơi, CO
B
2
B, CHB
4
B và nhiệt
(Blaxter, 1967 [34]; Leng, 1982 [66].)
8 Tế bào vi khuẩn
7 9 10
Protein Protein Peptit
thoát qua Vi sinh vật Axit amin NH
B
3
B
Sơ đồ 1.1: Tiêu hoá và trao đổi nitơ trong dạ cỏ
(Nguồn: Beever, 1996 [32]; Nolan, 1996 [81])
UGhi chú:U Vòng ovan: tế bào vi sinh vật; 1: Thuỷ phân protein do men proteaza của vi
khuẩn, protozoa và nấm; 2: Pepit đợc vận chuyển chủ động qua thành tế bào; 3: Phân giải peptit;
4: Khử amin; 5: Tổng hợp protein trong tế bào; 6: Đồng hoá, bài tiết hoặc cân bằng axit amin,
amoniac của vi sinh vật; 7: Protein thoát qua; 8: protein vi sinh vật; 9: Dòng peptit, axit amin
ngoài tế bào; 10: Dòng amoniac ngoài tế bào; 11: Hấp thu amoniac qua vách dạ cỏ; 12: Dòng urê
nội sinh đi qua thành dạ cỏ; 13: Các chất chứa nitơ do tế bào bài tiết và các mảnh tế bào vỡ ra;
14: Protozoa thực bào các protein vi khuẩn.
Tế bào rơi rụng
Thức ăn
(protein thật, nitơ phi protein)
Nớc bọt 9
Protein thức ăn đầu tiên đợc biến đổi thành các peptít, sau đó thành
các axít amin và NH
B
3
B trong dạ cỏ bởi men proteaza và peptidaza của VSV
tiếp tục bị phân giải thành CO
B
2
B, axít béo bay hơi, NHB
3
B. Trong khi hoạt động
phân giải protein của VSV dạ cỏ đạt cao nhất, thì hoạt động này của protozoa
lại khá yếu. Tuy nhiên, protozoa lại nuốt và tiêu hoá các mảng protein và
VSV, quá trình tiêu hoá này giải phóng NH
B
3
B và axít béo bay hơi vào môi
trờng dạ cỏ. Các hoạt động kiểu này của protozoa giải thích tại sao sự có mặt
10
protozoa làm giảm lợng axít amin trôi xuống ruột từ dịch dạ cỏ (Ivan và cộng
sự, 1991) [59].
Khả năng phân giải protein của thức ăn trong dạ cỏ phụ thuộc vào các
yếu tố nh nồng độ enzyme phân giải protein, thời gian tiếp xúc giữa enzyme
và cơ chất, cấu trúc của protein và khả năng tiếp xúc của protein với enzyme
(Hogan và Hemsley, 1976) [52]. Số lợng VSV có mặt cũng ảnh hởng trực
tiếp tới nồng độ enzyme phân giải protein trong dạ cỏ (Huber và Kung, 1981)
[53]. Bản chất của khẩu phần dờng nh cũng ảnh hởng đến các enzyme
phân giải protein (Tamminga, 1981) [108] bởi vì các loài VSV khác nhau đòi
hỏi các cơ chất khác nhau. Bằng chứng về mối quan hệ này có đợc khi quan
sát thấy sự có mặt của những độc tố nào đó hoặc sự có mặt của protozoa, hay
các thực khuẩn thể làm giảm số lợng VSV thì đồng thời cũng làm giảm số
lợng enzyme phân giải protein.
Thời gian protein của thức ăn lu lại trong dạ cỏ cũng là một yếu tố
quan trọng ảnh hởng đến mức độ phân giải protein (Leng và Nolan, 1984)
lên, thời gian thức ăn lu lại dạ cỏ giảm đi thì số lợng protein thoát qua
tăng lên (Tamminga, 1979) [107].
Lợng thức ăn ăn vào, đặc biệt là trong trờng hợp của các khẩu phần
thức ăn tinh có thể ảnh hởng đến phân giải protein thông qua việc làm thay
đổi độ pH của dạ cỏ. Tăng lợng thức ăn ăn vào luôn đi kèm với giảm pH dịch
dạ cỏ, pH giảm sẽ làm giảm số lợng vi sinh vật dạ cỏ và do đó giảm hoạt
động phân giải protein. Giảm độ pH của dịch dạ cỏ cũng ảnh hởng đến khả
năng hoà tan của các protein thức ăn, các protein này thờng có điểm đẳng
điện bình thờng: 6,5 - 6,8 trong pH của môi trờng dạ cỏ (Satter, 1986)
[101]. Nh vậy, lợng thức ăn ăn vào có thể ảnh hởng đến tỷ lệ và tốc độ
12
phân giải protein của khẩu phần một cách gián tiếp thông qua các ảnh hởng
của nó đến thời gian thức ăn lu lại trong dạ cỏ và pH dạ cỏ. Độ pH của dung
dịch dạ cỏ cũng ảnh hởng đến các điều kiện cần thiết cho quá trình phân giải
xenluloza và protein (Bartley và cộng sự, 1985) [30]. Dờng nh pH dạ cỏ
trong khoảng 6 - 7 là tối u cho phân giải protein vì ở trong khoảng pH này
hoạt lực của cả hai enzyme thuỷ phân protein và enzyme khử amin đều cao
nhất. Điều này giải thích vì sao ở khẩu phần có tỷ lệ thức ăn thô cao, protein
thức ăn lại bị vi sinh vật dạ cỏ phân giải nhiều hơn so với khẩu phần thức ăn
tinh là khẩu phần thờng tạo ra pH dạ cỏ thấp (Owens và Bergen, 1983 [89];
Owens và cộng sự, 1984 [90]; Bartley và cộng sự, 1985 [30]).
Các yếu tố dinh dỡng của khẩu phần:
Các protein của thức ăn trong dạ cỏ đợc phân giải ở các tốc độ và tỷ lệ
khác nhau: 20 - 90% đối với protein của thức ăn tinh và 70 - 90% đối với
protein của thức ăn thô (Hvelplund và Madsen, 1995) [56]. Sự khác nhau về
mức độ phân giải protein trong dạ cỏ chủ yếu là do sự sai khác về độ hoà tan
của protein (Kempton và cộng sự, 1978 [61]; Zinn và cộng sự, 1981 [121]).
Độ hoà tan của protein trong một loại thức ăn và giữa các loại thức ăn trong
các dung môi khác nhau thờng rất biến động và đó chính là một nguyên
B và CHB
4
B ( sơ đồ 1.2). Theo Van Soest (1982) [111], nguồn dinh
dỡng có thể thu nhận đợc từ nguồn thức ăn thô xơ gồm các chất hữu cơ hoà
tan, xơ không tan trong môi trờng axít (ADF) và xơ không tan trong môi
trờng trung tính (NDF). Trong quá trình lên men tiêu hoá thì VSV sẽ phân
giải các chất tiềm tàng có trong thức ăn thô để tạo ra các sản phẩm dinh
dỡng. Hầu hết VSV tiêu hoá chất xơ bằng cách bám vào các mẩu thức ăn,
song cũng có một số loài vi khuẩn tiết enzyme ra ngoài môi trờng để tiêu hoá
xơ (Từ Quang Hiển và Phan Đình Thắm, 2002) [9]. VSV bám vào các tiểu
phần thức ăn thô xơ rồi thuỷ phân từng phần xenluloza và hemixenluloza nhờ
các enzyme của chúng, quá trình thuỷ phân này sinh ra các loại đờng đơn
(glucoza, xyloza), đờng đơn sau đó lại tiếp tục lên men để tạo ra năng
lợng dới dạng ATP và các axít béo bay hơi. Đó là các axít axetic, propionic,
Copyright: Tài liệu đại học ©