ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC BỔ SUNG MUỐI NITRATE, MUỐI SULPHATE VÀ UREA LÊN SỰ SẢN SINH KHÍ METHANE TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN INVITRO SỬ DỤNG CHẤT NỀN RỈ MẬT ĐƯỜNG VÀ BỘT LÁ KHOAI MÌ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CHĂN NUÔI THÚ Y
****************

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC BỔ SUNG MUỐI NITRATE, MUỐI
SULPHATE VÀ UREA LÊN SỰ SẢN SINH KHÍ METHANE
TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN INVITRO SỬ DỤNG CHẤT
NỀN RỈ MẬT ĐƯỜNG VÀ BỘT LÁ KHOAI MÌ

Sinh viên thực hiện: HỒ THANH TÚ
Lớp: DH07CN
Ngành: Chăn Nuôi
Niên Khóa:2007-2011

Tháng 08/2011


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CHĂN NUÔI THÚ Y
****************

HỒ THANH TÚ

ẢNH HƯỞNG CỦA VIỆC BỔ SUNG MUỐI NITRATE, MUỐI
SULPHATE VÀ UREA LÊN SỰ SẢN SINH KHÍ METHANE
TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN INVITRO SỬ DỤNG CHẤT
NỀN RỈ MẬT ĐƯỜNG VÀ BỘT LÁ KHOAI MÌ

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng kỹ sư chăn nuôi

Giáo viên hướng dẫn
PGS.TS DƯƠNG NGUYÊN KHANG
BSTY LÊ THỤY BÌNH PHƯƠNG

Tháng 08/2011

i


XÁC NHẬN CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ tên sinh viên thực tập: HỒ THANH TÚ
Tên khóa luận: “Ảnh hưởng của việc bổ sung muối nitrate, muối sulphate và
urea lên sự sản sinh khí methane trong quá trình lên men in vitro sử dụng chất
nền rỉ mật đường và bột lá khoai mì”
Đã hoàn thành khóa luận theo đúng yêu cầu của giáo viên hướng dẫn và các ý
kiến nhận xét, đóng góp của Hội Đồng Chấm Thi Tốt Nghiệp KHoa ngày …………
Giáo viên hướng dẫn

PGS.TS DƯƠNG NGUYÊN KHANG

ii


LỜI CẢM TẠ
Thành kính ghi ơn:
Cha, Mẹ người đã sinh thành, nuôi dưỡng và day dỗ con nên người. Xin gởi
đến cha mẹ, anh chị em tôi lời yêu thương và lòng biết ơn vô hạn trước những khó
khăn vất vã để con có được ngày hôm nay.

Chân thành biêt ơn:
TS. Dương Nguyên Khang Khoa Chăn Nuôi Thú Y, trường Đại Học Nông
Lâm Tp. HCM, đã hết lòng hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt trong quá trình học
tập và làm luận văn tốt nghiệp
BSTY. Lê Thụy Bình Phương đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn em trong suốt
thời gian thực hiện đề tài.
Ban giám hiệu nhà trường cùng quý thầy cô khoa Chăn Nuôi Thú Y trường
Đại học Nông Lâm tp Hồ Chí Minh đã hết lòng dạy bảo, chuẩn bị hành trang để tôi
bước vào đời.
Xin cảm ơn ban giám đốc cùng anh chị em lò mỗ Út Hảo, huyện Dĩ An,tỉnh
Bình Dương đã tạo điều kiện giúp tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp
Xin gởi đến tất cả bạn bè tôi lời tri ân chân thành, những người bạn đã luôn
bên tôi suốt chặn đường đại học.
Hồ Thanh Tú

iii


TÓM TẮT KHÓA LUẬN
Đề tài : “Ảnh hưởng của việc bổ sung muối sulphate và muối nitrate lên
sự sản sinh khí methane trong quá trình lên men in vitro sử dụng chất nền rỉ
mật đường và bột lá khoai mì”. Được tiến hành từ tháng 3 đến tháng 6 năm 2011
tại phòng thí nghiệm khoa Chăn Nuôi Thú Y trường Đại học Nông Lâm Thành Phố
Hồ Chí Minh
Mục tiêu nghiên cứu: So sánh sự sản sinh khí methane giữa các nguồn Non
Protein Nitrogen (NPN) và hai mức độ của muối sulphate được bổ sung (0,4 và 0,8
% trong DM của nghiệm thức)
Phương pháp khảo sát: Hỗn hợp các thực liệu (đã được tính theo một tỷ lệ)
được cho vào bình 1500 ml và được ủ trong điều kiện yếm khí ở 39oC để so sánh
khả năng sinh khí methane và tỷ lệ tiêu hóa sau các khoảng thời gian 6h, 12h, 18h,

