Hoàn Thiện Quy Trình Ủ Chua Rơm Rạ Làm Thức Ăn Gia Súc Trong Luận Văn Thạc Sĩ

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hoàn thiện quy trình ủ chua rơm rạ làm thức ăn gia súc, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên nhân, đề xuất giải pháp cải thiện thực tiễn.

• Tác giả: Hoàng Thị Lâm Quỳnh
• Người hướng dẫn: Th.S Phạm Thị Tuyết Mai
• Trường học: Đại học Nông Lâm Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm
• Đề tài: Hoàn Thiện Quy Trình Ủ Chua Rơm Rạ Làm Thức Ăn Gia Súc
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp đại học
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG KHÓA LUẬN
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC VIẾT TẮT
• 1. PHẦN 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Mục đích nghiên cứu
• 1.2. Yêu cầu của đề tài
• 1.3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tế
• 1.3.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 2. PHẦN 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
• 2.1. Cơ sở khoa học của đề tài
• 2.2. Khái niệm ủ chua
• 2.3. Cơ sở khoa học của phương pháp ủ chua
• 2.4. Hệ vi sinh vật trong thức ăn ủ chua
• 2.5. Sự sinh trưởng và phát triển của VSV trong quá trình ủ chua
• 2.6. Kỹ thuật ủ chua
• 2.6.1. Hố ủ và địa điểm ủ
• 2.6.2. Nguyên liệu
• 3. PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 4. PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 5. PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Quy trình ủ chua rơm rạ

Quy trình ủ chua rơm rạ là một phương pháp bảo quản thức ăn gia súc hiệu quả, đặc biệt trong điều kiện khí hậu thất thường. Quy trình này bao gồm các bước chính như chuẩn bị nguyên liệu, bổ sung phụ gia, và kiểm soát điều kiện ủ. Ủ chua rơm rạ giúp tăng giá trị dinh dưỡng và kéo dài thời gian bảo quản thức ăn. Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa các yếu tố như độ ẩm, kích thước nguyên liệu, và tỷ lệ phụ gia để đạt hiệu quả cao nhất.

1.1. Chuẩn bị nguyên liệu

Nguyên liệu chính là rơm rạ, được thu thập và xử lý để đảm bảo độ ẩm và kích thước phù hợp. Độ ẩm lý tưởng cho quá trình ủ chua là 70-80%, giúp vi khuẩn lactic hoạt động hiệu quả. Kích thước nguyên liệu cũng ảnh hưởng đến tốc độ lên men, với kích thước nhỏ hơn giúp tăng diện tích tiếp xúc và thúc đẩy quá trình lên men.

1.2. Bổ sung phụ gia

Các phụ gia như rỉ mật và urê được bổ sung để cung cấp nguồn dinh dưỡng cho vi khuẩn lactic. Rỉ mật chứa đường, giúp tăng tốc độ lên men, trong khi urê cung cấp nitơ, thúc đẩy sự phát triển của vi sinh vật. Tỷ lệ phụ gia được nghiên cứu kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu quả tối ưu.

II. Thức ăn gia súc từ rơm rạ

Thức ăn gia súc được sản xuất từ rơm rạ ủ chua có giá trị dinh dưỡng cao, đặc biệt là protein và năng lượng. Quá trình ủ chua giúp cải thiện khả năng tiêu hóa và hấp thụ thức ăn của gia súc. Nghiên cứu này đánh giá sự thay đổi các chỉ tiêu hóa sinh của rơm rạ sau khi ủ, bao gồm pH, độ chua, và hàm lượng dinh dưỡng.

2.1. Đánh giá chất lượng

Các chỉ tiêu hóa sinh như pH và độ chua được theo dõi để đánh giá chất lượng sản phẩm. pH lý tưởng cho thức ăn ủ chua là 4-4.5, giúp ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây thối. Độ chua cao cho thấy quá trình lên men diễn ra hiệu quả, với sự tích lũy axit lactic.

2.2. Ứng dụng trong chăn nuôi

Thức ăn gia súc từ rơm rạ ủ chua được sử dụng rộng rãi trong chăn nuôi, đặc biệt là ở các vùng nông thôn. Sản phẩm này giúp giảm chi phí thức ăn và nâng cao hiệu quả kinh tế trong chăn nuôi gia súc.

III. Kỹ thuật và phương pháp ủ chua

Kỹ thuật ủ chua và phương pháp ủ chua được nghiên cứu để tối ưu hóa quá trình lên men. Các yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm, và điều kiện yếm khí được kiểm soát chặt chẽ. Nghiên cứu này cũng đề xuất các phương pháp cải tiến để nâng cao chất lượng sản phẩm.

3.1. Điều kiện ủ chua

Điều kiện yếm khí là yếu tố quan trọng trong quá trình ủ chua, giúp vi khuẩn lactic phát triển mạnh. Nhiệt độ và độ ẩm cũng được kiểm soát để đảm bảo quá trình lên men diễn ra thuận lợi.

3.2. Cải tiến kỹ thuật

Các phương pháp cải tiến như bổ sung vi khuẩn lactic và sử dụng hố ủ kín được đề xuất để nâng cao hiệu quả của quá trình ủ chua. Những cải tiến này giúp tăng chất lượng và thời gian bảo quản thức ăn.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Việt Nam là một quốc gia nông nghiệp với khoảng 3/4 dân số sinh sống tại khu vực nông thôn, phụ thuộc vào chăn nuôi và trồng trọt. Mặc dù quá trình cơ giới hóa nông nghiệp đang diễn ra, chăn nuôi đại gia súc (trâu, bò) vẫn giữ vai trò thiết yếu trong việc cung cấp sức kéo và giá trị kinh tế. Tuy nhiên, sản xuất chăn nuôi gặp trở ngại lớn do điều kiện thời tiết thất thường, mang tính mùa vụ, dẫn đến sự thiếu hụt nguồn thức ăn thô xanh nghiêm trọng vào mùa khô ở miền Nam và mùa đông giá rét ở miền Bắc. Cùng với áp lực gia tăng dân số, quỹ đất tự nhiên cho bãi chăn thả ngày càng thu hẹp, đòi hỏi phải tận dụng tối đa các nguồn phụ phẩm nông nghiệp sẵn có.

