thành phần dưỡng chất, tỷ lệ tiêu hóa vật chất hữu cơ và sự sinh khí mêtan (ch4) ở in vitro của một số loại cỏ hòa thảo

DƢƠNG TẤN TÀI


THÀNH PHẦN DƢỠNG CHẤT, TỶ LỆ TIÊU
HÓA VẬT CHẤT HỮU CƠ VÀ SỰ SINH KHÍ
MÊTAN (CH
4
) Ở IN VITRO CỦA MỘT SỐ
LOẠI CỎ HÒA THẢO




LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH: CHĂN NUÔI - THÚ Y








2014
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

DƢƠNG TẤN TÀI

THÀNH PHẦN DƢỠNG CHẤT, TỶ LỆ TIÊU
HÓA VẬT CHẤT HỮU CƠ VÀ SỰ SINH KHÍ
MÊTAN (CH
4
) Ở IN VITRO CỦA MỘT SỐ
LOẠI CỎ HÒA THẢO



LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH: CHĂN NUÔI - THÚ Y





CÁN BỘ HƢỚNG DẪN
GS. Ts. NGUYỄN VĂN THU

2014
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG


LỜI CẢM TẠ
Trải qua quá trình dài học tập và nghiên cứu của bản thân, tôi đã hoàn
thành luận văn tốt nghiệp. Trong khoảng thời gian đó tôi đã nhận được sự ủng
hộ, chia sẻ, giúp đỡ của gia đình, bạn bè và của quý Thầy Cô!
Trước hết con xin ghi nhớ mãi công ơn sinh thành và nuôi dưỡng của
Cha Mẹ. Sự hi sinh, yêu thương, động viên, an ủi chỉ bằng những cái xoa đầu,
nụ cười của Cha Mẹ đã là tất cả hành trang và là chỗ tựa vững chắc cho con
tiếp bước. Em luôn ghi nhớ những tình cảm, những hi sinh, khó nhọc mà anh
Hai, Chị Ba, anh Năm trong gia đình dành cho em. Đặt biệt, em xin gửi những
lời yêu thương dành cho Cô, Dượng chín. Đã giúp đỡ em rất nhiều để có thể
được đi tiếp khi gia gặp đình khó khăn. Những lời răng dạy của Cha Mẹ cùng
tất cả những người thân con xin mang theo suốt thời gian của cuộc đời mình.
Cũng như Cha Mẹ đã cho phép con tạo cho gia đình một ít niềm vui, một vài
sự tự hào nho nhỏ với mọi người. Con cám ơn Cha Mẹ!
Con xin chân thành biết ơn và khắc ghi những lời dạy bão, những lời
khuyên, sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Văn Thu, cô Nguyễn Thị Kim
Đông về chuyên môn cũng như trong cách đối nhân xử thế. Thầy Cô đã tạo
điều kiện tốt nhất cho con trong suốt thời gian theo học tại trường và thực hiện
luận văn này.
Con xin cám ơn quý Thầy Cô đã tận tình dạy bảo con trong suốt quá
trình học tập tại trường.
Chân thành cảm ơn Thạc sỹ Trương Thanh Trung, anh Phan văn Thái,
chị Nguyễn Ngọc Đức An Như và chị Trần Thị Đẹp đã tận tình giúp đỡ và chia
sẻ những kinh nghiệm quí giá. Thầy và anh chị đã hướng dẫn em về những
kinh nghiệm đáng quý, xin cám ơn các bạn ở trại Chăn nuôi, Khoa

NN&SHƯD, Trường Đại học Cần Thơ đã giúp đỡ tôi trong thời gian học và
thực hiện đề tài.
Sau cùng tôi xin cảm ơn người anh đồng tuổi Nguyễn Minh Đạo đã hổ
trợ tận tình về vật chất lẫn tinh thần giúp tôi hoàn thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cám ơn!



Dương Tấn Tài


TÓM LƯỢC

Nghiên cứu này bao gồm 2 thí nghiệm nhằm xác định sự sản sinh khí mêtan và
khí cacbonic ở in vitro của một số loại cỏ hòa thảo.
Thí nghiệm 1: Sử dụng ống tiêm thủy tinh có thể tích 50 ml (Menke et al.,
1979), được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 5 nghiệm thức với 3 lần lặp lại. Bao
gồm các nghiệm thức: cỏ voi, thân bắp khô, lục bình, cỏ mồm, cỏ chỉ mức độ 100%
(các giá trị tính trên%DM).
Thí nghiệm 2: Sử dụng ống tiêm thủy tinh có thể tích 50 ml (Menke et al., 1988),
thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 5 nghiệm thức với 3 lần lặp lại. Bao
gồm các nghiệm thức: Cỏ ống, rơm, bắp ủ chua 14 ngày, cỏ voi ở mức độ 100% (các
giá trị tính trên%DM).
Kết quả cho thấy, các loại thức ăn thô xanh có lượng khí gas, khí mêtan và
khí cacbonic sinh ra tăng dần theo thời gian ở điều kiện in vitro. Lượng khí sinh ra
cao tại thời điểm 24 giờ và 72 giờ của cỏ chỉ (45,5 và 51,1 ml), cỏ lông tây (42,4 và
48,5 ml), cỏ mồm (42,5 và 49,3 ml), cỏ ống (41,6 và 49,3 ml), cỏ voi (44,0 và 49,5
ml), lục bình (38,3 và 47,2 ml), cỏ mulato (41,7 và 48,0 ml) rơm (8,6 và 49,4 ml),
thân bắp (56,8 và 65,3 ml). Lượng khí mêtan và khí cacbonic tại thời điểm 72 giờ
khá cao như: bắp ủ chua (11,3 và 39,0 ml), cỏ chỉ (10,5 và 33,1 ml),cỏ Voi (10,3 và

31,5 ml), rơm (10,6 và 31,1 ml), thân bắp khô (12,1 và 40,8 ml) do các loại thức ăn
này có hàm lượng NFE khá cao, kích thích khả năng hoạt động của hệ vi sinh vật dạ
cỏ, đồng thời sinh ra khí CH
4
và CO
2
cao. Mặt khác, các loại thức ăn này có chứa
hàm lượng carbohydrat dễ tiêu hóa cao góp phần làm tăng tỉ lệ tiêu hóa. Bên cạnh
đó, cùng thời điểm 72 giờ các loại thực liệu trong thí nghiệm có lượng khí CH
4
và
CO
2
(ml) sinh ra thấp hơn như: cỏ lông tây (9,77 và 30,9 ml), cỏ mồm (9,48 và 30,7
ml), cỏ ống (9,75 và 30,9 ml), cỏ mulato (8,72 và 28,3 ml), lục bình (8,98 và 30,7 ml)
lượng khí sinh ra cũng thấp hơn tại thời điểm 24 giờ và 72 giờ như: Rơm (20,8 và
49,4 ml), lục bình (25,1 và 47,2 ml), cỏ mulato (27,9 và 48,0 ml). Một cách tổng quát
là những loại thức ăn có hàm lượng NFE, hàm lượng NDF và cacbohydrate cao thì
lượng khí CH
4
và CO
2
(ml) sinh ra cao.


CAM KẾT KẾT QUẢ
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân. Các số liệu,
kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố
trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào trước đây.