24h, 48h
Kết quả thu được
• Thí nghiệm 1
Sự sản sinh khí methane là thấp hơn ở các nghiệm thức nitrate so với nghiệm
thức urea. Tuy nhiên tỷ lệ khí methane sinh ra không có sự khác biệt giữa 3 loại
muối nitrate được bổ sung vào khẩu phần (calcium nitrate, sodium nitrate và
potassium nitrate)
Nồng độ NH 3 trong nghiệm thức urea cao hơn so với các nghiệm thức nitrate
và không có sự khác biệt giữa các nghiệm thức nitrate.
• Thí nghiệm 2
Tổng lượng khí sinh ra, phần trăm khí methane và thể tích khí methane sinh
ra trên 1g chất nền lên men thấp hơn khi nitrate thay thế urea như là nguồn Non
Protein Nitrogen.
Kết quả không tìm thấy sự khác biệt giữa 3 mức độ lưu huỳnh được bổ sung
(0; 0,4 và 0,8 %) lên sự sản sinh khí methane trong 24h đầu của sự lên men với chất
nền là rỉ mật đường và bột lá mì. Tuy nhiên, sự tương tác của nitrate và lưu huỳnh
lên sự sinh khí methane giảm có ý nghĩa sau 48h lên men.

iv


MỤC LỤC
Trang
Trang tựa ...................................................................................................................... i
Phiếu xác nhận của giáo viên hướng dẫn ...................................................................ii
LỜI CẢM TẠ ............................................................................................................ iii
TÓM TẮT KHÓA LUẬN ......................................................................................... iv
MỤC LỤC ................................................................................................................... v
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ....................................................................... vi
DANH SÁCH CÁC BẢNG ......................................................................................vii

DANH SÁCH CÁC BIỂU ĐỒ ............................................................................... viii
DANH SÁCH CÁC HÌNH ........................................................................................ ix
Chương 1 MỞ ĐẦU .................................................................................................. 1
1.1 Đặt vấn đề ............................................................................................................. 1
1.2 Mục đích................................................................................................................ 2
1.3 yêu cầu................................................................................................................... 2
Chương 2 TỔNG QUAN .......................................................................................... 3
2.1 Đặc điểm sinh lý của động vật nhai lại ................................................................. 3
2.1.1 Đặc thù dạ dày của thú nhai lại .......................................................................... 3
2.1.2 Hệ sinh thái dạ cỏ ............................................................................................... 4
2.1.2.1 Môi truờng dạ cỏ ............................................................................................. 4
2.1.2.2 Hệ vi sinh vật dạ cỏ ......................................................................................... 5
2.1.2.3 Tác động tương hỗ vi khuẩn -protozoa - nấm................................................. 6
2.1.2.4 Nguồn dinh dưỡng của vi sinh vật trong dạ cỏ ............................................... 7
2.2 Quá trình chuyển hoá các thành phần thức ăn trên động vật nhai lại ................... 8
2.2.1 Sự chuyển hoá glucid ......................................................................................... 9
2.2.2 Sự chuyển hoá các hợp chất Nitrogen .............................................................. 12

v


2.2.3 Sự chuyển hoá lipid ......................................................................................... 14
2.3 Sự sản sinh khí trong quá trình lên men yếm khí của môi trường dạ cỏ ............ 14
2.3.1 Sản xuất chất khí .............................................................................................. 15
2.3.2 Quá trình sản sinh khí methane trong môi trường lên men yếm khí dạ cỏ ...... 15
2.4 Mối liên hệ giữa khả năng tận dụng nguồn nitrate của vi sinh vật dạ cỏ và sự sản
sinh khí methane ..................................................................................................... 17
2.4.1 Quá trình trao đổi nitrate và nitrite trong môi trường dạ cỏ............................. 17
2.4.2 Sự thích nghi của các vi sinh vật dạ cỏ với nguồn thức ăn có chứa nitrate ..... 18
2.5 Sự tương tác giữa quá trình chuyển hoá nitrate và sulphate của các vi sinh vật

trong môi trường dạ cỏ .............................................................................................. 19
2.5.1 Khả năng giới hạn quá trình đồng hoá nitrate của vi sinh vật bởi sự hiện diện
của hydrogen sulphide (H 2 S) trong môi trường lên men yếm khí ............................ 19
2.5.2 Giả thuyết về mối liên hệ của quá trình chuyển hóa nitrate và sulphate ......... 19
2.6 Tổng quan các nghiên cứu .................................................................................. 21
Chương 3 NÔI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................ 23
3.1 Thời gian và địa điểm thực hiện đề tài ................................................................ 23
3.1.1 Thời gian .......................................................................................................... 23
3.1.2 Địa điểm ........................................................................................................... 23
3.2 Nội dung thí nghiệm............................................................................................ 23
3.3 Phương pháp thí nghiệm ..................................................................................... 23
3.3.1 Ảnh hưởng của một số hợp chất nitrogen vô cơ đến sự sản sinh khí methane 23
3.3.1.1 Bố trí thí nghiệm ........................................................................................... 23
3.3.1.2 Cách tiến hành ............................................................................................... 24
3.3.1.3 Các chỉ tiêu khảo sát ..................................................................................... 25
3.3.2 Sự tương tác giữa muối sulphate với muối nitrate và urea đến sụ sản sinh khí
methane ..................................................................................................................... 26
3.3.2.1 Bố trí thí nghiệm ........................................................................................... 26
3.3.2.2 Cách tiến hành ............................................................................................... 27

vi


3.3.2.3 Các chỉ tiêu khảo sát ..................................................................................... 27
3.4 Xử lí số liệu ......................................................................................................... 28
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................. 29
4.1 Ảnh hưởng của sự bổ sung muối nitrate so với urea lên sự sản sinh khí methane,
tổng thể tích các chất khí và pH của môi trường lên men in vitro ............................ 29
4.1.1 Tổng thể tích các chất khí ................................................................................ 29
4.1.2 Phần trăm khí methane sản sinh trong quá trình lên men ................................ 30