Tại Việt Nam, ước tính mỗi năm có khoảng 20 triệu tấn rơm lúa được thải ra sau thu hoạch. Dù là nguồn nguyên liệu dồi dào, rơm lúa khô có hàm lượng xơ cao, nghèo protein và khoáng chất, thể tích cồng kềnh khó vận chuyển, đồng thời giá trị dinh dưỡng và tỷ lệ tiêu hóa rất thấp khi cho gia súc ăn trực tiếp mà không qua xử lý. Phương pháp ủ chua truyền thống tại các nông hộ hiện nay chủ yếu làm thủ công, dựa vào hệ vi sinh vật tự nhiên sẵn có trên bề mặt nguyên liệu, dẫn tới chất lượng thành phẩm không đồng đều, giá trị dinh dưỡng thấp, thời gian bảo quản ngắn và cảm quan kém. Để khắc phục các hạn chế này, tác giả Hoàng Thị Lâm Quỳnh đã thực hiện khóa luận tốt nghiệp với đề tài "Hoàn thiện quy trình ủ chua rơm rạ làm thức ăn gia súc" thuộc chuyên ngành Công nghệ Thực phẩm, Khoa Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên (năm 2015).

Mục đích nghiên cứu:

• Hoàn thiện quy trình công nghệ ủ chua rơm rạ làm thức ăn gia súc nhằm cải thiện giá trị dinh dưỡng và kéo dài thời gian bảo quản.

Nhiệm vụ và yêu cầu nghiên cứu của đề tài gồm 3 nội dung chính:

1. Nghiên cứu trạng thái nguyên liệu thích hợp cho quá trình ủ chua (xác định kích thước đoạn rơm và độ ẩm nguyên liệu).
2. Nghiên cứu tỷ lệ bổ sung các thành phần phụ gia (xác định tỷ lệ rỉ mật đường, tỷ lệ urê, khảo sát kết hợp đồng thời urê và rỉ mật, khảo sát bổ sung thức ăn tinh gồm bột sắn và cám gạo).
3. Đánh giá sự thay đổi các chỉ tiêu hóa sinh của sản phẩm sau khi ủ (xác định lượng axit tổng số, lượng axit lactic sinh ra, hàm lượng protein thô và hàm lượng xơ thô sau 72 giờ ủ) và đưa ra quy trình công nghệ hoàn chỉnh.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Rơm lúa khô thu hoạch tại địa bàn tỉnh Thái Nguyên và chủng vi khuẩn lactic H23 do Phòng thí nghiệm Công nghệ lên men, Khoa Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm tuyển chọn và cung cấp.
• Phạm vi nghiên cứu: Thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm tại Phòng thí nghiệm Công nghệ lên men, Khoa Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên, trong thời gian từ tháng 12/2014 đến tháng 05/2015.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận được xây dựng dựa trên cơ sở khoa học của công nghệ ủ chua thức ăn thô xanh yếm khí (silage) và đặc điểm sinh lý tiêu hóa của động vật nhai lại. Bản chất của quá trình ủ chua là sự lên men yếm khí chuyển hóa hydratcacbon dễ tan thành axit lactic và các axit hữu cơ khác nhờ hoạt động của vi khuẩn lactic, giúp hạ nhanh pH khối ủ xuống khoảng 4,0 – 4,5. Ở môi trường pH này, hầu hết các enzyme thực vật và các nhóm vi sinh vật gây hại (vi khuẩn butyric, vi khuẩn gây thối họ Enterobacteriaceae, nấm mốc) bị ức chế, cho phép bảo quản khối thức ăn trong thời gian dài. Quá trình ủ diễn ra qua 4 giai đoạn sinh hóa - vi sinh vật: hô hấp hiếu khí ban đầu làm tiêu hao oxy và sinh nhiệt; hô hấp yếm khí tạm thời của tế bào thực vật sinh rượu và axit hữu cơ; phân giải protein giải phóng các peptit, axit amin và một phần amoniac; và pha lên men vi sinh vật với sự ưu thế của vi khuẩn homolactic. Về mặt sinh lý tiêu hóa, dạ dày 4 túi của gia súc nhai lại (dạ cỏ, dạ tổ ong, dạ lá sách, dạ múi khế) tiêu hóa được chất xơ nhờ hệ vi sinh vật dạ cỏ gồm vi khuẩn phân giải cellulose (Ruminococcus, Butyrivibrio, Selenomonas, Bacteroides), protozoa và nấm yếm khí. Việc bổ sung đạm urê giúp kiềm hóa làm mềm xơ và cung cấp nitơ phi protein cho vi sinh vật dạ cỏ tổng hợp protein vi sinh vật; trong khi bổ sung rỉ mật và thức ăn tinh cung cấp đường dễ lên men để kích thích vi khuẩn lactic phát triển nhanh, giảm pH, cân đối dinh dưỡng.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và phân tích các chỉ tiêu được triển khai chi tiết:

• Chuẩn bị mẫu và bố trí thí nghiệm: Mẫu rơm lúa khô được làm sạch, cắt đoạn theo các kích thước khảo sát, bổ sung nước để đạt các mức độ ẩm mục tiêu (60%, 65%, 70%, 75%, 80%), phối trộn đều với 0,5% NaCl cùng các phụ gia theo công thức, sau đó nén chặt vào túi nilon kín khí để tạo điều kiện yếm khí (mỗi túi 500 g nguyên liệu), thực hiện ở 2 điều kiện: không bổ sung vi khuẩn lactic và có bổ sung chủng vi khuẩn lactic H23. Các chỉ tiêu được theo dõi ở các mốc thời gian 24 giờ, 48 giờ và 72 giờ; mỗi thí nghiệm lặp lại 3 lần.
• Phương pháp vật lý: Xác định độ ẩm nguyên liệu bằng phương pháp sấy mẫu đến khối lượng không đổi ở tủ sấy; đo pH khối ủ bằng cách hòa 5 g mẫu đã ủ với 100 ml nước cất, khuấy đều trong 15 phút, lắng lấy dịch trong và đo giá trị pH.
• Phương pháp vi sinh: Xác định số lượng tế bào vi sinh vật bằng phương pháp đếm khuẩn lạc (CFU/g). Mẫu được pha loãng thập phân liên tục (10⁻¹ đến 10⁻³), cấy trang 0,1 ml dịch pha loãng lên bề mặt môi trường thạch PGA (Pepton Glucose Agar), ủ ấm ở 37°C và đếm số khuẩn lạc sau 24 – 28 giờ.
• Phương pháp hóa sinh:
  • Xác định độ chua chung theo tiêu chuẩn TCVN 5860:1994 bằng phương pháp chuẩn độ trung hòa lượng axit tự do với dung dịch NaOH 0,1N, chất chỉ thị phenolphtalein, kết quả biểu thị bằng độ Thorner (°T = n × 10).
  • Xác định lượng axit lactic sinh ra bằng phương pháp chuẩn độ dịch lên men đã tách sinh khối với dung dịch NaOH 0,1N (chỉ thị phenolphtalein 1% trong cồn 90°).
  • Xác định hàm lượng protein thô theo phương pháp Kjeldahl tự động: vô cơ hóa 1 g mẫu bằng H₂SO₄ đậm đặc và xúc tác, chưng cất giải phóng NH₃ bằng NaOH vào bình hứng chứa H₃BO₃ 3%, chuẩn độ amoni tetraborat bằng dung dịch H₂SO₄ 0,1N; tính hàm lượng nitơ tổng số và quy đổi ra protein thô (CP = N% × 6,25).
  • Xác định hàm lượng chất xơ (cellulose) thô bằng phương pháp thủy phân kế tiếp với dung dịch H₂SO₄ 1,25% trong 30 phút và dung dịch NaOH/KOH 1,25% trong 30 phút, lọc rửa bằng nước cất nóng, chiết cồn và ete, sấy khô mẫu ở 105°C (hoặc 120°C) rồi nung tại 550°C trong 3 giờ để tính khối lượng hao hụt.
• Phương pháp xử lý số liệu: Số liệu thực nghiệm được tổng hợp trên phần mềm Microsoft Excel và xử lý thống kê bằng phần mềm IRRISTAT 5.0, so sánh sự sai khác giữa các giá trị trung bình theo trắc nghiệm LSD ở mức ý nghĩa α = 0,05 và tính hệ số biến động CV%.

---

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Tác giả trình bày tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ đặc thù nền nông nghiệp Việt Nam phụ thuộc vào nguồn thức ăn thô xanh mang tính mùa vụ, sự suy giảm diện tích bãi chăn thả và sự lãng phí nguồn phế phụ phẩm rơm rạ sau thu hoạch. Việc làm rõ hạn chế của các phương pháp ủ rơm thủ công hiện hành (dễ hư hỏng, thiếu kiểm soát vi sinh vật) là cơ sở xác lập mục đích hoàn thiện quy trình công nghệ ủ chua có bổ sung vi khuẩn lactic H23 nhằm tạo ra nguồn thức ăn giàu dinh dưỡng, kéo dài thời gian bảo quản cho gia súc. Phần này cũng nêu rõ 3 yêu cầu nghiên cứu, đối tượng, phạm vi và ý nghĩa khoa học lẫn thực tiễn của công trình.

Phần 2: Tổng quan nghiên cứu

Chương này tổng kết có hệ thống cơ sở lý thuyết về kỹ thuật ủ chua yếm khí, các phản ứng hóa sinh và các pha phát triển của quần thể vi sinh vật trong hố ủ (vi khuẩn lactic, vi khuẩn axetic, vi khuẩn butyric, vi khuẩn gây thối). Phân tích đặc điểm phân loại phế phụ phẩm theo dinh dưỡng và theo hướng ưu tiên sử dụng cho gia súc (theo phân loại của Devendra, 1997: rơm rạ xếp nhóm 3 với đặc tính nhiều xơ, protein thấp). Đồng thời, tác giả trình bày chi tiết giải phẫu dạ dày 4 túi cùng chức năng của hệ vi sinh vật dạ cỏ trong việc phân giải cellulose và tổng hợp protein vi sinh vật. Tổng quan tài liệu ghi nhận các công trình nghiên cứu trong nước (Nguyễn Xuân Ba, Lê Xuân Cương, Nguyễn Văn Thưởng, Nguyễn Xuân Trạch) và thế giới (Chamberlain, Enishi, Han và Garret, Zhang) về các phương pháp xử lý vật lý (băm nhỏ, nghiền, chiếu xạ vi ba) và hóa học (kiềm hóa bằng urê, NaOH, NH₃) nhằm nâng cao tỷ lệ tiêu hóa rơm lúa.

