Báo cáo nghiên cứu khoa học " ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC MỨC PROTEIN TRONG KHẨU PHẦN ĐẾN HÀM LƯỢNG CÁC HỢP CHẤT CHỨA LƯU HUỲNH, INDOLE, PHENOL VÀ AXÍT BÉO BAY HƠI TRONG PHÂN LỢN SINH TRƯỞNG " doc

ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC MỨC PROTEIN TRONG KHẨU PHẦN ĐẾN
HÀM LƯỢNG CÁC HỢP CHẤT CHỨA LƯU HUỲNH, INDOLE,
PHENOL
VÀ AXÍT BÉO BAY HƠI TRONG PHÂN LỢN SINH TRƯỞNG
Lê Đình Phùng
Trường Đại học Nông Lâm, Đại học Huế

TÓM TẮT
Thí nghiệm này nhằm mục đích nghiên cứu ảnh hưởng của các mức protein
thô (CP) khác nhau trong khẩu phần đến hàm lượng các hợp chất chứa lưu huỳnh
(S), indole, phenol và acid béo bay hơi (VFA) trong phân của lợn sinh trưởng. Thí
nghiệm được tiến hành trên 18 con lợn với trọng lượng ban đầu khoảng 36,5 kg.
Thí nghiệm tuân theo kiểu thiết kế ngẫu nhiên hoàn toàn theo khối với 3 mức
protein thô trong thức ăn: 12%, 15% và 18% trong 6 khối. Lợn được nuôi cá thể
trong chuồng nuôi có hố phân riêng biệt phía dưới mỗi ô chuồng. Sau 5 tuần thí
nghiệm, các mẫu phân được thu trực tiếp từ hố phân sau đó được được phân tích
các chỉ tiêu: các hợp chất chứa S, indole, phenol và các VFA. Giảm hàm lượng
CP trong khẩu phần làm giảm hàm lượng các chất: methyl sulphide, carbon
disulphide, ethanethiol, phenol, 4-ethyl phenol, indole và 3-methyl indole (P <
0,05) và có khuynh hướng làm giảm hàm lượng VFA mạch nhánh: iso-butyric và
iso-pentanoic acid (P <0,1) trong phân lợn. Qua thí nghiệm này, có thể kết luận
rằng giảm thiểu hàm lượng CP trong khẩu phần thức ăn chăn nuôi lợn là một giải


pháp để giảm thiểu hàm lượng các chất có chứa S, indole, phenol và VFA mạch
nhánh trong phân, từ đó giảm tác động xấu của chăn nuôi lợn đến môi trường và
sức khỏe cho con người cũng như con vật.
I. ĐẶT VẤN ĐỀ

Giảm hàm lượng các hợp chất gây mùi từ chăn nuôi lợn là một mối quan
tâm hàng đầu của công chúng, nhà sản xuất và nhà hoạch định chính sách do
những tác động xấu của các hợp chất mùi đến môi trường và sức khỏe con người
và vật nuôi. Mối quan tâm này càng được đặt ra khi chăn nuôi lợn ngày càng được
thâm canh về quy mô chăn nuôi và mức độ đầu tư thức ăn, đặc biệt là các loại thức
ăn có hàm lượng protein cao. Mùi là một hỗn hợp của rất nhiều hợp chất khác
nhau. Thông thường người ta phân chia các chất gây mùi ra làm bốn nhóm chính:
(1) các hợp chất có chứa S, (2) các hợp chất phenol và indole, (3) các hợp chất
acid béo bay hơi (VFA), và (4) ammonia và các amine bay hơi. Theo Hansen
(2005) trong hệ thống chăn nuôi lợn, hợp chất gây mùi chủ yếu xuất phát từ phân
trong hố phân. Khái niệm phân ở đây được định nghĩa là hỗn hợp giữa cứt và nước
tiểu. Các hợp chất mùi được sinh ra do quá trình chuyển hóa vi sinh vật các thành
phần thức ăn trong ruột già và sự chuyển hóa vi sinh vật các sản phẩm đào thải
trong cứt và nước tiểu.
Có rất nhiều tiền chất của các hợp chất gây mùi nêu trên là sản phẩm trung
gian hoặc sản phẩm trao đổi chất cuối cùng của protein (Mackie và cs 1998, Le và
cs 2005). Do vậy, protein có thể là thành phần chính trong khẩu phần thức ăn cần
được thay đổi để giảm thiểu hàm lượng các tiền chất cũng như hàm lượng các chất
gây mùi trong phân. Giảm hàm lượng protein thô trong khẩu phần bằng cách phối
hợp khẩu phần có hàm lượng protein sát với nhu cầu của lợn và bổ sung amino
acid thiết yếu để đảm bảo khả năng sản xuất bình thường. Chiến lược này có thể
giảm thiểu tối đa protein dư thừa được chuyển hóa và hấp thu ở ruột non và giảm
thiểu các protein không tiêu hóa hết di chuyển đến ruột già của lợn. Từ đó giảm