4.1.3 pH dung dịch dạ cỏ ......................................................................................... 30
4.2 Ảnh hưởng của sự bổ sung muối nitrate so với urea lên nồng độ ammonia trong
lên men in vitro dịch dạ cỏ ........................................................................................ 31
4.3 Ảnh hưởng của sự bổ sung muối nitrate so với urea kết hợp với muối sulphate
lên sự sản sinh các chất khí, tỷ lệ sinh khí methane, tỷ lệ tiêu hóa vật chất khô ...... 32
4.3.1 Tổng thể tích các chất khí sinh ra ................................................................... 32
4.3.2 Ảnh hưởng của sự bổ sung muối nitrate so với urea lên sự sản sinh khí
methane trong quá trình lên men in vitro .................................................................. 33
4.3.3 Ảnh hưởng của sự bổ sung muối nitrate so với urea và các mức độ của lưu
huỳnh lên thể tích khí methane sinh ra trong 1 g chất nền lên men ở các thời điểm
kết thúc quá trình ủ .................................................................................................. 34
4.3.4 Ảnh hưởng của sự bổ sung sulphate và nitrate lên khả năng tiêu hóa vật chất
khô ở các thời điểm kết thúc quá trình ủ ................................................................... 36
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ................................................................... 38
5.1 Kết luận ............................................................................................................... 38
5.2 Đề nghị ................................................................................................................ 38
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 39
PHỤ LỤC ................................................................................................................. 43

vii


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
NPN: Non Protein Nitrogen: Nito phi protein
DM: Vật chất khô
SR: Sulphate Reducing: khử sulphate
NR-SO: Nitrate Reducing- Sulphide Oxidizing: khử nitrate và oxy hóa sulphide
NR: Nitrate Reducing: khử nitrate

viii

DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 3.1 Thành phần các thực liệu (% DM cơ bản) ............................................... 24
Bảng 3.3 Thành phần của dung dịch đệm ............................................................... 25
Bảng 3.3 Bố trí thí nghiệm 2 .................................................................................... 26
Bảng 3.4 Thành phần của thức ăn (% DM cơ bản) .................................................. 27
Bảng 4.1 Tổng thể tích các chất khí, phần trăm khí methane sản sinh và pH ở thí
nghiệm 1 .................................................................................................................... 29
Bảng 4.2 Nồng độ NH 3 ở các thời điểm kết thúc quá trình ủ ................................. 31
Bảng 4.3 Tổng thể tích các chất khí, tỷ lệ khí methane sinh ra, thể tích khí
methane/g chất nền lên men và tỷ lệ lên men các chất nền của các nghiệm thức ... 32

ix


DANH SÁCH CÁC BIỂU ĐỒ
Trang
Biểu đồ 4.1 Ảnh hưởng của sự bổ sung nitrate so với urea lên nồng độ NH 3 ............. 31
Biểu đồ 4.2 Ảnh hưởng của sự bổ sung nitrate so với urea lên sự sản sinh khí
methane ................................................................................................................... 33
Biểu đồ 4.3 Ảnh hưởng của sự bổ sung nitrate so với urea lên thể tích khí methane
sinh ra/ g chất nền lên men ....................................................................................... 34
Biểu đồ 4.4 Ảnh hưởng của sự bổ sung lưu huỳnh lên thể tích khí methane sinh ra/
g chất nền lên men .................................................................................................... 34
Biểu đồ 4.5 Ảnh hưởng của sự bổ sung nitrate so với urea lên sự sản sinh khí
methane sinh ra/ g chất nền lên men sau 48h ................................................................ 35
Biểu đồ 4.6 Ảnh hưởng của sự bổ sung nitrate so với urea lên khả năng lên men
vật chất khô .............................................................................................................. 36

Biểu đồ 4.7 Ảnh hưởng của sự bổ sung lưu huỳnh lên khả năng tiêu hóa vật chất
khô ............................................................................................................................ 36

x


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1 Cấu tạo đường tiêu hóa của động vật nhai lại ............................................. 3
Hình 2.2 quá trình lên men các chất hữu cơ trong dạ cỏ ............................ ............. 8
Hình 2.3 Quá trình lên men glucid ở dạ cỏ ............................................................. 10
Hình 2.4 sơ đồ chuyển hóa các hợp chất chứa nitơ ở gia súc nhai lại...................... 12
Hình 2.5 Quá trình sinh khí methane từ sự lên men carbonhydrate ....................... 16
Hình 2.6 Sơ đồ sự tương tác giữa nitrate và sulphate trong dạ cỏ ........................... 20
Hình 3.1 Hệ thống in vitro được sử dụng trong thí nghiệm ..................................... 25
Hình 3.2 Quá trình lọc mẫu sau thời gian ủ ............................................................. 28

xi


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Ngành chăn nuôi đóng vai trò hết sức quan trọng trong sự nghiệp phát triển
kinh tế của đất nước, ngành chăn nuôi phát triển mạnh mẽ để có thể cung cấp đầy
đủ nguồn thực phẩm cho con người, đặc biệt là ngành chăn nuôi thú nhai lại.Thú
nhai lại đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nguồn thịt và sữa cho con
người, nguồn dinh dưỡng và chế độ ăn không thích hợp sẽ làm giảm thiểu sản suất
bên cạnh đó gây ra tình trạng ô nhiễm môi trường bởi sự sinh ra khí methane từ quá
trình lên men trong dạ cỏ của thú nhai lại.