Phần 3: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Nội dung chương mô tả chi tiết vật liệu rơm lúa khô tại Thái Nguyên, chủng vi khuẩn lactic H23, hóa chất, thiết bị của phòng thí nghiệm; quy trình bố trí 7 thí nghiệm thực nghiệm cụ thể (độ ẩm, kích thước nguyên liệu, tỷ lệ rỉ mật, tỷ lệ urê, kết hợp urê – rỉ mật, bổ sung thức ăn tinh, phân tích hóa sinh thành phẩm); quy trình kỹ thuật các bước từ chuẩn bị nguyên liệu, xác định độ ẩm ban đầu, phối trộn phụ gia, nén yếm khí; công thức tính toán và quy chuẩn kiểm nghiệm (TCVN 5860:1994, phương pháp Kjeldahl, phương pháp xử lý số liệu IRRISTAT 5.0).

Phần 4: Kết quả và thảo luận

Chương tập trung phân tích các dữ liệu thực nghiệm qua 7 nội dung nghiên cứu:

1. Nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm nguyên liệu (60%, 65%, 70%, 75%, 80%): Độ ẩm 65% mang lại hiệu quả tối ưu. Sau 72 giờ ủ, ở mức 65% ẩm, mật độ vi khuẩn ở mẫu có bổ sung chủng H23 đạt 5,9 × 10⁹ CFU/g (cao nhất trong các dải ẩm), pH giảm còn 5,02 và độ chua đạt 49,7 °T. Mẫu đối chứng không bổ sung vi khuẩn ở mức 65% đạt 5,15 × 10⁹ CFU/g, pH 5,23 và độ chua 48,8 °T. Mức độ ẩm quá thấp (60%) hoặc quá cao (80%) đều làm giảm đáng kể mật độ vi sinh vật (ở 80% ẩm, mật độ có bổ sung vi khuẩn chỉ đạt 3,55 × 10⁹ CFU/g).

2. Nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu: Khảo sát 3 kích thước: KT1 (0,2–0,5) × (0,5–0,7) cm; KT2 (3–4) × (5–7) cm; KT3 (10–11) × (14–16) cm. Kích thước KT1 cho tốc độ lên men nhanh nhất: sau 72 giờ, mật độ vi khuẩn đạt 5,1 × 10⁹ CFU/g, pH hạ xuống 5,23 và độ chua đạt 48,8 °T (vượt trội so với KT3 với mật độ 3,9 × 10⁹ CFU/g, pH 5,65, độ chua 43,3 °T). Do đó, KT1 được chọn cho các bước tiếp theo.

3. Xác định tỷ lệ rỉ mật bổ sung (1%, 2,5%, 5%): Rỉ mật cung cấp hydratcacbon dễ tan thúc đẩy vi khuẩn lactic sinh trưởng. Tỷ lệ bổ sung 5% cho kết quả tốt nhất sau 72 giờ: mẫu có bổ sung vi khuẩn đạt mật độ 7,1 × 10⁹ CFU/g, pH giảm sâu xuống 4,32 và độ chua tăng lên 58,9 °T (mẫu không bổ sung vi khuẩn đạt 6,4 × 10⁹ CFU/g, pH 4,46, độ chua 56,0 °T).

4. Nghiên cứu tỷ lệ urê bổ sung (1%, 2%, 4%): Bổ sung urê kích thích vi khuẩn tăng sinh (mức 4% có vi khuẩn đạt 7,0 × 10⁹ CFU/g sau 72 giờ). Tuy nhiên, urê giải phóng khí NH₃ gây kiềm hóa khối ủ, khiến pH tăng cao lên 7,82 ở mẫu có vi khuẩn và 7,89 ở mẫu không vi khuẩn; độ chua giảm tương ứng xuống 23,5 °T và 19,3 °T. Kết quả chứng minh không thể ủ rơm rạ đơn độc với urê vì thức ăn dễ bị phân hủy hỏng, khó bảo quản.

5. Nghiên cứu bổ sung đồng thời urê (4%) và rỉ mật (5%): Sự kết hợp giữa đường lên men từ rỉ mật và đạm urê đã khắc phục hiện tượng kiềm hóa. Sau 72 giờ ủ có bổ sung vi khuẩn, pH được kéo giảm xuống mức 5,22, độ chua đạt 45,4 °T và mật độ vi khuẩn đạt 7,3 × 10⁹ CFU/g (mẫu không có vi khuẩn có pH 5,84, độ chua 39,7 °T, mật độ 6,8 × 10⁹ CFU/g).

6. Nghiên cứu bổ sung thức ăn tinh (6% bột sắn và 6% cám gạo): Thử nghiệm công thức phối hợp toàn diện gồm Rơm rạ + 0,5% NaCl + 5% rỉ mật + 4% urê + 6% cám gạo + 6% bột sắn. Ở công thức có bổ sung chủng H23, sau 72 giờ mật độ vi khuẩn đạt 8,0 × 10⁹ CFU/g, pH giảm mạnh xuống 4,23 và độ chua đạt 60,5 °T (so với mẫu không bổ sung vi khuẩn đạt 7,1 × 10⁹ CFU/g, pH 4,34, độ chua 57,9 °T).

7. Đánh giá biến đổi thành phần hóa sinh và hoàn thiện quy trình: Sau 72 giờ ủ, sản phẩm có sự thay đổi rõ rệt về thành phần hóa sinh, tạo cơ sở đưa ra sơ đồ quy trình hoàn thiện gồm các công đoạn: Xử lý cơ học (băm nhỏ) → Định lượng và bổ sung nước đạt ẩm 65% → Phối trộn phụ gia (0,5% muối, 5% rỉ mật, 4% urê, 6% cám gạo, 6% bột sắn) → Bổ sung dịch nhân giống vi khuẩn lactic H23 → Đóng túi nén chặt tạo yếm khí → Lên men 3 – 4 ngày (72 giờ) là có thể sử dụng.

