ẢNH HƯỞNG CỦA GIỐNG LÁ KHOAI MÌ VÀ POTASSIUM NITRATE LÊN SINH KHÍ METHANE TRONG MÔI TRƯỜNG LÊN MEN IN VITRO

BỘ GIÁO DỤC và ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CHĂN NUÔI – THÚ Y
****************
 
 
 

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
 
 
ẢNH HƯỞNG CỦA GIỐNG LÁ KHOAI MÌ VÀ POTASSIUM
NITRATE LÊN SINH KHÍ METHANE TRONG MÔI
TRƯỜNG LÊN MEN IN VITRO

Sinh viên thực hiện : NGUYỄN VĂN GIÀU
Lớp

: DH08TA

Ngành

: Công nghệ sản xuất thức ăn chăn nuôi

Niên khóa

: 2008 – 2012

Tháng 08/2012

BỘ GIÁO DỤC và ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CHĂN NUÔI – THÚ Y
****************

NGUYỄN VĂN GIÀU

ẢNH HƯỞNG CỦA GIỐNG LÁ KHOAI MÌ VÀ POTASSIUM
NITRATE LÊN SINH KHÍ METHANE TRONG MÔI
TRƯỜNG LÊN MEN IN VITRO
Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư chăn nuôi chuyên
ngành sản xuất thức ăn chăn nuôi

Giáo viên hướng dẫn
ThS. LÊ THỤY BÌNH PHƯƠNG

Tháng 08/2012
i
 


XÁC NHẬN CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
 
Họ tên sinh viên thực tập: NGUYỄN VĂN GIÀU
Tên luận văn: “ẢNH HƯỞNG CỦA GIỐNG LÁ KHOAI MÌ VÀ POTASSIUM
NITRATE LÊN SINH KHÍ METAN TRONG MÔI TRƯỜNG LÊN MEN IN
VITRO”.
Đã hoàn thành luận văn 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

ThS. Lê Thụy Bình Phương

 
 
 
 
 
 

ii
 


LỜI CẢM ƠN
 

Để hoàn thành được cuốn luận văn này, ngoài sự nỗ lực từ bản thân, tôi đã
luôn nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình, đầy trách nhiệm và sự yêu thương của ThS.
Lê Thụy Bình Phương.
Xin bài tỏ lòng biết ơn đến ban giám hiệu trường Đại Học Nông Lâm Tp.
Hồ Chí Minh, ban chủ nhiệm khoa Chăn Nuôi – Thú Y, bộ môn Sinh lý – Sinh hóa,
bộ môn Dinh Dưỡng. Toàn thể quý thầy, cô trường Đại Học Nông Lâm đã tận tình
dạy bảo em trong suốt quá trình học tập tại trường.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Trung tâm Thực nghiệm trường Đại
học Nông Lâm Tp HCM, Cô Hồ Thị Nga, Cô Nguyễn Thị Phương Dung, cô
Nguyễn Ngọc Thanh Xuân, Thầy Nguyễn Phúc Lộc, Thầy Đặng Kiên Cường, các
anh chị trong trung tâm thực nghiệm đã tạo điệu kiện thuận lợi để tôi tiến hành đề
tài.

Tận đáy lòng con xin cảm ơn ba mẹ vì tất cả những gì con có ngày hôm nay
là do ba mẹ đã cho con.
 
Chân thành cảm ơn !
Nguyễn Văn Giàu

 

iii
 


TÓM TẮT
Đề tài “Ảnh hưởng của giống lá khoai mì và potassium nitrate lên sinh khí
metan trong quá trình lên men in vitro.” được tiến hành tại phòng thí nghiệm Sinh
lý – Sinh hóa Khoa Chăn Nuôi Thú Y, trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí
Minh từ 15/03/2012 đến 31/05/2012.
Mục đích nghiên cứu nhằm khảo sát khả năng sinh methane trong môi
trường lên men in vitro của hai nguồn nitơ thực liệu làm thức ăn cho bò.
Phương pháp khảo sát: hỗn hợp các thực liệu (đã được tính theo một tỷ lệ)
được cho vào bình ủ 1500 ml và ủ trong điều kiện yếm khí ở 390C để so sánh khả
năng sinh methane và tỷ lệ tiêu hóa sau khi kết thúc quá trình ủ 24 giờ.
Kết quả thu được:
 Thí nghiệm 1:
Lá khoai mì đắng (KM94 và cao sản) có hàm lượng HCN cao hơn nhưng độ
hòa tan của nitơ thấp hơn so với lá khoai mì ngọt (KM98-1).
 Thí nghiệm 2:
Tổng thể tích khí sinh ra không bị ảnh hưởng bởi giống lá khoai mì. Tuy
nhiên tổng thể tích khí sinh ra ở nghiệm thức bổ sung urea cao hơn nghiệm thức bổ
sung potassium nitrate.

