Hoàn Thiện Quy Trình Ủ Chua Rơm Rạ Làm Thức Ăn Gia Súc: Hướng Dẫn Chi Tiết

Quy trình ủ chua là phương pháp bảo quản thức ăn thô xanh bằng cách lên men yếm khí, tạo ra axit lactic và… 82 trang · Đại học Nông Lâm Thái Nguyên · 2015.

• 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
• 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 3.2. Dụng cụ và hóa chất
• 3.3. Địa điểm và thời gian tiến hành nghiên cứu
• 3.4. Nội dung nghiên cứu
• 3.5. Phương pháp nghiên cứu và các chỉ tiêu theo dõi
• 3.5.1. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu
• 3.5.2. Phương pháp vật lý
• 3.5.3. Phương pháp hóa sinh
• 3.5.4. Các phương pháp xử lý số liệu
• 4. PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Kết quả nghiên cứu trạng thái nguyên liệu thích hợp cho quá trình ủ chua thức ăn
• 4.2. Kết quả nghiên cứu sự ảnh hưởng của độ ẩm nguyên liệu đến tốc độ lên men của vi khuẩn và chất lượng sản phẩm ủ chua
• 4.3. Kết quả nghiên cứu sự ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu đến thời gian lên men
• 4.4. Kết quả nghiên cứu tỷ lệ thành phần phụ bổ sung
• 4.5. Kết quả nghiên cứu xác định tỷ lệ rỉ mật bổ sung vào khối ủ
• 4.6. Kết quả nghiên cứu tỷ lệ urê bổ sung
• 4.7. Kết quả kết hợp bổ sung đồng thời urê và rỉ mật trong quá trình ủ
• 4.8. Kết quả nghiên cứu thành phần thức ăn tinh bổ sung
• 4.9. Kết quả đánh giá sự thay đổi các chỉ tiêu hóa sinh của rơm rạ sau ủ chua
• 4.10. Kết quả đánh giá sự thay đổi các chỉ tiêu hóa sinh của thức ăn sau ủ
• 4.11. Hoàn thiện quy trình ủ chua rơm rạ làm thức ăn gia súc
• 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 là phương pháp bảo quản thức ăn thô xanh bằng cách lên men yếm khí, tạo ra axit lactic và các axit hữu cơ khác. Quá trình này giúp hạ độ pH xuống 4-4.5, ức chế vi sinh vật gây hại và kéo dài thời gian bảo quản. Rơm rạ là nguyên liệu chính, được ủ cùng với các phụ gia như rỉ mật và urê để tăng giá trị dinh dưỡng. Kỹ thuật ủ chua bao gồm các bước: chuẩn bị nguyên liệu, bổ sung phụ gia, đóng kín hố ủ và theo dõi quá trình lên men.

1.1. Nguyên liệu ủ chua

Nguyên liệu ủ chua chủ yếu là rơm rạ, được thu gom sau thu hoạch. Rơm rạ có hàm lượng xơ cao, ít nitơ, cần được bổ sung các phụ gia như rỉ mật và urê để tăng giá trị dinh dưỡng. Rỉ mật cung cấp đường, tạo điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn lactic phát triển. Urê bổ sung nitơ, giúp tăng hàm lượng protein trong thức ăn ủ chua.

1.2. Phương pháp ủ chua

Phương pháp ủ chua bao gồm các bước: chuẩn bị nguyên liệu, bổ sung phụ gia, đóng kín hố ủ và theo dõi quá trình lên men. Hố ủ cần được xây dựng ở nơi cao ráo, tránh đọng nước. Nguyên liệu được cắt nhỏ, trộn đều với rỉ mật và urê, sau đó đóng kín để tạo môi trường yếm khí. Quá trình lên men diễn ra trong khoảng 3-4 tuần, sau đó thức ăn có thể sử dụng cho gia súc.

II. Lợi ích của ủ chua rơm rạ

Ủ chua rơm rạ mang lại nhiều lợi ích trong chăn nuôi. Thức ăn gia súc sau khi ủ chua có giá trị dinh dưỡng cao, dễ tiêu hóa và thời gian bảo quản kéo dài. Quá trình ủ chua giúp tăng hàm lượng protein và axit lactic, cải thiện khả năng hấp thụ dinh dưỡng của gia súc. Bảo quản thức ăn gia súc bằng phương pháp ủ chua cũng giúp giảm chi phí và nâng cao hiệu quả kinh tế trong chăn nuôi.