Tác giả luận văn



Dƣơng Tấn Tài



MỤC LỤC
LỜI CẢM TẠ i
TÓM LƢỢC ii
CAM KÊT KÊT QUẢ iii
MỤC LỤC iv
DANH SÁCH BẢNG vi
DANH SÁCH HÌNH vii
DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT viii
CHƢƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1
CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN 1
2.1 Sơ lược về các thông số môi trường dạ cỏ 2
2.1.1 Vai trò của NH
3
trong quá trình lên men dịch dạ cỏ 2
2.1.2 Vai trò của pH của dịch dạ cỏ 2
2.1.3 Axít béo bay hơi (VFA: Volatile Fatty Acid) 3
2.2 Quá trình tiêu hóa thức ăn 5
2.2.1 Sự nhai lại 5

2.2.2 Tiêu hóa cơ học 5
2.2.3 Sự sản sinh khí mêtan (CH4) trong dạ cỏ 6
2.3 Sự hấp thu các dưỡng chất ở gia súc nhai lại 8
2.3.1 Hấp thu các axít béo bay hơi 8
2.3.2 Hấp thu amoniac 8
2.3.3 Sự hấp thu urê 8
2.3.4 Hấp thu glucose 9
2.3.5 Hấp thu các ion và các vitamin 9
2.3.6 Hấp thu và chuyển ngược axít amin từ máu vào dạ cỏ 9
2.4 Đánh giá tỷ lệ tiêu hóa bằng phương pháp in vitro 9
2.4.1 Mô tả chung 10
2.4.2 Nguyên lý sinh khí 10
2.4.3 Sự phát triển hệ thống đo lường lượng khí sinh ra 11
2.4.4 Vai trò của sinh khí in vitro 12
2.4.5 Dự đoán tỉ lệ tiêu hóa và năng lượng trao đổi thức ăn 12
2.4.6 Mức tiêu thụ thức ăn biểu kiến 13
2.4.7 Tốc độ tiêu hóa thức ăn biểu kiến 13
2.4.8 Axít béo bay hơi biểu kiến 13
2.4.9 Dự đoán các chất kháng dưỡng 13
2.4.10 Sự tổng hợp protein vi sinh vật 14
2.4.11 Ước tính lượng CH4 thải ra ở in vitro 14
2.4.12 Hệ vi sinh vật dạ cỏ 15
2.5 Tác động tương hỗ của vi sinh vật trong dạ cỏ 19
2.6 Thực liệu dùng trong thí nghiệm 20
2.6.1 Cỏ lông tây (Bracharia multica) 21
2.6.2 Cỏ voi (Miscanthus sinensis) 21
2.6.3 Cỏ Chỉ (Cynodon dactylon) 23
2.6.4 Cỏ mồm (Hymenache acutigluma) 25
2.6.5 Rơm 25
2.6.6 Thân bắp khô; thân bắp và trái ủ chua (Zea mays) 26

2.6.7 Lục Bình (Eichhornia crassipes L.) 27
2.6.8 Cỏ Mulato (Brachiaria brizantha x B. ruziziensis) 28


2.6.9 Cỏ ống (Panicum repens L) 29
CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31
3.1 Phương tiện thí nghiệm 31
3.2 Vật liệu thí nghiệm 31
3.3 Phương pháp thí nghiệm 31
3.3.1 Bố trí thí nghiệm 31
3.3.3 Cách tiến hành 32
3.3.4 Phương pháp xử lý số liệu 33
3.3.2 Các chỉ tiêu theo dõi 33
CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ THẢO LUẬN 34
4.1 Thí nghiệm 34
4.1.1 Thành phần hóa học của các nghiệm thức trong thí nghiệm 34
4.1.2 So sánh lượng khí tổng số, CH4, CO2 theo thời gian 35
4.2 Thí nghiệm 2 42
4.2.1 Thành phần dưỡng chất của các loại thực liệu 42
4.2.2 Sự sinh khí và tỷ lệ tiêu hóa của các nghiệm thức theo thời gian 43
CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 52
5.1 Kết luận 52
5.2 Đề xuất 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO 53
PHỤ CHƢƠNG 60

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1: Thành phần hoá học của cỏ lông tây 21
Bảng 2.2: Năng suất cỏ voi thay đổi theo mùa và thời gian thu hoạch ở Việt Nam. . 23
Bảng 2.3: Thành phần hoá học của cỏ voi 23
Bảng 2.4: Ảnh hưởng thời gian sinh trưởng đến năng suất cỏ chỉ (tấn chất khô/ha) . 24
Bảng 2.5: Thành phần giá trị dinh dưỡng của cỏ chỉ tính theo (%) DM 25
Bảng 2.6: Thành phần hoá học và giá trị dinh dưỡng của cỏ mồm (%) 25
Bảng 2.7: Thành phần hóa học của rơm (%) 26
Bảng 2.8: Thành phần hóa học (%) của cây bắp ở các giai đoạn sinh trưởng khác
nhau 27
Bảng 2.9: Thành phần dưỡng chất (g/kg) của lục bình 28
Bảng 2.10: Thành phần dưỡng chất tính theo (%) DM của cỏ Mulato 29
Bảng 2.11: Thành phần dưỡng chất tính theo (%) DM của cỏ ống 30
Bảng 4.1: Thành phần hóa học của các thực liệu trong thí nghiệm 1 35
Bảng 4.2: Sự khác về lượng khí sinh ra (ml) theo thời gian (giờ) giữa các nghiệm
thức trong thí nghiệm 1 35
Bảng 4.3: Sự khác về lượng khí mêtan sinh ra theo thời gian giữa các nghiệm thức
trong thí nghiệm 1 37
Bảng 4.4: Sự khác về lượng khí cacbonic sinh ra (ml) theo thời gian (giờ) giữa các
nghiệm thức trong thí nghiệm 1 38
Bảng 4.5: Sự khác về lượng khí tổng số, mêtan và cacbonic sinh ra, tỷ lệ tiêu hóa
DM và OM ở 72 giờ giữa các nghiệm thức trong thí nghiệm 1 39
Bảng 4.6: Thành phần hóa học của các thực liệu trong thí nghiệm 2 42
Bảng 4.7: Sự khác về lượng khí sinh ra (ml) theo thời gian (giờ) giữa các nghiệm
thức trong thí nghiệm 2 43
Bảng 4.8: Sự khác về lượng khí mêtan sinh ra (ml) theo thời gian (giờ) giữa các
nghiệm thức trong thí nghiệm 2 45
Bảng 4.9: Sự khác về lượng khí cacbonic sinh ra (ml) theo thời gian (giờ) giữa các

nghiệm thức trong thí nghiệm 2 46
Bảng 4.10: Sự khác về lượng khí tổng số, mêtan và cacbonic sinh ra, tỷ lệ tiêu hóa
DM và OM ở 72 giờ giữa các nghiệm thức trong thí nghiệm 2 47



DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1 Cơ chế sản sinh CH4 trong thời gian tiêu hóa ở dạ cỏ 7
Hình 2.2: Sự liên quan giữa pH và hoạt lực của các nhóm VSV dạ cỏ 20
Hình 2.3 Cỏ lông tây 21
Hình 2.4 Cỏ voi 22
Hình 2.5 Cỏ chỉ 24
Hình 2.6 cỏ mồm 25
Hình 2.7 Rơm 26
Hình 2.8 Bắp khô 27
Hình 2.9 Lục bình 28
Hình 2.10 Cỏ Mulato 29
Hình 2.11 Cỏ ống 30
Hình 3.1 Water Bath 33
Hình 3.2 Ống tiêm 33
Hình 3.3 Máy đo khí 33
Hình 4.1 Sự sinh khí ở in vitro giữa các nghiệm thức theo thời gian của thí nghiệm 1
38
Hình 4.3: Lượng khí cacbonic sinh ra ở in vitro giữa các nghiệm thức theo thời gian
trong thí nghiệm 1 39
Hình 4.4 Sự khác biệt về tỷ lệ tiêu hóa vật chất hữu cơ giữa các nghiệm thức trong
thí nghiệm 1 40
Hình 4.5: Lượng CH4/g DOM sinh ra ở in vitro giữa các nghiệm thức tại thời điểm
72 giờ của thí nghiệm 1 41

Hình 4.6: Lượng khí tổng số sinh ra theo thời gian trong thí nghiệm 2 44
Hình 4.7: Lượng khí mêtan sinh ra ở in vitro giữa các nghiệm thức theo thời gian
trong thí nghiệm 2 46
Hình 4.8: Lượng khí cacbonic sinh ra ở in vitro giữa các nghiệm thức theo thời gian
trong thí nghiệm 2 47
Hình 4.9 Sự khác biệt về tỷ lệ tiêu hóa vật chất hữu cơ giữa các nghiệm thức ở in
vitro trong thí nghiệm 2 49
Hình 4.10 Sự khác biệt về lượng CH4/gDOM sinh ra theo thời gian ở in vitro giữa
các nghiệm thức trong thí nghiệm 2 50



DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT

DM
Vật chất khô
DDM
Vật chất khô tiêu hóa
DMD
Tỷ lệ tiêu hóa vật chất khô
OM
Vật chất hữu cơ
DOM
Vật chất hữu cơ tiêu hóa
OMD
Tỷ lệ tiêu hóa vật chất hữu cơ
CP
Đạm thô
EE
Béo thô

CF
Xơ thô
Ash
Khoáng tổng số
NDF
Xơ trung tính
ADF
Xơ axít
VSV
Vi sinh vật
ĐBSCL
Đồng Bằng Sông Cửu Long
VFA Volatile fatty axít
TLTH Tỷ lệ tiêu hóa



CHƢƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
Nông nghiệp là một trong những hoạt động phát thải khí gây hiệu ứng
nhà kính cao nhất so với các hoạt động công nghiệp khác. Người ta ước tính
nông nghiệp góp phần phát thải khí nhà kính bao gồm 21 - 25% Cacbonic
(CO
2
), 60% mêtan (CH
4
) và 65 - 80% nitơ oxit (N
2
O) (Moss et al., 2000).
Trong đó, hoạt động chăn nuôi phát thải ra ngoài môi trường khoảng 9% CO
2

,
37% CH
4
và 65% N
2
O (Steinfeld et al.,2006). Chăn nuôi gia súc nhai lại là
ngành cung cấp thực phẩm rất lớn cho con người như sữa, thịt và các phụ
phẩm khác (lông, da ). Tuy nhiên, chăn nuôi gia súc nhai lại đóng góp 8 -
10% khí thải nhà kính (CO
2
, CH
4
, NO
2
) mỗi năm (Bass, 2012). Những nghiên
cứu làm giảm mêtan phát thải từ sự lên men dạ cỏ mà không giảm năng suất
chăn nuôi là hai mong muốn của chiến lược làm giảm khí gây hiệu ứng nhà
kính toàn cầu và phương tiện để nâng cao hiệu quả chuyển hoá thức ăn
(Martin, 2008).
Gần đây, phương pháp in vitro sinh khí đã được sử dụng rộng rãi để ước
lượng giá trị dinh dưỡng của thức ăn. Menke et al. (1979) lần đầu tiên đề xuất
và sử dụng in vitro sinh khí để dự đoán tỉ lệ lên tiêu hóa in vitro và năng lượng
trao đổi. Kỹ thuật in vitro sinh khí được nghiên cứu để ứng dụng trong việc
xác định tiêu hóa thức ăn với ưu điểm nhanh và tiện nghi hơn. Gần đây hơn
người ta quan tâm nhiều đến hiệu quả sử dụng thức ăn của gia súc, để làm
giảm khí mêtan trong quá trình chăn nuôi.
Đồng bằng sông cửu Long (ĐBSCL) có rất nhiều loại cỏ thích hợp cho
chăn nuôi gia súc nhai lại. cỏ mồm, cỏ voi, cỏ lông tây, cỏ mulato, lục bình ,
rơm, thân bắp khô… Việc cung cấp đầy đủ thức ăn chất lượng tốt cho gia súc
nhai lại cũng là một thách thức lớn cho các nhà chăn nuôi hiện nay để đảm bảo

gia súc phát triển tốt mà còn bảo vệ môi trường (Nguyễn văn Thu và Danh Mô,
2008). Theo Vũ Duy Giảng và ctv. (2008) thì hầu hết gia súc nhai lại ở Việt
Nam được nuôi dưỡng bằng nguồn phụ phẩm nông nghiệp và thức ăn thô có
chất lượng thấp. Vì thế, ta cần biết rõ sự sản sinh khí của các loại thức ăn để
tạo cơ sở phối hợp khẩu phần thích hợp nhằm giảm lượng khí thải gây hiệu
ứng nhà kính và cải thiện tỉ lệ tiêu hóa của gia súc nhai lại là vấn đề cần thiết.
Với các lý do như trên, đề tài “Thành phần dưỡng chất, sự tiêu hóa vật
chất hữu cơ và sự sinh khí mêtan (CH
4
) ở in vitro của một số loại cỏ hòa thảo”
được tiến hành nhằm đánh giá sự sản sinh khí
khí mêtan, khí cacbonic và khả
năng tiêu hóa dưỡng chất
của một số loại cỏ hòa thảo ở in vitro. Kết quả đạt
được sẽ làm nền tảng cho các nghiên cứu về thức ăn ở in vivo và ứng dụng vào
thực tế để làm thức ăn cho gia súc nhai lại.



CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN
2.1 Sơ lƣợc về các thông số môi trƣờng dạ cỏ
Theo Preston và Leng (1991), môi trường dạ cỏ phụ thuộc vào:
Loại và khối lượng thức ăn ăn vào.
Sự nhào trộn theo chu kỳ thông qua sự co bóp của dạ cỏ.
Sự tiết nước bọt và nhai lại.
Sự hấp thu các dưỡng chất từ dạ cỏ.
Sự chuyển dịch các chất xuống bộ máy tiêu hoá.
2.1.1 Vai trò của NH
3
trong quá trình lên men dịch dạ cỏ

Amoniac (NH
3
) trong dạ cỏ được tạo ra nhờ sự phân giải các protein,
peptid, axít amin và các nguyên liệu nitơ hòa tan khác. Urê, axít uric và nitrate
được chuyển hóa nhanh chóng thành NH
3
urê, axít uric và nitrate được chuyển
hóa thành NH
3
trong dạ cỏ. Các axít nucleic trong dạ cỏ có lẽ cũng được phân
giải rất mạnh thành NH
3
(Preston and Leng, 1987). Theo Oosting & Waanders,
1993 thì nồng độ NH
3
trong dịch dạ cỏ đòi hỏi đảm bảo tối đa cho vi sinh vật
tăng trưởng trong phòng thí nghiệm có giá trị tối thiểu 20 - 50 mg/lít dịch dạ
cỏ. Để thức ăn được phân giải tối đa bởi vi sinh vật dạ cỏ nhu cầu tối thiểu
nồng độ NH
3
trong dạ cỏ cao hơn mức tối thiểu khoảng 60 - 100 mg/lít.
Theo Leng và Nolan (1984), các khẩu phần thức ăn khác nhau có ảnh
hưởng đến mức NH
3
thích hợp và nồng độ NH
3
cao nhất có thể đạt mức 150 -
200 mg/lít. Thiếu NH
3
dẫn đến giảm hiệu quả hệ thống vi sinh vật dạ cỏ. Khi

thay đổi khẩu phần từ loại thức ăn tạo nồng độ NH
3
cao thành loại thức ăn
nồng độ NH
3
thấp đến mức tới hạn.
2.1.2 Vai trò của pH của dịch dạ cỏ
Nước bọt có dung dịch đệm bicarbonate (HCO
3
-
), pH = 8 chứa nồng độ
ion natri và photphate cao. Nước bọt và sự di chuyển các ion bicarbonate
(HCO
3
-
) qua biểu mô dạ cỏ giúp cho sự ổn định pH. Dung dịch đệm dạ cỏ là
môi trường thích hợp cho sự phát triển của vi khuẩn, nấm và protozoa yếm khí
và cho phép axít béo bay hơi tích tụ trong dạ cỏ. Môi trường trung tính ở dạ cỏ
luôn được duy trì do pH của dạ cỏ được điều chỉnh liên tục bởi quá trình trên.
Ðiều kiện pH dạ cỏ là kết quả thể hiện từ sự tương tác của quá trình lên
men vi sinh vật với cơ chất và được xem như là cơ sở để nhận định về sự thay
đổi số lượng vi sinh vật dạ cỏ. Tỉ lệ tiêu hóa (TLTH) thức ăn có liên hệ đến pH,


khi pH 5,8 TLTH chất hữu cơ (OM), vách tế bào (NDF) và đạm thấp và tăng ở
pH = 6,2, nhưng chỉ hơi tăng ở pH = 7,0 (Shaver et al., 1984). Người ta tính
được khi tăng pH lên 0,1 đơn vị thì tiêu hóa ADF (xơ axít) tăng 3,6 đơn vị. Sự
sản sinh axít acêtic tăng ở pH 6,2 - 6,6 trong khi axít propionic và axít butyric
chỉ tăng khi pH từ 5,8 - 6,2. Sự hiện diện cao của carbohydrate dễ hòa tan sẽ
giảm giá trị pH, do sự tích lũy axít béo bay hơi cao trong thời gian ngắn chưa