Methane (ml/g chất nền lên men) trong nghiệm thức có bổ sung potassium
nitrate thấp hơn trong nghiệm thức bổ sung urea.
Tỷ lệ lên men vật chất khô không có sự khác biệt giữa các yếu tố trong thí
nghiệm như giống hay nguồn nitơ không phải protein.
Nồng độ NH3 ở nghiệm thức bổ sung urea cao hơn so với nghiệm thức bổ
sung potassium nitrate.
Kết quả cho thấy có sự tương tác cộng hợp của lá khoai mì và potassium
nitrate trong khẩu phần lên quá trình giảm sản sinh khí methane.

iv
 


MỤC LỤC
TRANG TỰA............................................................................................................. i
XÁC NHẬN CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ...................................................... ii
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... iii
TÓM TẮT ................................................................................................................. iv
MỤC LỤC ...................................................................................................................v
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT .................................................................... viii
DANH SÁCH CÁC BẢNG ...................................................................................... ix
DANH SÁCH CÁC HÌNH .........................................................................................x
DANH SÁCH CÁC BIỂU ĐỒ ................................................................................. xi
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 Tiêu hóa và quá trình lên men trong dạ cỏ:...........................................................3
2.2 Khí metan phát thải từ động vật nhai lại ...............................................................5

2.3 Hiệu quả của việc sử dụng nguồn nitơ không phải protein trong khẩu phần của
động vật nhai lại ..........................................................................................................6
2.3.1 Sử dụng ure trong khẩu phần của động vật nhai lại ...........................................6
2.3.2 Sử dụng nitrate trong khẩu phần của động vật nhai lại ......................................6
2.4 Lá khoai mì làm thức ăn cho động vật nhai lại – nguồn dinh dưỡng và lợi ích ...7
2.5 Thành phần dinh dưỡng của lá khoai mì ...............................................................8
2.5.1 Hàm lượng protein thô .......................................................................................8
2.5.2 Thành phần amino acid ......................................................................................9
2.5.3 Hàm lượng sợi thô, NDF và ADF ....................................................................10
2.5.4 Hàm lượng chất béo .........................................................................................10
2.5.5 Khoáng chất và vitamin ...................................................................................10

v
 


2.5.6 Tannin ..............................................................................................................11
2.5.7 Hydrogen cyanide (HCN) ................................................................................12
2.6 Tiềm năng của lá khoai mì như nguồn by-pass protein cho động vật nhai lại ...13
Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP ..........................................................16
3.1 Thời gian và địa điểm thực hiện đề tài ................................................................16
3.1.1 Thời gian ..........................................................................................................16
3.1.2 Địa điểm ...........................................................................................................16
3.2 Nội dung thí nghiệm............................................................................................16
3.3 Tiến hành thí nghiệm ..........................................................................................16
3.3.1 Thí nghiệm 1 ....................................................................................................16
3.3.1.1 Bố trí thí nghiệm ...........................................................................................16
3.3.1.2 Chuẩn bị mẫu ................................................................................................16
3.3.1.3 Phân tích hàm lượng HCN và nitơ hòa tan trong lá khoai mì.......................17
3.3.1.4 Xử lý số liệu .................................................. Error! Bookmark not defined.

3.3.2 Thí nghiệm 2 ....................................................................................................17
3.3.2.1 Bố trí thí nghiệm ...........................................................................................18
3.3.2.2 Chuẩn bị mẫu ................................................................................................18
3.3.2.3 Cách tiến hành ...............................................................................................18
3.3.2.4 Các chỉ tiêu khảo sát .....................................................................................20
3.3.4 Xử lí số liệu .....................................................................................................20
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................................21
4.1 Thành phần dinh dưỡng, hàm lượng HCN và Nitơ hòa tan của lá khoai mì ......21
4.1.1 Thành phần dinh dưỡng ...................................................................................21
4.1.2 Hàm lượng HCN ..............................................................................................21
4.1.3 Nitơ hoà tan ......................................................................................................23
4.2 Ảnh hưởng của giống lá khoai mì lên sự sản sinh khí methane trong môi trường
lên men in vitro sử dụng chất nền là rỉ mật đường có bổ sung potassium nitrate hoặc
ure ..............................................................................................................................24
4.2.1 Sản xuất khí methane (CH4) trong quá trình lên men in vitro dịch dạ cỏ ........26

vi
 


4.2.2 Ảnh hưởng của nitơ không phải protein lên khả năng tiêu hóa vật chất khô ở
các thời điểm trong quá trình ủ .................................................................................28
4.3 Đánh giá hàm lượng NH3 có trong dung dịch in vitro sau khi ủ 24h .................28
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ......................................................................30
5.1 Kết luận ...............................................................................................................30
5.2 Đề nghị ................................................................................................................30
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................31
Phụ lục .......................................................................................................................34

vii

 


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ADF

Acid detergent

AOAC

Analysis of variance

ATP

Adenosine tri-phosphate

CP

Crude protein

CT

Condensed tannins

DM

Dry matter

DMI

Dry matter intake

KM98-1

Giống khoai mì KM98-1

HCN

Hydrogen cyanide

KM94

Giống khoai mì KM94

LCFAs

Chuổi acid béo ngắn

LWG

Live weight gain

NDF

Neutral detergent fibre

NH3

Ammonia

NPN

None protein nitrogen

OM

Organic matter

SCN

Thiocyanate

Ph

Power of/potential Hydrogen

viii
 


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1 Thành phần hóa học của lá khoai mì (% chất khô cơ sở) ...........................9
Bảng 3.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm ..............................................................................19
Bảng 3.2 Thành phần các vật liệu trong các nghiệm thức ........................................19
Bảng 3.3 Thành phần của dung dịch đệm (Tilly và Terry, 1963) ............................19
Bảng 4.1 Thành phần vật chất khô (DM), protein thô (CP) trong lá mì ..................21
Bảng 4.2 Hàm lượng HCN của lá khoai mì ..............................................................21
Bảng 4.3 Tỷ lệ nitơ hòa tan trong lá khoai mì ..........................................................23
Bảng 4.4 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 ....24

