Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu
Chế phẩm sinh học dạng bột do Viện Chăn nuôi và Viện Vi sinh vật phối hợp nghiên cứu và sản xuất gồm:
- Chế phẩm A: Enzyme từ nấm Aspergillus niger, hoạt tính xenlulaza 200UI/g, xylanaza 1200UI/g
Product C contains strains of Lactobacillus spp, Bacillus spp, and Saccharomyces at a concentration of 10^9 CFU/g, along with enzymes from Aspergillus niger, including cellulase at 200 UI/g, xylanase at 1000 UI/g, and amylase at 900 UI/g.
Ghi chú: Enzyme từ nấm Aspergillus niger đây là chủng nấm an toàn có thể dùng trong công nghệ sinh học chế biến thức ăn chăn nuôi
- Thân cây ngô tươi sau thu bắp
Địa điểm và thời gian nghiên cứu
- Địa điểm nghiên cứu: Thí nghiệm được tiến hành tại Trung tâm thực nghiệm và bảo tồn, Viện Chăn nuôi
- Thời gian nghiên cứu: Thí nghiệm được tiến hành từ tháng 7/2015 đến tháng 2/2016.
Nội dung nghiên cứu
Đề tài tiến hành nghiên cứu 2 nội dung:
- Nội dung 1: Ảnh hưởng của việc bổ sung chế phẩm sinh học đến tốc độ và đặc điểm sinh khí khi lên men in vitro gas production trên bông
Việc bổ sung chế phẩm sinh học có ảnh hưởng tích cực đến tốc độ và đặc điểm sinh khí trong quá trình lên men in vitro của một số loại thức ăn thô, như cỏ voi Nghiên cứu cho thấy rằng các chế phẩm này không chỉ tăng cường khả năng tiêu hóa mà còn cải thiện hiệu suất sản xuất khí, từ đó nâng cao giá trị dinh dưỡng của thức ăn chăn nuôi Sự ứng dụng các chế phẩm sinh học trong chăn nuôi có thể góp phần tối ưu hóa quy trình lên men, mang lại lợi ích kinh tế cho người chăn nuôi.
45 ngày, thân cây ngô tươi sau thu bắp, rơm lúa khô và cỏ khô Pangola).
Phương pháp nghiên cứu
3.4.1 Phân tích thành phần hóa học
Tất cả các loại thực phẩm đều được lấy mẫu và phân tích thành phần hóa học tại Phòng phân tích thức ăn và sản phẩm chăn nuôi, Viện Chăn nuôi, với các chỉ tiêu như chất khô, protein thô, xơ thô, lipid, khoáng tổng số, NDF, ADF và ADL.
- Chất khô phân tích theo TCVN 4326-2007; -
Protein thô phân tích theo TCVN 4328-2001;
- Xơ thô phân tích theo TCVN 4329-2007;
- Lipid phân tích theo TCVN 4331-2007;
- NDF, ADF và ADL phân tích theo Goering và Van Soest
(1970); - Khoáng tổng số phân tích theo TCVN 4327-2007
3.4.2 Thí nghiệm in vitro gas production a/ Nguyên vật liệu
2 bò đực Lai Sind mổ lỗ dò có gắn canula
- Chế phẩm sinh học A và C (dạng bột do Viện Chăn nuôi và Viện Vi sinh vật phối hợp nghiên cứu và sản xuất)
- Mẫu thử nghiệm: Bông, cỏ voi 45 ngày tuổi, thân cây ngô tươi sau thu bắp, cỏ khô Pangola, rơm lúa khô được nghiền qua mắt sàng 1mm
- Hóa chất và các dụng cụ làm thí nghiệm in vitro gas production b/ Phương pháp tiến hành
Bò được nuôi tại chuồng và cho ăn 25kg cỏ voi mỗi ngày, với hàm lượng chất khô là 19,89% và protein thô là 9,19% Khẩu phần này đảm bảo tối ưu cho quá trình phân giải cellulose Dịch dạ cỏ được thu thập từ 2 bò vào buổi sáng trước khi cho ăn.
Thí nghiệm in vitro gas production được tiến hành theo thủ tục của Menke và Steingass (1988), gồm các bước:
Chuẩn bị mẫu thức ăn, xylanh và dịch dạ cỏ Chuẩn bị dung dịch đệm và pha
Mẫu sấy khô và nghiền mẫu đến 1mm
Khối lượng mẫu cần cho một xilanh là 200 mg Mẫu được đặt vào phần cuối của xilanh Để đảm bảo hoạt động trơn tru, cần bôi trơn pít tông bằng vaselin trước khi đẩy pít tông sát vào mẫu và sau đó đậy kín lại.