kịp hấp thu từ sự lên men các carbohydrate hòa tan. Nhiều tác giả cho thấy pH
thay đổi theo thời gian sau khi cho ăn (Van Soest, 1994; Kanjanapruthipong và
Leng, 1998). Nhìn chung gia súc ăn nhiều thức ăn hỗn hợp dễ dẫn đến sự hạ
thấp pH dịch dạ cỏ hơn thức ăn thô (Lana et al., 1998).
Hoạt lực của vi sinh vật phân giải xơ đạt mức tối ưu khi pH dạ cỏ bằng
khoảng 6,8 và sẽ giảm rõ rệt khi pH dạ cỏ xuống dưới 6,2. Bổ sung quá nhiều
thức ăn tinh vào khẩu phần có thể làm giảm hoạt lực phân giải xơ do axít béo
bay hơi được sinh ra nhiều và nhanh làm giảm đột ngột pH dạ cỏ. Do vậy,
trong trường hợp bổ sung thức ăn cần phải cho ăn đều đặn để tránh giảm đột
ngột pH dạ cỏ (Nguyễn Xuân Trạch, 2004).
2.1.3 Axít béo bay hơi (VFA: Volatile Fatty Acid)
Các axít béo bay hơi, chủ yếu là axít axetic (C2), axít propyonic (C3), axít
butyric (C4) và một lượng nhỏ các axít khác (izobytyric, valeric, izovaleric).
Các axít béo bay hơi này được hấp thu qua vách dạ cỏ vào máu và là nguồn
năng lượng chính cho vật chủ. Chúng cung cấp khoảng 70 - 80% tổng số năng
lượng được gia súc nhai lại hấp thu. Trong khi đó gia súc dạ dày đơn lấy năng
lượng chủ yếu từ glucoza và lipit hấp thu ở ruột. Tỷ lệ giữa các axít béo bay
hơi phụ thuộc vào bản chất của các loại glucoza có trong khẩu phần. Các axít
béo bay hơi được sinh ra trong dạ cỏ được cơ thể bò sữa sử dụng vào các mục
đích khác nhau:
Axít acetic (CH
3
COOH): được bò sữa sử dụng chủ yếu để cung cấp năng
lượng thông qua chu trình Creb sau khi được chuyển hóa thành axetyl-CoA.
Nó cũng là nguyên liệu chính để sản xuất ra các loại mỡ, đặc biệt là mỡ sữa.
Axít propionic (CH
3
CH
2
COOH): chủ yếu được chuyển đến gan, tại đây

nó được chuyển hóa thành đường glucoza. Từ gan glucoza sẽ được chuyển vào
máu nhằm bảo đảm sự ổn định nồng độ glucoza huyết và tham gia vào trao đổi
chung của cơ thể. Đường glucoza được bò sữa sử dụng chủ yếu làm nguồn
năng lượng cho các hoạt động thần kinh, nuôi thai và hình thành đường
lactoza trong sữa. Một phần nhỏ axít lactic sau khi hấp thu qua vách dạ cỏ
được chuyển hóa ngay thành axít lactic và có thể được chuyển hóa tiếp thành
glucoza và glycogen.


Axít butyric (CH
3
CH
2
CH
2
COOH): được chuyển hóa thành bêta -
hydroxybutyric khi đi qua vách dạ cỏ, sau đó được sử dụng như một nguồn
năng lượng bởi một số mô bào, đặc biệt là cơ xương và cơ tim. Nó cũng có thể
được chuyển hóa dễ dàng thành ceton và gây độc hại cho bò sữa khi có nồng
độ hấp thu quá cao. Hoạt động lên men gluxit của vi sinh vật dạ cỏ còn giải
phóng ra một khối lượng khổng lồ các thể khí, chủ yếu là CO
2
và CH
4
. Các thể
khí này không được bò sữa lợi dụng, mà chúng đều được thải ra ngoài cơ thể
thông qua phản xạ ợ hơi.
Tùy theo vào khẩu phần, thời gian di chuyển thức ăn và pH trong dạ cỏ
mà axit béo bay hơi thay đổi 70 - 150 mM/lít. Axit acetic chiếm tỉ lệ cao nhất
70% trong tổng số axít béo bay hơi. Ðối với thức ăn là thực vật chưa thành

thục axít acetic thấp và axít propionic cao (McDonald et al., 1995). Các loại
axít béo mạch dài có giá trị cung cấp năng luợng cao cho vật chủ do vì chúng
giải phóng nhiều năng lượng ở dạng ATP (Preston và Leng, 1987). Axít béo
bay hơi được hấp thu chủ yếu tại dạ cỏ, dạ tổ ong và nồng độ axít béo bay hơi
ở dạ cỏ cao hơn khoảng 47% so với dạ lá sách. Ðối với một số loại thức ăn
giàu đường thì sản phẩm lên men tại dạ cỏ có sản sinh ra một lượng axít latic
và sự hiện diện của nó với nồng độ cao trong máu gây ra sự mất kiểm soát
chức năng hấp thu của dạ cỏ.
Vài giờ sau khi bò ăn, một lượng axít béo bay hơi trong dạ cỏ bắt đầu
tăng do kết quả lên men thức ăn ở dạ cỏ. Việc sản sinh ra axít béo bay hơi cao
nhất thông thường xuất hiện trong dạ cỏ 2 đến 3 giờ sau khi ăn khẩu phần có
nhiều thức ăn tinh và 4 - 5 giờ với khẩu phần có nhiều thức ăn thô. Axít béo
bay hơi sản sinh ra trong dạ cỏ thường được hấp thu ngay và tăng lên trong
máu. Một khi VFA trong máu đạt đến một ngưỡng nhất định thì độ ngon
miệng của con gia súc giảm. Ngưỡng này cao hay thấp chịu ảnh hưởng của
nhu cầu năng lượng của con vật. VFA tiếp tục được hấp thụ và chuyển hóa bởi
tế bào, do vậy khi lượng VFA trong máu giảm thì độ ngon miệng của con gia
súc sẽ lại tăng lên. Vì tốc độ sản sinh axít béo bay hơi trong dạ cỏ khi cho ăn
thức ăn thô thấp nên cơ chế này ít có ảnh hưởng trực tiếp đến lượng thu nhận
thức ăn thô.


2.2 Quá trình tiêu hóa thức ăn
2.2.1 Sự nhai lại
Thức ăn sau khi ăn được nuốt xuống dạ cỏ và lên men ở đó. Phần thức ăn
chưa được nhai kỹ nằm trong dạ cỏ và dạ tổ ong, thỉnh thoảng lại được ợ lên
xoang miệng với những miếng không lớn và được nhai kỹ ở miệng. Khi thức
ăn đã được nhai lại kỹ và thấm nước bọt lại được nuốt trở lại dạ cỏ. Sự nhai lại
diễn ra 5 - 6 lần trên ngày, mỗi lần kéo dài khoảng 50 phút. Thời gian nhai lại
phụ thuộc vào bản chất vật lý của thức ăn, trạng thái sinh lý của con vật, cơ

cấu khẩu phần, nhiệt độ môi trường thức ăn thô trong khẩu phần càng ít thì
thời gian nhai lại càng ngắn. Trong điều kiện yên tĩnh gia súc sẽ bắt đầu nhai
lại (sau khi ăn) nhanh hơn. Cường độ nhai lại mạnh nhất vào buổi sáng và
buổi chiều. Hiện tượng nhai lại sẽ bắt đầu xuất hiện khi bê con được cho ăn
thức ăn thô (DeLaval, 2002).
2.2.2 Tiêu hóa cơ học
Khi ăn thức ăn thô bò thường ăn vào dưới dạng các mẫu thức ăn với kích
thước lớn nên vi sinh vật dạ cỏ khó có thể tấn công và lên men hoàn toàn.
Chất chứa dạ cỏ liên tục được nhào trộn nhờ sự co bóp theo nhịp của vách dạ
cỏ và dạ tổ ong thỉnh thoảng được ợ lên theo từng miếng vào thực quản và trở
lại xoang miệng. Phần chất lỏng trong miệng thì được nuốt ngay, còn phần
thức ăn thô được thấm nước bọt và nhai kỹ lại trước khi được nuốt trở lại dạ
cỏ để lên men tiếp.
Hiện tượng nhai lại bắt đầu xuất hiện khi bê được cho ăn thức ăn thô. Quá
trình nhai lại chịu ảnh hưởng của một số yếu tố như trạng thái sinh lý của con
vật, cơ cấu khẩu phần, nhiệt độ môi trường… tác nhân chính làm cho con vật
nhai lại có thể là do sự kích thích của thức ăn vào niêm mạc tiền đình dạ cỏ.
Một số loại thức ăn, nhất là những thức ăn chức ít hoặc không có thức ăn thô
có thể không kích thích được phản xạ nhai lại. Thời gian con vật dành để nhai
lại phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng và tính chất của xơ trong khẩu phần.
Thức ăn thô trong khẩu phần càng ít thì thời gian nhai lại càng ngắn. Trong
điều kiện yên tĩnh gia súc sẽ bắt đầu nhai lại nhanh hơn. Cường độ nhai lại
mạnh nhất vào buổi sáng và buổi chiều. Mỗi ngày bò chăn thả thường dành
khoảng 8 giờ để nhai lại, bằng với thời gian gặm cỏ. Mỗi miếng ợ lên nhai lại
được nhai 40 - 50 lần, do vậy thức ăn thô được nghiền nhiều hơn trong quá
trình nhai lại so với trong quá trình ăn.