Bảng 4.5 Nồng độ NH3 trong dung dịch sau 24h ủ in vitro .....................................28

ix
 


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1 Con đường lên men trong dạ cỏ. .................................................................5
Hình2.2 Cơ cấu của các cyanogenic glucosides linamarin và lotaustralin (Morant và
cộng sự, 2008) ...........................................................................................................13
Hình 3.1 Hệ thống in vitro được sử dụng trong thí nghiệm .....................................18

x
 


DANH SÁCH CÁC BIỂU ĐỒ
Biểu đồ 4.1 Hàm lượng HCN có trong các giống lá khoai mì .................................22
Biểu đồ 4.2 Tỷ lệ nitơ hòa tan trong lá khoai mì ......................................................23
Biểu đồ 4.3 Tổng thể tích khí sinh ra .......................................................................25
Biểu đồ 4.4 Ảnh hưởng của giống lá mì và nguồn nitơ không phải protein lên thể
tích khí metan ............................................................................................................26
Biểu đồ 4.5 Ảnh hưởng của giống lá mì lên sinh khí metan ....................................27
Biểu đồ 4.6 Ảnh hưởng của nitơ không phải protein lên khả năng tiêu hóa vật chất
khô của lá khoai mì ...................................................................................................28
Biểu đồ 4.7 Ảnh hưởng của nguồn NPN lên nồng độ NH3 dung dịch sau 24h ủ in
vitro ...........................................................................................................................29

xi
 

Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Trong tình hình gia tăng chi phí trong sản xuất thức ăn chăn nuôi hiện nay,
việc sử dụng nguồn thức ăn phụ phẩm bản địa cho động vật nhai lại mang lại lợi ích
cho người nông dân trong việc giảm chi phí chăn nuôi. Bên cạnh đó còn nâng cao
hiệu quả sử dụng thức ăn và tăng đầu ra sản phẩm.
Cây khoai mì được trồng nhiều ở Việt Nam. Các nghiên cứu cho thấy lá
khoai mì là một nguồn by-pass protein tốt với một hàm lượng cao các chất dinh
dưỡng tiêu hóa cho động vật nhai lại. (Wanapat, 2001).
Lá khoai mì chứa hàm lượng cao cyanogenic glucosides (chủ yếu là
linamarin và condensed tanin). Trong môi trường tiêu hóa kỵ khí , vi khuẩn
methanogenic có độ nhạy cảm cao với cyanide và có thể bị ức chế bởi hợp chất này.
Một số nghiên cứu gần đây cho thấy condensed tannin cũng là một yếu tố làm giảm
sự sản xuất khí methane trong môi trường dạ cỏ. Các yếu tố này có sự khác biệt
trong các giống lá khoai mì đắng và ngọt.
Nitrate là một chất ức chế mạnh của methanogenesis trong tất cả các hệ
thống tiêu hóa lên men dạ cỏ, lên men thứ cấp trong một phạm vi rộng các hệ thống
từ biodigestors kỵ khí trầm tích (Hungate, 1965; Allison và cộng sự, 1981; Akunna
và cộng sự, 1994).
Nhiều nghiên cứu cho thấy nitrate có thể thay thế urea như là nguồn nitơ lên
men và giảm sản sinh khí methane, mang lại hiệu quả cao hơn trong sử dụng thức
ăn cho động vật nhai lại so với urea.
Sự kết hợp lá khoai mì và muối nitrate trong khẩu phẩn cho động vật nhai
lại sẽ mang lại tác động hiệp đồng lên việc giảm sinh khí methane, một chất khí phụ
1
 

phẩm trong quá trình lên men dạ cỏ làm giảm hiệu quả sử dụng thức ăn trên động
vật nhai lại.
Với những lý do trên, được sự đồng ý của khoa Chăn Nuôi Thú Y,
Trường đại học Nông Lâm TP.HCM. Dưới sự hướng dẫn của ThS. Lê Thụy Bình
Phương chúng tôi đã tiến hành đề tài: “Ảnh hưởng của giống lá khoai mì và
potassium nitrate lên sinh khí methane trong quá trình lên men in vitro”
1.2 Mục đích
Nhằm xem ảnh hưởng của giống lá khoai mì và potassium nitrate lên sinh
methane trong môi trường lên men in vitro.
1.3 Yêu cầu
Xác định hàm lượng nitơ hòa tan và HCN trong lá mì.
Hàm lượng metan sinh ra ở từng loại thực liệu trong môi trường lên men in
vitro.
Phân tích nồng độ NH3 trong dịch ủ in vitro sau 24h lên men.

2
 


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1 Tiêu hóa và quá trình lên men trong dạ cỏ:
Sự tiêu hóa thức ăn gia súc, đặc biệt là các thành tế bào thực vật, phát sinh từ
sự liên kết cộng sinh giữa động vật nhai lại và hệ vi sinh đường ruột (vi khuẩn,
archaea, động vật nguyên sinh và nấm) (Sangkhom, 2011 trích dẫn từ Akin, 1993).
Phần lớn tiêu hóa diễn ra trong dạ cỏ, phần còn lại diễn ra trong đường tiêu hóa
dưới (chủ yếu là đầu ruột cùng và đại tràng). Nói chung, 55 đến 65 % chất hữu cơ
được tiêu hóa trong dạ cỏ, khoảng 20 đến 30 % trong ruột non và 5 – 15 % trong
ruột già (Waghorn và cộng sự, 2007).

