Tải bản đầy đủ

Ảnh hưởng của việc bổ sung tanin từ phụ phẩm chè xanh đến sinh trưởng, hiệu quả sử dụng thức ăn và mức độ phát thải khí mêtan từ dạ cỏ của bò thịt

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN VĂN THÀNH

ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC BỔ SUNG TANIN TỪ PHỤ
PHẨM CHÈ XANH ĐẾN SINH TRƯỞNG, HIỆU QUẢ SỬ
DỤNG THỨC ĂN VÀ MỨC ĐỘ PHÁT THẢI KHÍ MÊTAN
TỪ DẠ CỎ CỦA BÒ THỊT
Chuyên ngành:

Chăn nuôi

Mã số:

60.62.01.05

Ngươi hương dan khoa học:

1. TS. Chu Mạnh Thắng
2. PGS.TS. Mai Thị Thơm


NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên
cứu được trình bày trong luận văn là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo
vệ lấy bất kỳ học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cám
ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều được chỉ rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày

tháng

năm 2016

Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Thành

i


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận được
sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè,
đồng nghiệp và gia đình.
Nhân dịp hoàn thành luận văn, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết
ơn sâu sắc TS. Chu Mạnh Thắng – Viện Chăn nuôi và PGS.TS Mai Thị Thơm - Học
viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và
tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo,
Bộ môn Chăn nuôi Chuyên khoa, Khoa Chăn nuôi - Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã
tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn. Đặc
biệt tôi muốn gửi lời cảm ơn đến TS. Trần Hiệp - bộ môn Chăn nuôi chuyên khoa đã
giúp đỡ tôi trong quá trình phân tích, xử lý số liệu thực hiện đề tài.
Tôi cũng xin gửi lời cám ơn tới Viện chăn nuôi, đơn vị chủ trì đề tài Độc lập cấp
Nhà nước (Mã số ĐTĐL.2012-G/04) đã tạo điều kiện về kinh phí để triển khai đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn đến ông Nguyễn Văn Sơn - chủ trang trại chăn nuôi


bò thịt tại thôn Đông Chi, xã Lệ Chi, huyện Gia Lâm, Hà Nội đã giúp đỡ và tạo điều
kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều
kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận
văn

Hà Nội, ngày

tháng

năm 2016

Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Thành

ii


MỤC LỤC
Lời cam đoan ..................................................................................................................... i
Lời cảm ơn ........................................................................................................................
ii Mục lục ...........................................................................................................................
iii
Danh
mục
các
từ
viết
tắt
................................................................................................... v Danh mục bảng
................................................................................................................ vi Danh mục biểu
đồ ........................................................................................................... vii Trích yếu luận
văn ......................................................................................................... viii Thesis
abstract.................................................................................................................. ix Phần
1. Mở đầu ............................................................................................................... 1
1.1.
Tính cấp thiết của đề tài...................................................................................... 1
1.2.
Mục tiêu của đề tài.............................................................................................. 2
1.3.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ............................................................................
2
Phần 2. Tổng quan tài liệu ............................................................................................. 3
2.1.
Đặc điểm tiêu hóa của gia súc nhai lại ............................................................... 3
2.1.1.
Đặc điểm của dạ dày kép ....................................................................................
3
2.1.2. Hệ sinh thái dạ cỏ ............................................................................................... 4
2.1.3. Các nhân tố ảnh hưởng tới tỷ lệ tiêu hóa của khẩu phần ở GSNL .....................
9
2.2.
Cơ chế sản sinh mêtan từ dạ cỏ ở gia súc nhai lại ............................................
10
2.3.
Các yếu tố ảnh hưởng đến sản sinh khí ch4 trong môi trường dạ cỏ ................
12
2.4.
Nguyên tắc và định hướng giảm thiểu khí mêtan trong dạ cỏ ..........................
14
2.4.1. Giảm thiểu CH4 từ chăn nuôi gia súc nhai lại thông qua dinh dưỡng .............. 15
2.4.2.
2.4.3.
2.4.4.
20
2.5.
2.6.
23
2.7.

Giảm thiểu khí mêtan từ chăn nuôi gia súc nhai lại thông qua nâng cao
sức khỏe, khả năng sinh sản và quản lý............................................................ 18
Sử dụng kháng sinh và kiểm soát sinh học....................................................... 18
Nâng cao năng suất ...........................................................................................
Ảnh hưởng của tanin đến thu nhận thức ăn, tiêu hóa và sự lên men
thức ăn trong dạ cỏ ........................................................................................... 20
Một số đặc điểm và tính chất của chè xanh ......................................................
Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về phát thải khí mêtan
3


2.7.1.
2.7.2.
28

trong chăn nuôi ................................................................................................. 27
Tình hình nghiên cứu trong nước ..................................................................... 27
Tình hình nghiên cứu ngoài nước .....................................................................

Phần 3. Nội dung và phương pháp nghiên cứu .......................................................... 30
3.1.
Đối tượng nghiên cứu .......................................................................................
30
3.2.
Địa điểm và thời gian nghiên cứu..................................................................... 30

4


3.3.
3.3.1.
30
3.3.2.
3.3.3.
3.4.
3.4.1.
3.4.2.
3.4.3.
3.4.4.

Nội dung nghiên cứu ........................................................................................ 30
Đánh giá ảnh hưởng của việc bổ sung tanin đến thu nhận, tiêu hóa của bò..........
Đánh giá ảnh hưởng của bổ sung tanin đến khả năng tăng khối lượng
của bò................................................................................................................ 30
Đánh giá ảnh hưởng của việc bổ sung tanin đến sự phát thải mêtan từ
dạ cỏ.................................................................................................................. 30
Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 31
Phương pháp bố trí thí nghiệm ......................................................................... 31
Phương pháp lấy mẫu và xác định thành phần hóa học và giá trị dinh
dưỡng của các loại thức ăn được sử dụng ........................................................ 32
Phương pháp xác định lượng mêtan thải ra ...................................................... 34
Phương pháp xử lý số liệu ................................................................................ 35

