HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

TRẦN THỊ HUẾ

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VÀ SỰ BIẾN ĐỔI CỦA HỆ
VI SINH VẬT TRONG CỎ VOI VÀ CÂY NGÔ Ủ CHUA

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI, NĂM 2015


HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

TRẦN THỊ HUẾ

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VÀ SỰ BIẾN ĐỔI CỦA HỆ VI
SINH VẬT TRONG CỎ VOI VÀ CÂY NGÔ Ủ CHUA

Chuyên ngành: Chăn nuôi
Mã số: 60.62.01.05

Người hướng dẫn khoa học:
TS. Nguyễn Thị Tuyết Lê

HÀ NỘI, NĂM 2015


LỜI CAM ĐOAN

- Tôi xin cam đoan: số liệu và kết quả theo dõi sử dụng trong luận văn này là


ii


MỤC LỤC
Lời cam đoan ................................................................................................................ i
Lời cảm ơn ................................................................................................................... ii
Mục lục ...................................................................................................................... iii
Danh mục từ viết tắt ..................................................................................................... v
Danh mục bảng ........................................................................................................... vi
Danh mục hình ........................................................................................................... vii
Trích yếu luận văn ..................................................................................................... viii
Thesis Abstract ............................................................................................................ ix
Phần 1. Mở đầu .......................................................................................................... 1
1.1.

Đặt vấn đề ....................................................................................................... 1

1.2.

Mục đích – yêu cầu ......................................................................................... 2

1.2.1.

Mục đích ......................................................................................................... 2

1.2.2.

Yêu cầu ........................................................................................................... 2



Lên men VSV ................................................................................................. 8

2.3.

Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng thức ăn ủ chua ........................................... 12

2.3.1

Chất lượng nguyên liệu ủ............................................................................... 12

2.3.2

Chất lượng lên men. ...................................................................................... 13

2.4

Các chỉ tiêu cơ bản đánh giá chất lượng thức ăn ủ chua ................................. 15

2.4.1

Nguyên lý đánh giá chất lượng thức ăn ủ chua ............................................... 15

2.4.2.

Quá trình ủa chua thức ăn .............................................................................. 16

2.4.3

Phương pháp đánh giá chất lượng thức ăn ủ chua .......................................... 20

3.3.

Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 24

3.3.1

Nguyên vật liệu ............................................................................................. 24

3.3.2

Bố trí thí nghiệm: .......................................................................................... 25

3.3.3

Phương pháp phân tích thành phần hóa học của cỏ voi và cây ngô cả bắp
giai đoạn chín sáp: ......................................................................................... 26

3.3.4.

Phương pháp xác định các chỉ tiêu theo dõi ................................................... 26

3.4

Xử lý số liệu .................................................................................................. 28

Phần 4. Kết quả và thảo luận ................................................................................... 29
4.1.

Xác định thành phần hoá học của cỏ voi và cây ngô chín sáp trước khi ủ chua .......29


Kết luận......................................................................................................... 58

5.1.1

Đánh giá chất lượng thức ăn ủ chua ............................................................... 58

5.1.2.

Kết quả xác định thành phần các nhóm VSV trong cỏ voi và cây ngô ủ chua ............59

5.2.

Kiến nghị ...................................................................................................... 59

Tài liệu tham khảo ...................................................................................................... 60

iv


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
0

C

Nghĩa tiếng Việt
Độ Celsius

CĐC


NMU

Ngô muối

NRM

Ngô rỉ mật và muối

G

Gam

Pr

Protein

TB

Tế bào

TN

Thí nghiệm

VSV

Vi sinh vật

VSVHKTS


Bảng 4.3. Chất lượng cây ngô ủ chua trong thời gian bảo quản 90 ngày (n=3)............ 33
Bảng 4.4. Biến động hàm lượng VCK, pH, protein thô và N-NH3 của cỏ voi ủ
chua (n=3).................................................................................................. 37
Bảng 4.5. Hàm lượng VCK, protein thô và N-NH3 của cây ngô ủ chua (n=3) ............. 39
Bảng 4.6. Biến động hàm lượng các axit hữu cơ của cỏ voi ủ chua............................. 44
Bảng 4.7. Biến động hàm lượng các axit hữu cơ trong cây ngô ủ chua ....................... 46
Bảng 4.8. Thành phần các nhóm VSV trong cỏ voi ủ chua(n=3) ................................ 50
Bảng 4.9. Thành phần các nhóm vi sinh vật có mặt trong cây ngô ủ chua (n=3) ......... 54