2.2.3 Sự sản sinh khí mêtan (CH
4

) trong dạ cỏ
Đường ruột phát thải CH
4
như một kết quả của quá trình lên men vi sinh
vật của các thành phần thức ăn. Mêtan là một chất khí không màu, không mùi,
được sản xuất chủ yếu trong dạ cỏ (87%) và (13%) trong ruột già (Murray et
al., 1976; Torrent and Johnson, 1994). Khí mêtan dạ cỏ thoát ra ngoài chủ yếu
từ sự ợ hơi của động vật. Việc chuyển đổi nguyên liệu thức ăn chăn nuôi để
sản sinh CH
4
trong dạ cỏ liên quan đến các hoạt động tổng hợp của các loài vi
sinh vật khác nhau, với các bước cuối cùng được thực hiện bởi vi khuẩn
methanogenic (McAllister et al., 1996; Moss et al., 2000). Tiêu hóa vi sinh vật
(vi khuẩn, nguyên sinh động vật và nấm) thủy phân protein, tinh bột và vách tế
bào thực vật thành các axít amin và đường. Những sản phẩm đơn giản này sau
đó được lên men thành axít béo bay hơi, hydro (H
2
) và cacbonic (CO
2
) bởi các
vi sinh vật tiêu hóa cơ bản và chuyển hóa. Acetate, propionate, butyrate, là
chính, sau đó được hấp thu và sử dụng các vật chủ. Nơi sản xuất nhiều H
2
là
những vi sinh vật sản xuất axít axetic trong con đường lên men (Van Soest,
1982; Hegarty and Gerdes, 1998).
C
6
H
12

O
6
+ 2H
2
O → 2C
2
H
4
O
2
(acetate) + 2CO
2
+ 8H
C
6
H
12
O
6
+ 4H → 2C
3
H
6
O
2
(propionate) + 2H
2
O
C
6

H
12
O
6
→ C
4
H
8
O
2
(butyrate) + 2CO
2
+ 4H
CO
2
+ 8H → CH
4
+ 2H
2
O
Mặc dù H
2
là một trong những sản phẩm cuối cùng của quá trình lên men
bởi các nguyên sinh động vật, nấm và vi khuẩn, nó không tích tụ trong dạ cỏ.
Nó được sử dụng bởi các vi khuẩn khác, chủ yếu là methanogens được hiện
diện trong hệ sinh thái vi sinh vật hỗn hợp. Moss et al., (2000) cho rằng sản
xuất CH
4
có thể được tính từ stoichiometry của các chính hình thành trong
quá trình lên men, nghĩa là, acetate (C2), propionate (C3) và butyrate (C4) như

sau: CH
4
= 0,45 C2 - 0,275 C3 + 0,40 C4. Như vậy, tỉ lệ mol của ảnh hưởng
đến sản xuất của CH
4
. Kết quả sản xuất acetate và butyrate là tạo ra CH
4
, trong
khi hình thành propionate là một con đường cạnh tranh sử dụng H
2
trong dạ
cỏ (Baker 1997). Tỉ lệ acetate/propionate dạ cỏ ở in vivo được đánh giá có ảnh
hưởng cao bởi khả năng của vi khuẩn để sản xuất CH
4
trong ống nghiệm. Gia
súc có tỉ lệ acetate/propionate thấp cũng có giá trị pH dạ cỏ thấp, và thí
nghiệm trong in vitro chứng thực các khái niệm pH có ảnh hưởng lớn trên CH
4

sản xuất và acetate: tỉ lệ propionate (Lana et al., 1998).
Giảm trong sản xuất CH
4
có thể là kết quả của một mức độ giảm của quá
trình lên men trong dạ cỏ hoặc từ một sự thay đổi thành phần trong theo


hướng giảm acetate và tăng propionate (Boadi, 2004). Tamminga (1992) lưu ý
rằng nếu giảm tiêu hóa dạ cỏ được bù bằng tăng tiêu hóa trong ruột non thay
vì trong các túi dạ dày, nó có thể được coi là một lợi thế cho động vật.
Sự sản sinh CH

4
có thể ảnh hưởng bởi quá trình tiêu hóa tự nhiên của
Carbohydrat như là Cellulose, hemicellulose và chất không hòa tan (Moe and
Tyrell, 1979; Takahashi, 2001; Santoso et al., 2003). Estermann et al. (2002)
chứng minh rằng có sự tương quan mạnh mẽ giữa CH
4
sinh ra và tiêu hóa
NDF từ con bò cái và con bê. Bên cạnh đó, theo nghiên cứu của Santoso et al.
(2007) trên cừu cho ăn khẩu phần cỏ Timothy tươi có CH
4
(g/kg NDF tiêu hóa)
sinh ra cao hơn cừu cho ăn rơm. Mêtan sản sinh trên cừu tăng dần khi hàm
lượng NDF tiêu hóa tăng dần.


Hình 2.1 Cơ chế sản sinh CH
4
trong thời gian tiêu hóa ở dạ cỏ
(Nguồn: Sejian et al., 2012)
Moe and Tyrell (1979) báo cáo rằng các thành phần vách tế bào ví dụ như
cellulose khi lên men trong thời gian dài và làm tăng tỷ lệ acetate/propionate
gây ra sự gia tăng sản xuất mêtan. Theo Lee et al. (2003) mêtan sản xuất trong
yến mạch là cao hơn khi ủ 6 giờ đầu tiên nhưng sản xuất lúc 24 giờ ủ là ít hơn
so với bất kỳ loại ngũ cốc khác. Herrer-Saldana et al. (1990) cho thấy rằng yến
mạch có chứa lượng tương đối cao carbohydrates hòa tan hơn bắp và lúa mì
nhanh chóng bị phân hủy trong vòng 2 giờ và sau đó hầu như không bị phân
hủy bởi cấu trúc phức tạp của nó.


2.3 Sự hấp thu các dƣỡng chất ở gia súc nhai lại

2.3.1 Hấp thu các axít béo bay hơi
Các axít béo bay hơi chủ yếu là axít axêtic, axít propionic, axít butyric và
một lượng nhỏ các axít khác (izobutyric, valeric, izovaleric). Các axít này
được hấp thu qua vách dạ cỏ vào máu và là nguồn năng lượng chính cho vật
chủ. Chúng cung cấp khoảng 70 - 80% tổng số năng lượng được gia súc hấp
thu. Tỉ lệ giữa các axít béo bay hơi phụ thuộc vào bản chất của các loại glucid
có trong khẩu phần.
Axít béo bay hơi được hấp thu bằng cách khuếch tán qua vách dạ cỏ.
Khoảng 25% được hấp thu ở phần sau dạ cỏ. Vì lượng này rời khỏi dạ cỏ cùng
với thức ăn.
Giá trị pH của dịch dạ cỏ có ảnh hưởng lớn tới sự hấp thu các axít béo
bay hơi, các nhà khoa học đã chứng minh rằng ở pH = 6,4 trong dạ cỏ có cả
anion của axít béo và cả axít béo tự do. Khi pH cao hơn từ 7,0 - 7,5 tốc độ hấp
thu các axít béo giảm rõ rệt, điều đó phụ thuộc vào H
+
có lẽ liên quan với số
lượng tương đối của axít béo ở dạng không phân ly. Các tác giả nhận thấy rằng
ngay đến tận 24 - 48 giờ sau khi ăn, hàm lượng axít béo bay hơi trong máu
tĩnh mạch cửa vẫn còn cao hơn trong máu động mạch.
2.3.2 Hấp thu amoniac
Amoniac được giải phóng từ nguồn nitơ protein và phi protein bởi vi
sinh vật dạ cỏ sẽ được hấp thu một phần ngay ở dạ dày trước. Tốc độ hấp thu
amoniac phụ thuộc vào chỉ số pH. Ở môi trường kiềm sự hấp thu tiến hành
nhanh hơn ở môi trường axít. Nếu dư thừa amoniac sẽ được hấp thu vào máu
để đưa đến gan. Ở gan amoniac sẽ được tổng hợp thành urê, lượng urê này
một phần nhỏ sẽ được bài tiết qua nước tiểu, một phần lớn đi vào tuyến nước
bọt và được nuốt xuống dạ cỏ trở thành nguồn cung cấp nitơ cho vi sinh vật.
2.3.3 Sự hấp thu urê
Urê của khẩu phần hoặc theo nước bọt vào dạ cỏ cũng như urê được
chuyển từ máu qua vách dạ cỏ bị phân giải nhanh chóng bởi urease của vi

khuẩn thành amoniac và khí cacbonic nên nồng độ của urê trong dạ cỏ giảm rõ
rệt. Trong điều kiện nuôi dưỡng bình thường, dạ cỏ không thấy có urê hoặc chỉ
có một ít nhưng khi cho ăn urê thì ở 20 - 48 phút đầu trong dạ cỏ có nhiều urê
chưa phân giải, sau đó urê giảm dần, sau 75 - 80 phút thường chỉ còn thấy dấu
vết hoặc một lượng không quá vài mg/100ml.