Các chức năng dạ cỏ như một bể lên men kỵ khí lớn, với chất đệm
bicarbonate từ nước bọt để duy trì độ pH giữa 5.6 và 6.8 và nhiệt độ khoảng 39oC
(Sangkhom, 2011 trích dẫn từ Hungate, 1966; Kolver và De veth, 2002). Độ pH từ
6,0 đến 6,8 cung cấp một môi trường lý tưởng cho vi sinh vật dạ cỏ chịu trách
nhiệm cho quá trình lên men thức ăn và enzyme (Leng, 1984; Fisher và các cộng sự,
1995). Các cơ chế lưu giữ thức ăn như nhai và kích thước hạt giảm, thức ăn tiêu hóa
được giữ lại trong dạ cỏ một thời gian dài. Điều này cho phép thức ăn được tiêu hóa
bởi các enzyme của vi sinh vật, và với sự hổ trợ bởi việc nhai lại của thú giúp phá
vỡ các tế bào thức ăn. Các cơn co thắt của dạ cỏ giúp thức ăn di chuyển và pha trộn
đảm bảo cho việc kết dính giữa các vi sinh vật và hạt thức ăn, tạo điều kiện thuận
lợi cho ợ hơi khí (Sangkhom, 2011 trích dẫn từ Leng, 1984).
Trong quá trình lên men, năng lượng được bảo tồn trong các hình thức của
ATP và sử dụng cho việc duy trì, tăng trưởng của vi sinh vật. Khẩu phần có
carbohydrate như cellulose, hemicellulose, pectin, tinh bột và đường hòa tan được
phân cắt thành hexoses và pentose trước khi được lên men để hình thành axit béo dễ
bay hơi thông qua chất trung gian pyruvate (France và Dijkstra, 2005). Các sản
3
 


phẩm của quá trình lên men chủ yếu là acetate, propionate và butyrate, NH3 từ sự
phân giải protein, CO2 và H2 (Sangkhom, 2011 trích dẫn từ Janssen, 2010). AcetylCo là một chất trung gian trong sự hình thành của cả hai acetate và butyrate từ
pyruvate, trong khi hình thành propionate xảy ra chủ yếu thông qua con đường
succinate từ pyruvate.
Ngoài ra để sản xuất sinh khối vi sinh vật, nồng độ nhỏ formate, lactate,
ethanol và succinate cũng được sản xuất trong quá trình lên men. Protein bị thủy
phân thành ammonia và peptide, mỗi acid amin sau đó tách CH3 và axit béo
(Sangkhom, 2011 trích dẫn từ Wallace và cộng sự, 1997). Chất béo trong khẩu phần
bị thủy phân bởi lipases của vi khuẩn thành glycerol và cấu thànhcác chuỗi dài axit
béo (LCFAs). Kết quả của sự lên men phức tạp là việc thay đổi số lượng H2 được

tạo ra trong quá trình lên men bởi sự hình thành khí CH4 (Sangkhom, 2011 trích dẫn
từ Janssen, 2010).
Tỷ lệ của axit béo bay hơi sản xuất từ lên men là quan trọng đối với sự sản
xuất của động vật nhai lại vì nó khác nhau về mục đích sử dụng cuối cùng và hiệu
quả năng lượng cung cấp cho thú. Tỷ lệ các axit béo bay hơi (propionate và tỷ lệ
giữa acetate butyrate) sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả năng lượng và thành phần của sản
phẩm (sữa và thịt) từ các động vật nhai lại (Sangkhom, 2011 trích dẫn từ Bannink
và Tamminga, 2005). Khi nhu cầu năng lượng vật chủ được đáp ứng, thặng dư
acetate và butyrate phải được lưu trữ như là chất béo (Sangkhom, 2011 trích dẫn từ
Waghorn và cộng sự, 2007). Propionate linh hoạt hơn và có thể được chuyển đổi
thành glucose hoặc glycogen được dự trữ (McDonald và cộng sự, 2002).

4
 


Hình 2.1 Con đường lên men trong dạ cỏ.
Nguồn: Ungerfeld và Kohn (2006)
2.2 Khí methane phát thải từ động vật nhai lại
Khí methane từ động vật nhai lại được tạo ra khi các đại phân tử thức ăn
được lên men bằng vi sinh vật trong dạ cỏ. Sản phẩm sinh ra là axit béo dễ bay hơi
(VFAs), CO2, ammonia (NH3), H2 và nhiệt. Axit béo dễ bay hơi và NH3 được hấp
thu qua thành dạ cỏ, nơi CO2 được hấp thụ và ợ hơi (Sangkhom, 2011 trích dẫn từ
Preston và Leng, 1987). Khí methane sản xuất là bước cuối cùng của quá trình lên
men và được thực hiện bởi vi khuẩn methanogenic (methanogens), mà trong dạ cỏ
vi khuẩn này chủ yếu sử dụng H2 như là một nguồn năng lượng để giảm khí CO2 và
hình thành CH4.
CO2 + H2  CH4
Theo Moate và cộng sự (1997) khí methane được sản xuất bởi methanogens
chiếm khoảng 25 % khí dạ cỏ và nó được hấp thụ và ợ hơi cùng với CO2. Gia súc