Phần 4. Kết quả và thảo luận....................................................................................... 36
4.1.
Thành phần hóa học của các loại thức ăn thí nghiệm....................................... 36
4.2.
Lượng thu nhận thức ăn của bò thí nghiệm ...................................................... 37
4.3.
Tỷ lệ tiêu hóa các chất dinh dưỡng của khẩu phần........................................... 39
4.4.
Lượng các chất dinh dưỡng tiêu hóa ................................................................ 40
4.5.
Khả năng tăng khối lượng và hiệu quả chuyển hóa thức ăn ............................. 42
4.6.
Mức độ phát thải khí mêtan .............................................................................. 44
4.7.
Cường độ phát thải khí mêtan theo lượng dinh dưỡng thu nhận và
khả năng tăng trọng .......................................................................................... 46
4.8.
Cường độ phát thải khí mêtan theo lượng chất dinh dưỡng tiêu hóa ............... 48
4.9.
Ước lượng lượng năng lượng mất đi qua phát thải khí mêtan.......................... 49
Phần 5. Kết luận và kiến nghị ...................................................................................... 51
5.1.
Kết luận............................................................................................................. 51
5.2.
Kiến nghị .......................................................................................................... 52
Tài liệu tham khảo ........................................................................................................ 53

4


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt

Nghĩa tiếng Việt

ADF

Xơ không tan trong môi trường axit

Ash

Tro thô

ATP

Chất mang năng lượng

AXBBH

Axit béo bay hơi

CF

Xơ thô

CHC

Chất hữu cơ

CRBD

Mô hình khối ngẫu nhiên hoàn toàn

CTs

Tanin ngưng tụ

DM

Vật chất khô

ĐC

Đối chứng

GE

Năng lượng thô

GSNL

Gia súc nhai lại

GTDD

Giá trị dinh dưỡng

KHKT

Khoa học kỹ thuật

KL

Khối lượng

KP

Khẩu phần

LĐC

Lô đối chứng

LTN

Lô thí nghiệm

ME

Năng lượng trao đổi

Mean

Số trung bình

NDF

Xơ không tan trong môi trường trung tính

OM

Chất hữu cơ

SD

Độ lệch chuẩn

TN

Thí nghiệm

VCK

Vật chất khô

VFAs

Axit béo bay hơi

VK

Vi khuẩn

VSV

Vi sinh vật

BW

Khối lượng cơ thể

5


DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1.

Thành phần đặc trưng của các chất khí trong dạ cỏ ................................. 10

Bảng 2.2.

Dạng catechin hàm lượng .......................................................................... 24

Bảng 2.3.

Hàm lượng và thành phần catechin trong búp chè..................................... 24

Bảng 2.4.

Hàm lượng tanin ở các loại lá chè ............................................................ 25

Bảng 3.1.

Sơ đồ bố trí thí nghiệm .............................................................................. 32

Bảng 4.2.

Lượng thức ăn và các chất dinh dưỡng thu nhận ....................................... 38

Bảng 4.3.

Tỷ lệ tiêu hóa các chất dinh dưỡng của khẩu phần .................................... 39

Bảng 4.4.

Lượng các chất dinh dưỡng tiêu hoá.......................................................... 41

Bảng 4.5.

Sự thay đổi khối lượng bò.......................................................................... 42

Bảng 4.6.

Mức độ phát thải khí mêtan ....................................................................... 44

Bảng 4.7.

Cường độ phát thải khí mêtan theo lượng chất dinh dưỡng thu nhận ....... 47

Bảng 4.8.

Cường độ phát thải khí mêtan theo lượng chất dinh dưỡng tiêu hóa......... 48

Bảng 4.9.

Ước lượng lượng năng lượng mất đi qua phát thải khí mêtan ................... 49

6


DANH MỤC BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 4.1. Ảnh hưởng của tanin đến tăng khối lượng của bò .................................... 43
Biểu đồ 4.2. Lượng protein tiêu hóa và tăng khối lượng của bò thí nghiệm ................. 44
Biểu đồ 4.3. Tổng lượng khí mêtan thải ra từ dạ cỏ bò thịt ............................................ 45
Biểu đồ 4.4. Cường độ phát thải khí metan từ dạ cỏ của bò thịt .................................... 47
Biểu đồ 4.5. Ước lượng lượng năng lượng mất đi qua phát thải khí mêtan ................... 50

vii


TRÍCH YẾU LUẬN VĂN

Tên tác giả: Nguyễn Văn Thành
Tên Luận văn: Đánh giá ảnh hưởng của việc bổ sung tanin từ phụ phẩm chè
xanh đến sinh trưởng, hiệu quả sử dụng thức ăn và mức độ phát thải khí mêtan từ dạ
cỏ của bò thịt.
Ngành: Chăn nuôi

Mã số: 60.62.01.05

Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Mục đích nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu nhằm xác định được mức bổ sung tanin từ phụ phẩm chè xanh
thích hợp vào khẩu phần ăn cho bò thịt đảm bảo năng suất, hiệu quả chăn nuôi, đồng
thời giảm thiểu mức độ phát thải khí mêtan từ dạ cỏ.
Phương pháp nghiên cứu
Hai mươi tư bò thịt lai (Brahman x Laisind) giai đoạn sinh trưởng có khối lượng
trung bình từ 235-247 kg được bố trí trong thí nghiệm một nhân tố theo mô hình khối
ngẫu nhiên hoàn toàn (CRBD) với 6 lần lặp lại. Khẩu phần thí nghiệm được bổ sung
tanin ở mức 0,0; 0,3, 0,5 và 0,7 % tính theo vật chất khô thu nhận của khẩu phần. Bò thí
nghiệm được chăm sóc và nuôi dưỡng theo điều kiện chăn nuôi truyền thống tại trang
trại ở Lệ Chi - Gia Lâm – Hà Nội.
Kết quả chính và kết luận
Qua kết quả nghiên cứu cho thấy lượng vật chất khô thu nhận, năng lượng trao
đổi (ME) thu nhận và protein thô (CP) thu nhận đã được cải thiện khi bổ sung tanin vào
khẩu phần nuôi bò, tuy nhiên tỷ lệ tiêu hóa khẩu phần có xu hướng giảm khi tăng mức
bổ sung lên 0,7% tanin. Việc bổ sung tanin vào khẩu phần ăn làm tăng khối lượng cơ
thể. Bên cạnh đó, bổ sung tanin vào khẩu phần ở mức 0,3; 0,5 và 0,7% đã làm giảm
tổng phát thải khí mêtan (l/ ngày) tương ứng là 6,87%, 13,97% và 7,34% và cường độ
phát thải khí mêtan (l/kgVCK) tương ứng giảm 13,06%, 20,35% và 4,97%. Việc bổ
sung tanin vào khẩu phần thí nghiệm đã làm giảm năng lượng mất đi qua phát thải khí
mêtan từ dạ cỏ của bò là 15,2%; 23,2% và 12,5% tương ứng ở các mức bổ sung 0,3%,
0,5% và 0,7% tanin từ phụ phẩm chè xanh so với lô đối chứng. Dựa trên cơ sở nghiên
cứu này có thể kết luận rằng sử dụng mức bổ sung tanin 0,5% là có hiệu quả nhất.

