Tổng quan nghiên cứu

Theo báo cáo của Cục Chăn nuôi, Việt Nam hiện có đàn lợn khoảng 29 triệu con, đứng đầu ASEAN và thứ hai châu Á, thuộc nhóm 15 nước có đàn lợn lớn nhất thế giới. Tốc độ tăng trưởng đàn lợn giai đoạn 2007–2017 đạt trung bình 0,91%/năm. Năm 2016, sản lượng thịt lợn đạt 3,36 triệu tấn, tăng 5% so với năm trước, đứng thứ 7 thế giới. Tuy nhiên, xuất khẩu thịt lợn chưa tương xứng với năng lực sản xuất do giá thành cao, phụ thuộc thức ăn công nghiệp, chất lượng thịt không đảm bảo và dư lượng kháng sinh vượt ngưỡng. Năm 2017, ngành chăn nuôi gặp khó khăn khi xuất khẩu lợn hơi tiểu ngạch giảm mạnh, chi phí chăn nuôi cao hơn giá bán, nhiều chuồng trại bỏ trống.

Thức ăn chiếm tới 70% chi phí chăn nuôi, là yếu tố quyết định chất lượng và giá thành sản phẩm. Việt Nam nhập khẩu 1,5 triệu tấn thức ăn chăn nuôi thành phẩm và 16,3 triệu tấn nguyên liệu, trong khi nguồn nguyên liệu nội địa chỉ đáp ứng một phần. Việc sử dụng thức ăn thô xanh lên men dạng lỏng (Liquid Feed - LF) được xem là giải pháp tiềm năng nhằm giảm chi phí, nâng cao chất lượng thức ăn và tăng sức cạnh tranh cho ngành chăn nuôi lợn. Nghiên cứu tập trung tuyển chọn vi sinh vật phù hợp để lên men thức ăn thô xanh dạng lỏng, nhằm cải thiện hàm lượng protein, giảm xơ, tăng khả năng tiêu hóa và bảo quản thức ăn.

Mục tiêu nghiên cứu là tuyển chọn các chủng vi sinh vật Bacillus spp. sinh cellulase và enzym ngoại bào cao, vi khuẩn lactic sinh axit lactic cao, nấm men tích lũy protein đơn bào, đánh giá đặc tính ức chế vi sinh vật gây bệnh, chịu muối mật, kháng kháng sinh, nghiên cứu lên men và ứng dụng chế phẩm vi sinh cho lên men thức ăn thô xanh dạng lỏng phục vụ chăn nuôi lợn. Nghiên cứu thực hiện trên nguồn vi sinh vật phân lập từ phân lợn và thức ăn ủ chua phụ phẩm nông nghiệp tại tỉnh Phú Thọ, kết hợp với nguyên liệu thức ăn thô xanh như cỏ voi, rau muống tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về:

  • Lên men thức ăn thô xanh dạng lỏng (Liquid Feed - LF): Quá trình lên men sử dụng vi sinh vật lactic (Lactobacillus plantarum, Pediococcus spp.) và nấm men (Saccharomyces cerevisiae) để tạo ra thức ăn có pH thấp, giàu axit lactic, giúp bảo quản thức ăn và cải thiện tiêu hóa cho lợn.

  • Vai trò vi sinh vật trong phân giải chất xơ: Vi khuẩn Bacillus spp. có khả năng sinh enzyme ngoại bào như cellulase, protease, amylase giúp phân giải cellulose, tinh bột, protein thành các hợp chất dễ hấp thu, tăng hiệu quả sử dụng thức ăn.

  • Đặc tính probiotic: Vi sinh vật có khả năng ức chế vi khuẩn gây bệnh, chịu được pH axit và muối mật trong đường tiêu hóa, giúp cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột, tăng cường sức khỏe vật nuôi.

  • Protein đơn bào (Single Cell Protein - SCP): Nấm men Saccharomyces cerevisiae tích lũy protein đơn bào cao, cung cấp nguồn protein bổ sung trong thức ăn chăn nuôi.