5
 


sản xuất khoảng 150 đến 420 lít CH4 mỗi ngày (107-300 g CH4/ngày) và cừu
khoảng 25 đến 55 lít mỗi ngày (18 đến 39 g CH4/ngày), tùy thuộc vào lượng và loại
thức ăn ăn vào của thú (Sangkhom, 2011 trích dẫn từ Czerkawski, 1969; Holter và
Young, 1992; McAllister và cộng sự, 1996).
Methanogens bao gồm nhiều loài và cư trú trong dạ cỏ với số lượng 108 đến
1010 tế bào / lít dịch dạ cỏ (Sangkhom, 2011 trích dẫn từ Stewart, 1991; Kumar và
cộng sự, 2009). Mặc dù H2 và CO2 là chất nền ưa thích, tuy nhiên formate, acetate,
methanol và mono, di và tri-methylamine cũng có thể được sử dụng như là chất nền
cho sự hình thành CH4 (Sangkhom, 2011 trích dẫn từ Wolin và cộng sự, 1997). Sự
chia tách của các nhóm methyl từ các hợp chất như pectin, methylamines và
suphides methyl hóa, cũng có thể đóng vai trò như là tiền thân cho CH4 hình thành,
cũng như các sản phẩm phân hủy của các hợp chất amin methyl hóa và methionine
(Sangkhom, 2011 trích dẫn từ Ellis và cộng sự, 2008).
2.3 Hiệu quả của việc sử dụng nguồn nitơ không phải protein trong khẩu phần
của động vật nhai lại
2.3.1 Sử dụng urea trong khẩu phần của động vật nhai lại
Urea là nguồn nitơ không phải protein để cung cấp nguồn nitơ lên men
(amoniac) cho động vật nhai lại trong khẩu phần ăn thiếu protein thô kể từ khi
McDonald (1948) lần đầu tiên chứng minh vai trò quan trọng của amoniac là nguồn
nitơ trong quá trình đồng hóa protein của vi sinh vật. Hầu hết các vi sinh vật dạ cỏ
có thể sử dụng urea để phân giải thành ammonia như là một nguồn nitơ duy nhất
cho sự tăng trưởng tế bào (Allison, 1969). Virtanen (1966) đã chứng minh urea là
nguồn nitơ duy nhất trong khẩu phần cho bò sữa cho sự tăng trưởng tế bào vi sinh
vật trong dạ cỏ, nguồn vi sinh vật này có thể cung cấp tất cả các acid amin thiết yếu
cho bò sản xuất sữa. Cũng như với urea, nitrate được chuyển hóa thành ammoniac

bởi các sinh vật dạ cỏ (Lewis, 1951).
2.3.2 Sử dụng nitrate trong khẩu phần của động vật nhai lại
Con đường chủ yếu của quá trình trao đổi chất nitrate trong dạ cỏ là không
chắc chắn, nhưng luôn luôn được giả định hoặc thậm chí còn khẳng định rằng quá
trình dị hóa nitrate để hình thành ammoniac thông qua hai bước tổng thể như sau:
6
 


NO3- + 2H+ → H2O+ NO2 ---------------------------------------phương trình 1
NO2- + 6H+ → H2O+ NH3 ----------------------------------------phương trình 2
Vi sinh vật có khả năng ammoni hóa nitrite thường có khả năng làm giảm
nitrate thành nitrite trong quá trình chuyển hóa (Simon, 2002), nitrite là một chất
nhận điện tử phù hợp trong hô hấp kỵ khí.
Leng (2008) kết luận rằng việc sử dụng muối nitrate như là chất bổ sung
trong thức ăn là hoàn toàn khả thi như một phương tiện cung cấp nitơ lên men và
đồng thời giảm phát thải khí methane trong dạ cỏ từ chăn nuôi gia súc nhai lại.
Nitrite là chất trung gian gây ngộ độc trong quá trình chuyển đổi nitrate thành
ammonia, tuy nhiên điều này được cải thiện khi động vật nhai lại được thích nghi
dần với nitrate khẩu phần. Bên cạnh đó quá trình chuyển đổi nitrate thành ammonia
về mặt lý thuyết sẽ nâng cao hiệu quả tăng trưởng của vi sinh vật và giữ lại năng
lượng hao hụt nếu giảm sản sinh methane.
2.4 Lá khoai mì làm thức ăn cho động vật nhai lại – nguồn dinh dưỡng và lợi
ích
Tán lá khoai mì được công nhận là một nguồn thức ăn động vật sẵn có ở địa
phương với năng suất sinh khối cao (Khúc Thị Huệ, 2011 trích dẫn từ Dũng và cộng
sự, 2005; Khang và cộng sự, 2005), giá trị về protein từ 2,24 đến 2,84 tấn/ha (Dũng
và cộng sự , 2005; Khang và cộng sự, 2005), hàm lượng các khoáng chất và vitamin
cao (Khúc Thị Huệ, 2011 trích dẫn từ Chadha, 1961). Nồng độ protein thô của lá
khoai mì là khoảng 200 g/kg DM (Khúc Thị Huệ, 2011 trích dẫn từ Khang và cộng

sự, 2005).
Nhiều nghiên cứu đã tập trung vào lá khoai mì làm nguồn thức ăn cho động
vật, đặc biệt là đối với động vật nhai lại. Lá khoai mì tươi hoặc khô làm thức ăn cho
gia súc đều cho kết quả tốt (Khúc Thị Huệ, 2011 trích dẫn từ Thắng và cộng sự,
2010;. Wanapat, 2009; Wanapat và cộng sự, 1997). Lá khoai mì cũng là một nguồn
protein cho động vật nhai lại nhỏ. Sokerya & Rodriguez (2001) tìm thấy rằng tốc độ
tăng trưởng của dê cao hơn khi khẩu phần cơ bản là ngũ cốc đã được bổ sung với lá
7
 