Gần đây theo thống kê của Leng (2008), thú nhai lại sản sinh khoảng 80 tấn
khí methane, chiếm 28 % sự phát thải khí methane toàn cầu. Sự sản sinh khí
methane làm hao hụt khoảng 5 đến 10 % năng lượng và làm giảm hiệu quả sử dụng
thức ăn trên thú nhai lại.
Khí methane được tạo ra bởi quá trình lên men thức ăn của vi sinh vật trong
dạ cỏ. Khi các vật chất hữu cơ biến đổi thành acid béo bay hơi đồng thời cũng sản
sinh ra khí hydro và khí hydro này sẽ phản ứng với carbon dioxide để cho ra sản
phẩm là khí methane. Quá trình này thì cần thiết cho sự duy trì và phát triển vi sinh
vật dạ cỏ. Theo Leng (2008), việc bổ sung muối nitrate sẽ được vi sinh vật dạ cỏ
chuyển đổi thành ammonia hơn khí methane. Những kết quả nghiên cứu gần đây
của Leng (2008) đã xác định rằng tỉ lệ khí methane trong tổng lượng khí trong dạ cỏ
trên bò có thể giảm có ý nghĩa khi thay thế urea bằng muối nitrate.
Theo Trịnh Phúc Hào (2009), chất độc nitrite (sản phẩm trung gian của quá
trình nitrate hóa) không ảnh hưởng đến thú nhai lại nếu chúng có sự thích nghi dần
với nitrate trong 14 ngày. Bằng thí nghiệm in vitro khi bổ sung sodium nitrate có

1


thể giảm tổng lượng khí sinh ra, giảm hàm lượng khí methane, tăng sự tổng hợp
đạm của vi sinh vật (Guo và ctv, 2009). Theo những nghiên cứu gần đây của
Phương và Preston (2011) thì việc bổ sung 0,8% lưu huỳnh kết hợp với muối nitrate
sẽ làm giảm sự sản sinh khí methane so với urea trong hệ thống in vitro
Vì những lý do trên được sự đồng ý của khoa Chăn Nuôi Thú Y, Trường Đại
học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh. Dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Dương
Nguyên Khang và BSTY Lê Thụy Bình Phương, chúng tôi đã tiến hành đề tài: “
Ảnh hưởng của việc bổ sung muối sulphate và muối nitrate lên sự sản sinh khí
methane trong quá trình lên men in vitro sử dụng chất nền rỉ mật đường và bột
lá khoai mì”.
1.2 Mục đích

Đánh giá ảnh hưởng của muối nitrate và các mức độ của muối sulphate lên
sự sản xuất khí methane trong môi trường lên men dạ cỏ, với rỉ mật đường và bột lá
khoai mì là chất nền của thí nghiệm
1.3 Yêu cầu
- Đánh giá ảnh hưởng của muối nitrate và urea lên tổng thể tích các chất khí
sinh ra, thể tích khí methane trên đơn vị chất nền lên men và pH dung dịch trong
quá trình lên men in vitro.
- Đánh giá tác động của potassium nitrate với các mức độ khác nhau của
sodium sulphate trong việc làm giảm sự sản sinh khí methane

2


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1 Đặc điểm sinh lý của động vật nhai lại
2.1.1 Đặc thù dạ dày của thú nhai lại
Đặc thù của bộ máy tiêu hoá là kết quả của quá trình tiến hoá theo huớng tiêu
hoá cỏ và thức ăn thô nhờ sự cộng sinh của vi sinh vật. Đặc điểm nổi bật bộ máy
tiêu hoá của động vật ăn cỏ là những khoang phình lớn tạo môi trường giúp cho vi
sinh vật lên men carbohydrate để sản sinh ra chủ yếu là acid béo bay hơi, methane,
carbon dioxide, và năng lượng cho sinh trưởng, phát triển của vi sinh vật

Hầu hết động vật ăn cỏ, đặc biệt ở động vật nhai lại có hai túi lên men, một
phía trước và một phía sau dạ dày thực. Khối lượng thức ăn được lên men biến đổi
tương ứng theo tỷ lệ kích thước của hai túi và thời gian thức ăn lưu lại ở mỗi túi.
Tiêu hóa lên men được đệm rất dễ dàng do tiết nước bọt, điều này tạo điều kiện
thuận lợi cho phát triển của vi sinh vật có hiệu quả hơn.