8


THESIS ABSTRACT

Master candidate: Nguyen Van Thanh
Thesis title: Assessing the effect of tannin from green tea (Camellia sinensis)
supplementation levels on the productivity, feed efficency and rumen methane
emission in beef cattle.
Major: Animal Science

Code: 60.62.01.05

Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA)
Research Objectives
The experiment is conducted to determine the effect of tannin from green tea
(Camellia sinensis) supplementation levels suited to diet for beef cattle ensure
productivity and efficiency of livestock production, while minimizing methane
emissions levels from the rumen.
Materials and Methods
Twenty four, crossbred growing beef cattle with initial body weight of 235-247
kg were randomly assigned according to a Completely Randomized Block Design. The
dietary treatments were tannin supplementation at 0.0; 0.3, 0.5 and 0.7% on dry matter
basis intake. All animals were fed with traditional diets in Le Chi - Gia Lam – Ha Noi.
Main findings and conclusions
It was found that dry matter, metabolism energy (ME) and crude protein (CP)
intake were increased with the levels of tannin supplementation and slightly reduced of
digestibility at level of 0.7%. The tannin supplementation also increasd of daily weight
gain of growing cattle. Moreover, differences levels of tannin tended to decrease total
methane emission (l/day) by 6.87%, 13.97%, 7.34%, respectively, with enhancing levels
of tannin supplementation and lower 13.06%, 20.35%, 4.97%, respectively when
compared with the control. When compared with the control, the lower of 15.2%; 23.2%
and 12.5% of energy lose from methane production were observed in the groups fed
0.3%, 0.5% và 0.7% tannin from green tea, respectively. This suggests that the use of
0.5% tannin from Camellia sinensis could improve the growth rate of cattle while
decreased enteric methane production and energy loss.

9


PHẦN 1. MỞ ĐẦU

1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ
TÀI
Năm 2011 Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đã ban hành QĐ số
3119 ngày 16/12/2011 về việc phê duyệt Đề án giảm phát thải khí nhà kính trong
nông nghiệp, nông thôn đến năm 2020. Một trong những mục tiêu của đề án là
giảm phát thải khí nhà kính 20% đến năm 2020. Vấn đề này càng trở lên nóng
hơn khi Hội nghị về chống biến đổi khí hậu được tổ chức tại Pari Pháp vào tháng
12/2015 với sự tham dự của hơn 200 quốc gia bàn về các giải pháp giảm khí phát
thải và thích ứng biến đổi khí hậu. Việt Nam là một trong những quốc gia chịu
ảnh hưởng nhiều nhất do tác động của biến đổi khí hậu, cụ thể các vấn đề hạn
hán, xâm nhập mặn tại các tỉnh miền Trung và đồng bằng sông Cửu Long trong
thời gian qua đang là những vấn đề bức xúc, được xã hội quan tâm. Với địa hình
đa dạng, đường bờ biển dài và các đồng bằng sông rộng lớn, hoạt động nông
nghiệp Việt Nam đang chịu ảnh hưởng lớn từ những thay đổi của khí hậu đi cùng
các thiên tai như bão, lụt, hạn hán. Từ năm 1994 đến 2015, theo thống kê Việt
Nam đứng thứ 7 trên toàn cầu với trung bình mỗi năm có 392 người chết và thiệt
hại hơn 1% GDP do các thảm họa liên quan đến biến đổi khí hậu.
Động vật nhai lại (bò thịt, bò sữa, dê, cừu) đóng góp chính vào việc tạo ra
CH4 do khí này là sản phẩm tạo ra trong quá trình lên men của vi sinh vật trong
dạ cỏ để phân giải thức ăn cho gia súc nhai lại. Trong hoạt động chăn nuôi gia
súc ăn cỏ, Moss et al. (2000) cho rằng khoảng 30% khí CH4 phát thải ra môi
trường từ hoạt động vi sinh vật dạ cỏ. Roos (2001) cũng cho rằng mức độ phát
thải từ quá trình lên men dạ cỏ chiếm 28% tính theo tổng lượng khí CH4 thải ra
bầu khí quyển. Hàng năm chăn nuôi gia súc nhai lại ước tính sản sinh ra khoảng
86 triệu tấn CH4/năm (Steinfeld et al., 2006).
Để giảm CH4 ở dạ cỏ cần tìm cách giảm sự tạo ra hydro, ngăn chặn và hạn
chế sự hoạt động của nhóm vi khuẩn sinh CH4, đưa hydro vào các sản phẩm trao
đổi chất khác hoặc hạn chế sự hoạt động của nhóm protozoa (O’Mara et al.,
2008). Giảm thiểu mêtan phải đi liền với con đường trao đổi chất tiêu thụ hydro
để tránh hiệu quả tiêu cực khi có quá nhiều hydro trong dạ cỏ (Martin et al.,
2008). Một trong những hướng nghiên cứu đang được quan tâm hiện nay là bổ