khoai mì so với khi nó được bổ sung ba loại lá khác. Tăng tỷ lệ lá khoai mì cho dê
ăn từ 0 – 47 % tổng DM dẫn đến tăng DM tiêu hóa (DMI), chất hữu cơ (OM) tiêu
hóa (Khúc Thị Huệ, 2011 trích dẫn từ Đồ và cộng sự, 2002). Mức tối ưu của lá
khoai mì héo cho động vật nhai lại làm gia tăng lượng thức ăn ăn vào, tăng trọng
(LWG), tỷ lệ tiêu hóa và chi phí thức ăn được ước tính là 30 – 40 % tổng lượng
thức ăn chăn nuôi (Khúc Thị Huệ, 2011 trích dẫn từ Phengvichith và Ledin ,2007)
và khoảng 22 % tổng lượng thức ăn chăn nuôi (Khúc Thị Huệ, 2011 trích dẫn từ
Tiến Dũng và cộng sự, 2005).
2.5 Thành phần dinh dưỡng của lá khoai mì
2.5.1 Hàm lượng protein thô
Hàm lượng protein trong lá khoai mì cao hơn so với cây không phải họ đậu
(Bảng 2.1). Lá khoai mì có chứa trung bình 22,5 % protein thô (CP) (Khang và
Wiktorsson, 1999), dao động từ 14,7 - 40,0% theo Lancaster và Brooks (1983) và
20,6 - 36,4% theo Rogers (1959), biến đổi rộng này có liên quan đến sự khác biệt về
giống cây trồng (Dương Nguyên Khang, 1999 trích dẫn từ Khúc Rogers, 1959;
Dương Tử Quỳnh và Chew, 1976; Gomez và Valdivieso, 1984), giai đoạn trưởng
thành (Dương Nguyên Khang, 1999 trích dẫn từ Ravindran và cộng sự, 1988.), Đất
và khí hậu (Dương Nguyên Khang, 1999 trích dẫn từ Moore, 1976). Các biến thể
trong hàm lượng protein lá giữa các giống cây trồng đã được nghiên cứu bởi nhiều

nhà nghiên cứu. Rogers (1959), người đã thử nghiệm hơn 100 mẫu của 60 giống
cây trồng, tìm thấy khoảng 20,6 - 30,4 % protein thô trong vật chất khô. Trong khi
một phần của sự thay đổi này có thể phản ánh bởi sự khác biệt các giai đoạn của
cây, đặc biệt là lá ở các giai đoạn khác nhau của sự trưởng thành, cũng có thể đã
góp phần vào sự khác biệt. Ravindran và cộng sự. (1987) nhận thấy rằng hàm lượng
protein thô giảm từ 38,1 % trong lá non đến 19,7 % trong lá trưởng thành.
 

8
 


Bảng 2.1 Thành phần hóa học của lá khoai mì (% chất khô cơ sở)
Lá mì (1)

lá mì (2)

mì phơi khô(3)

Vật chất khô

91,72

93,0

93,4

Khoáng chất

8,53

8,5 (5,7 – 12,5)

6.6

Protein thô

22,54

21,0 (16,7 – 39,9)

24,9

Chất béo thô

7,57

5,5 (3,8 – 10,5)

-

Sợi thôNDF

-

20,0 (4,8 – 29,0)

-

NDF

25,6

-

34,4

ADF

18,85

-

27,0

-

3,8

ADL

-

(1)Khang and Wiktorsson (1999)
(2) Ravindran (1993)
(3) Wanapat và cộng sự (1997)
Sử dụng phân bón có thể cung cấp một biện pháp tăng hàm lượng protein
trong lá khoai mì. Bằng chứng cho thấy rằng hàm lượng protein lá bị ảnh hưởng bởi
nguồn nước và đất đai màu mỡ (Dương Nguyên Khang, 1999 trích dẫn từ Moore và
cộng sự, 1976).

2.5.2 Thành phần amino acid
Theo Rogers và Milder (1963), với thành phần acid amin trong lá khoai mì
có thể đóng một vai trò hữu ích trong việc cung cấp nguồn protein cho những vùng
nhiệt đới. Hai tác giả này lần đầu tiên tiến hành phân tích chi tiết hàm lượng acid
amin của 20 giống lá khoai mì Jamaica và Brazil 10 tháng tuổi, và tìm thấy rằng
protein khoai mì thiếu methionine, có thể có tryphtophan, nhưng giàu lysine. Phân
tích khác của Dương Tử Quỳnh và Chew (1976) có sự thay đổi kết quả, nhưng các
tác giả trên đều cho rằng các giá trị amino acid thiết yếu trong lá khoai mì vượt quá
những chỉ số protein tham chiếu của FAO, ngoại trừ methionine. Sự thay đổi trong
hàm lượng acid amin của lá có thể ảnh hưởng do bởi cây trồng, giai đoạn lá trưởng
thành, quy trình lấy mẫu, phương pháp phân tích và điều kiện sinh thái. Dương Tử
9
 