3

Miệng và răng rất thích hợp cho việc lấy và nghiền cây cỏ, các tuyến nước
bọt rất phát triển. Dạ dày thực (dạ múi khế) kế tiếp ba dạ dày trước và nối với nhau
bằng tầng biểu mô hình vảy. Dạ cỏ và dạ tổ ong được nối với nhau bằng miệng lớn
và sự di chuyển thức ăn giữa hai dạ này khá dễ dàng. Rãnh thực quản kéo dài từ
vùng thượng vị tới dạ lá sách, nó được hình thành do hai nếp cơ gấp có thể đóng để
lượng thức ăn từ thực quản vào dạ múi khế không qua dạ cỏ, lúc trưởng thành rãnh
này ít chức năng so với lúc còn bú sữa.
Giữa dạ tổ ong và dạ lá sách có lỗ miệng như môt cái van nó giữ thức ăn lại
trong dạ cỏ cho tới khi đường kính của thức ăn giảm xuống còn 1 - 2 mm.Việc
nghiền nhỏ thức ăn phụ thuộc vào nhai, chu kỳ nhai lại, tốc độ lên men và sự phá vỡ
vật lý do nhào trộn. Do vậy thức ăn rời dạ cỏ luôn có đường kính nhỏ hơn 2 mm và
hầu hết carbohydrate lên men đã được hòa tan.
Dạ lá sách có hình cầu phủ nhu mô ngắn sắp xếp sao cho chất tiêu hóa
chuyển giữa các khe tới dạ múi khế. Hầu hết nước, các chất điện giải được hấp thu
ở dạ lá sách, dạ múi khế có chức năng tiết ra men tiêu hóa thức ăn tương tự như ở
động vật dạ dày đơn
2.1.2 Hệ sinh thái dạ cỏ
2.1.2.1 Môi truờng dạ cỏ
Môi trường dạ cỏ tạo điều kiện thiết yếu cho sự lên men của vi sinh vật như:
nhiệt độ ổn định ở 38 - 41oC, ẩm độ cao 80 -90 %, pH trong khoảng 6,2 - 7, áp suất
thẩm thấu ổn định và là môi trường yếm khí ( nồng độ oxy < 1). Môi trường dạ cỏ
phụ thuộc vào: Thức ăn ăn vào, nhào trộn theo chu kỳ thông qua co bóp, nước bọt
và nhai lại, huyếch tán và chế tiết vào dạ cỏ, hấp thu các chất dinh dưỡng từ dạ cỏ
và chuyển dịch các chất xuống ruột non
Nước bọt được đổ vào dạ cỏ liên tục và duy trì thức ăn ở dạng lỏng, tạo
thuận lợi cho vi sinh vật tiêu hóa thức ăn. Lượng nước bọt tiết ra phụ thuộc vào
khẩu phần, cộng đồng vi sinh vật có trong dạ cỏ. Nước bọt là dung dịch đệm
bicarbonate chứa nồng độ cao các ion Na+ và photphate. Nước bọt và sự di chuyển

các ion bicarbonate qua biểu mô dạ cỏ giúp cho ổn định độ pH. Dịch đệm dạ cỏ là

4


môi trường thích hợp cho sự phát triển của vi khuẩn, nấm, và Protozoa yếm khí và
cho phép acid béo bay hơi tích tụ trong dịch dạ cỏ.
Khối lượng vi sinh vật trong dạ cỏ được duy trì ở mức độ ổn định bằng cách
di chuyển số lượng vi sinh vật xuống dạ dưới, chết và phân hủy các vi sinh vật ngay
trong dạ cỏ.Ở độ pH dạ cỏ thấp, carbon dioxide tách khỏi dung dịch và tích tụ ở túi
vùng lưng, carbon dioxide và methane thải ra qua ợ hơi. Ở độ pH cao hầu hết
carbon dioxide sản sinh ra trong quá trình lên men hay từ nước bọt xuống được hấp
thu và thải ra ngoài qua phổi.
2.1.2.2 Hệ vi sinh vật dạ cỏ
Hệ sinh thái vi sinh vật dạ cỏ rất phức tạp và phụ thuộc nhiều vào khẩu phần.
Tác nhân phá vỡ carbohydrate là vi khuẩn, nấm, và Protozoa yếm khí. Vi khuẩn là
tác nhân chính lên men carbohydrate và thành phần tế bào thực vật. Những nấm
yếm khí cũng có vai trò quan trọng đó là sinh vật đầu tiên xâm nhập thành tế bào
thực vật, sau đó sự lên men của vi khuẩn bắt đầu và tiếp tục
+ Nấm ( nấm men)
Nấm phá vỡ phức chất hemicellulose-lignin và lignin hòa tan, nhưng thực tế
chúng không phân hủy được lignin. Như vậy nấm có vai trò đặc biệt quan trọng
khởi đầu của quá trình công phá lên men các nguyên liệu không hòa tan của thành
tế bào và sự có mặt của nấm làm giảm thời gian tiêu hóa xơ.
+ Protozoa (nguyên sinh động vật)
Protozoa xuất hiện trong dạ cỏ khi gia súc bắt đầu ăn thức ăn thực vật khô,
số lượng khoảng 106 tế bào/ml ít hơn vi khuẩn nhưng có kích thước lớn hơn nên có
thể tương đương về tổng sinh khối. Protozoa có một số tác dụng chính:
-

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 thức ăn dễ dàng chịu tác động của
vi khuẩn
-

Tiêu hóa tinh bột và đường: tuy có một vài loại protozoa có khả năng

phân giải cellulose nhưng cơ chất chính vẫn là đường và tinh bột vì thế khẩu
phần nhiều bột đường thì số lượng protozoa tăng lên.