2.1. Tăng cường dinh dưỡng cho gia súc

Ủ chua rơm rạ giúp tăng cường dinh dưỡng cho gia súc. Quá trình lên men tạo ra axit lactic và các axit hữu cơ khác, giúp cải thiện giá trị dinh dưỡng của thức ăn. Thức ăn cho gia súc sau khi ủ chua có hàm lượng protein cao hơn, dễ tiêu hóa và hấp thụ. Điều này giúp gia súc tăng trưởng nhanh hơn và khỏe mạnh hơn.

2.2. Bảo quản thức ăn lâu dài

Bảo quản thức ăn gia súc bằng phương pháp ủ chua giúp kéo dài thời gian sử dụng. Quá trình lên men yếm khí ức chế vi sinh vật gây hại, giúp thức ăn không bị thối hỏng. Thức ăn ủ chua có thể bảo quản trong nhiều tháng, giúp người chăn nuôi chủ động nguồn thức ăn trong mùa khô hoặc thời tiết bất lợi.

III. Công nghệ và hệ thống ủ chua

Công nghệ ủ chua hiện đại đã được áp dụng rộng rãi trong chăn nuôi. Hệ thống ủ chua bao gồm các thiết bị như máy cắt nguyên liệu, hố ủ kín và hệ thống theo dõi nhiệt độ, độ ẩm. Điều kiện ủ chua cần được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo chất lượng thức ăn. Các yếu tố như độ ẩm, kích thước nguyên liệu và tỷ lệ phụ gia đều ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình ủ chua.

3.1. Điều kiện ủ chua

Điều kiện ủ chua bao gồm độ ẩm, nhiệt độ và môi trường yếm khí. Độ ẩm lý tưởng cho quá trình ủ chua là 65-75%. Nhiệt độ cần được duy trì ở mức 25-35°C để vi khuẩn lactic hoạt động hiệu quả. Hố ủ cần được đóng kín để tạo môi trường yếm khí, ngăn chặn sự xâm nhập của vi sinh vật gây hại.

3.2. Hệ thống ủ chua hiện đại

Hệ thống ủ chua hiện đại bao gồm các thiết bị như máy cắt nguyên liệu, hố ủ kín và hệ thống theo dõi nhiệt độ, độ ẩm. Các thiết bị này giúp tối ưu hóa quá trình ủ chua, đảm bảo chất lượng thức ăn và giảm thiểu tổn thất dinh dưỡng. Công nghệ ủ chua hiện đại cũng giúp tiết kiệm thời gian và công sức trong quá trình chế biến thức ăn gia súc.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong cơ cấu kinh tế nông nghiệp Việt Nam, khoảng ba phần tư dân số sinh sống tại khu vực nông thôn và lấy hoạt động trồng trọt, chăn nuôi làm kế sinh nhai chính. Mặc dù quá trình cơ giới hóa nông nghiệp đang phát triển, đàn trâu bò vẫn giữ vai trò thiết yếu trong việc cung cấp sức kéo, phân bón và sản lượng thịt, sữa. Tuy nhiên, chăn nuôi đại gia súc thường xuyên chịu tác động bất lợi từ thời tiết mang tính mùa vụ, gây thiếu hụt nguồn thức ăn thô xanh nghiêm trọng vào mùa đông ở miền Bắc và mùa khô ở miền Nam. Hàng năm, nước ta có khoảng 20 triệu tấn rơm rạ sau thu hoạch được sử dụng làm thức ăn chăn nuôi, song nguồn phụ phẩm này có hàm lượng protein thấp, thành phần xơ cao khó tiêu hóa, kết cấu cồng kềnh và chủ yếu được cho ăn trực tiếp ở dạng thô chưa qua chế biến, dẫn đến hiệu quả dinh dưỡng thấp.

