ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NOUPHONE MANIVANH LÀM GIÀU PROTEIN CỦ SẮN BẰNG CÁCH LÊN MEN VỚI NẤM MEN LÀM THỨC ĂN CHO LỢN ĐỊA PHƯƠNG Ở LÀO LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP HUẾ, 2019 ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NOUPHONE MANIVANH LÀM GIÀU PROTEIN CỦ SẮN BẰNG CÁCH LÊN MEN VỚI NẤM MEN LÀM THỨC ĂN CHO LỢN ĐỊA PHƯƠNG Ở LÀO CHUYÊN NGÀNH: CHĂN NUÔI MÃ SỐ: 9620105 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN 1: PHÓ GIÁO SƯ, TIẾN SĨ LÊ VĂN AN 2: PHÓ GIÁO SƯ, TIẾN SĨ TRẦN THỊ THU HỒNG HUẾ, 2019 GIỚI THIỆU ĐẶT VẤN ĐỀ Lợn động vật quan trọng hộ chăn nuôi quy mô nhỏ vùng cao Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân Lào bán cần tiền mặt để mua gạo thực phẩm khác, để trả học phí chi phí bệnh viện cho người gia đình bị ốm thịt lợn sử dụng nghi lễ truyền thống gia đình Lợn nhốt khu vực nhỏ, thích ứng với nhiều phụ phẩm nơng nghiệp, nhà bếp mang lại lợi nhuận đầu tư nhanh chóng (Steinfeld, 1998) Khoảng 75% hộ gia đình vùng cao nước ni lợn (FAO, 2017) Nhìn chung, lợn địa chiếm khoảng 85,1% hệ thống chăn nuôi quy mơ nhỏ (DLF, 2017), chúng khỏe mạnh kiếm thức ăn cho chúng điều kiện tự do, lợn địa nuôi chủ yếu hệ thống đầu tư thấp chủ yếu từ thức ăn tự nhiên (Kennard, 1996; FLSP, 2002) Ở hầu hết vùng Lào, phụ phẩm nông nghiệp, cám gạo cỏ tự nhiên thức ăn cho lợn (ILRI 2002) Ở vùng nông thôn Lào, nơi hầu hết nông dân trồng lúa để bán, thức ăn cho lợn cám gạo cho ăn với lượng nhỏ thức ăn xanh Do đó, cám gạo có sẵn hầu hết hộ nông dân giá trị dinh dưỡng cám gạo không cao (ILRI, 2002; FLSP, 2002) Do thức ăn chiếm khoảng 50-60% chi phí sản xuất, nên chất lượng thức ăn quan trọng thành công hoạt động chăn nuôi lợn Các vấn đề xảy thức ăn chất lượng thấp dẫn đến ăn, tăng trưởng chậm, tỷ lệ chuyển đổi thức ăn cao tỷ lệ sống thấp vấn đề chất lượng nguyên liệu, công thức thức ăn, công nghệ chế biến, lưu trữ quản lý thức ăn Vấn đề việc cung cấp protein đậu nành bột cá lại khơng có sẵn vùng nơng thôn đắt đỏ (Phengsavanh Stür., 2006) Trồng sắn chủ yếu để lấy củ Năng suất củ sắn khác tùy thuộc vào độ phì nhiêu đất, hệ thống quản lý tưới tiêu Năng suất củ sắn từ 10 đến 15 / mà khơng cần đầu tư đất bị xói mòn (Howeler, 1991) Ở Lào, sắn (Manihot esculenta Crantz) gọi ‘Man Ton’, trồng quan trọng thứ ba Lào, sau lúa ngô cho nông dân sản xuất nhỏ vùng cao Gần đây, sắn trở thành trồng quan trọng cho sử dụng nước xuất sử dụng làm thực phẩm thức ăn chăn nuôi chế biến công nghiệp thành tinh bột (Bộ Nông nghiệp Lâm nghiệp, 2013) Sắn trở thành trồng Lào, chủ yếu xuất tinh bột chiết xuất từ củ sắn Có năm nhà máy tinh bột sắn có tổng diện tích trồng sắn 60.475 ha, cho suất trung bình củ tươi 27 / Sản lượng hàng năm 1,6 triệu (Bộ Nông nghiệp Lâm nghiệp, 2013) Các nông trại sắn không cần nguồn thu nhập cho hộ gia đình nơng thơn mà sử dụng phần ăn lợn làm nguồn lượng củ sắn có hàm lượng lượng cao (75 đến 85% carbohydrate hòa tan) protein thơ thấp (2 đến 3% CP) Củ sắn bao gồm carbohydrate tiêu hóa cao dạng tinh bột với chất xơ (Kang cs, 2015; Polyorach cs, 2013) Lên men trạng thái rắn củ sắn công nghệ đầy hứa hẹn có khả nâng hàm lượng protein lên mức cần thiết để cân carbohydrate, tạo thức ăn gần hồn chỉnh cho lợn (Boonnop cs, 2009) Sengxayalth Preston, (2017a) báo cáo gia tăng protein thực từ đến 12% theo vật chất khô (VCK) bột sắn Vanhnasin cộng sự, (2016a) protein thực củ sắn tăng từ đến 7% chất khô (DM) Những phát tương tự báo cáo Balagopalan cộng sự, (1988), họ phát triển trình lên men trạng thái rắn để làm giàu protein bột sắn chất thải nhà máy tinh bột sắn nấm Trichoderma pseudokonigii rifai Lên men nấm men, vi khuẩn nghiên cứu để làm giảm thành phần phi dinh dưỡng, làm tăng giá trị dinh dưỡng sản phẩm phụ nông nghiệp (Okpako et al 2008; Aderemi et al 2007; Trần Thị Thu Hồng Nguyễn Văn Ca, 2013) Phosphate bổ sung dẫn đến tăng sinh khối nấm men vi khuẩn (Papagianni et al 1999) Hữu Khammeng, (2014) báo cáo thay ngô bột sắn lên men có chứa 13% protein thơ ( theo VCK), tỷ lệ tiêu hóa tồn dư Nito tương tự phần đối chứng Protein làm giàu từ củ sắn cung cấp phần ăn lợn tới 25 đến 28% protein phần ăn dựa bột sắn (hoặc củ sắn ủ), thay khoai môn ủ (Vanhnsin Preston, 2016b) bột đậu nành (Sengxayalth Preston, 2017b) Cũng tương tự tăng trưởng lợn báo cáo Phương cộng sự, (2013) bột sắn làm giàu từ đến 5,5% protein thực sử dụng nấm Aspergillus niger để ủ Thức ăn địa phương sử dụng hệ thống chăn nuôi nhỏ cho lợn bao gồm phụ phẩm gạo, thức ăn từ trồng nguyên liệu từ thực vật xanh khác (ILRI 2002) Tuy nhiên, thức ăn địa phương có giá trị dinh dưỡng thấp Phụ nữ thường người chủ chốt việc này, theo thông lệ truyền thống, họ dành đến ngày để thu thập chuẩn bị thức ăn cho lợn (Trung tâm Nghiên cứu Nông nghiệp Quốc tế Úc 2010) Nông dân có kiến thức tối ưu hóa việc sử dụng nguồn thức ăn có, tốc độ tăng trưởng lợn 100 đến 120 g / ngày phụ thuộc vào thức ăn địa phương Trong thức ăn hoàn chỉnh thương mại, nguồn protein phổ biến bột cá bột đậu nành Những thức ăn cung cấp protein chất lượng cao cho lợn, chúng nhập đắt tiền Do giá cao, nguồn protein sử dụng hộ nông dân nghèo (Phengsavanh cs, 2010) Vì vậy, cải thiện giá trị dinh dưỡng dồi thức ăn địa phương vùng họ, đặc biệt ứng dụng lên men vi sinh vật, cải thiện giá trị dinh dưỡng thức ăn địa phương sử dụng làm thức ăn cho lợn địa phương Lào, giúp giảm chi phí thức ăn mang lại lợi ích kinh tế cho nông dân vùng nông thôn MỤC TIÊU Mục đích tổng thể luận án cải thiện giá trị dinh dưỡng củ sắn cách lên men với nấm (Saccharomyces cerevisiae), phụ gia Urea di-ammonium phosphate nguồn protein sử dụng phần lợn Moo Lath Mục tiêu cụ thể là: • Nghiên cứu giá trị dinh dưỡng củ sắn cách lên men với nấm (Saccharomyces cerevisiae), phụ gia Urê Di-ammonium phosphate • Nghiên cứu yếu tố giới hạn q trình tổng hợp protein thực từ protein thơ q trình lên men củ sắn • Đánh giá việc sử dụng củ sắn làm giàu protein phần thay thân khoai mơn ủ chua chế độ ăn