thiểu các hợp chất gây mùi ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe con người và
vật nuôi. Xuất phát từ giả thuyết đó chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Ảnh
hưởng của các mức protein trong khẩu phần đến hàm lượng các hợp chất chứa lưu
huỳnh, indole, phenol và axít béo bay hơi trong phân lợn sinh trưởng”.
II. ĐỐI TƯỢNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Ảnh hưởng của các mức CP trong khẩu phần đến hàm lượng các hợp chất
chứa S, indole, phenol và VFA trong phân được nghiên cứu trên lợn sinh trưởng
(trọng lượng bình quân 36,5 kg) thông qua một thí nghiệm thiết kế theo kiểu ngẫu
nhiên hoàn toàn theo khối (RCB) với 3 mức protein (CP) trong 6 khối (n=18). Ba
mức protein khẩu phần được nghiên cứu là: 12, 15 and 18 % ở dạng cho ăn (mức
CP phân tích là 12,3, 14,2, và 18,0 %). Hàm lượng các chất dinh dưỡng trong các
khẩu phần như tinh bột, xơ thô, lipid, năng lượng, polysaccharide phi tinh bột, cân
bằng điện tích, được cân bằng ngoại trừ yếu tố nghiên cứu (mức CP trong khẩu
phần) là khác nhau giữa các khẩu phần. Lợn được nuôi cá thể với mức cho ăn 2,8
lần nhu cầu năng lượng thuần duy trì (NE: 293 kJ/kg trọng lượng trao đổi). Thức
ăn được trộn với nước theo tỷ lệ 1/2,5 theo trọng lượng trước khi cho ăn. Ngoài ra,
không bổ sung thêm nước uống cho lợn. Phân của mỗi con lợn được tích tụ riêng
lẽ trong các hố phân phía dưới các chuồng nuôi. Sau hai tuần nuôi thích nghi, phân
được thu thập. Vào tuần thứ 5 của quá trình thu mẫu, phân trong mỗi hố phân
được trộn đều và một mẫu phân khoảng 1 kg được thu và lưu giữ trong tủ lạnh -20
0
C cho đến khi phân tích. Các mẫu phân được phân tích các chỉ tiêu như ni tơ (N)
tổng số, ammonium N, pH, VFA (acetic, propionic, butyric, pentanoic, iso-butyric,
iso-pentanoic, hexanoic and heptanoic acid), indole (indole and 3-methyl indole)
và phenol (phenol, 4-ethyl phenol and cresols) và các hợp chất chứa S (carbon
disulphide, methyl sulphide, methyl disulphide and ethanethiol).
Các VFA được đo lường bằng máy sắc ký HPLC Packard 427
(Interscience, Breda, the Netherlands). Để xác định hàm lượng của các hợp chất


indole, phenol và các hợp chất chứa S, 2,5 g phân được chiết xuất bởi 15 ml 50%
methanol trong 2 tiếng đồng hồ. Mẫu sau đó được ly tâm và sau đó được phân tích
bởi HPLC (Alltech, Deerfield, IL, USA). Ammonium N được xác định bằng
quang phổ kế theo NEN 6472 (Derikx và cs 1994). Độ pH của phân được xác định
bằng máy đo. pH (Radiometer, Copenhagen, Denmark).