Thực tế sản xuất cho thấy việc chế biến rơm rạ theo phương pháp ủ chua truyền thống chủ yếu dựa vào hệ vi khuẩn lactic tự nhiên có sẵn trên bề mặt nguyên liệu. Do mật độ vi sinh vật tự nhiên thấp và không ổn định, chất lượng khối ủ thường kém về giá trị cảm quan, dinh dưỡng thấp và thời gian bảo quản ngắn. Nhằm khắc phục các nhược điểm này, khóa luận "Hoàn thiện quy trình ủ chua rơm rạ làm thức ăn gia súc" do sinh viên Hoàng Thị Lâm Quỳnh (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) thực hiện năm 2015 dưới sự hướng dẫn của Th.S Phạm Thị Tuyết Mai và TS. Trần Văn Chí.

Mục đích nghiên cứu của đề tài là hoàn thiện quy trình công nghệ ủ chua rơm rạ làm thức ăn gia súc có bổ sung chủng vi khuẩn lactic thuần khiết. Các nhiệm vụ và yêu cầu nghiên cứu cụ thể bao gồm:

1. Nghiên cứu xác định trạng thái nguyên liệu thích hợp cho quá trình ủ chua (độ ẩm và kích thước nguyên liệu).
2. Nghiên cứu tỷ lệ bổ sung các thành phần phụ gia (rỉ mật đường, urê, tổ hợp urê kết hợp rỉ mật, và thức ăn tinh gồm bột sắn và cám gạo).
3. Đánh giá sự biến đổi các chỉ tiêu hóa sinh (độ chua, hàm lượng axit lactic, protein thô và chất xơ thô) của sản phẩm sau 72 giờ lên men và đề xuất quy trình kỹ thuật hoàn thiện.

Đối tượng nghiên cứu của khóa luận là rơm lúa khô thu gom sau vụ thu hoạch trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên và chủng vi khuẩn lactic H23 được tuyển chọn từ phòng thí nghiệm công nghệ lên men của Khoa. Phạm vi nghiên cứu được giới hạn ở quy mô thực nghiệm phòng thí nghiệm, triển khai từ tháng 12/2014 đến tháng 05/2015 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.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng trên nền tảng lý thuyết về quá trình sinh hóa và vi sinh vật trong ủ yếm khí thức ăn thô xanh (silo). Quá trình ủ diễn ra qua các giai đoạn: hô hấp hiếu khí ban đầu của tế bào thực vật còn sống tiêu thụ oxy dư thừa, hô hấp yếm khí sản sinh rượu và axit hữu cơ, phân giải protein thành peptit, axit amin và giải phóng amoniac ($NH_3$), và giai đoạn lên men của hệ vi sinh vật. Hệ vi sinh vật tham gia gồm nhóm vi khuẩn lactic đồng hình (homolactic) và dị hình (heterolactic), vi khuẩn axetic (Enterobacteria), vi khuẩn butyric và vi khuẩn gây thối. Mục tiêu công nghệ là kích thích nhanh nhóm vi khuẩn lactic lên men đường hòa tan sinh axit lactic, nhanh chóng hạ pH khối ủ xuống vùng an toàn (dưới 4,5) nhằm ức chế vi khuẩn butyric và vi khuẩn gây thối làm hỏng khối ủ.

Về cơ sở dinh dưỡng động vật nhai lại, tác giả tổng quan cấu tạo giải phẫu dạ dày bốn túi (dạ cỏ, dạ tổ ong, dạ lá sách, dạ múi khế) và hoạt động tiêu hóa xơ của hệ vi sinh vật dạ cỏ gồm vi khuẩn kỵ khí (Ruminococcus, Butyrivibrio, Selenomonas, Bacteroides), nguyên sinh động vật (Protozoa) và nấm yếm khí. Khóa luận cũng trích dẫn phân loại phụ phẩm nông nghiệp theo giá trị dinh dưỡng và mức ưu tiên sử dụng của Devendra (1997).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm được tiến hành thông qua việc bố trí các thí nghiệm so sánh có đối chứng ở quy mô mẫu 500g đựng trong túi nilon buộc kín, lặp lại 3 lần. Các phương pháp phân tích cụ thể gồm:

• Phương pháp vật lý: Xác định độ ẩm nguyên liệu bằng phương pháp sấy mẫu đến khối lượng không đổi ở nhiệt độ 105°C; đo giá trị pH dịch chiết bằng máy đo pH (trích 5g mẫu ủ với 100ml nước cất, khuấy đều, để lắng 15 phút).
• Phương pháp vi sinh: Xác định mật độ tế bào vi khuẩn bằng kỹ thuật pha loãng thập phân liên tục ($10^{-1}$ đến $10^{-6}$), cấy trang 0,1ml dịch mẫu lên bề mặt thạch PGA (Pepton Glucose Agar), nuôi ủ ở nhiệt độ 37°C trong 24 đến 48 giờ và đếm số khuẩn lạc ($CFU/g$).
• Phương pháp hóa sinh: Xác định độ chua trao đổi tính theo độ Thorner (°T) bằng phương pháp chuẩn độ với dung dịch $NaOH$ 0,1N, chỉ thị phenolphthalein theo TCVN 5860:1994; định lượng hàm lượng axit lactic tạo thành bằng chuẩn độ kiềm; định lượng hàm lượng protein thô (% vật chất khô - VCK) thông qua xác định nitơ tổng số theo phương pháp Kjeldahl trên hệ thống tự động vô cơ hóa bằng $H_2SO_4$ đậm đặc và nhân hệ số 6,25; định lượng hàm lượng cellulose thô (% VCK) bằng phương pháp thủy phân liên hoàn bằng dung dịch axit $H_2SO_4$ 1,25% và kiềm $NaOH$ 1,25%, chiết cồn - ete, sấy khô và nung ở lò nung 550°C trong 3 giờ.
• Xử lý số liệu: Toàn bộ dữ liệu thu thập được xử lý thống kê bằng phần mềm Microsoft Excel và phần mềm phân tích thống kê nông học IRRISTAT 5.0 (tính hệ số biến động $CV%$, giá trị sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa $LSD_{05}$ ở mức xác suất $\alpha = 0,05$).

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Phần mở đầu nêu rõ tầm quan trọng của ngành chăn nuôi gia súc nhai lại trong nền nông nghiệp Việt Nam, thực trạng mất cân đối nguồn thức ăn thô xanh theo mùa và tiềm năng của nguồn phế phụ phẩm rơm rạ sau thu hoạch lúa (ước tính khoảng 20 triệu tấn/năm). Tác giả phân tích hạn chế của phương pháp ủ chua truyền thống vốn phụ thuộc vào hệ vi sinh vật tự nhiên và đề xuất việc bổ sung chủng vi khuẩn lactic thuần khiết $H23$ nhằm cải thiện tốc độ lên men, tăng hàm lượng protein và rút ngắn chu kỳ sản xuất thức ăn. Chương này cũng xác định rõ 3 mục tiêu nghiên cứu cụ thể, ý nghĩa khoa học trong việc làm chủ quy trình lên men phụ phẩm nông nghiệp và ý nghĩa thực tiễn giúp người chăn nuôi tận dụng phụ phẩm, giảm chi phí đầu vào.

Phần 2: Tổng quan nghiên cứu

Chương tổng quan hệ thống hóa cơ sở khoa học về kỹ thuật ủ chua yếm khí (silo), các pha sinh trưởng của vi sinh vật (pha tiềm tàng, pha lũy thừa, pha cân bằng, pha tử vong) và phản ứng chuyển hóa sinh nhiệt, sinh axit của các nhóm vi sinh vật. Tác giả trình bày đặc điểm giải phẫu hệ tiêu hóa bốn túi của động vật nhai lại, cơ chế cộng sinh và chức năng của quần thể vi khuẩn, protozoa, nấm dạ cỏ trong việc thủy phân cellulose thành các axit béo bay hơi. Chương này tổng kết các công trình nghiên cứu trong nước (Nguyễn Xuân Ba, Lê Xuân Cương, Nguyễn Xuân Trạch, Nguyễn Văn Thưởng về xử lý rơm bằng urê và ủ chua phụ phẩm) cùng các công trình quốc tế (Chamberlain, Enishi, Zhang, Han và Garrett về phương pháp vật lý, hóa học, chiếu xạ vi ba). Dựa trên phân loại của Devendra (1997), rơm rạ được xếp vào nhóm phụ phẩm chất lượng thấp, nghèo protein và giàu xơ, đòi hỏi phải can thiệp kỹ thuật trước khi làm thức ăn chăn nuôi.