Xilanh chứa mẫu cần được bảo quản trong tủ ấm ở nhiệt độ 39°C qua đêm, sau đó tiếp tục giữ ở nhiệt độ này cho đến khi tiến hành lấy dịch dạ cỏ và chuẩn bị dung dịch đệm.
Xilanh không chứa mẫu (blank) và mẫu chuẩn, cần phải đặt vào đầu, giữa và cuối của giá xilanh khi thí nghiệm
Mẫu nghiên cứu cần lần nhắc lại 3 lần và phải đặt tách biệt ở đầu, giữa và cuối của giá ống nghiệm
* Các dung dịch cần có
Dung dịch khoáng đa lượng
Hoà với nước cất thành 1 lít dung dịch
Hoà với nước cất thành 1 lít dung dịch
Dung dịch khoáng vi lượng 13,2g CaCl 2 2H 2 O
Hoà với nước cất thành 100ml
Dung dịch Resazurin 100mg resazurin
Hoà với nước cất thành 100ml
- Từng phần của dung dịch đệm cần phải được chuẩn bị trước khi tiến hành thí nghiệm
Chuẩn bị dung dịch đệm 2 ngay trước khi tiến hành thí nghiệm bằng cách trộn các dung dịch đã được chuẩn bị vào bình tam giác Cách pha dung dịch đệm 2 cần được thực hiện cẩn thận để đảm bảo độ chính xác trong thí nghiệm.
Lưu ý: Dung dịch đệm 2 chỉ trộn trước khi tiến hành mỗi lần thí nghiệm
- Làm ấm dung dịch đến 39 o C sau đó cho dung dịch khử vào
Đặt bình tam giác chứa dung dịch đệm vào bể nước có nhiệt độ ổn định 39 o C trong 25-30 phút Sau đó, cho dung dịch khử vào và sục khí CO2 vào dung dịch cho đến khi mẫu chuyển sang màu hồng và sau đó thành màu sáng Đảm bảo độ pH của dung dịch nằm trong khoảng 7-7,3.
Dịch dạ cỏ được lấy từ 2 bò vào buổi sáng trước khi cho ăn, khoảng 1 lít mỗi con, sau đó trộn đều với nhau Để đảm bảo thành phần và hoạt lực của vi sinh vật trong dạ cỏ ổn định, dịch này cần được đổ vào một bình kín để duy trì môi trường yếm khí Ngoài ra, dịch phải được giữ ấm ở nhiệt độ 38 độ C cho đến khi pha chế.
Để đảm bảo kết quả sinh khí trong thí nghiệm chính xác, cần lọc bỏ những hạt thức ăn lớn bằng vải xô, nhằm loại trừ các mảnh thức ăn lớn còn sót lại trong dịch dạ cỏ.
Tỷ lệ pha trộn giữa dung dịch đệm 2 và dịch dạ cỏ là 2:1 Cụ thể, hỗn hợp dịch dạ cỏ từ hai con bò với số lượng tương đương được trộn đều và cho vào bình tam giác cùng với dung dịch đệm 2 theo tỷ lệ đã quy định.
- Bình tam giác phải giữ trong bình nước ấm 39 0 C, liên tục sục khí CO 2 và khuấy đều co đến khi đã chuẩn bị xong xilanh
Tiến hành thí nghiệm sinh khí in vitro trên bông với mẫu 200mg trong mỗi xilanh, ủ ở 39°C qua đêm Ngày hôm sau, bổ sung chế phẩm A và C theo tỷ lệ 1‰ đến 17‰ (theo chất khô) Pha dung dịch đệm và bơm 30ml hỗn hợp dịch dạ cỏ vào xilanh có mẫu và chế phẩm Đặt xilanh vào tủ ấm 39°C và ghi lại thể tích khí sinh ra theo phương pháp in vitro gas production của Menker và Steingass (1988).