Các khái niệm chính bao gồm: lên men lactic, enzyme ngoại bào, probiotic, protein đơn bào, thức ăn thô xanh, thức ăn lên men dạng lỏng.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: 47 chủng vi khuẩn Bacillus, 24 chủng vi khuẩn lactic, 14 chủng nấm men phân lập từ phân lợn trưởng thành và thức ăn ủ chua phụ phẩm nông nghiệp tại tỉnh Phú Thọ. Nguyên liệu thức ăn thô xanh gồm cỏ voi, rau muống trồng tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam.

  • Phương pháp phân tích: Xác định hoạt tính enzyme ngoại bào (cellulase, protease, xylanase) bằng phương pháp cấy chấm điểm trên môi trường đặc biệt; định lượng axit lactic bằng phương pháp quang phổ; xác định sinh khối và hàm lượng protein thô của nấm men; đánh giá khả năng kháng vi sinh vật gây bệnh, kháng kháng sinh, chịu pH axit và muối mật; phân loại vi sinh vật bằng phương pháp sinh học phân tử (khuếch đại và giải trình tự gen 16S rDNA và ITS rDNA).

  • Lên men và tạo chế phẩm: Nhân giống vi sinh vật trên môi trường lỏng, lên men quy mô 5 lít, thu hồi sinh khối, phối trộn chế phẩm vi sinh với thức ăn thô xanh theo tỷ lệ 0,5-1,5% vật chất khô, ủ lên men yếm khí trong 120 giờ.

  • Phân tích dinh dưỡng: Xác định các chỉ tiêu chất khô, protein thô, mỡ thô, xơ thô, xơ trung tính, xơ axit, khoáng tổng số, pH và năng lượng trao đổi (ME) theo tiêu chuẩn Việt Nam và NRC (1998).

  • Timeline nghiên cứu: Từ tuyển chọn chủng vi sinh vật, đánh giá đặc tính sinh học, lên men quy mô phòng thí nghiệm đến thử nghiệm phối trộn và phân tích dinh dưỡng trong khoảng thời gian nghiên cứu kéo dài nhiều tháng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Tuyển chọn vi sinh vật sinh enzyme ngoại bào cao: Trong 47 chủng Bacillus, 38 chủng (80,85%) sinh ít nhất một loại enzyme cellulase, protease hoặc xylanase. 17 chủng (36,17%) sinh cả ba loại enzyme với đường kính vòng phân giải lên đến 45 mm. Hoạt độ cellulase của 26 chủng được xác định dao động từ 17,21 đến 630,67 U/mL, trong đó các chủng VTX16, VTX18 có hoạt độ cao nhất (khoảng 590-630 U/mL).

  2. Vi khuẩn lactic sinh axit lactic cao: 15/24 chủng vi khuẩn lactic có khả năng sinh axit tổng số và axit lactic với hàm lượng từ 0,48 đến 24,74 mg/mL. Chủng LTX31 sinh axit lactic cao nhất (24,74 mg/mL). Các chủng này có khả năng kháng nhiều loại kháng sinh phổ biến và ức chế vi sinh vật gây bệnh.

  3. Nấm men tích lũy protein đơn bào: 14 chủng nấm men được khảo sát, trong đó chủng MTX14 có sinh khối cao nhất (18,62 g/L) và hàm lượng protein thô đạt 36,5% khối lượng khô, phù hợp làm nguồn protein bổ sung trong thức ăn.

  4. Đặc điểm sinh học và phân loại: Chủng VTX16 và VTX18 được xác định là Bacillus subtilis và Bacillus licheniformis; LTX28 là Lactobacillus plantarum; MTX14 là Saccharomyces cerevisiae. Các chủng này có khả năng chịu pH axit đến 2,0 và muối mật 0,3-3% với tỷ lệ sống sót trên 70-80%, đảm bảo tồn tại trong đường tiêu hóa lợn.