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

Chương 3 trình bày chi tiết về nguồn gốc nguyên vật liệu gồm rơm lúa khô thu gom tại Thái Nguyên, chủng vi khuẩn lactic thuần khiết $H23$, các hóa chất tinh khiết và trang thiết bị thực nghiệm tại Phòng thí nghiệm Công nghệ lên men (tủ sấy, lò nung, hệ thống Kjeldahl tự động, máy đo pH). Tác giả mô tả chi tiết quy trình bố trí 7 bước thí nghiệm độc lập:

1. Khảo sát 5 mức độ ẩm nguyên liệu (60%, 65%, 70%, 75%, 80%).
2. Khảo sát 3 dải kích thước cắt ngắn cọng rơm: KT1: (0,2-0,5) $\times$ (0,5-0,7) cm; KT2: (3-4) $\times$ (5-7) cm; KT3: (10-11) $\times$ (14-16) cm.
3. Khảo sát tỷ lệ rỉ mật bổ sung (1%, 2,5%, 5%).
4. Khảo sát tỷ lệ urê bổ sung (1%, 2%, 4%).
5. Khảo sát tổ hợp bổ sung đồng thời urê và rỉ mật.
6. Khảo sát bổ sung thức ăn tinh (6% cám gạo kết hợp 6% bột sắn).
7. Đánh giá chất lượng hóa sinh của sản phẩm cuối cùng.

Chương này cũng cung cấp đầy đủ các công thức tính toán độ ẩm, hàm lượng protein thô, xơ thô, lượng axit lactic và phương pháp xử lý thống kê bằng IRRISTAT 5.0.

Phần 4: Kết quả và thảo luận

Chương kết quả và thảo luận tập trung phân tích động thái phát triển của vi sinh vật, sự thay đổi pH và độ chua của khối ủ qua các mốc thời gian 24 giờ, 48 giờ và 72 giờ:

• Về độ ẩm: Mức ẩm 65% cho kết quả sinh trưởng vi khuẩn tối ưu. Ở mẫu có bổ sung chủng $H23$, sau 72 giờ mật độ vi khuẩn đạt $5,9 \times 10^9\ CFU/g$, pH hạ xuống 5,02 và độ chua đạt 49,7 °T.
• Về kích thước rơm: Kích thước nhỏ KT1 (0,2-0,5) $\times$ (0,5-0,7) cm giúp vi khuẩn tiếp xúc cơ chất tốt nhất, sau 72 giờ đạt mật độ $5,1 \times 10^9\ CFU/g$, pH giảm còn 5,23 và độ chua đạt 48,8 °T, vượt trội so với kích thước lớn KT3 (pH 5,65; độ chua 43,3 °T).
• Về tỷ lệ rỉ mật: Bổ sung 5% rỉ mật cung cấp đủ nguồn cacbonhydrat hòa tan, đẩy nhanh tốc độ lên men, đưa mật độ vi khuẩn lên $7,1 \times 10^9\ CFU/g$, hạ pH xuống 4,32 và nâng độ chua lên 58,9 °T sau 72 giờ.
• Về tỷ lệ urê: Mức bổ sung 4% urê thúc đẩy mật độ tế bào đạt $7,0 \times 10^9\ CFU/g$ ở mẫu có vi khuẩn, nhưng quá trình thủy phân tạo $NH_3$ làm môi trường bị kiềm hóa (pH tăng lên 7,82; độ chua giảm còn 23,5 °T sau 72 giờ), cho thấy ủ riêng rơm với urê không thể bảo quản lâu dài.
• Về phối hợp urê và rỉ mật: Việc kết hợp 4% urê và 5% rỉ mật đã trung hòa tác động kiềm hóa, đưa pH giảm xuống 5,22 và nâng độ chua lên 45,4 °T sau 72 giờ.
• Về phối hợp thức ăn tinh: Bổ sung đồng thời 6% cám gạo và 6% bột sắn cùng urê, rỉ mật và chủng $H23$ giúp mật độ vi khuẩn đạt đỉnh $8,0 \times 10^9\ CFU/g$, pH hạ sâu xuống 4,23 và độ chua đạt 60,5 °T sau 72 giờ.
• Về biến đổi hóa sinh sau 72 giờ: Hàm lượng axit lactic sinh ra đạt 2,68%; protein thô tăng từ 6,26% VCK (rơm ban đầu) lên 9,7% VCK; hàm lượng xơ thô giảm từ 32,6% VCK xuống còn 24,2% VCK. Tác giả sơ đồ hóa quy trình kỹ thuật hoàn thiện cho phép đưa sản phẩm vào sử dụng chỉ sau 3 đến 4 ngày lên men.