vi


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Nhiệt độ tối ưu của các loại vi sinh vật lên men thức ăn ủ........................... 5
Hình 2.2. Lên men hiếu khí và yếm khí của các VSV trong quá trình ủ chua.............. 9
Hình 2.3. Tương quan giữa hàm lượng VCK và độ ẩm của nguyên liệu ủ ................ 13
Hình 3.1. Phản ứng Catalase .................................................................................... 28
Hình 4.1. Một số hình ảnh đánh giá cảm quan cỏ voi ủ chua .................................... 32
Hình 4.2

Một số hình ảnh đánh giá cảm quan cây ngô ủ chua ................................. 35

Hình 4.3. Hàm lượng VCK, protein thô và N-NH3 của cỏ voi ủ chua ....................... 38
Hình 4.4. Hàm lượng VCK, protein thô và N-NH3 của cây ngô ủ chua .................... 41
Hình 4.5. Hàm lượng các axit hữu cơ của các công thức cỏ ủ chua .......................... 45
Hình 4.6. Hàm lượng axit hữu cơ của các công thức cây ngô ủ chua ........................ 47
Hình 4.7.

Thành phần các nhóm vi sinh vật có mặt trong cỏ voi ủ chua 30 ngày ...............51




THESIS ABSTRACT

Making silage is one of the common measures and the most widely used is
used for storage and processing of forages. The quality of the silage depend
many factors; Assessing the quality of silage in the experiment is arranged
elephant grass regeneration cabinet at 40 days of age and whole corn wax
maturity stage at the Laboratory of Department of Nutrition and Food Animal
Science, Academy Agriculture Vietnam. Best quality silage silage molasses
recipes CMA, NMA, CRM, NRM: yellow material is not wet sticky dark brown
and not musty, sour smell but still smelling acid leaks. Values ranged from 3.78
to 4.28 pH; proportion of the formula DM silage molasses CMA, CRM, NMA,
NRM always have the lowest loss, ranging from 1.15% to 4.65%; Lowest crude
protein ranged from 0.35% to 1.79%; N-NH3 levels in formula incubated 5.11%
to 7.03 molasses%; lactic acid content (%) in the recipe brewed with molasses
highest, ranging from 1.30% to 1.58%; Acetic acid content (%): the highest in
salt formulations ranged annealed to 0.52% and 0.21% lower in the recipe
brewed with molasses ranged from 0.04% to 0.26%. Lactic bacteria account for
the high number in the recipe brewed with molasses, ranging from 194,17.106
TB / g to 361,33.106 TB / g;

ix


PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Một trong những thách thức lớn nhất đối với ngành chăn nuôi gia súc nhai
lại, ở nước ta là việc thỏa mãn đủ nhu cầu nguồn thức ăn thô xanh chất lượng
cao. Mặc dù Việt Nam là một nước nông nghiệp với khí hậu nhiệt đới, thảm thực

1.2.1. Mục đích
Đánh giá chất lượng và sự biến đổi hệ vi sinh vật trong cỏ voi và cây ngô ủ
chua qua 90 ngày bảo quản để tạo cơ sở cho việc nghiên cứu sử dụng các chất bổ
trợ cho hoạt động của hệ vi sinh vật có lợi trong quá trình lên men.
1.2.2. Yêu cầu
- Đánh giá chất lượng thức ăn ủ chua trên các chỉ tiêu: Đánh giá cảm
quan, thành phần dinh dưỡng.
- Đánh giá sự biến động thành phần các nhóm vi sinh vật chủ yếu trong thức
ăn ủ chua: vi khuẩn lactic, Bacillus sp, nấm men, nấm mốc, Clostridium sp.