1


sung các chất chiết có nguồn gốc thực vật (dầu, saponin, tanin...), vừa có tác
dụng giảm thiểu lượng khí phát thải trong dạ cỏ, vừa đảm bảo sức khỏe cho con
vật và con người.
Cây chè (Camellia sinensis) là một loại cây công nghiệp được trồng phổ
biến ở Việt Nam. Thân và lá cây chè không những có hàm lượng protein thô cao
(24% tính theo VCK) mà còn giàu các hợp chất thực vật thứ cấp như tanin (17,6%
tính theo VCK) (Ramdani et a.,. 2013). Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng tanin là
hợp chất của thực vật có tác dụng ức chế hoạt động của các nhóm vi khuẩn sinh
khí mêtan, ức chế hoạt động của protozoa và do đó có tác dụng giảm thiểu sự phát
thải khí mêtan từ gia súc nhai lại (Huang et al., 2010; Mao et al., 2010, Puchala et
al., 2012). Tác giả Jayanegara et al. (2012) đã phân tích một cách có hệ thống 15
thí nghiệm in vitro và 15 thí nghiệm in vivo đánh giá ảnh hưởng của các mức
tanin (chủ yếu ở mức 0 – 2,3%), các nguồn và các cách bổ sung tanin khác nhau
vào khẩu phần đến lượng phát thải khí mêtan từ gia súc nhai lại và chỉ ra rằng
mức bổ sung tanin luôn tỷ lệ nghịch với cường độ phát thải khí mêtan. Bột phụ
phẩm chè xanh là vụn của lá chè xanh thừa ra trong quá trình sao chè. Ở Việt
Nam, bột phụ phẩm chè xanh khá phổ biến, có thể tận thu ở Thái Nguyên, Mộc
Châu, Phú Thọ....
Hiện nay, nghiên cứu về việc sử dụng phụ phẩm chè xanh bổ sung vào khẩu
phần ăn của bò còn hạn chế. Nghiên cứu này được tiến hành nhằm đánh giá ảnh
hưởng của việc bổ sung tanin từ phụ phẩm chè xanh đến khả năng sản xuất và
phát thải khí mêtan từ dạ cỏ của bò thịt.
1.2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ
TÀI
Xác định được mức bổ sung tanin từ phụ phẩm chè xanh thích hợp vào
khẩu phần ăn cho bò thịt đảm bảo năng suất, hiệu quả chăn nuôi, đồng thời giảm
thiểu mức độ phát thải khí mêtan từ dạ cỏ.
1.3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC
TIỄN
1.3.1. Ý nghĩa khoa học
Kết quả nghiên cứu của đề tài làm cơ sở khoa học góp phần cho phát triển
chăn nuôi bò theo hướng bền vững, thân thiện với môi trường.
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Kết quả nghiên cứu của đề tài làm cơ sở khuyến cáo các giải pháp giảm
phát thải khí nhà kính trong chăn nuôi bò.
2


PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1. ĐẶC ĐIỂM TIÊU HÓA CỦA GIA SÚC NHAI LẠI
2.1.1. 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

Dạ tổ ong

Dạ múi khế

Dạ lá sách

Hình 2.1. Sơ đồ cấu tạo dạ dày kép của bò
- 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 trộn 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.

3


- 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. Sự lên men trong dạ tổ ong tương tự như dạ cỏ.
- Dạ lá sách có niêm mạc gấp nếp nhiều lần (tăng diện tích tiếp xúc), 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).
- Rãnh thực quản là phần kéo dài của thực quản gồm có đáy và hai mép
khi khép lại sẽ tạo thành một cái ống để dẫn thức ăn lỏng. Đối với gia súc non bú
sữa thì dạ cỏ và dạ tổ ong kém phát triển, sữa sau khi xuống qua thực quản được
dẫn trực tiếp xuống dạ lá sách và dạ múi khế qua rãnh thực quản này. Ở bò
trưởng thành dạ cỏ và dạ tổ ong phát triển còn rãnh thực quản không hoạt động.
Trong điều kiện nuôi dưỡng bình thường cả thức ăn và nước uống đều được đổ
vào tiền đình dạ cỏ.
2.1.2. Hệ sinh thái dạ cỏ
 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
o

khoảng 6,4-7,0; nhiệt độ khá ổn định (38–42 C), áp suất thẩm thấu ổn định và là
môi trường yếm khí (nồng độ ôxy <1%).


Có một số cơ chế để đảm bảo duy trì ổn định các điều kiện của môi trường
lên men liên tục này. Nước bọt đổ vào dạ cỏ liên tục giúp duy trì độ ẩm của môi
trường lên men. Muối phosphate và carbonat tiết qua nước bọt có tác dụng đệm
đồng thời với sự hấp thu nhanh chóng axit béo bay hơi và ammonia qua vách dạ
cỏ làm cho pH dịch dạ cỏ tương đối ổn định. Khí ôxy nuốt vào theo thức ăn
nhanh chóng được sử dụng nên môi trường yếm khí luôn luôn được duy trì. Áp
suất thẩm thấu của dịch dạ cỏ được duy trì tương tự như áp suất thẩm thấu của
máu nhờ có sự trao đổi ion qua vách dạ cỏ. Có sự chế tiết qua vách dạ cỏ những
chất cần thiết cho vi sinh vật phát triển và hấp thu vào máu những sản phẩm lên
men sinh ra trong dạ cỏ (axit béo bay hơi). Các chất khí (chủ yếu là CO2 và CH4)
là phụ phẩm trao đổi cuối cùng của quá trình lên men dạ cỏ cũng được thải ra
ngoài thông qua quá trình ợ hơi. Thời gian thức ăn tồn lưu trong dạ cỏ kéo dài tạo
điều kiện cho vi sinh vật công phá. Hơn nữa, trong dạ cỏ các chất chứa luôn luôn
được nhào trộn bởi sự co bóp của vách dạ cỏ, phần thức ăn không lên men
thường xuyên được giải phóng ra khỏi dạ cỏ xuống phần dưới của đường tiêu hóa
và các cơ chất mới được nạp vào thông qua thức ăn, nhờ vậy dòng dinh dưỡng
được liên tục lưu thông. Sự vận chuyển các sản phẩm cuối cùng ra khỏi dạ cỏ và
nạp mới cơ chất có ảnh hưởng lớn đến sự cân bằng sinh thái trong dạ cỏ và nhờ
đó mà dạ cỏ trở thành một môi trường lên men liên tục. Sinh khối VSV được
chuyển xuống phần dưới của đường tiêu hóa cùng với khối dưỡng chấp còn lại
sau lên men làm cho số lượng của chúng được duy trì ở mức khá ổn định.
 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 vào tính chất của khẩu
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. Theo công bố của Hungate (1941) 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.
9