Phần 5: Kết luận và kiến nghị

Tác giả đúc kết các thông số kỹ thuật tối ưu đã xác lập thực nghiệm và khẳng định việc bổ sung chế phẩm vi khuẩn lactic $H23$ kết hợp tổ hợp phụ gia giúp rút ngắn thời gian lên men, cải thiện rõ rệt giá trị dinh dưỡng của rơm rạ. Phần kiến nghị đề xuất tiếp tục thử nghiệm quy trình ở quy mô chăn nuôi hộ gia đình và trang trại, đồng thời tiến hành đánh giá khả năng thu nhận thức ăn, tỷ lệ tiêu hóa dạ cỏ và năng suất thực tế trên đàn gia súc sống.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã xác lập bằng thực nghiệm các thông số công nghệ tối ưu cho quy trình ủ chua rơm rạ quy mô phòng thí nghiệm, thể hiện qua các bảng số liệu cụ thể:

Mẫu thí nghiệm (sau 72 giờ ủ)	Mật độ vi khuẩn ($10^9\ CFU/g$)	Giá trị pH	Độ chua (°T)	Axit lactic (%)	Protein thô (% VCK)	Xơ thô (% VCK)
Rơm khô nguyên liệu ban đầu	-	-	-	0	6,26	32,60
Khối ủ rơm + 0,5% NaCl (độ ẩm 65%, KT1)	5,15	5,23	48,8	-	-	-
Khối ủ rơm + 0,5% NaCl + chủng $H23$	5,90	5,02	49,7	-	-	-
Khối ủ bổ sung 5% rỉ mật + chủng $H23$	7,10	4,32	58,9	-	-	-
Khối ủ bổ sung 4% urê + chủng $H23$	7,00	7,82	23,5	-	-	-
Khối ủ bổ sung 4% urê + 5% rỉ mật + chủng $H23$	7,30	5,22	45,4	-	-	-
Công thức hoàn chỉnh không bổ sung vi khuẩn	7,10	4,34	57,9	2,17	8,30	26,70
Công thức hoàn chỉnh có bổ sung chủng $H23$	8,00	4,23	60,5	2,68	9,70	24,20

Công thức phối trộn hoàn chỉnh được tác giả xác lập gồm: rơm lúa khô cắt ngắn kích thước (0,2-0,5) $\times$ (0,5-0,7) cm, điều chỉnh độ ẩm đạt 65%, bổ sung 0,5% muối ăn ($NaCl$), 5% rỉ mật đường, 4% urê, 6% cám gạo, 6% bột sắn và dịch nhân giống vi khuẩn lactic thuần khiết $H23$.

So với các nghiên cứu xử lý rơm truyền thống trước đây (chỉ ủ đơn thuần với kiềm hoặc urê thường kéo dài từ 2 đến 3 tuần và có pH kiềm cao khó bảo quản yếm khí), nghiên cứu này mang lại các đóng góp cụ thể:

• Rút ngắn thời gian lên men: Quá trình lên men đạt trạng thái cân bằng động vi sinh vật ngay sau 48 giờ và hoàn tất chuyển hóa sinh hóa ở 72 giờ, cho phép sử dụng thức ăn chỉ sau 3 đến 4 ngày ủ (thay vì 14-21 ngày như phương pháp thông thường).
• Nâng cao chất lượng dinh dưỡng: Hàm lượng protein thô trong sản phẩm đạt 9,7% VCK (tăng 54,9% so với rơm nguyên liệu ban đầu là 6,26% VCK); xơ thô giảm từ 32,6% xuống 24,2% VCK (giảm 25,8%), tạo hàm lượng axit lactic đạt 2,68%, mang lại mùi thơm chua dễ chịu kích thích tiêu hóa của gia súc.
• Kiểm soát quá trình lên men: Khắc phục triệt để hiện tượng kiềm hóa do $NH_3$ khi ủ rơm với urê nhờ bổ sung nguồn đường dễ lên men (rỉ mật) và chủng vi khuẩn lactic $H23$, đưa pH về mức an toàn 4,23.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận tồn tại một số hạn chế gắn liền với phạm vi thực hiện được tác giả ghi nhận:

• Toàn bộ các thí nghiệm mới chỉ thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm với khối lượng mẫu nhỏ (500 gam/mẫu trong túi nilon), chưa phản ánh đầy đủ các biến thiên về nhiệt độ khối ủ, mức độ nén dẽ và độ thoát khí tại các hố ủ, bao ủ cỡ lớn hoặc silo công nghiệp.
• Nghiên cứu chưa triển khai thử nghiệm in vivo trên động vật sống để đánh giá các chỉ tiêu sinh lý thực tế như lượng thức ăn thu nhận hàng ngày, tỷ lệ tiêu hóa các chất dinh dưỡng qua đường tiêu hóa, sự thay đổi pH dịch dạ cỏ và tăng khối lượng của trâu, bò.

Hướng nghiên cứu tiếp theo được tác giả đề xuất:

• Mở rộng quy mô thực nghiệm ra điều kiện chăn nuôi nông hộ và trang trại với các loại hố ủ xây bằng gạch, túi ủ thể tích lớn.
• Tiến hành thử nghiệm nuôi dưỡng trực tiếp trên đàn gia súc nhai lại (bò thịt hoặc bò sữa) để kiểm chứng hiệu quả kinh tế và mức độ tăng trưởng thực tế.

Giá trị tham khảo

Báo cáo khóa luận là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

• Sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu chuyên ngành Công nghệ thực phẩm, Công nghệ sinh học, Chăn nuôi - Thú y và Nông học quan tâm đến kỹ thuật chế biến phụ phẩm nông nghiệp và công nghệ lên men thức ăn gia súc.
• Các kỹ thuật viên tại các trang trại chăn nuôi gia súc nhai lại đang tìm kiếm giải pháp kỹ thuật dự trữ thức ăn thô xơ cho mùa đông hoặc mùa khô hạn.

Các nội dung có giá trị tham khảo cao nhất trong văn bản gồm:

• Quy trình chuẩn bị và xử lý nguyên liệu rơm lúa (tính toán lượng nước bù ẩm đưa về 65% và kích thước cắt ngắn tối ưu).
• Tỷ lệ phối trộn tổ hợp phụ gia (4% urê, 5% rỉ mật, 6% cám gạo, 6% bột sắn, 0,5% muối) giải quyết bài toán cân bằng giữa nguồn nitơ phi protein và nguồn cacbonhydrat lên men nhanh.
• Kỹ thuật phân tích các chỉ tiêu hóa sinh thức ăn chăn nuôi: quy trình chưng cất đạm Kjeldahl tự động, quy trình phân tích xơ thô bằng phương pháp thủy phân axit - kiềm và phương pháp xác định độ chua Thorner theo TCVN 5860:1994.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao việc ủ rơm rạ riêng lẻ với urê không thể bảo quản được trong thời gian dài?
Khi ủ rơm rạ với urê mà không có nguồn cacbonhydrat bổ sung, vi sinh vật phân giải urê tạo ra lượng lớn khí amoniac ($NH_3$). Lượng $NH_3$ này làm kiềm hóa khối ủ, khiến pH tăng cao (sau 72 giờ đạt 7,82 đến 7,89) và làm giảm độ chua xuống mức rất thấp (19,3 đến 23,5 °T). Ở môi trường pH kiềm và thiếu axit hữu cơ, các vi khuẩn gây thối không bị ức chế, dẫn đến thức ăn nhanh chóng bị phân hủy, thối hỏng và không thể bảo quản dài ngày.