5


- Bảo tồn mạch nối đôi của các acid béo không no: các acid béo không no
mạch dài quan trong đối với gia súc được Protozoa nuốt và đưa xuống phần
sau của đường tiêu hóa để cung cấp trực tiếp cho vật chủ
-

Hấp thu protein thực vật thành protein của Protozoa có giá trị sinh học

cao hơn so với protein vi khuẩn.
+ Vi Khuẩn
Vi khuẩn chiếm khối lượng lớn nhất trong vi sinh vật dạ cỏ bao gồm:Vi
khuẩn tự do trong dịch dạ cỏ (khoảng 30 %), vi khuẩn bám vào các mẫu thức ăn
(khoảng 70 %), vi khuẩn trú ngụ ở các nếp gấp biểu mô, vi khuẩn bám vào
Protozoa (chủ yếu loại sinh khí methane )
Thức ăn liên tục chuyển khỏi dạ cỏ cho nên phần lớn vi khuẩn bám vào thức
ăn sẽ bị tiêu hóa đi. Vì vậy số lượng vi khuẩn ở dạng tự do trong dịch dạ cỏ rất quan
trong để xác định tốc độ công phá và lên men thức ăn.Vi khuẩn dạng tự do này phụ

thuộc vào các chất dinh dưỡng hòa tan, những loài vi khuẩn quan trọng tiêu hóa xơ
là: Ruminococcus flavefaciens, Ruminococcus albus, Bacteriodes succinogenes,
Butyrivibrio fibrisolvens…
2.1.2.3 Tác động tương hỗ vi khuẩn - protozoa - nấm
Trong thức ăn và ở biểu mô dạ cỏ, vi khuẩn đều kết hợp với vi sinh vật khác
với chức năng như “kết giao”, vi sinh vật này phát triển trên sản phẩm trao đổi chất
cuối cùng của loài khác. Quá trình lên men liên tục bao gồm nhiều loài tham gia để
chuyển cellulose thành acid béo bay hơi
Protozoa ăn và tiêu hóa vi khuẩn nên làm giảm lượng vi khuẩn bám vào thức
ăn. Với những loại thức ăn dễ tiêu hóa thì điều này không có ý nghĩa lớn, song đối
với thức ăn khó tiêu sẽ làm tăng thời gian tiêu hóa thức ăn
Protozoa cạnh tranh mạnh mẽ với vi khuẩn đối với đường hòa tan, tinh bột
để dự trữ các loại carbohydrate này trong tế bào của chúng. Đối với vài loại khẩu
phần như khẩu phần nhiều đường (cho ăn mía) thì khối lượng Protozoa lớn hơn
nhiều so với vi khuẩn. Loại bỏ Protozoa khỏi dạ cỏ làm tăng số lượng vi khuẩn dẫn
đến tăng cao hiệu xuất sử dụng thức ăn thô ở động vật nhai lại

6


Tác động tương hỗ giữa các vi sinh vật trong dạ cỏ rất phức tạp và không
phải luôn luôn có lợi cho vật chủ. Số lượng lớn Protozoa trong dạ cỏ làm giảm khả
năng sản xuất của con vật thông qua việc làm thấp tỷ lệ acid amin và năng lượng ở
sản phẩm hấp thu trong quá trình tiêu hóa. Một điều quan trọng nữa là Protozoa làm
giảm số lượng vi khuẩn và nấm trong dạ cỏ gia súc ăn thức ăn nhiều xơ và do vậy
làm giảm tốc độ tiêu hóa thức ăn thô.
2.1.2.4 Nguồn dinh dưỡng của vi sinh vật trong dạ cỏ
Vi sinh vật dạ cỏ là vi sinh vật cộng sinh. Phần lớn các yếu tố cần thiết cho
chúng như nhiệt độ, ẩm độ, yếm khí, áp suất thẩm thấu được điều tiết tự động bởi
cơ thể vật chủ để duy trì trong phạm vi thích hợp. Nuôi gia súc nhai lại trước hết là

nuôi vi sinh vật dạ cỏ và do đó điều quan tâm trước tiên là phải cung cấp đầy đủ,
đồng thời, điều đặn, liên tục và ổn định các chất dinh dưỡng theo nhu cầu của chúng
• Các chất hữu cơ lên men
Vi sinh vật cần năng lượng cho duy trì và sinh trưởng. Nguồn năng lượng
ở dạng ATP chủ yếu là sản phẩm của sự lên men các loại glucid. Ngoài năng
lượng, quá trình tăng sinh khối vi sinh vật dạ cỏ còn cần có các nguyên liệu ban
đầu cho các phản ứng sinh hóa để tổng hơp nên các đại phân tử như protein, acid
nucleic, polycaccharid, và lipid. Do đó trong khẩu phần ăn cần phải cung cấp đủ
các chất hữu cơ dễ lên men thì vi sinh vật mới tăng sinh và hoạt động tốt
• Nguồn nitrogen
Tổng hợp vi sinh vật dạ cỏ trước hết là tổng hợp protein. Vi khuẩn dạ cỏ
có khả năng tổng hợp tất cả các acid amin từ sản phẩm cuối cùng và sản phẩm
trao đổi trung gian của quá trình phân giải glucid và các hợp chất chứa nitơ.
Ngoài khung carbon và năng lượng bắt buộc phải có nguồn nitơ thì vi sinh vật
mới tổng hợp được các acid amin. Nguồn nitơ chính cho tổng hợp protein của vi
sinh vật dạ cỏ là ammonia nên việc đảm bảo nồng độ ammonia thích hợp trong
dạ cỏ để cung cấp nitơ cho sinh trưởng vi sinh vật được xem là ưu tiên số một
nhằm tối ưu hóa quá trình lên men thức ăn (Leng, 1990 ). Nồng độ ammonia
thích hợp trong dạ cỏ là 50 – 250 mg/lít dịch dạ cỏ. Nồng độ ammonia tối thiểu