10

Tổng số vi khuẩn dạ cỏ thường vào khoảng 10 –10 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.
Sau đây là các nhóm vi khuẩn dạ cỏ chính :
+ Vi khuẩn phân giải xenluloza. Đây là nhóm vi khuẩn có số lượng rất lớn
trong dạ cỏ của những gia súc sử dụng khẩu phần giàu xenluloza. Những vi
khuẩn quan trọng nhất là: Bacteroides succinogenes, Butyrivibrio fibrisolvens,
Ruminoccocus albus, Cillobacterium cellulosovens.
+ Vi khuẩn phân giải hemixenluloza. Hemixenluloza khác xenluloza là
chứa cả đường pentoza và hexoza và thường cũng chứa axit uronic. Những vi
khuẩn có khả năng thủy phân xenluloza thì cũng có khả năng sử dụng
hemixenluloza. Tuy nhiên không phải tất cả có khả năng sử dụng hemixenluloza
đều có khả năng thủy phân xenluloza. Một số loài sử dụng hemixenluloza như
Butyrivibrio fibrisolvens, Lachnospira multiparus và Bacteroides ruminicola.
+ Vi khuẩn phân giải đường. Hầu hết các vi khuẩn sử dụng được các loại
polysaccharide nói trên thì cũng sử dụng được đường disaccharide và
monosaccharide. Các vi khuẩn thuộc loài Lachnospira multiparus, Selenomonas
ruminantium… đều có khả năng sử dụng tốt các hydratcacbon này.
+ Vi khuẩn sử dụng các axit hữu cơ. Hầu hết các vi khuẩn đều có khả
năng sử dụng axit lactic mặc dù lượng axit này trong dạ cỏ thường không đáng
kể trừ trong những trường hợp đặc biệt. Một số có thể sử dụng axit succinic,
malic, fumaric, formic hay acetic. Những loài sử dụng lactic là Veillonella
gazogenes, Veillonella alacalescens, Peptostreptococcus elsdenii, Propioni
bacterium và Selenomonas lactilytica.
+ Vi khuẩn phân giải protein. Sự phân giải protein và axit amin để sản
sinh ra amoniac trong dạ cỏ có ý nghĩa quan trọng đặc biệt cả về phương diện tiết
kiệm nitơ cũng như nguy cơ dư thừa amoniac. Amoniac cần cho các loài vi
khuẩn dạ cỏ để tổng hợp nên sinh khối protein của bản thân chúng, đồng thời với
một số vi khuẩn đòi hỏi hay được kích thích bởi axit amin, peptit và isoaxit có
nguồn gốc từ valin, leucine và isoleucine. Như vậy cần phải có một lượng protein


được phân giải trong dạ cỏ để đáp ứng nhu cầu VSV dạ cỏ. Trong số những loài
sinh amoniac thì Peptostreptococus và Clostridium có khả năng lớn nhất.
+ Vi khuẩn tạo mêtan. Nhóm vi khuẩn này rất khó nuôi cấy trong ống
nghiệm, cho nên thông tin về nhóm VSV này rất hạn chế. Các loài vi khuẩn
thuộc nhóm này gồm Methano baccterium, Methano ruminantium và Methano
forminicum.
+ Vi khuẩn tổng hợp vitamin. Nhiều loại vi khuẩn trong dạ cỏ có khả năng
tổng hợp được các loại vitamin nhóm B và vitamin nhóm K.
- Động vật nguyên sinh (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
5

6

protozoa có số lượng vào khoảng 10 –10 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, và họ 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. Tuy có một vài loại protozoa có khả năng
phân giải xenluloza nhưng cơ chất chính vẫn là đường và tinh bột vì thế khi gia
súc ăn khẩu phần có nhiều đường và tinh bột thì số lượng protozoa tăng lên.
+ Xé rách màng tế bào thực vật. Tác dụng này có được thông qua tác động
cơ học và làm tăng diện tích tiếp xúc, do đó mà thức ăn dễ dàng chịu tác động
của vi khuẩn.
+ Tích lũy polisaccarit. Protozoa có khả năng nuốt tinh bột ngay sau khi
ăn. Polysaccarid này có thể được phân giải về sau hoặc không bị lên men ở dạ cỏ
mà được phân giải thành đường đơn và được hấp thu ở ruột. Điều này không
những quan trọng với protozoa mà còn có ý nghĩa dinh dưỡng cho gia súc nhai
lại nhờ hiệu ứng đệm chống phân giải đường quá nhanh làm giảm pH đột ngột,
đồng thời cung cấp năng lượng từ từ hơn cho nhu cầu bản thân VSV dạ cỏ trong
những thời gian xa bữa ăn.


+ Bảo tồn mạch nối đôi các axit béo không no. Các axit béo không no
mạch dài (linoleic, linolenic) quan trọng với gia súc được protozoa nuốt và đưa
xuống phần sau của đường tiêu hóa để cung cấp trực tiếp cho vật chủ, nếu không
các axit béo này sẽ bị no hóa bởi vi khuẩn.
Tuy nhiên có vài ý kiến cho rằng protozoa trong dạ cỏ có một số tác hại
nhất định :
+ 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
9

ở mật độ vi khuẩn 10 /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)
Nấm trong dạ cỏ chỉ được nghiên cứu trong vòng 30 năm nay và vị trí của
nó trong hệ sinh thái dạ cỏ cần được làm sáng tỏ thêm. Chúng thuộc loại vi sinh
vật yếm khí nghiêm ngặt với chu kỳ sống gồm hai pha là pha bào tử và pha thực
vật.
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 enzyme phân giải
carbohydrate. 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. Một số loại
carbohydrate không được nấm sử dụng là pectin, axit polugalacturonic,
arabinoza, fructoza và galactoza.
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.