* Ghi chép và xử lý số liệu
- Lượng khí sinh ra khi lên men in vitro của bông được ghi chép tại các thời điểm 3, 6, 9, 12, 24, 48, 72 và 96 giờ
- Ghi chép số ml trên xilanh ở thời điểm bắt đầu 0 giờ
- Ghi chép số ml khí trên xilanh ở các thời điểm thích hợp
- Cho khí thoát ra nếu lượng khí trong xilanh >60ml
Thời gian đọc có thể được lập kế hoạch như sau:
Lượng khí tích luỹ trong quá trình lên men in vitro được xác định bằng công thức: Khí tích luỹ (ml) = Lượng khí sinh ra tại thời điểm t (ml) - Giá trị trung bình lượng khí sinh ra tại thời điểm t (ml) của các xilanh không chứa mẫu (blank) Động thái sinh khí trong 96 giờ lên men in vitro được tính theo phương trình của Orskov và McDonald (1979).
- P: giá trị lượng khí sinh ra ở khoảng thời gian t (ml),
- a: lượng khí ban đầu (ml),
- b: lượng khí sinh ra trong khi lên men (ml),
- (a + b): tiềm năng khí sinh ra (ml),
- c: hằng số tốc độ khí sinh ra (phần/giờ),
Nội dung 2: Từ kết quả thu được sẽ tìm ra 3 mức bổ sung chế phẩm
Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá hiệu quả của chế phẩm sinh học C trong việc cải thiện tốc độ và đặc điểm sinh khí trong quá trình lên men in vitro thức ăn thô, bao gồm cỏ voi 45 ngày tuổi, thân cây ngô tươi sau thu hoạch, cỏ khô Pangola và rơm lúa khô Ba mức bổ sung chế phẩm C sẽ được thử nghiệm để xác định tác động của chúng đến sản lượng khí sinh ra trong quá trình lên men.
Phương pháp tiến hành, ghi chép, xử lý số liệu: tương tự như nội dung 1
Phương pháp xử lý số liệu
Số liệu được xử lý thô trên bảng tính Excel 2013, sau đó được xử lý trên phần mềm MINITAB 16 (Mỹ), sử dụng mô hình như sau:
Trong đó: X ij : giá trị quan sát thứ j của yếu tố thí nghiệm i,
: trung bình tổng thể, i : ảnh hưởng của yếu tố thí nghiệm (chế phẩm) , e ij : sai số ngẫu nghiên
Nếu phương sai cho kết quả ảnh hưởng rõ rệt thì sử dụng phép thử t-student để so sánh sai số giữa các cặp số trung bình.
Kết quả thảo luận
Thành phần hóa học của các loại thức ăn thí nghiệm
Để đánh giá tác động của chế phẩm sinh học đến tốc độ và đặc điểm sinh khí trong quá trình lên men in vitro của một số loại thức ăn thô, việc đầu tiên cần làm là xác định thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của các loại thức ăn này Kết quả về thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của các mẫu thức ăn được thể hiện trong bảng 4.1.
Bảng 4.1 Thành phần hóa học của các loại thức ăn thí nghiệm
Ghi chú: VCK: vật chất khô, NDF: xơ không tan trong chất tẩy trung tính, ADF: xơ không tan trong chất tẩy axit.
Rơm có thành phần hóa học bao gồm 88,70% vật chất khô, 5,64% protein thô, 1,45% lipid thô, 44,76% dẫn xuất không nitơ, 34,88% xơ thô, 73,11% NDF và 40,65% ADF, cùng với 13,28% khoáng tổng số So với các loại thức ăn khác như cỏ voi, thân cây ngô và cỏ khô pangola, rơm có hàm lượng vật chất khô cao nhất nhưng lại nghèo protein và lipid Hàm lượng khoáng tổng số và vật chất khô của rơm thấp hơn so với nghiên cứu của Vũ Duy Giảng (2008), trong đó vật chất khô và khoáng tổng số lần lượt là 90,3% và 15,4% NDF và ADF theo kết quả của tác giả này cũng thấp hơn so với nghiên cứu hiện tại, với NDF và ADF lần lượt là 70,1% và 39,7%.
Các thành phần hóa học của cỏ khô pangola bao gồm VCK, xơ thô, NDF và ADF lần lượt là 87,66%; 36,21%; 78,19%; 42,23%, cao hơn so với hàm lượng vật chất khô trong nghiên cứu của Đinh Văn Mười (2012) là 86,49% Tuy nhiên, hàm lượng xơ thô, NDF, ADF lại thấp hơn so với kết quả của tác giả này, với các chỉ số lần lượt là 41,31%; 80,3%; 47,51% Đồng thời, hàm lượng protein trong nghiên cứu này cũng thấp hơn so với công bố của Hoàng Chung và cộng sự (2004) là 8,88% Sự khác biệt này có thể do nguồn gốc nguyên liệu thức ăn, điều kiện khí hậu và đất đai ở từng vùng khác nhau.