7


cần có trong dịch dạ cỏ tỷ lệ thuận với lượng chất hữu cơ ăn vào có khả năng lên
men bởi vi sinh vật
• Khoáng và vitamin
Các loại khoáng đặt biệt là phosphor và lưu huỳnh, cũng như một số loại
vitamin (A, D, E...) rất cần cho vi sinh vật dạ cỏ và cần được bổ sung thường
xuyên vì chúng thường thiếu trong thức ăn thô.
2.2 Quá trình chuyển hoá các thành phần thức ăn trên động vật nhai lại

8


2.2.1 Sự chuyển hoá glucid
Glucid trong thức ăn có thể chia thành hai nhóm: glucid phi cấu trúc gồm
tinh bột, đường, pectin và glucid vách tế bào gồm cellulose, hemicellulose. Cả hai
loại glucid đều được vi sinh vật dạ cỏ lên men, khoảng 60-90 % glucid của khẩu
phần được lên men trong dạ cỏ. Phần không được lên men trong dạ cỏ được chuyển
xuống ruột. Trong ruột non xơ không được tiêu hóa, tinh bột và đường sẽ được thủy
phân thành glucose hấp thu vào máu. Khi xuống ruột già tất cả các thành phần
glucid còn lại sẽ được vi sinh vật lên men lần thứ hai.
Lượng lớn carbohydrate bị phân hủy ở dạ cỏ và dạ tổ ong ngoại trừ lignin.Vi
khuẩn bám vào bề mặt thành tế bào thực vật để phân hủy các cơ chất bên trong. Sự
phân hủy đầu tiên phóng thích glucose, các hợp chất đường đơn, hoặc chuỗi
polysaccharide ngắn khác, các chất này hòa tan vào dịch dạ cỏ sau đó sẽ tiếp tục lên
men trong dạ dày trước. Một số chất chưa lên men cũng có thể chuyển vào tế bào vi
sinh vật để biến dưỡng bằng con đường thủy phân glucose. Thủy phân glucose tạo
ra hai phân tử pyruvate. Nếu lên men trong điều kiện ít oxy, vi sinh vật chuyển
pyruvate thành carbonic và nước, tuy nhiên do không đủ oxy nên lên men tạo thành
acid béo bay hơi. Quá trình lên men này sinh ra năng lượng dưới dạng ATP và các
acid béo bay hơi đó là acid acetic, acid propionic, acid butyric. Các sản phẩm này là
chất thải của vi sinh vật nhưng là nguồn cung năng lượng cực kỳ quan trọng cho thú
nhai lại.

9


Hình 2.3 Quá trình lên men glucid ở dạ cỏ (giáo trình chăn nuôi trâu bò
trường ĐH nông nghiệp 1)

Acid béo bay hơi là sản phẩm phân hủy thức ăn glucid hoặc khử amin của
acid amin trong dạ cỏ. Nếu khẩu phần cân đối thì acid acetic chiếm 60%, propionic
20%, butyric 15%, nếu khẩu phần nhiều cỏ khô thì acid acetic lên tới 70-72%, nếu
khẩu phần nhiều đường thì propionic cao làm đường huyết cao từ đó tổng hợp
lactose sữa, khẩu phần nhiều protein thì butyric nhiều. Acid béo bay hơi được hấp
thu cung cấp năng lượng cho thú nhai lại, hoặc vi sinh vật sử dụng làm sườn carbon
để tổng hợp thành tế bào vi sinh vật, hoặc thoái hóa bằng tiến trình biến dưỡng,
hoặc chuyển xuống phần sau ống tiêu hóa.

10


Các acid béo bay hơi được cơ thể sử dụng vào các mục đích khác nhau
+ Acid acetic: sử dụng chủ yếu để cung cấp năng lượng thông qua chu trình
Krebs sau khi chuyển hóa thành acetyl-CoA. Acid acetic cũng là nguyên liệu chính
để sản xuất ra các loại mỡ, đặc biệt là mỡ sữa
+ Acid propionic: chủ yếu được chuyển đến gan, tại đây nó được chuyển hóa
thành đường glucose. Từ gan glucose sẽ được chuyển vào máu nhằm đảm bảo sự ổn
định nồng độ glucose huyết và tham gia vào trao đổi chung của cơ thể. Đường
glucose được sử dụng chủ yếu làm nguồn năng lượng cho các hoạt động thần kinh,
nuôi thai và hình thành đường lactose trong sữa. Đây cũng là nguồn nguyên liệu
chính để sản xuất ra mỡ tích lũy trong cơ thể.
+ Acid butyric: được chuyển hóa thành β-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 chuyển hóa dễ dàng thành ceton và gây độc hại
khi có nồng độ hấp thu quá cao.
Thành phần thức ăn ảnh hưởng đến cả số lượng và thành phần acid béo bay
hơi. Thức ăn nhiều tinh bột, sản xuất acid béo bay hơi trên một kg thức ăn sẽ nhiều
hơn thức ăn xơ, trong đó propionic chiếm tỷ lệ cao hơn các acid khác. Lượng acid
tạo thành có ý nghĩa quan trọng cho tổng hợp tế bào của thú nhai lại. Ở khẩu phần