2.1.3. Các nhân tố ảnh hưởng tới tỷ lệ tiêu hóa của khẩu phần ở GSNL
+ Yếu tố thức ăn
Thành phần hóa học của thức ăn có ảnh hưởng rất lớn đến tỷ lệ tiêu hóa
của thức ăn. Thức ăn có hàm lượng xơ càng cao thì tỷ lệ tiêu hóa càng thấp đặc
biệt thức ăn có nhiều lignin vì chất này ngăn cản quá trình tiêu hóa các thành
phần xơ khác của vi sinh vật. Hàm lượng protein trong khẩu phần cũng ảnh
hưởng đến tỷ lệ tiêu hóa của thức ăn vì chúng có vai trò như chất xúc tác làm
tăng hoạt động của tuyến tiêu hóa, làm tăng tiết dịch vị, làm tăng khả năng hoạt
động của các enzym tiêu hóa, tăng khả năng cung cấp các chất dinh dưỡng cho vi
sinh vật, qua đó làm tăng sự phát triển và hoạt động của vi sinh vật, nhờ đó mà sự
phân giải các chất hữu cơ tăng lên.
Hàm lượng tinh bột hay các loại đường dễ tan trong khẩu phần cũng ảnh
hưởng đến tỷ lệ tiêu hóa của thức ăn, nhất là các chất xơ. Nếu bổ xung một lượng
thức ăn tinh vừa đủ thì có tác dụng kích thích quá trình phân giải xơ ở dạ cỏ
nhưng nếu vượt quá mức nhất định sẽ làm giảm lượng thức ăn ăn vào và tỷ lệ
tiêu hóa. Kết quả nghiên cứu của Đinh Văn Tuyền (2005) cho thấy khi hàm
lượng rỉ mật trong khẩu phần tăng lên thì tỷ lệ tiêu hóa của NDF giảm đi.
Nguyên nhân là do các loại đường hay tinh bột lên men nhanh sinh ra các
AXBBH làm cho pH dạ cỏ giảm xuống đột ngột và ức chế sự phát triển của các
vi sinh vật phân giải xơ.
+ Ảnh hưởng của tốc độ lưu chuyển thức ăn trong đường tiêu hóa
Tốc độ lưu chuyển thức ăn trong dạ cỏ có ảnh hưởng rõ rệt tới tỷ lệ tiêu
hóa của thức ăn. Khi tốc độ chuyển dời của thức ăn trong dạ cỏ nhanh thì thời
gian thức ăn lưu lại trong dạ cỏ ngắn và quá trình phân giải thức ăn của vi sinh
vật không triệt để và do đó tỷ lệ tiêu hóa thức ăn giảm. Tốc độ chuyển dời thức
ăn lại phụ thuộc vào một số yếu tố như khối lượng và kích thước của thức ăn ăn
vào. Lượng thức ăn ăn vào tăng lên sẽ làm giảm thời gian lưu lại của thức ăn
trong dạ cỏ, kích thước của thức ăn càng lớn thì thời gian lưu lại trong dạ cỏ càng
lâu hay tốc độ lưu chuyển của thức ăn càng thấp.
+ Yếu tố gia súc
Các yếu tố ảnh hưởng đến tỷ lệ tiêu hóa có liên quan đến gia súc có thể là
giống, loài, tuổi, và cá thể gia súc. Do mỗi giống gia súc có những đặc điểm tiêu
hóa riêng mà nhu cầu dinh dưỡng ở mỗi giống cũng khác nhau, nên tỷ lệ tiêu hóa


thức ăn ở các giống gia súc khác nhau là khác nhau. Các gia súc trong cùng một
giống có tuổi khác nhau thường có tốc độ phát triển, giai đoạn phát triển và tốc
độ hoàn thiện bộ máy tiêu hóa khác nhau và do đó khả năng tiêu hóa thức ăn
cũng khác nhau. Ví dụ bê 4 tuần tuổi có thể tiêu hóa được glucoza và lactoza
nhưng không tiêu hóa được mantoza và dextin, bê 9 tuần tuổi tiêu hóa tốt
mantoza nhưng hoạt tính của lactoza lại giảm. Ngoài ra tỷ lệ tiêu hóa còn bị ảnh
hưởng bởi cá thể gia súc. Các cá thể trong cùng một giống có tuổi tương đương
nhau nhưng vẫn cho tỷ lệ tiêu hóa khác nhau vì phản ứng với thức ăn của các cá
thể là khác nhau, tuy nhiên sự chênh lệch này là không đáng kể.
2.2. CƠ CHẾ SẢN SINH MÊTAN TỪ DẠ CỎ Ở GIA SÚC NHAI
LẠI
Dạ cỏ của động vật nhai lại (bò thịt, bò sữa, dê, cừu..) đóng góp chính vào
việc tạo ra CH4, tại đây xảy ra quá trình lên men yếm khí của hệ vi sinh vật dạ cỏ.
Theo Sniffen and Herdt (1991) trong dạ cỏ của gia súc nhai lại những chất khí
tạo thành nằm ở phần trên trong đó CO2, CH4 chiếm tỷ trọng lớn nhất (Bảng 2.1).
Tỷ lệ các chất khí này phụ thuộc vào sinh thái môi trường dạ cỏ và sự cân bằng
lên men. Bình thường thì tỷ lệ CO2 gấp 2-3 lần CH4.
Bảng 2.1. Thành phần đặc trưng của các chất khí trong dạ cỏ ( %)
Th Tỷ
H
yd
O
xy
Ni
tr
M
êt
C
ar

26,8
65,5
Nguồn : Sniffen and Herdt (1991)

Trong điều kiện yếm khí ở dạ cỏ: Phản ứng oxy hóa để lấy năng lượng ở
dạng ATP giải phóng ra hydro. Tích lũy ion hydro trong quá trình trao đổi chất
của vi sinh vật dạ cỏ chỉ có thể tránh đuợc bằng quá trình sinh tổng hợp CH4 bởi
những vi khuẩn sinh CH4 (rumen methanogens) (O’Mara et al., 2008). Đây là cơ
chế bình thường của quá trình lên men ở dạ cỏ nhằm tránh được nguy cơ tích lũy
quá nhiều hydro (Martin et al., 2008b). Do hydro tự do sẽ ức chế enzyme khử
hydro (dehydrogenases) và ảnh hưởng đến quá trình lên men (Martin et al.,
2008b). Theo Moss et al. (2000) thì quá trình phân giải các chất hữu cơ
(carbohydrate) và sinh khí CH4 trong dạ cỏ của bò có thể được tóm tắt như sau:
10