Quỳnh và Chew (1976) cho rằng dựa trên những quan sát của họ, sự biến đổi giữa
các giống được trồng trong điều kiện giống hệt nhau là không đáng kể. Ngược lại
các dữ liệu của Rogers và Milner (1963) cho thấy rằng có một biến đổi lớn trong
từng acid amin giữa các giống cây trồng. Tuy nhiên, các tác giả không đề cập đến
việc các giống này được trồng trong điều kiện tương tự và lấy mẫu một cách giống
hệt nhau. Tỷ lệ lá lấy mẫu và tuổi của cây cũng là yếu tố gây ra sự khác biệt trong
thành phần amino acid.
Những thay đổi trong thành phần acid amin liên quan đến sự trưởng thành
của lá đã được nghiên cứu bởi Ravindran và Ravindran (1987). Trong tất cả lá khoai
mì, đều dồi dào các acid amin thiết yếu, trừ methionine và phenylalanine. Khi các lá
trưởng thành, nồng độ acid amin có xu hướng giảm. Chỉ có axit glutamic, proline và
glycine tăng, trong khi valine và phenylalanine không bị ảnh hưởng.
2.5.3 Hàm lượng sơ thô, NDF và ADF
Lá khoai mì có thể giới hạn về mặt giá trị dinh dưỡng cho vật nuôi dạ dày
đơn vì chất xơ thô cao (Dương Nguyên Khang, 1999 trích dẫn từ Padmaja, 1989).

Rogers và Milder (1963) báo cáo rằng hàm lượng xơ thô có mức dao động từ 4,0 15,2 %. Giá trị cao nhất là 29.0 % đã được ghi nhận đối với lá trưởng thành (Dương
Nguyên Khang, 1999 trích dẫn từ Ravindran và cộng sự, 1982). Giai đoạn trưởng
thành là yếu tố chính góp phần biến đổi hàm lượng chất xơ, nhưng tác động môi
trường và cây trồng cũng liên quan (Dương Nguyên Khang, 1999 trích dẫn từ
Rogers và Milder, 1963).
2.5.4 Hàm lượng chất béo
Lá khoai mì có chứa khoảng 6 % ether chiết xuất, nhưng chỉ có một nửa
trong số này là một lipid. Hàm lượng chất béo có thể khác nhau đáng kể tùy thuộc
vào dinh dưỡng của đất và sự trưởng thành. Khang và Wiktorsson (1999) nhận xét
về tỉ lệ ether chiết xuất khoảng 7,75 %. Dương Nguyên Khang, 1999 trích dẫn từ
Khor và Tân (1981) báo cáo hàm lượng lipid lá sắn là 3,0 %.
2.5.5 Khoáng chất và vitamin
Lá khoai mì đã được chứng minh là khoáng chất phong phú, đặc biệt là Ca
và vi khoáng. Hàm lượng K, Mg, P, Zn, Mn giảm với các lá trưởng thành, trong khi
10
 


Ca, Na, Fe tăng (Dương Nguyên Khang, 1999 trích dẫn từ Ravindran và cộng sự,
1988). Lá khoai mì cũng giàu acid ascorbic (Dương Nguyên Khang, 1999 trích dẫn
từ Caldwell và Enoch, 1972; Watson, 1976) và vitamin A (Dương Nguyên Khang,
1999 trích dẫn từ FAO, 1972), và chứa một lượng đáng kể riboflavin (Dương
Nguyên Khang, 1999 trích dẫn từ Caldwell và Enoch, 1972). Tuy nhiên, sự mất mát
đáng kể vitamin, đặc biệt là acid ascorbic, có thể xảy ra trong quá trình trưởng thành
lá (Dương Nguyên Khang, 1999 trích dẫn từ Caldwell và Enoch, 1972), lưu trữ và
chế biến (Dương Nguyên Khang, 1999 trích dẫn từ Caldwell và Gim-Sai, 1973).
2.5.6 Tannin
Tannin đặc biệt là Condensed tannin trong lá khoai mì khoảng 3 % DM
(Khúc Thị Huệ, 2011 trích dẫn từ Netpana và cộng sự, 2001; Bùi Phan Thu Hằng và
Ledin, 2005). Tannin có khả năng làm giảm sản xuất khí methane và tăng hiệu quả

tổng hợp protein của vi sinh vật (Khúc Thị Huệ, 2011 trích dẫn từ Makkar và cộng
sự, 1995). Hàm lượng tannin cao hơn thường được tìm thấy trong lá khoai mì
trưởng thành, nhưng mức độ thấp khi thu hoạch ở giai đoạn còn non (Khúc Thị
Huệ, 2011 trích dẫn từ Wanapat, 2001). Tannin cô đặc ở mức độ vừa phải có tác
động tích cực về mặt giá trị dinh dưỡng thức ăn do tanin hình thành phức hợp
không hòa tan với protein trong khẩu phần, kết quả là protein có thể “thoát” khỏi
quá trình lên men vi sinh vật của dạ cỏ (Khúc Thị Huệ, 2011 trích dẫn từ Barry và
McNabb, 1999).
Thành phần tannin trong lá khoai mì tươi dao động từ 30 - 50 g / kg DM
(Khúc Thị Huệ, 2011 trích dẫn từ Ravindran, 1993) và 32,6 - 43 mg / kg trong lá
khoai mì phơi khô (Khúc Thị Huệ, 2011 trích dẫn từ Wanapat, 2003; Netpana và
cộng sự, 2001). Hàm lượng tannin trong tán lá khoai mì tươi giảm từ 3,51 % xuống
còn 2,42 % - 2,74 % khi được sấy khô và ủ chua.
Tannin cô đặc (CT) đã được chứng minh có thể làm sản xuất methane từ 13
đến 16% (Khúc Thị Huệ, 2011 trích dẫn từ Carulla và cộng sự, 2005; Grainger và
cộng sự, 2009; Waghorn và cộng sự, 2002; Woodward và cộng sự, 2004), chủ yếu
là do tác động trực tiếp trên methanogens. Tuy nhiên, tannin cô đặc (CT) nồng độ
cao (> 55 g CT / kg DM) có thể làm giảm lượng thức ăn ăn vào và khả năng tiêu
11
 