Phần 5: Kết luận và kiến nghị

Tóm tắt các thông số kỹ thuật tối ưu đã xác lập; khẳng định việc bổ sung chủng vi khuẩn lactic H23 kết hợp rỉ mật, urê và thức ăn tinh giúp cải thiện chất lượng dinh dưỡng của rơm rạ; kiến nghị thử nghiệm ở quy mô hố ủ thực địa nông hộ và kiểm tra trên động vật nhai lại.

---

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã hoàn thiện quy trình kỹ thuật ủ chua rơm lúa khô quy mô phòng thí nghiệm với bộ thông số công nghệ cụ thể:

• Kích thước đoạn rơm: (0,2 – 0,5) × (0,5 – 0,7) cm.
• Độ ẩm nguyên liệu tối ưu: 65%.
• Tỷ lệ phụ gia bổ sung trên khối lượng rơm khô: 0,5% NaCl; 5% rỉ mật đường; 4% urê; 6% cám gạo; 6% bột sắn.
• Chủng giống khởi động: Chủng vi khuẩn lactic H23.
• Thời gian lên men thích hợp: 72 giờ (3 ngày).

Bảng tổng hợp sự thay đổi các chỉ tiêu hóa sinh của rơm rạ trước và sau 72 giờ ủ chua:

Chỉ tiêu phân tích	Mẫu nguyên liệu ban đầu	Mẫu ủ không bổ sung vi khuẩn (sau 72h)	Mẫu ủ có bổ sung vi khuẩn lactic H23 (sau 72h)
Lượng axit lactic sinh ra (%)	0	2,17	2,68
Hàm lượng Protein thô (% VCK)	6,6	8,3	9,7
Hàm lượng Chất xơ thô (% VCK)	32,6	26,7	24,2
Mật độ tế bào vi khuẩn (×10⁹ CFU/g)	-	7,1	8,0
Độ chua chung (°T)	-	57,9	60,5
Trị số pH	-	4,34	4,23

Đóng góp khoa học và thực tiễn của khóa luận:

• Về mặt lý luận: Làm sáng tỏ tác động tương hỗ giữa việc cung cấp nguồn nitơ phi protein (urê) và nguồn cacbonhydrat dễ lên men (rỉ mật, bột sắn, cám gạo) trong môi trường yếm khí đối với động thái tăng trưởng của vi khuẩn lactic và sự biến đổi các chỉ số hóa sinh (pH, độ chua Thorner, tích lũy axit lactic).
• Về mặt thực tiễn: Nâng cao rõ rệt giá trị dinh dưỡng của phế phụ phẩm rơm rạ (protein thô tăng từ 6,6% lên 9,7% VCK; chất xơ giảm từ 32,6% xuống 24,2% VCK); rút ngắn thời gian ủ xuống còn 3 – 4 ngày (thay vì ủ hàng tháng theo phương pháp truyền thống), tạo ra loại thức ăn mềm, mùi thơm chua dễ chịu, kích thích tính thèm ăn và nâng cao tỷ lệ tiêu hóa của gia súc nhai lại.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài:

• Toàn bộ các thử nghiệm mới được thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm trên mẫu khối lượng 500 g đóng trong túi nilon kín khí, chưa thực hiện ở quy mô hố ủ bán công nghiệp hay các loại bể ủ ngoài trời của nông hộ.
• Nghiên cứu chưa tiến hành thử nghiệm trực tiếp trên đàn gia súc sống (in vivo) để đo lường lượng ăn vào thực tế, khả năng tăng trọng hay chất lượng thịt/sữa của vật nuôi.
• Nguồn nguyên liệu rơm rạ mới chỉ thu thập trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên, chưa đánh giá tính ổn định của quy trình trên các giống lúa và mùa vụ thu hoạch khác nhau.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

• Triển khai ủ thực nghiệm ở quy mô hố ủ lớn hơn (hố xây gạch, thùng phuy, silo công nghiệp) để đánh giá sự biến thiên nhiệt độ và phân bố vi sinh vật trong khối ủ lớn.
• Khảo sát khả năng bảo quản thức ăn kéo dài qua các mốc 30 ngày, 60 ngày và 90 ngày nhằm xác định thời hạn bảo quản tối đa.
• Tổ chức thử nghiệm nghiệm thu khẩu phần ăn trên đàn trâu, bò thịt hoặc bò sữa để xác định hệ số tiêu hóa dưỡng chất và hiệu quả kinh tế thực tế.

---

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị tham khảo hữu ích cho các đối tượng và định hướng nghiên cứu sau:

• Sinh viên, học viên chuyên ngành Chăn nuôi, Thú y, Công nghệ Thực phẩm, Công nghệ Sinh học và Nông học cần tài liệu thực hành về quy trình chế biến phụ phẩm nông nghiệp và phương pháp phân tích thức ăn gia súc.
• Cán bộ kỹ thuật trạm khuyến nông, chủ trang trại chăn nuôi gia súc nhai lại đang tìm kiếm giải pháp xử lý rơm rạ sau thu hoạch nhằm dự trữ thức ăn cho mùa khan hiếm cỏ.
• Các phần có giá trị tham khảo cao trong văn bản: quy trình chuẩn xác định protein thô theo phương pháp Kjeldahl tự động; phương pháp thủy phân hai bước xác định cellulose thô; kỹ thuật kiểm soát độ chua Thorner (°T) theo TCVN 5860:1994; và tỷ lệ phối trộn cân đối giữa urê với rỉ mật nhằm trung hòa pH và chống hỏng khối ủ.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Chủng vi sinh vật nào được sử dụng để ủ chua rơm rạ trong đề tài và có nguồn gốc từ đâu?