+

Phản ứng tạo ion H :
+

Glucose  2 pyruvate + 4H
+
Pyruvate + H2O  acetate (C2) + CO2 + 2H
+

Phản ứng sử dụng ion H :
+

Pyruvate + 4H  propionate (C3) + H2O
+

2C2 + 4H  butyrate (C4) +
+

2H2O CO2 + 8H  Mêtan (CH4)
+ 2H2O
Việc sử dụng H2 và CO2 để tạo ra CH4 là một đặc tính đặc biệt của nhóm
vi khuẩn sinh mêtan. Nhóm vi khuẩn này tương tác với các nhóm vi sinh vật khác
trong dạ cỏ để tăng hiệu quả sử dụng năng lượng và kéo dài tiêu hóa thức ăn
(Martin et al., 2008b). Tương tác này là tích cực đối với nhóm vi sinh vật phân
giải xơ (Ruminococcus albus và R. Flavefaciens), không phân giải xơ
(Selenomonas ruminantium), protozoa và nấm (McAllister et al.,1996). Quá
trình phân giải các hợp chất hữu cơ nhờ hoạt động của các vi sinh vật dạ cỏ,
trong đó có quá trình sinh tổng hợp CH4 do hoạt động của vi khuẩn sinh mêtan
(rumen methanogens) (O’Mara et al., 2008). Đây là qui trình bình thường trong
quá trình lên men ở dạ cỏ. Lượng hydro giải phóng phụ thuộc chủ yếu vào
khẩu phần và loại hình vi sinh vật dạ cỏ vì lên men vi sinh vật thức ăn tạo ra
các sản phẩm cuối cùng khác nhau và không tương đương với lượng hydro tạo
ra (Martin et al., 2008). Ví dụ, để tạo ra axit propionic thì tiêu thụ hydro nhưng
tạo ra axit acetic và axit butyric lại giải phóng hydro (Martin et al., 2008). Quá
trình sinh CH4 ở dạ cỏ là cơ chế tạo điều kiện cho dạ cỏ tránh được nguy cơ
tích lũy quá nhiều hydro (Martin et al., 2008). Hydro tự do sẽ ức chế enzym
khử hydro (dehydrogenases) và ảnh hưởng đến quá trình lên men (Martin et al.,
2008). Sử dụng hydro và CO2 để tạo ra CH4 là một đặc tính đặc biệt của nhóm vi
khuẩn sinh CH4. Nhóm vi khuẩn này tương tác với các nhóm vi sinh vật khác
trong dạ cỏ để tăng hiệu quả sử dụng năng lượng và kéo dài tiêu hóa thức ăn
(Martin et al., 2008). Tương tác này là tích cực đối với nhóm vi sinh vật
phân giải xơ (Ruminococcus albus và R. flavefaciens), không phân giải xơ
(Selenomonas ruminantium), protozoa và nấm (McAllister et al., 1996). Ở gia
súc nhai lại, mêtan được sản sinh trong dạ cỏ bởi nhóm vi khuẩn sinh khí mêtan
sử dụng các sản phẩm chuyển hóa của các loài vi khuẩn khác, protozoa, nấm
trong quá trình phân giải thức ăn. Nhóm vi khuẩn này sử dụng H2 và CO2 là cơ
chất chính để tạo khí mêtan như sản phẩm cuối cùng của chu trình trao đổi
năng lượng và sống kỵ khí bắt buộc (Wolin et al., 1997).
11


Trong dạ cỏ, các vi khuẩn sinh khí mêtan phải sống cộng sinh với protozoa và
các loài vi sinh vật khác. Mêtan được tạo thành từ CO2 và H2 dưới tác dụng của
vi khuẩn mêtanogenic cùng với năng lượng của cơ thể động vật. Methanogenic là
nhóm vi khuẩn trong hệ vi sinh vật dạ cỏ của động vật nhai lại, chúng có thể tồn
tại ở pH trung tính 6-8, tuy nhiên một số loài methanogenic có thể tồn tại trong
môi trường pH dao động từ 3-9,2 (Jones et al., 1987). Hiện nay, tìm thấy 5 loài vi
khuẩn methanogenic trong dạ cỏ của động vật nhai lại là Methanobrevibacter
ruminantium, Methanosarcinabarkeri, Methanosarcinamazei, Methanobacterium
formicicum và Methanomicrobium mobile trong đó 2 loài đầu là phổ biến nhất.
Vi khuẩn mêtanogenic có thể sống tự do trong dạ cỏ hoặc chúng sống cộng sinh
trên bề mặt của protozoa.
2.3. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SẢN SINH KHÍ CH4 TRONG
MÔI TRƯỜNG DẠ CỎ
Mêtan (CH4) từ chăn nuôi gia súc nhai lại chủ yếu đến từ quá trình lên men
thức ăn ở dạ cỏ - enteric fermentations, phân gia súc và chịu ảnh hưởng của một
số yếu tố như: tuổi gia súc, khối lượng, chất lượng thức ăn, hiệu quả tiêu hóa thức
ăn... (Paustian et al., 2006; Steinfeld et al., 2006).
+ Giống, tuổi, sức sản xuất: Việc phát thải khí CH4 qua ợ hơi ở bê bắt đầu
khoảng 4 tuần sau khi sinh khi bê bắt đầu tập ăn những thức ăn rắn (Anderson et
al., 1987). Cùng với việc phát triển và hoàn thiện chức năng dạ cỏ, việc sản sinh
khí CH4 cũng tăng nhanh. Theo ước tính lượng khí CH4 hàng ngày ở bò thịt và bò
sữa tương ứng khoảng 60 đến 71g và 109 đến 126g. Bò cao sản cần nhiều năng
lượng để sản xuất sữa, thịt nên lượng khí CH4 tạo ra cũng nhiều hơn bò thấp sản.
+ Chất lượng khẩu phần, tỷ lệ tiêu hóa và mức độ thu nhận thức ăn:
Lượng thức ăn ăn vào của gia súc nhai lại càng nhiều thì khả năng sinh khí CH4
càng lớn, khẩu phần ăn nghèo dinh dưỡng tạo khí CH4 nhiều hơn thức ăn giàu
dinh dưỡng. Do thức ăn nghèo dinh dưỡng có tỷ lệ xơ cao và thời gian tồn tại
trong dạ cỏ lâu hơn và gia súc cần thu nhận nhiều hơn để đáp ứng đủ nhu cầu.
Theo tác giả Shibata (1992) lượng khí CH4 sinh ra tỷ lệ (theo phương trình bậc
hai) với lượng thu nhận thức ăn tính theo vật chất khô. Công thức ước tính lượng
2

khí mêtan ở bò: Lượng khí mêtan (lít/ngày) = -0,849 x (VCK thu nhận) + 42,793
x (VCK thu nhận) – 17,766; (VCK tính theo kg ăn vào/ngày).
Tác giả Johnson and Johnson (1995), cho rằng hai yếu tố chính ảnh hưởng
đến sự biến động sản sinh khí CH4 ở dạ cỏ. Thứ nhất, lượng chất lượng