hóa (Khúc Thị Huệ, 2011 trích dẫn từ Beauchemin và cộng sự, 2008; Grainger và
cộng sự, 2009, Min và cộng sự, 2003). Saponin thực vật cũng đóng vai trò tiềm
năng trong việc làm giảm khí methane, bởi tác động khoáng protozoal (Khúc Thị
Huệ, 2011 trích dẫn từ Beauchemin và cộng sự, 2008).
2.5.7 Hydrogen cyanide (HCN)
Khoai mì có chứa hai cyanogenic glucosides, linamarin và lotaustralin (Hình
2.2), được tổng hợp với các acid amin valine và isoleucine là tiền thân (Khúc Thị
Huệ, 2011 trích dẫn từ Bokanga, 1994). Khi các mô bị gián đoạn, cyanogenic

glucosides được đưa vào tiếp xúc với β-glucosidase và α-hydroxynitrile lysases,
thủy phân chúng sinh ra HCN. Koch và cộng sự (1992) chứng minh rằng các
cyanogenic glucosides được sinh tổng hợp trong lá khoai mì, sau đó di chuyển và
tích lũy trong các mô thực vật theo tỷ lệ khác nhau. Lá khoai mì, bao gồm cả cuống
và lá, thường có chứa nồng độ cao nhất cyanogenic glucosides, có thể là 5 - 20 lần
so với nồng độ của cyanogenic glucosides trong gốc (Khúc Thị Huệ, 2011 trích dẫn
từ Bokanga, 1994). Trong tế bào, linamarin và lotaustralin chủ yếu được lưu trữ bên
trong các không bào (Khúc Thị Huệ, 2011 trích dẫn từ Vetter, 2000; Bokanga,
1994), trong khi các enzym linamarase, lotaustralinase, có khả năng thủy phân
cyanogenic glucosides, được đặt tại các thành tế bào (Khúc Thị Huệ, 2011 trích dẫn
từ Mkpong và cộng sự, 1990).
Một số báo cáo cho biết mức độ của cyanide trong lá khoai mì dao động
trong khoảng 10 - 110 mg HCN trên 100 g trọng lượng lá tươi, thấp nhất là 8
mg/100g (Khúc Thị Huệ, 2011 trích dẫn từ Wood, 1965) hoặc có thể hơn 400
mg/100g (Khúc Thị Huệ, 2011 trích dẫn từ Ravindran, 1988). Chew (1972) báo cáo
hàm lượng HCN là 17,4 - 62,2 mg/100g trọng lượng tươi trong 18 giống khoai mì
được khảo sát. Dương Tử Quỳnh và Oh (1979) khảo sát 31 giống lá cho kết quả
HCN dao động từ 12,5 – 85,5 mg/100g trọng lượng tươi.
Lá trưởng thành là một trong những yếu tố quan trọng nhất chi phối hàm
lượng cyanide và giảm nồng độ cyanide của lá già (Khúc Thị Huệ, 2011 trích dẫn từ
Ravindran và cộng sự, 1988). Trong lá non, mức độ cyanide trong cuống lá là cao

12
 


hơn so với cánh lá, và ngược lại trong lá già (Khúc Thị Huệ, 2011 trích dẫn từ de
Bruijn, 1973).
HCN là một yếu tố kháng dinh dưỡng trong lá khoai mì làm thức ăn cho
động vật, theo báo cáo trong nhiều nghiên cứu (Khúc Thị Huệ, 2011 trích dẫn từ

Poonam và Hahn, 1984; Dufour, 1988; Ravindran, 1993; Wanapat, 2008). Về
nguyên tắc, cyanogen bị thủy phân bởi các enzyme để giải phóng HCN, có thể xảy
ra trong dạ cỏ hoạt động của vi khuẩn. Sau đó, HCN được hấp thu nhanh vào máu
và khử độc tố trong gan bởi enzyme rhodanese, chuyển đổi HCN thành thiocyanate
được bài tiết trong nước tiểu (Khúc Thị Huệ, 2011 trích dẫn từ Kumar, 1992). Tuy
nhiên, các ion xyanua vượt quá ức chế oxidase cytochrome ngăn chặn sự hình thành
ATP và các mô bị thiếu thốn năng lượng và tử vong nhanh chóng.

Hình2.2 Cơ cấu của các cyanogenic glucosides linamarin và lotaustralin
(Morant và cộng sự, 2008)
2.6 Tiềm năng của lá khoai mì như nguồn by-pass protein cho động vật nhai lại
Khoai mì là một cây trồng quan trọng ở các nước nhiệt đới. Sau khi thu
hoạch củ, mỗi ha khoai mì có thể cung cấp một số lượng lớn lá. Nhiều nước đang
phát triển đang phải đối mặt với vấn đề thách thức của gia tăng dân số nhanh và suy
giảm tài nguyên thiên nhiên. Với việc sử dụng ngày càng gia tăng nhu cầu các loại
hạt ngũ cốc cho con người, (Sangkhom, 2011 trích dẫn từ Manihot esculenta
Crantz) khoai mì đã được xác định là một nguồn thức ăn thay thế cho thức ăn dạng
hạt trong khẩu phần của động vật, nếu được bổ sung thêm protein, khoáng chất và
các vitamin thiết yếu.
13