Đề tài sử dụng chủng vi khuẩn lactic mang ký hiệu H23, được lưu giữ và cung cấp bởi Phòng thí nghiệm Công nghệ lên men, Khoa Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên.

2. Vì sao không thể ủ chua rơm rạ chỉ bằng phương pháp bổ sung urê đơn độc?

Khi ủ rơm rạ riêng với urê, vi sinh vật phân giải urê giải phóng một lượng lớn amoniac (NH₃), gây hiện tượng kiềm hóa khối ủ. Số liệu thực nghiệm cho thấy tại mức 4% urê sau 72 giờ, pH khối ủ tăng cao lên mức 7,82 – 7,89 và độ chua giảm mạnh chỉ còn 19,3 – 23,5 °T. Môi trường kiềm này không đạt yêu cầu bảo quản yếm khí (cần pH 4,0 – 4,5), khiến rơm dễ bị thối hỏng và không thể dự trữ lâu dài.

3. Tỷ lệ phối trộn hoàn chỉnh của các thành phần trong quy trình ủ chua gồm những gì?

Công thức phối trộn tối ưu xác lập trong khóa luận gồm: 100% rơm lúa khô (cắt ngắn kích thước (0,2–0,5) × (0,5–0,7) cm, bổ sung nước đạt độ ẩm 65%), phối trộn với 0,5% muối ăn (NaCl), 5% rỉ mật đường, 4% urê, 6% cám gạo, 6% bột sắn và dịch nhân giống vi khuẩn lactic H23, nén chặt ủ yếm khí trong thời gian 72 giờ.

4. Bổ sung chủng vi khuẩn lactic H23 cùng các phụ gia đã cải thiện hàm lượng protein và chất xơ của rơm rạ như thế nào?

Sau 72 giờ lên men yếm khí, ở công thức có bổ sung chủng H23, hàm lượng protein thô trong rơm rạ tăng từ 6,6% VCK (nguyên liệu ban đầu) lên 9,7% VCK; hàm lượng chất xơ thô giảm từ 32,6% VCK xuống còn 24,2% VCK; đồng thời hàm lượng axit lactic tích lũy đạt 2,68%, đưa pH khối ủ về ngưỡng an toàn 4,23.

5. Tại sao kích thước đoạn rơm (0,2–0,5) × (0,5–0,7) cm lại cho kết quả lên men tốt hơn các kích thước dài hơn?

Rơm rạ được cắt nhỏ giúp phá vỡ cấu trúc cơ học bên ngoài, tăng diện tích tiếp xúc giữa cơ chất với vi sinh vật và enzyme, giúp nén chặt khối ủ để loại bỏ oxy dễ dàng hơn. Thực nghiệm chứng minh ở kích thước nhỏ này, mật độ vi khuẩn lactic đạt cao nhất (5,1 × 10⁹ CFU/g), pH giảm sâu nhất (5,23) và độ chua đạt cao nhất (48,8 °T) so với các mẫu rơm cắt dài từ 3 – 7 cm hay 10 – 16 cm.

---

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Hoàng Thị Lâm Quỳnh đã xây dựng và hoàn thiện thành công quy trình công nghệ ủ chua rơm rạ làm thức ăn gia súc ở quy mô phòng thí nghiệm bằng việc kết hợp chủng vi khuẩn lactic H23 với các phụ gia gồm rỉ mật, urê, cám gạo và bột sắn. Sản phẩm sau 72 giờ lên men yếm khí đạt các chỉ tiêu chất lượng vượt trội với mật độ vi khuẩn 8,0 × 10⁹ CFU/g, pH 4,23, tích lũy 2,68% axit lactic, đồng thời làm tăng hàm lượng protein thô lên 9,7% VCK và giảm hàm lượng xơ thô xuống 24,2% VCK. Công trình cung cấp giải pháp kỹ thuật có tính ứng dụng cao, góp phần giải quyết tình trạng thiếu hụt thức ăn thô xanh trong chăn nuôi nông hộ và tận dụng hiệu quả nguồn phụ phẩm rơm rạ tại địa phương.

Trích đoạn nội dung tài liệu

mở đầu phục thuộc vào sự thích ứng của VSV với điều kiện môi trường. Ở pha log VSV e 8 sinh trưởng theo lũy thừa. Trong pha ổn định số lượng tế bào sinh ra bằng số lượng tế bào chết đi. Trong pha tử vong số lượng tế bào có khả năng sống giảm theo lũy thừa, pha này chịu ảnh hưởng nhiều của điều kiện ngoại cảnh như pH, áp suất thẩm thấu, độ ẩm…thì áp lực thẩm thấu của VSV có thể chịu đựng được trong khoảng 20 - 30 atm tương ứng với nồng độ muối < 2% và nồng độ đường 20 - 30% [18].

Trong thức ăn ủ chua hàm lượng axit lactic khá cao, axit hữu cơ này có tác dụng tốt cho quá trình tiêu hóa thức ăn như sau: - Kích thích tiết dịch tiêu hóa khi gia súc ăn. - Trung hòa lượng kiềm có trong nước bọt, giữ pH tương đối thấp góp phần làm tăng độ axit chung trong dạ dày, làm tăng tỷ lệ tiêu hóa và hấp thu thức ăn của gia súc[17]. Kỹ thuật ủ chua 2. Hố ủ và địa điểm ủ Địa điểm cũng như hố ủ là hai yếu tố rất quan trọng.