thông thường carbohydrate cung cấp tới 85% năng lượng thô cho thú nhai lại trong
đó chỉ propionic có thể chuyển thành glucose trong tế bào thú nhai lại.
Một số yếu tố ảnh hưởng đến sự lên men glucid
+ Vi sinh vật lên men xơ rất mẫn cảm với môi trường acid trong dạ cỏ.
Độ pH tốt nhất cho quá trình lên men từ 6.4-7.0. Tốc độ sinh trưởng của vi sinh
vật lên men xơ giảm khi pH giảm xuống 6.2 và hoàn toàn dừng lại khi pH <6.
Điều này rất quan trọng khi xem xét để phối hợp các loại thức ăn khác nhau
trong khẩu phần một cách tốt nhất.

11


+ Khẩu phần 5% protein thô làm các vi khuẩn phân giải cellulose tăng
trưởng tốt, khả năng tiêu hóa xơ cao. Nếu thiếu protein thì sự phát triển vi khuẩn
phân giải xơ kém, thừa protein sẽ tạo nhiều ammonia làm vi sinh vật khó phát
triển.
2.2.2 Sự chuyển hoá các hợp chất Nitrogen

Hình 2.4 Sơ đồ chuyển hóa các hợp chất chứa nitơ ở gia súc nhai lại cỏ (giáo
trình chăn nuôi trâu bò trường ĐH nông nghiệp 1
Tốc độ phân giải protein của vi sinh vật thay đổi rất lớn và chịu ảnh hưởng
bởi cấu trúc ba chiều của phân tử protein, các mối liên kết nội phân tử và giữa các
phân tử, các rào cản trơ như lignin trong vách tế bào, các yếu tố kháng dinh dưỡng,
chất lương thức ăn, pH dịch da cỏ, các yếu tố môi trường…

12


Quá trình phân giải protein thô trong dạ cỏ sinh ra một hỗn hợp gồm peptid,
acid amin, ammonia và các acid hữu cơ. Ammonia cùng với các peptid mạch ngắn

và acid amin tự do được vi sinh vật sử dụng để tổng hợp nên protein của chúng.
Protozoa không sử dụng được ammonia. Một số protein vi sinh vật bị phân giải
ngay trong dạ cỏ và nguồn nitơ của chúng cũng được tái sử dụng bởi vi sinh vật dạ
cỏ
Nhờ có protein vi sinh vật dạ cỏ mà gia súc nhai lại ít phụ thuộc vào chất
lượng protein thô của thức ăn do chúng có khả năng biến đổi các hợp chất chứa nitơ
đơn giản như urea thành protein có giá trị sinh học cao. Để thỏa mãn nhu cầu duy trì
bình thường ta không nên cho ăn những nguồn protein chất lượng cao, bởi vì hầu
hết những protein này sẽ bị phân giải thành ammonia, thay vào đó ammonia có thể
sinh ra từ những nguồn NPN rẽ tiền hơn. Khả năng này của vi sinh vật dạ cỏ có ý
nghĩa kinh tế rất lớn. Tuy nhiên đối với gia súc cao sản thì phần protein thoát qua có
vai trò rất quan trọng trong việc đáp ứng đầy đủ nhu cầu protein cho vật chủ vì
lượng protein vi sinh vật là có giới hạn.
Do urea được giải phóng nhanh thành NH 3 nên vi sinh vật dạ cỏ chỉ sử dụng
được một phần còn phần lớn được hấp thu qua thành dạ cỏ vào máu và thải ra ngoài
theo đường nước tiểu.Theo Preston và Leng (1987), lượng nitrogen tối ưu cho sinh
khối vi khuẩn khoảng 5 - 8 mg /100ml dịch dạ cỏ, ở nồng độ 125 mg/l dịch dạ cỏ thì
khả năng tiêu hóa đạt hiệu quả tốt nhất. Khi nồng độ ammonia cao hơn 500 mg vi
sinh vật sẽ không sử dụng và ammonia được hấp thu vào máu, phần lớn vào gan và
chuyển thành urea và được tiết ra ngoài qua nước tiểu. Một lượng nhất định urea
được chuyển ngược lại dạ cỏ cùng với nước bọt hoặc khuyếch tán qua thành dạ cỏ
và tham gia quá trình chuyển hoá mới. Đặc biệt là lượng nitơ mất nhiều khi lượng
ammonia trong dạ cỏ tăng đột ngột. Khi nồng độ ammonia trong máu tăng nhanh có
thể gây ngộ độc cho gia súc. Khi khẩu phần có bổ sung urea hoặc ăn nhiều cỏ có
protein dễ thuỷ phân thành ammonia (hàm lượng này tăng cao sau 2 - 3 giờ sau khi
ăn), đồng thời thiếu tinh bột, đường dễ hoà tan có thể gây ngộ độc cho gia súc. Để
hạn chế sự giải phóng nhanh nguồn NPN trong dạ cỏ người ta đã dựa vào đặc điểm

13