Cỏ voi là nguồn thức ăn thô xanh với hàm lượng vật chất khô thấp (19,89%) và protein cao hơn so với rơm và cỏ khô Pangola Mặc dù hàm lượng xơ thô, NDF và ADF của cỏ voi lần lượt là 34,04%; 63,22%; 37,65%, nhưng vẫn thấp hơn so với rơm và cỏ khô Pangola Các thành phần hóa học của cỏ voi bao gồm VCK (19,98%), protein thô (9,19%), lipid (2,34%), dẫn xuất không nitơ (43,57%), xơ thô (34,04%), NDF (63,22%), ADF (37,65%) và khoáng tổng số (10,86%), cho thấy giá trị dinh dưỡng cao hơn so với các nghiên cứu trước đó của Đinh Văn Mười.
Nghiên cứu năm 2012 đã chỉ ra rằng thành phần vật chất khô, lipid thô và xơ thô của thân cây ngô lần lượt đạt 19,89%; 2,34%; 34,04%, nhưng lại thấp hơn về protein thô (13,18%), NDF (63,22%) và ADF (37,65%) Các thành phần hóa học của thân cây ngô bao gồm VCK, protein thô, lipid, dẫn xuất không nitơ, xơ thô, NDF, ADF và khoáng tổng số có tỷ lệ lần lượt là 18,00%; 9,89%; 2,39%; 59,26%; 22,80%; 61,38%; 30,40%; 5,67% Kết quả này thấp hơn so với nghiên cứu của Đinh Văn Mười (2012), trong đó vật chất khô, protein thô, lipid thô, xơ thô, NDF, ADF và khoáng tổng số lần lượt là 20,87%; 10,73%; 29,14%; 66,19%; 35,56%; 8,65%.
Tốc độ và động thái sinh khí in vitro của bông
Phương pháp đo lượng khí lên men in vitro của Menke and Steingass
Phương pháp được đề xuất vào năm 1988 nhằm đánh giá gián tiếp khả năng tiêu hóa xơ thô ở dạ cỏ thông qua việc xác định lượng khí sinh ra và các axit béo bay hơi do vi sinh vật phân giải chất hữu cơ Khi cellulose và các loại xơ khác bị lên men yếm khí, chúng sẽ tạo ra axit béo bay hơi, CO2, CH4 và một lượng nhỏ khí hydro (Schofield et al., 1994) Nghiên cứu này cũng nhằm xác định liều lượng bổ sung chế phẩm phù hợp bằng cách đánh giá tốc độ và đặc điểm sinh khí in vitro của bông gòn, một nguyên liệu giàu cellulose tinh khiết.
4.2.1 Lượng khí sinh ra trong thí nghiệm in vitro của bông
Thí nghiệm được thực hiện bằng cách bổ sung chế phẩm A và C với các mức 1‰, 3‰, 5‰, 7‰, 9‰, 11‰, 13‰, 15‰ và 17‰ (theo chất khô của bông) và lặp lại ba lần Mỗi mức bổ sung được đưa vào ba xylanh đặt ở vị trí khác nhau trong cùng một giá Kết quả sinh khí được tính trung bình ở các thời điểm khác nhau, cho phép xác định lượng khí sinh ra từ các mức bổ sung chế phẩm khác nhau.
Lượng khí sinh ra khi lên men in vitro bông với các mức bổ sung chế phẩm A được trình bày chi tiết trong bảng 4.2 và hình 4.1, 4.2 Kết quả cho thấy ảnh hưởng rõ rệt của các mức bổ sung chế phẩm đến lượng khí sinh ra (ml/200mg chất khô).
Ghi chú: a, b, c, d, e,…Các giá trị trung bình trong cùng một cột với các chữ cái khác nhau là khác
Bổ sung chế phẩm A vào bông ảnh hưởng mạnh đến lượng khí sinh ra trong quá trình lên men in vitro Kết quả cho thấy, lượng khí sinh ra tăng đáng kể từ 3h đến 48h, sau đó giảm dần từ 72h đến 96h Tại thời điểm 24h, có sự khác biệt rõ rệt về lượng khí sinh ra giữa các mức bổ sung chế phẩm với P