TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG NGUYỄN THỊ THU HỒNG ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC MỨC TANNIN TRONG CÂY MAI DƯƠNG (Mimosa pigra L.) LÊN Q TRÌNH SINH KHÍ, SỰ LÊN MEN VÀ VI SINH VẬT DẠ CỎ CHUYÊN ĐỀ LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH: CHĂN NUÔI 2014 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG NGUYỄN THỊ THU HỒNG ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC MỨC TANNIN TRONG CÂY MAI DƯƠNG (Mimosa pigra L.) LÊN Q TRÌNH SINH KHÍ, SỰ LÊN MEN VÀ VI SINH VẬT DẠ CỎ CHUYÊN ĐỀ LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH CHĂN NUÔI ĐỘNG VẬT MÃ SỐ : 62.62.01.05 Cán hướng dẫn Ts HỒ QUẢNG ĐỒ 2014 MỤC LỤC Giới thiệu Tổng quan tài liệu 2.1 Tổng quan tannin 2.1.1 Hợp chất tannin 2.1.2 Tannin ảnh hưởng tiêu hóa in vitro 2.1.2.1 Tannin ảnh hưởng pH cỏ 2.1.2.2 Tannin ảnh hưởng NH3 2.1.2.3 Tannin ảnh hưởng sinh khí mêtan 2.1.2.4 Tannin ảnh hưởng số lượng Protozoa 2.1.3 Các phương pháp định lượng tannin 2.2 Các thực liệu thí nghiệm 10 2.2.1 Cây Mai dương 10 2.2.2 Rau muống 11 2.2.3 Cỏ lông para 12 Phương tiện phương pháp nghiên cứu 12 Kết thảo luận 20 4.1 Thành phần hóa học thực liệu thí nghiệm 20 4.2 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng bổ sung mức độ tannin 22 phần lên sinh khí, lên men vi sinh vật cỏ với phần cỏ lơng para 4.3 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng bổ sung mức độ tannin 26 phần lên sinh khí, lên men vi sinh vật cỏ với phần rau muống Kết luận đề nghị 31 Tài liệu tham khảo 32 DANH SÁCH BẢNG Bảng Tỉ lệ tiêu hóa In vitro vật chất khô (IVDMD), chất hữu i (IVOMD) protein thô (IVCPD) phần với mức tannin khác Bảng Thành phần thực liệu thí nghiệm (Tỉ lệ % tính vật chất khơ) Bảng Thành phần thực liệu thí nghiệm (Tỉ lệ % tính vật chất khơ) Bảng Lượng cân hóa chất có lít dung dịch đệm Bảng Thành phần hóa học thực liệu thí nghiệm Bảng Giá trị pH, hàm lượng NH 3, số lượng Protozoa tỉ lệ tiêu hóa vật chất khơ phần thí nghiệm Bảng Thể tích khí tổng số, tỉ lệ CH , CH4 (ml) tỉ lệ CO2 phần thí nghiệm Bảng Giá trị pH, hàm lượng NH 3, số lượng Protozoa tỉ lệ tiêu hóa vật chất khơ phần thí nghiệm Bảng Bảng Thể tích khí tổng số, tỉ lệ CH tỉ lệ CO2 phần thí nghiệm 14 14 16 21 23 24 27 29 DANH SÁCH HÌNH Hình 1: Hàm lượng Protein thô cọng mai dương thời điểm thu cắt, % vật chất khơ Hình 2: Hàm lượng tannin mai dương thời điểm thu cắt, % vật chất khơ Hình Chai thủy tinh đựng mẫu ủ Hình Các chai đựng ủ đặt water-bath kiểm soát nhiệt độ 38 oC Hình Tương quan mức bổ sung tannin phần với tổng lượng khí sinh sau 24 ủ Hình Tương quan mức bổ sung tannin phần với lượng khí mêtan sinh sau 24 ủ Hình Tương quan mức bổ sung tannin phần với tổng lượng khí sinh sau 24 ủ Hình Tương quan mức bổ sung tannin phần với lượng khí mêtan sinh sau 24 ủ DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VCK VFA CHC IVDMD IVOMD IVCPD CT Vật chất khô Axit béo dễ bay Chất hữu Tỉ lệ tiêu hóa In vitro vật chất khơ Tỉ lệ tiêu hóa In vitro chất hữu Tỉ lệ tiêu hóa In vitro protein thô tannin cô đặc (condensed tannins) ii 11 11 15 16 25 26 30 30 iii Giới thiệu Đặc điểm bật tiêu hóa gia súc nhai lại lên men thức ăn cỏ nhờ vào hoạt động hệ vi sinh vật cỏ Quá trình lên men thức ăn sản phẩm cuối từ trình lên men yếu tố quan trọng việc cải thiện dinh dưỡng cho gia súc nhai lại Hệ vi sinh vật gia súc nhai lại có khả sử dụng nguồn thức ăn thô xơ mà người gia súc khác không sử dụng để tạo sản phẩm giá trị cao Điều cho phép chăn nuôi gia súc nhai lại dựa nguồn thức ăn bị cạnh tranh phát triển bền vững Nhờ có protein vi sinh vật cỏ mà gia súc nhai lại nói chung phụ thuộc vào chất lượng protein thô thức ăn động vật dày đơn chúng có khả biến đổi hợp chất chứa nitơ đơn giản urê thành protein có giá trị sinh học cao, giảm nhu cầu axit amin không thay Khả vi sinh vật có ý nghĩa kinh tế lớn giảm chi phí cho thức ăn chứa protein thật