2.3.4 Hấp thu glucose
Lên men thức ăn trong dạ cỏ là lên men các đường hòa tan, tinh bột trong
khẩu phần nhưng lượng glucose hấp thu được chỉ bằng một phần nhỏ so với
lượng glucose trong thức ăn. Phần lớn tinh bột có khả năng đề kháng với sự
lên men của dạ cỏ và phần còn lại sẽ được chuyển xuống tiêu hóa ở phần dưới
bộ máy tiêu hóa và được hấp thu tại đó.
2.3.5 Hấp thu các ion và các vitamin
Tính ổn định tương đối của các thành phần ion trong dạ cỏ được duy trì
nhờ sự hấp thu nhanh của các ion vô cơ và sự chuyển nước từ máu vào dạ cỏ.
Khi áp suất thẩm thấu của dịch dạ cỏ vượt khỏi một mức độ ổn định còn nếu
áp suất thẩm thấu lại thấp hơn mức này thì một quá trình ngược lại xảy ra.
Sự hấp thu các vitamin nhóm B ở dạ cỏ, các nhà khoa học cho rằng, trong
điều kiện nuôi dưỡng bình thường không có sự hấp thu vitamin nhóm B vì
vitamin trong dạ cỏ là một trong những thành phần của cơ thể vi sinh vật và nó
không ở trạng thái tự do.
2.3.6 Hấp thu và chuyển ngƣợc axít amin từ máu vào dạ cỏ
Đa số các nhà nghiên cứu đều đi đến kết luận rằng axít amin có thể được
hấp thu từ xoang dạ cỏ vào máu và sự hấp thu này là một trong những con
đường xâm nhập nitơ vào cơ thể từ ống tiêu hóa, trước khi lượng axít amin
trong máu tĩnh mạch dạ cỏ có ít hơn so với máu động mạch, như vậy sự hấp
thu các axít amin phụ thuộc vào mức độ của chúng trong dạ cỏ.
2.4 Đánh giá tỷ lệ tiêu hóa bằng phƣơng pháp in vitro

Phương pháp sinh khí in vitro ra đời dựa trên nền tảng của in vitro Tilley
và Terry (1963), sự tiêu hóa vi sinh vật dạ cỏ có thể quan sát được trong điều
kiện ống nghiệm dưới sự tham gia của vi sinh vật dạ cỏ trong môi trường nước
bọt nhân tạo của McDougall (1948). Kết quả của sự lên men này có thể được
quan sát từ thức ăn còn lại sau khi được tiêu hóa ở phương pháp sinh khí in
vitro Tilley và Terry (1963) hoặc từ sản phẩm sinh ra của sự tiêu hóa ở phương
pháp sinh khí in vitro của Menke et al. (1979).
Mặc dù phương pháp in vitro của Menke et al. (1979) đã được đánh giá
và cho thấy có nhiều thuận lợi trong ước lượng thức ăn như ít tốn chi phí,
nhanh nhưng nó vẫn còn những hạn chế nhất định: 1) yêu cầu phải có gia súc
để cung cấp dịch dạ cỏ; 2) cách đo lường vật chất không bị tiêu hóa phức tạp
có thể dẫn đến sai số lớn, đặc biệt các loại thức ăn có chứa tannin cao, do
tannin có thể tan trong môi trường ủ của in vitro nhưng đây lại là thành phần
không thể tiêu hóa (Makkar, 2004). Từ những hạn chế trên El Shaer et al.


(1987) đã đề nghị sử dụng phân làm nguồn vi sinh vật thay thế cho dịch dạ cỏ
trong phương pháp tiêu hóa in vitro và Menke et al. (1979) giới thiệu phương
pháp sinh khí in vitro, thay thế cho việc đo trọng lượng trong phương pháp in
vitro Tilley và Terry (1963) bằng sự đo lượng khí sinh ra từ sự lên men. Từ đó
sinh khí in vitro được ra đời bởi Menke et al. (1979).
2.4.1 Mô tả chung
Nguyên lý hoạt động của sinh khí in vitro cũng tương tự như phương
pháp in vitro Tilley và Terry (1963). Thức ăn được ủ trong môi trường dịch dạ
cỏ có chất đệm yếm khí ở 39
0
C, sẽ được tiêu hóa bởi vi sinh vật dạ cỏ. Sau khi
bắt đầu ủ, thức ăn được tiêu hóa sinh ra các VFA và một lượng khí là CO
2
,

CH
4
, H
2
. Các VFA giải phóng kích thích chất đệm sinh khí và đo lường được
trong hệ thống sinh khí in vitro. Lượng khí sinh ra trong hệ thống sinh khí in
vitro có thể được ghi nhận qua một hay nhiều thời điểm khác nhau. Sự sinh
khí này được xem như là sản phẩm hoạt động tiêu hóa thức ăn của vi sinh vật
dạ cỏ và phản ánh được khả năng tiêu hóa của mỗi loại thức ăn.
2.4.2 Nguyên lý sinh khí
Khi thức ăn được ủ trong môi trường in vitro sẽ được chuyển thành các
axít béo bay hơi, khí CO
2
, CH
4
và tế bào vi sinh vật. Trong môi trường in vitro
có chất đệm bicarbonate, khi VFA sinh ra lập tức CO
2
được giải phóng để ổn
định pH. Như vậy, lượng khí sinh ra trong hệ thống sinh khí in vitro bao gồm
khí sinh ra trực tiếp từ sự lên men là CO
2
, CH
4
, H
2
và khí sinh ra gián tiếp từ sự
lên men là CO
2
. Đối với thức ăn thô, khoảng 50% khí sinh ra từ chất đệm và

phần còn lại là lượng khí sinh ra trực tiếp từ quá trình lên men (Blummel và
Orskov, 1993). Còn đối với thức ăn hỗn hợp, khí sinh ra từ chất đệm khoảng
60% (Getachew et al., 1998).
Người ta thấy rằng mỗi mmol axít béo bay hơi sinh ra sẽ giải phóng
khoảng 0,8 - 1,0 mmol CO
2
từ dung dịch đệm và điều này còn phụ thuộc vào
hàm lượng photphate hiện diện trong dung dịch đệm (Beuvink và Spoelstra,
1992; Blummel và Orskov, 1993). Đặc biệt lượng khí sinh ra có mối tương
quan cao với VFA và từ đó người ta xem lượng khí sinh ra như là một chỉ thị
để đo lường sản phẩm sinh ra từ quá trình lên men trong kỹ thuật sinh khí in
vitro (Blummel và Orskov, 1993). Lượng khí sinh ra còn phụ thuộc vào thành
phần dưỡng chất của thức ăn, thức ăn chứa nhiều carbohydrate có lượng khí
sinh ra cao. Trong khi sự lên men của đạm giải phóng khí chỉ với lượng nhỏ
khí sinh ra từ sự lên men béo thì không đáng kể (Makkar, 2003).