2


PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Ủ CHUA THỨC ĂN XANH
2.1.1. Nguyên lý
Ủ chua là một phương pháp bảo quản thức ăn xanh dựa trên sự lên men
của các vi khuẩn (VK) lactic trong điều kiện yếm khí. Các VK lactic chuyển hoá
các nguồn carbohydrate dễ lên men trong thức ăn thành các axit hữu cơ (chủ yếu
là axit lactic) làm giảm độ pH và ức chế sự phát triển của các vi khuẩn không
mong muốn (clostridia, enterobacteria...vv).
Quá trình ủ chua được chia làm 4 giai đoạn (Weinberg và cs, 1996):
• Lên men hiếu khí: thường kéo dài vài giờ và được đặc trưng bằng sự giảm
lượng khí oxy do hô hấp tế bào, tăng hoạt động của các enzyme protease và
carbohydrase thực vật và sự hoạt động của các VK hiếu khí, yếm khí tuỳ tiện. Ở
thời kỳ này, pH hố ủ dao động từ 6,0-6,5.
• Giai đoạn lên men yếm khí: gồm 2 giai đoạn lên men dị hình và lên men
đồng hình. Quá trình lên men này sản sinh các axit hữu co như axit lactic, axit
axetic… và làm giảm pH của hố ủ xuống mức 3,8-4,2. Giai đoạn này kéo dài từ
vài này đến vài tuần.

còn khi độ ẩm dưới 45% vi khuẩn này không thể phát triển được lúc này chỉ có
nấm mới có thể phát triển và sinh sản trong độ ẩm nguyên liệu dưới 45%. Khi độ
ẩm nguyên liệu thấp, quá trình ủ nén không chặt tạo điều kiện cho vi khuẩn gây
thối và nấm mốc phát triển. Độ ẩm nguyên liệu trên 75% ảnh hưởng xấu đến chất
lượng thức ăn ủ chua. Điều này được giải thích như sau: do độ ẩm thấp việc hình
thành số lượng axit lactic cần thiết cho quá trình ủ chậm, còn số lượng axit
butyric tăng. Mặt khác, khi độ ẩm quá cao thì khi đầm nén các chất dinh dưỡng
bị mất đi cùng nước dịch chảy ra ngoài hố ủ (trong đó có một lượng đáng kể
đường dễ lên men).
Độ ẩm của một số loại thức ăn ủ chua trong giai đoạn thu hoạch thường
cao hơn độ ẩm tối ưu, nếu đem ủ chua ngay thì thức ăn ủ chua không đạt chất
lượng cao. Để giảm độ ẩm của nguyên liệu trước khi ủ chua cần phải phơi héo,
song thời tiết không phải lúc nào cũng thuận lợi cho việc thực hiện theo biện
pháp này. Một trong các biện pháp làm giảm độ ẩm của nguyên liệu ủ là bổ sung
vào nguyên liệu ủ những thức ăn có độ ẩm thấp, chẳng hạn như rơm.
Trong ủ chua nguyên liệu ủ có độ ẩm cao thì thông thường thức ăn sẽ bị quá
chua (pH từ 3,5 – 3,8) và có mặt của axit butyric. Trong trường hợp này để thức ăn
ủ chua có chất lượng cao, cần bổ sung 1 lượng rơm khô đó đó cắt nhỏ là 10 – 15%
vào cùng với nguyên liệu ủ chua, nhằm hạn chế độ ẩm cao trong nguyên liệu ủ. Kỹ
thuật ủ chua như sau (đối với qui mô ủ lớn); đáy của hầm ủ lót một lớp rơm (đó cắt
nhỏ) dày 80 – 100 cm, trên lớp rơm là lớp nguyên liệu ủ dày 30 – 40 cm tiếp là rơm
10 – 20 cm, ... lớp trên cùng là lớp nguyên liệu ủ. Hố ủ được nèn chặt và dồn hết

4


không khí ra, tạo môi trường yếm khí. Rơm dùng trong ủ chua phải là rơm tốt,
không được thối mốc (Nguyễn Văn Hải, 2006).
- Nhiệt độ: Giữa các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của các chủng loại vi
sinh vật trong hố ủ thì yếu tố nhiệt độ được ứng dụng để điều khiển hướng lên men

Cầu khuẩn lactic lên men lạnh

200C

Vi khuẩn lactic hình gậy lên men lạnh

150C
100C
Hình 2.1. Nhiệt độ tối ưu của các loại vi sinh vật lên men thức ăn ủ
(Dương Hữu Thời, Dương Thanh Liêm và cs.,1982)
Dựa vào nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển vi khuẩn ta có sự tác động vào
hố ủ để làm sao hạn chế thời gian ở nhiệt độ thuận lợi cho vi khuẩn Butyric phát
triển càng thấp càng tốt.