Ảnh hưởng của các mức CP trong khẩu phần đến hàm lượng các chất trong
phân được phân tích bởi phân tích phương sai (ANOVA) cho một thiết kế thí
nghiệm RCB. Mỗi mức protein được lặp lại 6 lần (6 con lợn/mỗi mức CP), mỗi
lần lặp lại trong mỗi một khối của 6 khối. Khối bao gồm các mẫu thu trong một
ngày và các con lợn có trọng lượng ban đầu giống nhau. Đơn vị thí nghiệm là mỗi
một con lợn hay mỗi một hố phân. Mô hình phân tích ảnh hưởng của các mức
protein đến các hợp chất mùi như sau:
y
ij
= µ + ρ
j
+ α
i

+ e
ij

Trong đó: y
ij
: biến độc lập, µ: trung bình, ρ
j
: ảnh hưởng của khối, j = 1-6,
α
i
: ảnh hưởng của khẩu phần i = 1, 2, 3, e
ij
: sai số ngẫu nhiên.
Các số liệu được trình bày dưới dạng trung bình thực và độ lệch chuẩn.
Trong khi đó, khi phân tích ANOVA các số liệu về hàm lượng của VFA, indole
and phenol, hợp chất chứa S và N tổng số, ammonium N trong phân được chuyển

sang dạng logarít do hàm lượng các chất này không phân bố chuẩn. Phần mềm
GenStat statistical package, 7
th
(GenStat VSN International Ltd., 2004) được sử
dụng cho các phép phân tích thống kê.
III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Bảng 1 trình bày ảnh hưởng của các mức CP trong khẩu phần đến hàm
lượng các chất chứa S, VFA, indole, phenol, N tổng số, ammonium N và pH.
Giảm hàm lượng CP trong khẩu phần làm giảm hàm lượng N tổng số, methyl


sulphide, carbon disulphide, ethanethiol, phenol, indole, 3-methyl indole, và 4-
ethyl phenol trong phân lợn (P < 0,05), và pH của phân của lợn (P < 0,01). Giảm
hàm lượng CP trong khẩu phần tạo nên khuynh hướng giảm hàm lượng
ammonium N trong phân của lợn (P = 0,07).

Bảng 1: Ảnh hưởng của các mức protein trong khẩu phần đến hàm lượng
các chất có chứa S, indole, phenol và VFA trong phân
Mức CP trong khẩu phần
Chỉ tiêu
12%CP 15%CP 18%CP
Phenol, mg kg
-1
9,10 (2,5
a
)
c
17,32 (6,97)
d
32,73

(12,49)
e
Cresols, mg kg
-1
38,18 (8,41)

39,58 (9,72)

41,42 (7,3)

4-ethyl phenol, mg kg
-1
1,60 (0,60)
c
5,84 (1,38)
d
11,75 (1,58)
e
Indole, mg kg
-1
5,96 (0,92)
c
9,77 (3,8)
d
10 (1,7)
d
3-methyl indole, mg kg
-1
5,30 (1,0)
c

4,80 (0,9)
c
8,74 (2,21)
d


Carbon disulphide, mg
kg
-1

3,33 (0,56)
c
7,05 (0,71)
d
9,06 (1,67)
e
Methyl sulphide, mg kg
-1
1,35 (1,42)
c

8,13 (2,17)
d
6,48 (2,83)
d
Ethanethiol, mg kg
-1
78,82 (19,1)
c
81,9 (16,8)

c
104,6 (14,5)
d
Tổng số VFA
b
, g kg
-1
7,41 (3,73) 6,35 (1,89) 7,58 (2,14)
Acetic acid, g kg
-1
4,23 (1,94) 3,98 (0,99) 4,65 (1,12)
Propionic acid, g kg
-1
1,72 (0,95) 1,25 (0,5) 1,47 (0,5)
Butyric acid, g kg
-1
1,0 (0,82) 0,5 (0,32) 0,7 (0,4)
Iso-butyric acid, g kg
-1
0,13 (0,05) 0,20 (0,06) 0,25 (0,11)
Iso-pentanoic acid, g kg
-
1

0,33 (0,08) 0,45 (0,14) 0,53 (0,18)
N tổng số, g kg
-1
5,78 (0,97)
c
6,24 (1,09)

cd
7,25 (0,73)
d
Ammonium, g kg
-1
1,91 (0,48)

2,51 (0,5) 2,86 (0,65)



pH 7,10 (0,34)
c
7,52 (0,17)
d
7,83 (0,27)
d
Vật chất khô, g kg
-1
128,2 (24,09)

119,6 (16,95) 123,4 (10,09)
a
Độ lệch chuẩn ;
b
Tổng số VFA = acetic acid + propinoic acid + butyric
acid + iso-butyric acid + iso-pentanoic acid ;
c,d,e
Các trung bình trong cùng
hàng thiếu một chữ cái ở mũ giống nhau là khác nhau ở mức P < 0,05