2.4.3 Sự phát triển hệ thống đo lƣờng lƣợng khí sinh ra
Từ những năm 1884 người ta đã phát hiện có một lượng khí đáng kể sinh
ra trong dạ cỏ và lượng khí đó có mối liên hệ gần với sự lên men trong dạ cỏ.
Nhưng việc đo lường lượng khí sinh ra này chỉ bắt đầu chú ý và thực hiện vào
những năm 1940 (Williams, 2000).
Điều đó được xem như là nền tảng để in vitro sinh khí ra đời. Mãi đến
những năm 1960 thì kỹ thuật in vitro sinh khí được chấp nhận như là một kỹ
thuật ước lượng thức ăn cho gia súc (Williams, 2000). Lợi dụng áp lực do khí
sinh ra, ở trường đại học Hohenheim Đức đã tiến hành chuẩn hóa kỹ thuật in
vitro sinh khí dựa trên dụng cụ đo khí chính là quan sát pittông của ống tiêm
thủy tinh (Menke et al., 1979). Kỹ thuật này được áp dụng rộng rãi để dự đoán
tỉ lệ tiêu hóa in vitro và năng lượng trao đổi ở Đức (Menke et al., 1979; Menke

và Steigass, 1988). Trong kỹ thuật này lượng khí sinh ra được xác định ở 24
giờ lên men trong ống tiêm 100 ml khoảng 200 mg mẫu thức ăn, kết hợp với
thành phần hóa học thức ăn để dự đoán tỉ lệ tiêu hóa vật chất hữu cơ và năng
lượng trao đổi.
Nhờ sự tiện lợi của in vitro sinh khí nên nó được chú ý nghiên cứu phát
triển nhằm tăng thêm khả năng hữu dụng và tính xác thực trong đánh giá thức
ăn. Williams (2000) và các cộng sự tại Viện nghiên cứu môi trường và đồng cỏ
Anh (IGER) đã sử dụng máy biến áp để đo lượng khí sinh ra trong phương
pháp in vitro sinh khí để cho kết quả xác thực, tiện lợi và giảm lao động. Trong
quy trình này thức ăn được lên men trong chai đóng kín và sử dụng máy biến
áp để đo lượng khí sinh ra trong chai theo thời điểm khác nhau. Lượng khí
sinh ra sẽ được lấy ra sau mỗi lần đo. Lượng khí sinh ra được ghi nhận sau
mỗi 3 - 4 giờ trong 24 giờ lên men đầu tiên và tần số ghi nhận giảm dần sau đó
cho đến lần ghi nhận sau cùng là 120 - 144 giờ lên men. Các số liệu này có thể
được qui về các hàm tính toán để dự đoán động lực tiêu hóa của thức ăn.
Một hệ thống tự động khác được Beuvink et al. (1992) nghiên cứu ở
Viện sức khỏe và khoa học gia súc Hà Lan. Tác giả dựa trên sự thay đổi trọng
lượng dịch thay thế bởi khí lên men trong 24 giờ để qui đổi về lượng khí sinh
ra. Tiếp theo Pell và Schofield (1993) đưa ra một hệ thống tự động khác tại
Đại học Cornell Mỹ, hệ thống này sự dụng máy cảm áp kết nối với máy tính
để đo lượng khí sinh ra trong chai sinh khí. Hệ thống này không sử dụng hệ
thống thông khí sau mỗi lần ghi nhận kết quả, tức là áp lực trong chai lớn lên
dần và người ta ghi nhận kết quả qua sự thay đổi áp suất theo thời gian ủ. Sau
đó hệ thống này được gắn thêm khóa điện, khóa này có thể mở khi cảm áp
không hoạt động và khóa sẽ tự động mở, đóng theo cài đặt của người kỹ thuật.


Nhìn chung in vitro sinh khí ra đời đến nay được phát triển rất mạnh và
đạt được những hệ thống thiết bị hiện đại và tiện nghi trong đo lường lượng
khí sinh ra. Các hệ thống in vitro sinh khí tự động sử dụng rất tiện nghi và

giảm được công lao động trong việc xác định động lực tiêu hóa, tỉ lệ tiêu hóa
tiềm năng và phạm vi tiêu hóa của các loại thức ăn. Tuy nhiên nó đòi hỏi phải
tốn nhiều kinh phí cho dụng cụ thiết bị và khó trở thành một kỹ thuật ước
lượng phổ biến (Makkar, 2003). Kỹ thuật in vitro sinh khí của Menke et al.
(1979) có thể thích ứng với nhiều điều kiện phòng thí nghiệm khác nhau và
đặc biệt thích ứng cao cho các nước đang phát triển vì ít tốn chi phí cho dụng
cụ thiết bị và thao tác thực hiện đơn giản hơn (Makkar, 2003).
2.4.4 Vai trò của sinh khí in vitro
Phương pháp in vitro sinh khí đã được sử dụng rộng rãi để ước lượng giá
trị dinh dưỡng thức ăn. Phương pháp in vitro sinh khí được sử dụng để dự
đoán nhiều chỉ tiêu khác nhau trong đánh giá thức ăn. Menke et al. (1979) lần
đầu tiên đề xuất và sử dụng in vitro sinh khí để dự đoán tỉ lệ tiêu hóa in vitro
và năng lượng trao đổi (ME). Gần đây người ta quan tâm nhiều đến hiệu quả
sử dụng thức ăn thô cho gia súc. Cho nên kỹ thuật in vitro sinh khí được
nghiên cứu để ứng dụng trong việc xác định động lực tiêu hóa thức ăn với ưu
điểm nhanh và tiện nghi hơn. Tham số quan trọng hơn cả để diễn tả khả năng
sử sụng thức ăn là mức tiêu thụ thức ăn, tham số này cũng có thể được dự
đoán từ in vitro sinh khí (Getachew et al., 1998). Phương pháp in vitro sinh
khí còn được dùng để dự đoán các chất khoáng dưỡng có trong thức ăn
(Makkar, 2003). Dựa vào kết quả lượng khí sinh ra có mối liên hệ rất gần với
axít béo bay hơi, người ta thiết lập được phương trình hồi quy để dự đoán
lượng axít béo bay hơi trong dạ cỏ (Blummel et al., 1999). Nhìn chung
phương pháp in vitro sinh khí như là một công cụ hữu hiệu để dự đoán các chỉ
số dinh dưỡng thức ăn gia súc nhai lại, phương pháp này dự đoán được nhiều
tham số phản ánh được giá trị dinh dưỡng của các loại thức ăn khác nhau.
2.4.5 Dự đoán tỉ lệ tiêu hóa và năng lƣợng trao đổi thức ăn
Việc dự đoán tỉ lệ tiêu hóa thức ăn và năng lượng trao đổi (ME) từ thành
phần hóa học thông qua các hàm hồi qui trước đây đã được sử dụng rộng rãi.
Sau đó có nhiều phương pháp phân tích khác được ra đời như tỉ lệ tiêu hóa in
vitro, in situ, vi vitro sinh khí các phương pháp này đã được đánh giá và

phân tích trong nhiều báo cáo khoa học và cho thấy chúng dự đoán được các
tham số trên thí nghiệm in vitro xác thực hơn phương pháp phân tích hóa học
(Lopéz et al., 2000). Đặc biệt phương pháp in vitro sinh khí được sản xuất bởi
Menke et al. (1979) rất hữu hiệu trong việc dự đoán tỉ lệ tiêu hóa và năng


lượng thức ăn (Makkar, 2003). Natarja et al. (1998) cho biết thêm sử dụng in
vitro sinh khí kết hợp với thành phần hóa học đánh giá 96% sự thay đổi ME.
2.4.6 Mức tiêu thụ thức ăn biểu kiến
Yếu tố chính làm hạn chế khả năng sử dụng thức ăn thô của gia súc nhai
lại là mức tiêu thụ thức ăn. Cho nên việc dự đoán mức tiêu thụ thức ăn, đặc
biệt là thức ăn thô xơ là một chỉ tiêu quan trọng trong dinh dưỡng gia súc nhai
lại. Phương pháp nền tảng để dự đoán chỉ tiêu này là quan sát trong điều kiện
in vivo. Sau đó hệ thống tẩy rửa Van Soest ra đời và cho thấy NDF (xơ trung
tính) có mối liên hệ với mức tiêu thụ thức ăn. Đặc biệt khi in vitro sinh khí ra
đời người ta tin tưởng vào in vitro sinh khí hơn khi dự đoán mức tiêu thụ thức
ăn (Getachew et al., 1998).
Bước đầu người ta thấy rằng khí sinh ra từ DM lên men có mối liên hệ ý
nghĩa với mức tiêu thụ và sau đó khi kiểm chứng với khí lên men từ NDF cho
thấy diễn tả được 82% sự thay đổi về mức tiêu thụ thức ăn trong khi chỉ có
75% ở DM (Blummel và Becker, 1997).
2.4.7 Tốc độ tiêu hóa thức ăn biểu kiến
Trong các quan điểm mới gần đây về sự tiêu hóa thức ăn ở gia súc nhai
lại, không chỉ quan tâm về tiềm năng tiêu hóa mà còn rất quan tâm đến hiệu
quả tiêu hóa (phạm vi tiêu hóa) của thức ăn, vì sự tận dụng thức ăn ở động vật
không chỉ phụ thuộc vào tiềm năng tiêu hóa của thức ăn mà còn phụ thuộc rất
lớn vào tốc độ thức ăn đi qua đường tiêu hóa. Tham số phạm vi tiêu hóa sẽ
diễn tả tốt 2 yếu tố trên. Diễn tả được phạm vi tiêu hóa thức ăn sẽ cung cấp
một cơ sở hữu dụng để đánh giá khả năng tận dụng được dưỡng chất từ thức
ăn đó cho nhai lại. Trong nhiều báo cáo gần đây người ta thấy rằng phân tích