5


2.2 CÁC QUÁ TRÌNH SINH HOÁ VÀ VI SINH VẬT HỌC DIỄN RA
TRONG QUÁ TRÌNH Ủ CHUA THỨC ĂN
Quá trình sinh hóa và VSV học diễn ra trong hố ủ bao gồm:
2.2.1. Hô hấp hiếu khí
Thức ăn xanh sau khi được thu cắt, tế bào thực vật vẫn tiếp tục quá trình hô
hấp hiếu khí. Trong quá trình này, đường hexose bị ôxi hoá giải phóng CO2, H2O
và nhiệt. Ở từng cây thức ăn riêng rẽ thì nhiệt này nhanh chóng toả vào không
khí, nhưng trong thiết bị ủ (túi, bể, hào, hố ủ …) nhiệt sinh ra sẽ làm tăng nhiệt
độ của khối ủ. Nhiệt độ cao càng làm tăng quá trình hô hấp hiếu khí. Chỉ vài giờ
sau khi ủ, nhiệt độ của khối ủ lên tới 60 - 700C. Các sản phẩm của hô hấp hiếu
khí không có ích cho việc ủ chua thức ăn. Ngược lại, trong điều kiện nhiệt độ
cao, nước bốc hơi rồi sau đó nhỏ xuống lớp trên khối thức ăn ủ và làm cho lớp
thức ăn này bị mốc.

nước của khối ủ.
2.2.2 Hô hấp yếm khí
Bắt đầu với quá trình lên men dị hình khi oxy trong hố ủ được sử dụng
hết. Quá trình này diễn ra nhờ các vi khuẩn sinh axit lactic dị hình như
Lactobacillus brevis và Leuconostoc mesenteroides. Trong quá trình này, đường
được tiếp tục phân giải để hình thành axit lactic, axit axetic và rượu.
C6H12O6

3C2H5OH + 3CO2 + 25 Kcal

2C2H5OH + 5O2

2C2H4O6 + 2H2O

Quá trình này kéo dài từ 24-72h, tuy nhiên hàm lượng các axit hữu cơ sản
sinh trong quá trình này còn ít không đủ lớn để bảo quản thức ăn. Trong quá trình
này, pH của hố ủ giảm xuống đến mức 5,0.
Quá trình lên men yếm khí tiếp theo đó là quá trình lên men đồng hình với sự
hoạt động mạnh mẽ của các vi khuẩn lactic đồng hình như Lactobacillus plantarum,
Pediococcus pentosaceus.... Quá trình này kéo dài từ 10 ngày cho đến 3 tuần. Axit
lactic được sản sinh ra với hàm lượng lớn sẽ làm giảm nhanh chóng pH của hố ủ
xuống 3,8-4,2. Ở mức pH này, hầu hết các VSV gây hư hỏng/gây thối và gây bệnh
có mặt trong hố ủ sẽ bị ức chế và thức ăn sẽ được bảo quản lâu dài.
2.2.3 Phân giải protein
Trong thức ăn xanh tới 77 - 90% nitơ tổng số là nitơ protein. Sau khi thu
cắt, hoạt động phân giải protein trong thức ăn bắt đầu. Chỉ sau vài ngày được
phơi héo trên đồng, lượng protein trong thức ăn giảm tới 50%. Sản phẩm của sự
phân giải protein là axit amin, peptides. Mức độ phân giải protein biến động phụ
thuộc vào loài thực vật, hàm lượng chất khô và nhiệt độ. Sự phân giải protein sẽ
bị hạn chế khi pH của khối ủ giảm.