Hàm lượng CP trong khẩu phần không ảnh hưởng đến hàm lượng cresol, và
VFA tổng số và mỗi VFA trong phân lợn. Mặc dầu hàm lượng các VFA mạch
nhánh trong phân lợn: iso-butyric và iso-pentanoic acid giảm khi hàm lượng CP
trong thức ăn giảm, tuy nhiên sự sai khác đó chỉ ở mức P = 0,08 và P = 0,1, lần
lượt cho iso-butyric và iso-pentanoic acid. Các hợp chất methyl disulphide,
hexanoic, heptanoic và pentanoic acid không phát hiện được trong phân của lợn ăn
các khẩu phần ăn khác nhau. Ngưỡng nồng độ có thể xác định của methyl
disulphide và ba VFA nêu trên trong phân lần lượt là 0,5 mg/kg và 0,1 g/kg.
Protein trong khẩu phần thức ăn là nguồn tiền chất cơ bản cho các hợp chất
nùi khác nhau trong đường tiêu hóa và trong phân lợn (Le và cs 2005). Do vậy,
giảm hàm lượng protein trong khẩu phần có thể làm giảm các tiền chất của các
hợp chất mùi trong đường tiêu hóa và trong phân. Nghiên cứu này đã chứng minh
được giả thuyết đó. Giảm hàm lượng mức CP trong khẩu phần thức ăn từ 18
xuống 12% đã làm giảm các hàm lượng các chất indole và phenol (phenol, indole,
3-methyl indole và 4-ethyl phenol) và các hợp chất chứa S (methyl sulphide,
carbon disulphide, ethanethiol) trong phân của lợn. Kết quả nghiên cứu này phù
hợp với kết quả nghiên cứu của Hobbs và cs (1996): hàm lượng của phenol, 4-
ethyl phenol, indole và 3-methyl indole trong phân giảm khi hàm lượng CP trong
khẩu phần giảm từ 20 xuống 13%. Nghiên cứu của Sutton và cs (1998) cũng cho


thấy hàm lượng của các hợp chất S trong phân (carbon disulphide, dimethyl
sulphide, dimethyl disulphide) giảm khi giảm CP trong khẩu phần từ 13% xuống
8%.
Theo Canh và cs (1998) hàm lượng các polysaccharide phi tinh bột lên men
(fermentable NSP) là thành phần quan trọng nhất trong khẩu phần quyết định đến
hàm lượng VFA trong phân của lợn. Trong thí nghiệm này không có sự khác biệt
về hàm lượng fermentable NSP giữa các khẩu phần, điều này giải thích sự giống
nhau về hàm lượng VFA trong phân. Hàm lượng VFA trong phân chủ yếu là các
VFA mạch ngắn như acetic, propionic and butyric acid. Ba VFA mạch ngắn này

chiếm khoảng 91% tổng hàm lượng VFA trong phân. Kết quả này là phù hợp với
kết quả nghiên cứu của Otto và cs (2003) và Le và cs (2005). Các VFA mạch
nhánh chỉ được sản sinh ra từ cơ chất là protein và amino acid. Đây có thể là lý do
giải thích cho hiện tượng tăng hàm lượng iso-butyrics và iso-pentanoic acid trong
phân khi hàm lượng CP trong khẩu phần tăng từ 12% lên 18%, mặc dầu sự tăng
này chưa thực sự đạt mức P = 0,05 mà chỉ ở mức P = 0,08 và P = 0,1, lần lượt cho
iso-butyrics và iso-pentanoic acid.
Giảm hàm lượng các hợp chất mùi phân làm giảm sự phát xạ các chất này
ra môi trường, từ đó có thể hạn chế ảnh hưởng tiêu cực của chăn nuôi đến con
người và môi trường, cũng như nâng cao hiệu quả kinh tế chăn nuôi lợn.
IV. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
Giảm hàm lượng CP trong khẩu phần thức ăn cho lợn từ 18% xuống 12%
làm giảm hàm lượng methyl sulphide, carbon disulphide, ethanethiol, phenol,
indole, 3-methyl indole, 4-ethyl phenol và N tổng số trong phân lợn và pH của
phân của lợn. Hàm lượng của VFA mạch nhánh và ammonium trong phân có
khuynh hướng giảm khi hàm lượng protein trong khẩu phần giảm. Tuy nhiên, hàm
lượng VFA mạch thẳng và cresols trong phân không khác nhau giữa các khẩu