với mức giá cao Quần thể vi sinh vật cỏ phong phú phức tạp, có nhiều chức tiêu hóa khác nhau, có độ mẫn cảm thấp chất kháng dinh dưỡng thức ăn, có khả sử dụng chất khống vơ có khả tổng hợp số vitamin Bên cạnh vấn đề khí mêtan chăn ni gia súc nhai lại gây vấn đề quan tâm với chế làm rõ Giảm thiểu thải khí mêtan từ gia súc nhai lại đạt hai mục đích giảm khí nhà kính tồn cầu, nâng cao hiệu sử dụng thức ăn Có nhiều cách để giảm thải khí mêtan từ gia súc nhai lại thay đổi đường trao đổi chất, thay đổi tổ hợp vi sinh vật cỏ hay tác động để thay đổi sinh lý tiêu hóa cỏ (Martin ctv, 2008) Chiến lược giảm CH4 cỏ tìm cách giảm tạo hydro, ngăn chăn hạn chế trình hình thành CH 4, đưa hydro vào sản phẩm trao đổi chất khác tạo bể chứa H khác Chiến lược dinh dưỡng giảm thiểu mêtan dựa sở nguyên lý (O’Mara ctv, 2008) Sử dụng hợp chất thứ cấp chất tách chiết từ thực vật tannin saponin Đối với thức ăn chứa Tannin, việc ức chế trình sinh mêtan chủ yếu tannin cô đặc (Martin ctv, 2008) Mặc dù tannin chung coi chất kháng dinh dưỡng, nồng độ tannin thấp định làm thay đổi trình lên men cỏ (Bhatta ctv, 2002) tổng hợp protein vi sinh vật (Bhatta ctv, 2001) Tannin làm giảm sản xuất CH4 cỏ bao gồm loại đậu ôn đới chất chiết xuất tanin tinh khiết (Roth ctv, 2002) Do đề tài thực nhằm mục đích xác định tỉ lệ tiêu hóa sinh khí mêtan phần với mức tannin mai dương điều kiện In vitro Tổng quan tài liệu 2.1 Tổng quan tannin 2.1.1 Hợp chất tannin Tannin nhóm phức hợp hợp chất polyphenolic tìm thấy loạt lồi thực vật thường tiêu thụ động vật nhai lại Các tannin phân bố rộng khắp loài thực vật, đặc biệt bụi họ đậu thân thảo Tannin có nhiều phận trồng phận có giá trị ví dụ non hoa (Terril ctv, 1992) Tannin coi có tác dụng bất lợi có lợi tùy thuộc vào nồng độ, chất chúng, loài động vật, trạng thái sinh lý động vật thành phần thực liệu phần Loài dê có khả tiêu thụ lượng lớn giàu tannin mà không biểu triệu chứng ngộ độc, diện proline có nước bọt có khả phân hủy hàm lượng tannin đáng kể, mà điều khơng có lồi động vật nhai lại khác Tác động tiêu cực tannin làm giảm mức ăn vào, trực tiếp tính chất làm se thức ăn tannin gián tiếp cách giảm khả tiêu hoá thức ăn (Makkar, 2003) Tác dụng có lợi tannin thức ăn thơ xanh có chứa hàm lượng thấp tannin ăn vào, việc bảo vệ protein từ phân hủy vi sinh vật (VSV) tăng số lượng protein không bị phân hủy vào ruột non (Barry ctv, 1986) Ngoài ra, số lượng lớn sinh khối vi sinh vật xuống ruột non hiệu tổng hợp protein vi sinh vật (Getachew ctv, 2000) Tuy nhiên, nồng độ tannin cao phần có liên quan giảm khả tiêu hóa chất hữu (Silanikove ctv, 1997) Polyphenol hay có chứa chất tannin giảm CH4, sử dụng chiến lược phần giảm mêtan (CH4)phát thải từ động vật nhai lại Tổng phenol tổng tannin yếu tố dự báo tốt tiềm giảm CH Mêtan giảm cách bổ sung axit phenolic tương đối nhỏ (lên đến 6,3%) ảnh hưởng axit phenolic giảm CH phụ thuộc vào nguồn gốc nồng độ áp dụng Thứ tự phenol đơn giản để giảm CH axit caffeic > p - coumaric > ferulic > cinnamic Đối với thức ăn chứa tanin, việc ức chế trình sinh mêtan chủ yếu tannin cô đặc (CT: condensed tannins) (Martin ctv, 2008) Có hai chế hoạt động tannin (Tavendale ctv, 2005) tannin ảnh hưởng trực tiếp đến hình thành mêtan ảnh hưởng gián tiếp đến giảm tạo hydro tỷ lệ phân giải thức ăn cỏ thấp 2.1.2 Tannin ảnh hưởng tiêu hóa In vitro Trong báo cáo Tan ctv (2011) thí nghiệm với mức độ khác tannin cô đặc tinh khiết chiết xuất từ Leucaena leucocephala để đánh giá ảnh hưởng chúng sản sinh CH4, q trình lên men cỏ thơng số pH, tiêu hóa vật chất khơ (VCK) nồng độ axit béo dễ bay (VFA ) quần thể vi khuẩn sinh mêtan cỏ động vật nguyên sinh điều kiện In vitro Nồng độ tannin cô đặc (đối chứng), 10, 15, 20, 25 30 mg với 500 mg cỏ guinea khô (Panicum maximum) với 40 ml dịch cỏ ủ 24 cách sử dụng hệ thống ống nghiệm sản xuất khí Kết cho thấy tổng khí (ml/g VCK) giảm với tốc độ giảm (tuyến tính P