1.000 – 1.000.000

Nấm men

1.000 – 100.000

Nấm mốc

1.000 – 10.000

Clostridia (bào tử)

100 – 1.000

Bacilli (bào tử)

100 – 1.000

VK sinh axit axetic

100 – 1.000

VK sinh axit propionic

10 – 1.000

Nấm và vi khuẩn hiếu khí chiếm ưu thế trong thức ăn xanh, nhưng khi môi
trường yếm khí được thiết lập chúng nhanh chóng bị thay thế bởi nhóm VSV có
khả năng sống trong điều kiện không có oxi. Nhóm này bao gồm: vi khuẩn lên
men lactic, Clostridia và Enterobacteria.

một số axit amin. Sự có mặt của axit butyric chứng tỏ điều kiện ủ chua không
được đảm bảo, protein bị phân giải, sự hình thành một số sản phẩm độc cho sức
khoẻ gia súc. Sự phát triển của nhóm vi khuẩn lên men butyric sẽ bị hạn chế bằng
cách hạ nhanh pH của khối thức ăn xuống 4,2.
b. Clostridia
Clostridia là nhóm VK yếm khí tuyệt đối, sinh bào tử, bắt màu Gram
dương. Chúng thường có mặt ở các bộ phận khác nhau của cây, cỏ trồng trong
thời gian thu hoạch ở dạng bào tử. Clostridia có thể lên men carbohydrates, axit
lactic cũng như các axit amin và protein. Vì vậy, chúng là nguyên nhân gây giảm
chất lượng của thức ăn và hình thành các amin sinh học (McDonald, 1981; Oude
Elferink et al., 1999). Nguyên liệu ủ chua nhiễm Clostridia thường có mùi khó
chịu do hàm lượng axit butyric cao.
Nhóm vi khuẩn Clostridia được chia thành 3 nhóm (McDonald, 1981):
- Saccharolytic Clostridia (Clostridium butyricum và Clostridium
tyrobutyricum) lên men axit lactic và đường hoà tan tạo thành axit butyric, làm
tăng pH của khối ủ.
- Proteolytic Clostridia (Clostridium bifermentans và Clostridium
sporogenes) phân giải các axit amin để tạo thành axit axetic, axit butyric, amines
và amoniac.
- Saccharo-proteolytic(Clostridium perfringens): phân giải cả carbohydrate
và protein
Clostridia phát triển tốt nhất khi pH từ 7,0 - 7,4. Chúng không chịu được
môi trường axit, pH hạ xuống 4,2 sẽ ức chế hoàn toàn sự phát triển của nhóm
này. Clostridia cũng rất nhạy cảm với độ ẩm của nguyên liệu thức ăn đem ủ,
chúng phát triển rất mạnh trong điều kiện ẩm độ cao. Với những thức ăn có hàm
lượng chất khô thấp (dưới 15%) thì mặc dù pH có hạ xuống 4,0 cũng không ức
chế được sự phát triển của nhóm này (Mc Donald, 1991). Hàm lượng chất khô
của thức ăn đem ủ cao (30 - 40%) sẽ hạn chế rõ rệt sự phát triển của nhóm
clostridia.
Ngoài ảnh hưởng xấu đến chất lượng thức ăn ủ chua, bào tử của (các

thể sinh trưởng tốt ở mức pH axit 3,5 hoặc thấp hơn. Các Vi khuẩn sinh axit
axetic và nấm mốc cũng sinh trưởng tốt ở điều kiện pH này nhưng chúng sinh
trưởng chậm hơn so với nấm men. Nấm men có thể lên men đường và axit lactic
trong điều kiện hiếu khí, vì vậy làm tăng pH của hố ủ và mở đường cho các VSV
gây hư hỏng thức ăn phát triển, đặc biệt khi pH>4,5. Nấm men cũng có khả năng
lên men đường trong điều kiện yếm khí để sản sinh rượu. Các loài nấm men
trong thức ăn ủ chua là Candida, Saccharomyces và Torulopsis. (Muck, 2010).