phần có mức protein khác nhau. Qua thí nghiệm này, có thể kết luận rằng giảm
thiểu hàm lượng CP trong khẩu phần thức ăn chăn nuôi lợn là một giải pháp để
giảm thiểu hàm lượng các chất có chứa S, indole, phenol và VFA mạch nhánh
trong phân, từ đó giảm tác động xấu của chăn nuôi lợn, đặc biệt là chăn nuôi lợn
thâm canh đến môi trường và sức khỏe cho con người cũng như con vật.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Hansen, C.F., Grisenes indflydelse pa lugtemissionen. 2005, Landsudvalget
for svin, danske slagterier. p. 10.
2. Mackie, R.I., P.G. Stroot, và V.H. Varel, Biochemical identification and
biological origin of key odour components in livestock waste. Journal of
Animal Science. 76(5) (1998) 1331-1342.

3. Le, P.D., A.J.A. Aarnink , N.W.M. Ogink, P.M. Becker, và M.W.A.
Verstegen, Odour from animal production facilities: its relation to diet.
Nutrition Research Reviews. 18(1) (2005) 3-30.
4. Derikx, P.J.L., H.C. Willers, và P.J.W. Ten Have, Effect of pH on
behaviour of volatile compounds in organic manures during dry-matter
determination. Bioresource Technology. 49 (1994) 41-45.
5. GenStat VSN International Ltd., Genstat user's guide. 7th version. 2004:
VSN International, Wilkinson House, Jordan Hill Road, Oxford, UK.
6. Hobbs, J.P., F.P. Brian, M.K. Roger, và P.A. Lee, Reduction of odorous
compounds in fresh pig slurry by dietary control of crude protein. Journal
of the Science of Food and Agriculture. 74 (1996) 508-514.
7. Sutton, A.L., J.A. Patterson, O.L. Adeola, B.A. Richert, D.T. Kelly, A.J.
Heber, K.B. Kephart, R. Mumma, và E. Bogus, Reducing sulfur-containing


odours through diet manipulation, in Animal Production Systems and the
Environment: An International Conference on Odor, Water Quality,
Nutrient Management and Socioeconomic Issues. Iowa State University:
Des Moines, Iowa. (1998) 125-130.
8. Canh, T.T., A.L. Sutton, A.J.A. Aarnink, M.W.A. Verstegen, J.W.
Schrama, và G.C.M. Bakker, Dietary carbohydrates alter faecal
composition and pH and ammonia emission from slurry of growing pigs.
Journal of Animal Science. 76(7) (1998) 1887-1895.
9. Otto, E.R., M. Yokoyama, R.D. Von Bermuth, T. Van Kempen, và N.L.
Trottier, Ammonia, volatile fatty acids, phenolics and odour offensiveness
in manure from growing pigs fed diets reduced in protein concentration.
Journal of Animal Science. 81 (2003) 1754-1763.
10. Le, P.D., A.J.A. Aarnink, N.W.M. Ogink, và M.W.A. Verstegen, Effects of
environmental factors on odor emission from pig manure. Transactions of
the ASAE. 48(2) (2005) 757-765.

EFFECTS OF DIETARY CRUDE PROTEIN LEVEL ON SULFUROUS,
INDOLIC, PHENOLIC COMPOUNDS AND VOLATILE FATTY
ACID CONCENTRATION IN PIG MANURE
Le Dinh Phung
College of Agriculture and Forestry, Hue University



SUMMARY
The main objective of this study was to determine the effects of dietary
crude protein (CP) level on sulfurous, indolic, phenolic compounds and volatile
fatty acids (VFA) concentration of pig manure. An experiment was conducted with
growing pigs (n = 18) in a randomised complete-block design with three
treatments in six blocks. Treatment groups were 12%, 15% and 18% CP diets.
Faeces and urine of each pig were accumulated together in a separate manure pit
under the slatted floor. In the 5th week of the collection period, manure samples
were collected directly from each manure pit. Manure samples were analysed for
VFA, and indolic, phenolic and sulphurous compounds, ammonium and total
nitrogen concentrations. Reducing dietary CP from 18% to 12% decreased methyl
sulphide, carbon disulphide, ethanethiol, phenol, 4-ethyl phenol, indole, 3-methyl
indole and total nitrogen concentrations in the manure (P < 0,05). A reduction of
dietary CP is an option to reduce odorous compounds from pig manure thus to
reduce negative impacts of pig production on environment and human and animal
health.