2. Độ ẩm và kích thước rơm rạ tối ưu được xác định qua thực nghiệm là bao nhiêu?
Qua khảo sát 5 dải độ ẩm và 3 kích thước cắt, tác giả xác định độ ẩm tối ưu là 65% và kích thước rơm tối ưu là KT1: (0,2-0,5) $\times$ (0,5-0,7) cm. Ở trạng thái này, diện tích tiếp xúc của cơ chất với tế bào vi sinh vật là lớn nhất mà không gây cản trở trao đổi chất; sau 72 giờ ủ có bổ sung vi khuẩn, mật độ tế bào đạt đỉnh $5,9 \times 10^9\ CFU/g$, pH hạ xuống mức 5,02 và độ chua đạt 49,7 °T.

3. Chủng vi khuẩn lactic H23 đem lại cải thiện sinh hóa cụ thể nào so với mẫu không bổ sung vi sinh vật?
Ở công thức hoàn chỉnh sau 72 giờ lên men, mẫu có bổ sung chủng $H23$ vượt trội so với mẫu đối chứng không bổ sung chủng: mật độ vi khuẩn đạt $8,0 \times 10^9\ CFU/g$ (so với $7,1 \times 10^9\ CFU/g$), pH giảm sâu xuống 4,23 (so với 4,34), độ chua đạt 60,5 °T (so với 57,9 °T), hàm lượng axit lactic sinh ra đạt 2,68% (so với 2,17%), protein thô đạt 9,7% VCK (so với 8,3% VCK) và xơ thô giảm xuống còn 24,2% VCK (so với 26,7% VCK).

4. Vai trò của việc bổ sung đồng thời cám gạo và bột sắn vào khối ủ là gì?
Cám gạo và bột sắn đóng vai trò là nguồn thức ăn tinh bổ sung chất bột đường dễ tiêu hóa, cung cấp năng lượng bổ trợ cho hệ vi sinh vật phát triển mạnh mẽ ở giai đoạn đầu, đồng thời cân bằng tỷ lệ tinh/thô trong khẩu phần ăn của gia súc. Việc bổ sung đồng thời hai thành phần này (mỗi loại 6%) giúp đẩy độ chua của khối ủ lên mức cao nhất (60,5 °T) và hỗ trợ hạ pH nhanh chóng.

5. Tại sao tác giả kết luận thời gian ủ có thể rút ngắn xuống chỉ còn 3 đến 4 ngày?
Dữ liệu theo dõi qua các mốc 24, 48 và 72 giờ cho thấy mật độ tế bào vi khuẩn lactic đạt trạng thái cân bằng động ngay từ sau 48 giờ và các biến đổi hóa sinh (tích lũy axit lactic, giảm xơ, tăng protein) đạt độ ổn định ở 72 giờ. Nhờ có chủng khởi động thuần khiết $H23$ và cơ chất giàu dinh dưỡng, pha lên men diễn ra với tốc độ rất nhanh, cho phép đưa sản phẩm ra sử dụng an toàn sau 72 đến 96 giờ mà không cần ủ kéo dài nhiều tuần như phương pháp tự nhiên.

Kết luận

Khóa luận của tác giả Hoàng Thị Lâm Quỳnh đã hoàn thiện thành công quy trình công nghệ ủ chua rơm lúa khô làm thức ăn gia súc ở quy mô phòng thí nghiệm thông qua việc tối ưu hóa độ ẩm (65%), kích thước nguyên liệu và tỷ lệ phối trộn phụ gia (0,5% muối, 4% urê, 5% rỉ mật, 6% cám gạo, 6% bột sắn cùng chủng vi khuẩn lactic $H23$). Sản phẩm thu được sau 72 giờ lên men có chất lượng hóa sinh vượt trội với hàm lượng protein thô đạt 9,7% VCK, xơ thô giảm còn 24,2% VCK và pH hạ an toàn về 4,23. Công trình mở ra giải pháp công nghệ sinh học thiết thực, có tính khả thi cao nhằm nâng cao giá trị dinh dưỡng của phụ phẩm nông nghiệp, giải quyết tình trạng thiếu hụt thức ăn thô xanh cho đàn gia súc nhai lại trong điều kiện chăn nuôi thực tế.

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 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, 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 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 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 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].