11


f. Nấm mốc:
Nấm mốc có sẵn trong đất trồng và trên cây thức ăn, phát triển dưới dạng
đơn bào (nấm men) hoặc sợi đa bào (nấm mốc).
Đại đa số nấm mốc là những loài ưa khí nghiêm ngặt nên chúng chỉ phát
triển trên bề mặt của thức ăn ủ chua. Đã phân lập được rất nhiều loài nấm mốc
trên các loại thức ăn ủ chua khác nhau, và phần lớn chúng đều có khả năng sản
sinh ra độc tố mycotoxin.
Có ít trường hợp gia súc mắc bệnh ngộ độc mycotoxin cấp tính khi sử dụng
thức ăn ủ chua một phần do một số loại mycotoxin như zearelenone, ochratoxin
và một số trichothecenes đã được vi khuẩn dạ cỏ phân giải. Nhưng các ảnh
hưởng của mycotoxin đến tỷ lệ thụ thai, miễn dịch, hệ thần kinh của gia súc đã
được chứng minh khi gia súc ăn thức ăn ủ chua đã bị hỏng do tiếp xúc một thời
gian dài với không khí. Cũng cần tránh nguy cơ độc tố mycotoxin tiếp xúc với
con người trong công việc, sự dây nhiễm vào thức ăn của con người. Không nên
cho gia súc ăn thức ăn ủ chua đã bị mốc, đồng thời phải cẩn trọng khi tiếp xúc.
Nén chặt và bịt kín thiết bị ủ hạn chế tối đa thức ăn ủ chua tiếp xúc với
không khí sẽ ngăn chặn được nấm mốc. Chỉ cần một lỗ hở, lỗ thủng để không khí
lọt vào khối ủ sẽ gây ra một khoảng mốc lớn trong khối ủ.
Sau khi mở túi ủ, bể ủ để lấy thức ăn cho gia súc ăn thì có nguy cơ thức ăn

2.3.2 Chất lượng lên men.
Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng lên men bao gồm: hàm lượng đường
hoà tan, nhiệt độ ủ, VSV, điều kiện yếm khí, độ ẩm của nguyên liệu ủ.
a. Hàm lượng đường hoà tan
Thành công của việc ủ chua tùy thuộc vào hàm lượng đường trong nguyên
liệu, chất này sẽ cung cấp cơ chất cho vi khuẩn lactic lên men thành axit lactic
mà nồng độ tích lũy của nó sẽ hạ pH của khối thức ăn xuống mức cần thiết (4,2).
Người ta đưa ra khái niệm “hàm lượng đường tối thiểu” khi ủ chua như sau: Hàm
lượng đường tối thiểu là hàm lượng đường cần thiết để hình thành nên axit hữu

13


cơ trong quá trình lên men thức ăn, mà axit hữu cơ này đủ để hạ pH của khối
thức ăn xuống 4,2. Hàm lượng đường tối thiểu sẽ khác nhau ở các nguyên liệu
thức ăn khác nhau (do có hệ đệm khác nhau).
Dựa vào tương quan giữa hàm lượng đường thực tế và hàm lượng đường tối
thiểu người ta chia các nguyên liệu thức ăn thành 3 nhóm sau (Pilz and Keiser,
2004):
+ Nhóm dễ ủ chua: Nguyên liệu thức ăn thuộc nhóm này có hàm lượng
đường thực tế cao hơn so với hàm lượng đường tối thiểu. Khi tiến hành ủ chua
nhóm thức ăn này không cần thiết phải bổ sung thêm đường hoà tan.
Đối với cây hoà thảo có hàm lượng đường hoà tan trên 10% chất khô có thể
ủ chua dễ dàng không cần phải bổ sung thêm đường.
+ Nhóm khó ủ chua: Nguyên liệu thức ăn thuộc nhóm này có hàm lượng
đường thực tế xấp xỉ hàm lượng đường tối thiểu. Nguy cơ thức ăn ủ chua bị hỏng
cao nếu không đảm bảo được các yếu tố kỹ thuật khi ủ.
+ Nhóm không ủ chua được: Nguyên liệu thức ăn thuộc nhóm này có hàm
lượng đường thực tế thấp hơn so với hàm lượng đường tối thiểu. Không thể tiến
hành ủ chua đơn độc nhóm thức ăn này vì axit hữu cơ sinh ra không đủ hạ pH