Địa điểm lựa chọn để ủ chua phải cao ráo, tránh đọng nước và thuận tiện cho quá trình sử dụng. Hình thức hố ủ phù hợp với quy mô và địa điểm của từng khu vực, từng vùng, từng gia đình, một số hình thức hố ủ có thể chọn để ủ chua thức ăn như là: Hố ủ xây bằng gạch, túi chất dẻo, thùng phi… 2. Nguyên liệu Việc sử dụng phế phụ phẩm trong chăn nuôi gia súc là một giải pháp chăn nuôi phổ biến nhất, được áp dụng hầu hết ở tất cả các địa phương ở nước ta. Khi dân số ngày một tăng nhanh, đất đai được ưu tiên cho canh tác cây trồng và xây dựng đô thị, khu công nghiệp, thì diện tích các bãi chăn thả và nguồn cỏ tự nhiên sẽ ngày càng bị thu hẹp.

Điều này làm cho việc sử dụng phụ phẩm trong hệ thống chăn nuôi gia súc ngày càng trở nên quan trọng và cấp thiết [15]. Dựa trên đặc điểm dinh dưỡng của một số loại phế phụ phẩm, nguyên liệu ủ chua được chia thành 04 nhóm sau: Nhóm 1: Các phế phụ phẩm có nhiều xơ, ít nitơ. Nhóm này gồm hầu hết các phụ phẩm cây trồng quan trọng như rơm rạ và thân cây ngũ cốc, thân cây họ đậu, e 9 các loại thân lá của những cây khác có độ tiêu hóa và lượng nitơ thấp. Nhóm 2: Các phế phụ phẩm nhiều xơ, giàu nitơ.

Nhóm này nói chung gồm chất thải gia súc và bã bia. Nhóm 3: Các phế phụ phẩm ít xơ và nghèo nitơ. Nhóm này gồm sản phẩm của quá trình chế biến đường (rỉ mật), bã cam, bã dứa, vụn chuối và các sản phẩm khác của cây thực phẩm chế biến. Nhóm 4: Các sản phẩm phụ ít xơ và giàu nitơ.

Nhóm này hầu hết gồm thô dầu, bột hạt có dầu và phụ phẩm lò mổ… [6] Ngoài ra, dựa vào hướng ưu tiên cho gia súc chia thành 3 nhóm chính như sau: Bảng 2. Phân loại phế phụ phẩm theo hƣớng ƣu tiên sử dụng cho gia súc Loại phụ phẩm Đặc điểm dinh dưỡng Gia súc sử dụng Nhóm 1: chất lượng tốt, Protein cao, nhiều năng Heo, gà, gia súc nhai lại như: bánh dầu, lá khoai lượng và chất khoáng (sản xuất sữa) mì… Nhóm 2: chất lượng trung Protein trung bình Heo, gà, vịt, gia súc bình, như: bánh dầu dừa, nhai lại (sản xuất sữa) dầu cọ, khoai lang…) Nhóm 3: chất lượng thấp, Protein thấp, nhiều xơ Gia súc nhai lại (sản như: rơm rạ, bã dừa, bã xuất thịt và cày kéo), mía, bã khoai mì…) lạc đà, ngựa Nguồn: Derendra (1997) - Đặc điểm dinh dưỡng: Hầu hết các loại phụ phẩm cây trồng thường có giá trị dinh dưỡng thấp. Ví dụ như: rơm rạ, thân cây bắp, bao bắp, cùi bắp, ngọn mía, lá khoai lang, dây lang… nó trở nên dồi dào, sẵn có và đủ để duy trì một số lượng lớn đàn gia súc ở hầu hết các nước nhiệt đới, tuy nhiên hiện nay các loại thức ăn này lại được sử dụng chủ yếu ở dạng chưa chế biến nên giá trị dinh dưỡng cũng như tỷ lệ tiêu hóa thấp. Chúng được gia súc ăn vào như để lấp đầy khoảng trống trong dạ cỏ hơn là sử dụng một nguồn dinh dưỡng.

Vì vậy, ngành chăn nuôi gia súc chỉ dựa trên nguồn phế phụ phẩm cây e 10 trồng không được chế biến sẽ không cho hiệu quả cao, mà ngược lại sẽ khiến cho đàn gia súc sinh trưởng và thành thục chậm, khả năng sinh sản kém, năng suất sữa thấp không đủ để nuôi con [8]. Một trong những phụ phẩm cây trồng được dự trữ và sử dụng với số lượng nhiều hơn cả trong chăn nuôi gia súc là rơm lúa, ví dụ như: Thái Lan, 75% lúa rẫy và 82% rơm lúa được sử dụng cho trâu bò, ở Bangladesh là 47%. Đối với nước ta thì có tới 20 triệu tấn rơm lúa được sử dụng cho chăn nuôi gia súc mỗi năm và đây cũng là nguồn thức ăn chính cho đàn gia súc ở các tỉnh phía Nam trong thời điểm mùa khô và các tỉnh phía Bắc vào những dịp mùa đông, lạnh giá [3]. Tuy nhiên, khi phơi khô không những giá trị dinh dưỡng thấp và không cân đối mà khối nguyên liệu còn trở nên cồng kềnh chiếm nhiều diện tích khi dự trữ.