  5. Ứng dụng lên men thức ăn thô xanh: Sau 120 giờ lên men với tỷ lệ chế phẩm vi sinh 1% vật chất khô, năng lượng trao đổi (ME) tăng từ 2800 lên 2972 kcal/kg DM, protein thô tăng từ 14% lên 15,32%, mỡ thô tăng nhẹ, trong khi các chỉ tiêu xơ thô giảm đáng kể (xơ trung tính giảm từ 44,32% xuống 28,73%). pH thức ăn giảm từ 6,5 xuống 5,8, giúp bảo quản và cải thiện tiêu hóa.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy việc tuyển chọn và sử dụng các chủng vi sinh vật có hoạt tính enzyme ngoại bào cao, khả năng sinh axit lactic và protein đơn bào phù hợp giúp cải thiện chất lượng thức ăn thô xanh lên men dạng lỏng. Hoạt tính cellulase cao của Bacillus spp. giúp phân giải cellulose, giảm hàm lượng xơ khó tiêu, tăng khả năng tiêu hóa thức ăn. Vi khuẩn lactic với khả năng sinh axit lactic cao làm giảm pH, ức chế vi sinh vật gây bệnh, tăng tính ổn định của thức ăn lên men. Nấm men Saccharomyces cerevisiae cung cấp protein đơn bào, bổ sung dinh dưỡng cho vật nuôi.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, hàm lượng axit lactic và hoạt tính enzyme của các chủng tuyển chọn trong nghiên cứu này tương đương hoặc cao hơn, chứng tỏ hiệu quả tuyển chọn chủng vi sinh vật phù hợp. Việc giảm hàm lượng xơ và tăng năng lượng trao đổi sau lên men phù hợp với mục tiêu nâng cao hiệu quả sử dụng thức ăn, giảm chi phí chăn nuôi.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ hoạt độ cellulase của các chủng Bacillus, biểu đồ hàm lượng axit lactic của vi khuẩn lactic, bảng so sánh thành phần dinh dưỡng trước và sau lên men, biểu đồ tỷ lệ sống sót của vi sinh vật ở các điều kiện pH và muối mật.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Phát triển quy trình sản xuất chế phẩm vi sinh: Tối ưu hóa quy trình lên men, thu hồi sinh khối và phối trộn chế phẩm vi sinh với thức ăn thô xanh theo tỷ lệ 1% vật chất khô để đảm bảo chất lượng và hiệu quả kinh tế. Thời gian thực hiện: 6-12 tháng. Chủ thể: Viện nghiên cứu, doanh nghiệp sản xuất thức ăn chăn nuôi.

  2. Ứng dụng thức ăn thô xanh lên men dạng lỏng trong chăn nuôi lợn: Thay thế một phần thức ăn công nghiệp bằng thức ăn lên men dạng lỏng để giảm chi phí, nâng cao chất lượng thịt và sức khỏe vật nuôi. Thời gian thử nghiệm: 12-18 tháng. Chủ thể: Doanh nghiệp chăn nuôi, hộ nông dân.

  3. Đào tạo và chuyển giao công nghệ: Tổ chức các khóa đào tạo, hội thảo về kỹ thuật lên men thức ăn thô xanh dạng lỏng và sử dụng chế phẩm vi sinh cho cán bộ kỹ thuật, nông dân và doanh nghiệp. Thời gian: 6 tháng. Chủ thể: Viện nghiên cứu, các trường đại học, cơ quan quản lý.

  4. Nghiên cứu mở rộng và hoàn thiện: Tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện chế phẩm vi sinh, đánh giá hiệu quả kinh tế, môi trường và sức khỏe vật nuôi khi sử dụng thức ăn lên men dạng lỏng trên quy mô lớn. Thời gian: 2-3 năm. Chủ thể: Viện nghiên cứu, các tổ chức khoa học công nghệ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành chăn nuôi, công nghệ sinh học: Nghiên cứu về vi sinh vật ứng dụng trong chăn nuôi, lên men thức ăn, phát triển chế phẩm vi sinh.

  2. Doanh nghiệp sản xuất thức ăn chăn nuôi: Áp dụng công nghệ lên men thức ăn thô xanh dạng lỏng, phát triển sản phẩm mới, giảm chi phí sản xuất.