động lực lên men thức ăn bằng in vitro sinh khí thuận tiện hơn nhờ ít tốn thời
gian, chi phí và công lao động.
2.4.8 Axít béo bay hơi biểu kiến
Chỉ số VFA trong dạ cỏ đóng vai trò quan trọng trong ước tính lượng
thức ăn. Axít béo bay hơi là kết quả hoạt động lên men thức ăn của vi sinh vật
là nguồn năng lượng quan trọng cung cấp cho vật chủ trong hệ thống sinh lý
dinh dưỡng của gia súc nhai lại. Xuất phát từ đó, có nhiều nghiên cứu ra đời
nhằm tìm mối quan hệ giữa axít béo bay hơi ở in vivo và in vitro sinh khí để
dự đoán chỉ số này hữu hiệu hơn. Các kết quả này đã cho thấy có tiềm năng
trong dự đoán axít béo bay hơi ở in vivo bởi in vitro sinh khí.
2.4.9 Dự đoán các chất kháng dƣỡng
In vitro sinh khí có thể dùng để xác định các chất kháng dưỡng trong thức


ăn và nó tỏ ra tiện ích hơn các phương pháp khác (Makkar, 2003). Để xác định
được mức độ ảnh hưởng của chất kháng dưỡng trong thức ăn bằng in vitro sinh
khí người ta sẽ bổ sung thêm chất bất hoạt của chất kháng dưỡng vào hệ thống
in vitro sinh khí và so với sự sinh khí ở trường hợp không bổ sung chất bất hoạt.
Để đánh giá ảnh hưởng của tannin trong thức ăn người ta sử dụng chất bất hoạt
là polyethylen glycol (Mauricio et al., 1999). Makkar (2003) cho biết in vitro
sinh khí đã được ứng dụng nhiều trong các nghiên cứu về ảnh hưởng và tương
tác của các chất kháng dưỡng như phenol, tannin, saponin. Tổng hợp từ nhiều
kết quả nghiên cứu, Makkar (2003) kết luận rằng in vitro sinh khí là một công
cụ đơn giản, tốn ít chi phí để nghiên cứu các ảnh hưởng và tương tác các chất
kháng dưỡng chứa trong thức ăn gia súc nhai lại.
2.4.10 Sự tổng hợp protein vi sinh vật
Sinh khối vi sinh vật dạ cỏ là nguồn protein chính cho gia súc nhai lại. Sự
tổng hợp vi sinh vật trong dạ cỏ là kết quả của một chuỗi trao đổi và quan hệ
phức tạp trong dạ cỏ. Việc dự đoán sự tổng hợp vi sinh vật dạ cỏ quan trọng và
là cốt lõi trong dinh dưỡng nhai lại. Một số hệ thống dinh dưỡng tiêu biểu như

NRC có sử dụng chỉ số tổng hợp vi sinh vật dạ cỏ để dự đoán năng suất vật nuôi.
Mặc dù hiện nay có một số dự đoán vi sinh vật tổng hợp đáng tin cậy như
purine, đánh dấu N, nhưng hầu hết các kỹ thuật này đòi hỏi thực hiện trên thú
sống nên chưa mang lại hiệu quả cao trong ước lượng. Trong thực tế người ta
biết được rằng sự tổng hợp protein vi sinh vật liên quan mật thiết đến kết quả
lên men trong sự tiêu hóa in vitro (Menke et al., 1979).
2.4.11 Ƣớc tính lƣợng CH
4
thải ra ở in vitro
Trong quá trình tiêu hóa thức ăn trong dạ cỏ, ngoài các sản phẩm chính
tạo ra là các VFA và protein vi sinh vật có vai trò cung cấp năng lượng và đạm
cho gia súc còn tạo ra thêm một số sản phẩm phụ khác như CO
2
, CH
4
, H
2

trong đó đáng lưu ý nhất là CH
4
, nó làm ô nhiễm môi trường khi được bài thải
ra ngoài bằng sự ợ hơi. Người ta ước lượng thấy rằng sự bài thải mêtan trong
tiêu hóa loài nhai lại đã làm tổn thất 2 - 12 % năng lượng của thức ăn
(Wilkerson et al., 1995). Trong truyền thống, sự bài thải CH
4
từ gia súc nhai
lại được xác định từ trong điều kiện thú sống, điều này đã làm tốn nhiều kinh
phí trong đánh giá. Trong một trắc nghiệm gần đây, Getachew et al. (2005)
thấy rằng in vitro sinh khí có thể dùng để xác định mêtan thải ra từ sự tiêu hóa.
Trên thực tế đã có một số nghiên cứu sử dụng in vitro sinh khí để dự đoán

mêtan trong quá trình tiêu hóa thức ăn của vi sinh vật dạ cỏ để đưa ra các
chiến lược làm giảm mêtan và cho kết quả rất tiềm năng (Getachew et al.,
2005).



2.4.12 Hệ vi sinh vật dạ cỏ
Hệ vi sinh vật cộng sinh trong dạ cỏ và dạ tổ ong rất phức tạp và thường
gọi chung là vi sinh vật dạ cỏ. Hệ vi sinh vật dạ cỏ gồm có 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 ăn. Hệ vi sinh vật dạ cỏ đều là vi sinh vật yếm khí và sống chủ
yếu bằng năng lượng sinh ra từ quá trình lên men các chất dinh dưỡng.
Trong dạ cỏ có môi trường rất ổn định về các tính chất lý hóa tạo điều
kiện thuận lợi cho hệ vi khuẩn và động vật đơn bào phát triển. Các vi khuẩn
phát triển nhờ phân giải chất xơ trong thức ăn. Các động vật đơn bào protozoa
lại ăn các vi khuẩn để sinh trưởng và phát triển, cơ thể nó cuối cùng lại là
nguồn thức ăn động vật cho động vật chủ là các động vật ăn cỏ.
Vi khuẩn (Bacteria)
Vi khuẩn xuất hiện trong dạ cỏ loài nhai lại trong lứa tuổi còn non, mặc
dù chúng được nuôi cách 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.
Tổng số vi khuẩn trong dạ cỏ thường là 10
9
- 10
11
tế bào/g chất chứa dạ

cỏ. Trong dạ cỏ vi khuẩn ở thể tự do chiếm khoảng 30%, số còn lại bám vào
các mẩu thức ăn, trú ngụ ở các nếp gấp biểu mô và bám vào protozoa.
Trong dạ cỏ có khoảng 60 loài vi khuẩn đã được xác định. Sự phân loại
vi khuẩn dạ cỏ có thể được tiến hành dựa vào cơ chất mà vi khuẩn sử dụng hay
sản phẩm lên men cuối cùng của chúng. Sau đây là một số nhóm vi khuẩn dạ
cỏ chính:
Vi khuẩn phân giải xenluloza. Vi khuẩn phân giải xenluloza có số lượng
rất lớn trong dạ cỏ của những gia súc sử dụng khẩu phần giàu xenluloza.
Những loài vi khuẩn phân giải xenluloza quan trọng nhất là Bacteroides
succinogenes, Butyrivibrio fibrisolvens, Ruminoccocus flavefaciens,
Ruminococcus albus, Cillobacterium cellulosolvens.
Vi khuẩn phân giải hemixenluloza: Hemixenluloza khác xenluloza là
chứa cả đường pentoza và hexoza và cũng thường chứa axít uronic. Những vi
khuẩn có khả năng thuỷ phân xenluloza thì cũng có khả năng sử dụng
hemixenluloza. Tuy nhiên, không phải tất cả các loài sử dụng được