Tóm lại, phế phụ phẩm có một số đặc điểm chung sau đây: - Khó có thể sử dụng phế phụ phẩm trong chăn nuôi theo hướng công nghiệp bởi số lượng và chất lượng của nó không ổn định, phụ thuộc vào mùa vụ thu hoạch nên khó có thể áp dụng trong thực tiễn sản xuất với quy mô lớn. - Phế phụ phẩm thường mất cân đối về mặt dinh dưỡng so với nhu cầu của gia súc, ví dụ như: Đối với rơm rạ, cỏ khô, bã mía, … có hàm lượng protein thấp, đối với một số loại khác như: rỉ mật. bã bia, … lại có hàm lượng xơ thấp. Những yếu tố này làm cho khẩu phần ăn của gia súc mất cân đối nếu như chúng không được sử lý hoặc được sử lý một cách riêng rẽ.

- Cồng kềnh, khó vận chuyển và tốn nhiều diện tích dự trữ như: rơm rạ, cỏ khô, bã mía, thân cây lạc… [12]. Nhìn chung, hầu hết các loại phế phụ phẩm nông nghiệp (rơm rạ, bã mía, thân cây lạc…) cần phải qua xử lý thì sử dụng mới có hiệu quả đối với gia súc. Như vậy, trong thực tế sản xuất cần có những biện pháp cụ thể để nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn phế phụ phẩm, đặc biệt là các phụ phẩm có hàm lượng chất xơ cao như rơm rạ. Cơ sở để tìm ra những giải pháp thích hợp là phải hiểu rõ bản chất tiêu hóa của các chất dinh dưỡng đặc biệt là chất xơ trong dạ cỏ e 11 2.

Đặc điểm về hệ tiêu hóa ở gia súc nhai lại Đặc điểm nổi bật về tiêu hóa của gia súc nhai lại nói chung là sự lên men thức ăn ở dạ cỏ nhờ vào hoạt động của hệ vi sinh vật dạ cỏ. Môi trường dạ cỏ và hệ vi sinh vật dạ cỏ đóng một vai trò quan trọng cho quá trình lên men thức ăn trong dạ cỏ. Những loại thức ăn khác nhau, những khẩu phần khác nhau có thể làm thay đổi môi trường và hệ vi sinh vật dạ cỏ, từ đó ảnh hưởng đến khả năng tiêu hóa thức ăn ở gia súc [4]. Đây là cơ sở khoa học để xây dựng các phương pháp cải tiến (xử lý thức ăn, bổ sung thức ăn tinh, cân đối khẩu phần, kỹ thuật cho ăn…) sao cho việc sử dụng thức ăn, đặc biệt là rơm rạ trong khẩu phần của gia súc mang lại hiệu quả cao nhất.

Hệ vi sinh vật dạ cỏ  Đặc điểm giải phẫu học: Dạ dày 4 túi của loài nhai lại (trâu, bò, dê, cừu) có cấu tạo đặc biệt (khác dạ dày đơn) để thích nghi với điều kiện tiêu hóa thức ăn thô xơ. Bốn túi đó là: dạ cỏ, dạ tổ ong, dạ lá lách và dạ múi khế. Dạ cỏ to nhất chiếm 2/3 dung tích củ dạ dày, dạ tổ ong liên thông rộng với dạ cỏ, dạ lá sách gồm nhiều lá to nhỏ khác nhau như những trang sách để dễ ép thức ăn nửa lỏng xuống dạ múi khế. Dạ cỏ, dạ tổ ong và dạ lá sách được gọi là dạ dày trước, mặt trong phủ đầy chất sừng, không có tuyến tiêu hóa.

Từ thượng vị dạ dày có rãnh thực quản hình lòng máng chạy băng qua dạ tổ ong vào dạ lá sách. Dạ múi khế có niêm mạc mặt trong gấp nếp dọc giống như múi khế, có cấu tạo niêm mạc và có tuyến vị giống như dạ dày đơn. Đặc điểm dạ dày 4 túi tạo ra sự khác biệt lớn giữa tiêu hóa của nhai lại và tiêu hóa ở những loại dạ dày đơn: - Dung tích dạ dày 4 túi lớn, thích hợp cho việc dự trữ và phân giải một khối lượng lớn thức ăn thôi cồng kềnh như rơm, cỏ… - Có hệ vi sinh vật dạ cỏ phong phú, bao gồm vi khuẩn yếm khí, protozoa và nấm. Đây là những vi sinh vật có lợi, không gây bệnh cho gia súc.

Dạ cỏ có môi e 12 trường lý tưởng cho quần thể vi sinh vật khổng lồ này sinh tồn, phát triển và tham gia vào quá trình tiêu hóa thức ăn.  Hệ vi sinh vật dạ cỏ Hệ VSV dạ cỏ rất phức tạp và phụ thuộc nhiều vào khẩu phần ăn. Tính từ năm 1941 những công trình nghiên cứu đầu tiên về sinh vật dạ cỏ đến nay đã có tới hơn 200 loài VSV dạ cỏ được mô tả và ít nhất có 20 loài protozoa đã được xác định. Vi sinh vật dạ cỏ bao gồm: Vi khuẩn, nấm, protozoa, mycoplasma, các loại vi rút và thể thực khuẩn.

Mycoplasma, vi rút có thể thực khuẩn không đóng vai trò quan trọng trong tiêu hóa xơ. Quần thể VSV dạ cỏ có sự biến đổi theo thời gian và phụ thuộc vào tính chất của khẩu phần ăn, mật độ vi khuẩn, protozoa và nấm biến động theo thứ tự trong khoảng 109 - 1010, 105 - 106, 103 - 105 trong 1 ml dịch dạ cỏ. Hệ VSV 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. Gia súc nhai lại được thỏa mãn nhu cầu dinh dưỡng nhờ vào các sản phẩm của quá trình lên men trong dạ cỏ tế bào VSV, axit béo bay hơi và trong một số trường hợp từ các chất dinh dưỡng thoát qua, thành phần của tế bào VSV dạ cỏ tương đối ổn định [19].