  3. Hộ chăn nuôi lợn quy mô nhỏ và vừa: Nâng cao hiệu quả chăn nuôi, giảm chi phí thức ăn, cải thiện chất lượng sản phẩm.

  4. Cơ quan quản lý và chính sách nông nghiệp: Xây dựng chính sách hỗ trợ phát triển công nghệ sinh học trong chăn nuôi, thúc đẩy sản xuất thức ăn nội địa, giảm nhập khẩu.

Câu hỏi thường gặp

  1. Lên men thức ăn thô xanh dạng lỏng có lợi ích gì so với thức ăn công nghiệp?
    Lên men thức ăn thô xanh giúp giảm chi phí thức ăn, tăng hàm lượng protein, giảm xơ khó tiêu, cải thiện tiêu hóa và sức khỏe đường ruột, đồng thời giảm sử dụng kháng sinh và chất bảo quản độc hại.

  2. Các chủng vi sinh vật nào được sử dụng trong nghiên cứu?
    Bao gồm Bacillus subtilis VTX16, Bacillus licheniformis VTX18 có hoạt tính enzyme ngoại bào cao; Lactobacillus plantarum LTX28 sinh axit lactic cao; Saccharomyces cerevisiae MTX14 tích lũy protein đơn bào.

  3. Làm thế nào để đảm bảo vi sinh vật tồn tại trong đường tiêu hóa lợn?
    Các chủng được tuyển chọn có khả năng chịu pH axit đến 2,0 và muối mật 0,3-3% với tỷ lệ sống sót trên 70-80%, giúp chúng tồn tại và phát huy tác dụng probiotic trong ruột lợn.

  4. Tỷ lệ phối trộn chế phẩm vi sinh với thức ăn thô xanh là bao nhiêu?
    Nghiên cứu cho thấy tỷ lệ 1% vật chất khô chế phẩm vi sinh phối trộn với thức ăn thô xanh là tối ưu, cải thiện đáng kể các chỉ tiêu dinh dưỡng và pH thức ăn.

  5. Ứng dụng thực tế của thức ăn lên men dạng lỏng trong chăn nuôi lợn như thế nào?
    Thức ăn lên men dạng lỏng giúp tăng trọng nhanh, giảm tỷ lệ tiêu chảy, cải thiện chất lượng thịt, giảm mùi hôi chất thải và giảm chi phí thức ăn, phù hợp với các mô hình chăn nuôi hữu cơ và thâm canh.

Kết luận

  • Đã tuyển chọn thành công 4 chủng vi sinh vật phù hợp cho lên men thức ăn thô xanh dạng lỏng gồm Bacillus subtilis VTX16, Bacillus licheniformis VTX18, Lactobacillus plantarum LTX28 và Saccharomyces cerevisiae MTX14.
  • Các chủng có hoạt tính enzyme ngoại bào cao, khả năng sinh axit lactic và protein đơn bào, đồng thời chịu được điều kiện pH axit và muối mật trong đường tiêu hóa.
  • Quy trình lên men thức ăn thô xanh với tỷ lệ chế phẩm vi sinh 1% đã cải thiện đáng kể năng lượng trao đổi, protein thô, giảm hàm lượng xơ và pH thức ăn.
  • Kết quả nghiên cứu mở ra hướng phát triển thức ăn chăn nuôi nội địa, giảm phụ thuộc thức ăn công nghiệp và nâng cao hiệu quả chăn nuôi lợn.
  • Đề xuất tiếp tục hoàn thiện chế phẩm, mở rộng ứng dụng và đánh giá hiệu quả kinh tế, môi trường trong thực tế chăn nuôi.

Hành động tiếp theo: Khuyến khích các tổ chức nghiên cứu và doanh nghiệp phối hợp triển khai ứng dụng công nghệ lên men thức ăn thô xanh dạng lỏng, đào tạo kỹ thuật và phát triển sản phẩm chế phẩm vi sinh phù hợp với điều kiện Việt Nam.