12


carbohydrate dễ lên men ở dạ cỏ mà cụ thể là sự cân bằng giữa tỷ lệ carbohydrate
dễ lên men và lượng thoát qua. Thứ hai đó là sản phẩm của quá trình lên men dạ
cỏ sẽ tạo ra tỷ lệ axit acetic và axit propionic như thế nào. Do thay đổi bể hydro
trong dạ cỏ (nguồn cơ chất để tạo CH4) khi các sản phẩm axit béo bay hơi này
được tạo ra. Nếu tỷ lệ axit acetic : axit propionic là 0.5 năng lượng thất thoát qua
khí CH4 (việc phát thải CH4) sẽ là 0% ; còn nếu toàn bộ carbohydrate bị lên men
thành axit acetic và không tạo ra axit propionic thì mức độ thất thoát năng lượng
qua CH4 sẽ là 33% (Wolin and Miller, 1988). Lượng khí CH4 sinh ra biến động
lớn là do tỷ lệ hai axit béo này thường biến động trong khoảng 0,9 đến 4
(Johnson and Johnson, 1995).
Khi xét đến carbohydrate cấu trúc như xenluloza và hemixenluloza lên
men ở tốc độ thấp hơn carbohydrate phi cấu trúc như tinh bột và các loại đường
và kết quả tạo ra nhiều CH4 hơn ở các dạng carbohydrate cấu trúc khi tính trên
một đơn vị cơ chất được lên men do tỷ lệ acetate :propionate lớn hơn
(Czerkawski, 1969). Ngoài ra trong nhóm carbohydrate phi cấu trúc, đường
hòa tan có tiềm năng sinh CH4 cao hơn tinh bột (Johnson and Johnson, 1995).
Như vậy, hạt ngũ cốc tạo ra ít CH4 hơn phế phụ phẩm có nhiều xơ. Khí mêtan tạo
ra (% năng lượng ăn vào) giảm khi mức nuôi dưỡng tăng hay khi tỷ lệ tiêu hóa
của khẩu phần được cải thiện. Theo Giger-Reverdin et al. (2003) khí CH4 tạo ra
trong dạ cỏ giảm khi lượng thức ăn tinh trong khẩu phần tăng lên.
Như vậy, phần lớn các yếu tố ảnh hưởng đến lượng phát thải khí CH4 từ
môi trường dạ cỏ là từ chế độ dinh dưỡng và khẩu phần ăn. Khí CH4 từ tiêu hóa
và lên men dạ cỏ (enteric fermentation) bị phụ thuộc vào hàng loạt yếu tố như
lượng thức ăn ăn vào (Kirchgessner et al., 1991; Shibata et al., 1993), loại hình
khẩu phần (Blaxter and Clapperton, 1965; Puchala et al., 2005), lượng
carbohydrate dễ lên men trong khẩu phần (Johnson and Johnson, 1995), hàm
lượng protein và xơ trong khẩu phần (Sekine et al., 1986; Shibata, 1992;
Kurihara et al., 1997). Ngoài ra tỷ lệ thức ăn tinh : thô (Lovett et al., 2003) và
cách chế biến thức ăn thô cũng liên quan chặt chẽ đến khí CH4 sinh ra từ tiêu hóa
và lên men dạ cỏ.
+ Tỷ lệ thức ăn tinh : thô và cách chế biến thức ăn thô : Theo GigerReverdin et al. (2003) khí CH4 tạo ra trong dạ cỏ giảm khi lượng thức ăn tinh
trong khẩu phần tăng lên.

13


+ Nhiệt độ môi trường : Lượng mêtan thải ra tỉ lệ nghịch do khi nhiệt độ
tăng sẽ làm gảm lượng thu nhận. Tuy nhiên, lượng mêtan thải ra/kg VCK thu
nhận lại tăng khi nhiệt độ tăng do nhiệt độ cao sẽ làm giảm tỷ lệ tiêu hóa và làm
tăng thời gian lưu thức ăn trọng dạ cỏ sẽ tạo điều kiện cho quá trình lên men sinh
mêtan (Kurihara et al., 1999).
Hầu hết khí CH4 thải ra trong chăn nuôi là từ gia súc nhai lại thông qua
quá trình lên men yếm khí ở dạ cỏ. Tuy nhiên, sự sản sinh mêtan cũng xảy ra các
phần dưới của đường tiêu hóa như ruột già, tá tràng... 89% mêtan được sản sinh
ra từ dạ cỏ và được thải ra ngoài thông qua miệng và mũi (Murray et al., 1976).
Khi mêtan thải ra ngoài môi trường thì gia súc nhai lại mất đi 2-12% năng lượng
thô từ thức ăn ăn vào, tùy thuộc vào phẩu phần. Ở các loài gia súc nhai lại khác
nhau thì tỷ lệ mất năng lượng thô do sự sản sinh mêtan cũng rất khác nhau. Theo
Johnson and Ward (1996) thì tỷ lệ năng lượng thô mất đi do thải mêtan của bò
sữa và bò thịt vỗ béo thay đổi lần lượt từ 5,5-9,0% và 3,5-6,5%. Ở trâu và lạc đà
dao động trong khoảng 7,5-9,0% và 7,0-9,0%. Tỷ lệ mất năng lượng thô do thải
mêtan của động vật nhai lại cũng thay đổi theo vị trí địa lý, chất lượng thức ăn,
lượng thức ăn ăn vào, thành phần thức ăn và quá trình chế biến thức ăn (Johnson
and Ward, 1996). Hơn 50% số lượng gia súc nhai lại của toàn thế giới tập trung ở
vùng nhiệt đới và chúng được nuôi chủ yếu bằng các khẩu phần có chất lượng
thấp, khi đó 10-12% năng lượng thô của thức ăn sẽ bị mất đi do mêtan (McCrabb
and Hunter, 1999).
Vì vậy, để tăng năng suất chăn nuôi, giảm ô nhiễm môi trường thì việc
làm giảm CH4 sản sinh ra trong chăn nuôi gia súc nhai lại là một vấn đề hết sức
quan trọng và đặt ra những hướng nghiên cứu mới cho các nhà khoa học.
2.4. NGUYÊN TẮC VÀ ĐỊNH HƯỚNG GIẢM THIỂU KHÍ MÊTAN
TRONG DẠ CỎ
Quá trình sinh mêtan ở dạ cỏ là cơ chế tạo điều kiện cho dạ cỏ tránh được
nguy cơ tích lũy quá nhiều hydro (Martin et al., 2008). Hydro tự do sẽ ức chế
enzyme khử hydro (dehyrogenase) và ảnh hưởng đến quá trình lên men
(Martin et al., 2008). Sử dụng hydro và CO2 để tạo ra CH4 là một đặc tính đặc
biệt của nhóm vi khuẩn sinh mêtan. Nhóm vi khuẩn này tương tác với các
nhóm vi sinh vật khác trong dạ cỏ để tăng hiệu quả sử dụng năng lượng và kéo
dài tiêu hóa thức ăn (Martin et al., 2008). Chiến lược giảm CH4 ở dạ cỏ vì thế
là cách giảm tạo ra hydro, ngăn chặn và hạn chế quá trình hình thành CH4,

14


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×