có thân chuối – phần sở cho lợn Moo Lath CHƯƠNG TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU Có điểm sau: (i) Chăn ni lợn Lào; (ii) nhu cầu protein axit amin lợn phát triển; (iii) thức ăn cho lợn Lào; (iv) phương pháp cải thiện giá trị cho thức ăn chăn ni có hàm lượng protein thấp; (v) sử dụng thức ăn thô xanh cho lợn CHƯƠNG CẢI THIỆN GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG CỦA CỦ SẮN (Manihot esculenta Crantz) ĐẶT VẤN ĐỀ Những vấn đề chăn nuôi lợn quy mô nhỏ vùng cao CHDCND Lào tỷ lệ chết lợn cao tốc độ sinh trưởng thấp Hầu hết tất giống lợn thuộc giống địa phương (Mou Lath), quản lý hệ thống bẩn chịu bất cập thức ăn chất lượng số lượng Theo khảo sát Phonepaseuth cs, (2010), hầu hết lợn vùng cao có tốc độ sinh trưởng thấp (20-50 g / ngày) tỷ lệ chết cao (30-50%) Lợn cai sữa cần từ đến tháng để đạt trọng lượng sống từ 20 đến 30 kg Củ sắn bao gồm carbohydrate nguồn lượng chủ yếu Hàm lượng tinh bột thay đổi từ 32 đến 35% khối lượng củ tươi 80 đến 90% khối lượng củ khô (Montagnac et al., 2009) Hàm lượng protein không đáng kể, từ đến 3% chất khô (Buitrago, 1990) Một cách để cải thiện hàm lượng protein thức ăn giàu carbohydrate lên men trạng thái rắn với nấm men (Araujo cs, 2008; Hong Ca, 2013) Quá trình lên men bột sắn với S cerevisiae tăng mức protein từ 4,4% lên 10,9% theo VCK làm giảm hàm lượng xyanua (Oboh Kindahunsi, 2005) Lên men trạng thái rắn củ sắn urê di-ammonium phosphate (DAP) cơng nghệ đầy hứa hẹn có khả nâng hàm lượng protein lên mức cần thiết để cân carbohydrate, tạo phần thức ăn gần hoàn chỉnh cho động vật lợn gia cầm (Boonnop cs, 2009) Thực tế, nghiên cứu báo cáo tất hợp chất nitơ thêm vào (urê DAP) chuyển đổi thành protein thực, mức độ không vượt 50 đến 70% protein thơ thí nghiệm với củ sắn lên men (Vanhnasin Preston, 2016a) bột củ sắn (Sengxayalth cs, 2017a) Nấm men trực tiếp sử dụng urê mà trước tiên phải thủy phân thành amoniac urease Tuy nhiên, hoạt động urease bị ức chế pH thấp (Kay Reid, 1934), giảm nhanh củ sắn lên men THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Địa diểm Thí nghiệm thực Phòng thí nghiệm môn Khoa học Động vật, Khoa Nông nghiệp Tài nguyên Rừng, Đại học Souphanouvong Địa điểm nằm cách thành phố Luông Pha Băng, CHDCND Lào km Nhiệt độ trung bình hàng ngày khu vực thời điểm thí nghiệm 27° C (khoảng 22-32 ° C) Thiết kế thí nghiệm Thí nghiệm bố trí * * yếu tố thiết kế hoàn toàn ngẫu nhiên (CRD) với lần lặp giai đoạn Các nghiệm thức là: Xử lý củ sắn Hấp (ST) không hấp (NST) Di-ammonium phosphate DAP: 0, đến 2% củ sắn dạng tươi Quy trình Thời gian (ngày) Ngày 0, 3, 14 Hấp Củ sắn gọt vỏ băm nhỏ tay thành miếng nhỏ (1-2 cm) Một phần hấp 30 phút rổ tre đặt chảo chứa nước sôi Thành phần khối ủ tăng tỷ lệ DAP từ đến 2% cân Nito nghiệm thức urê với lượng nấm men cố định 3% để kiểm tra giá trị dinh dưỡng củ sắn sau lên men Củ sắn hấp lấy khỏi rổ tre để nguội 15 phút Củ sắn hấp khơng hấp sau trộn với urê, men (Saccharomyces cerevisiae) DAP (bảng 1) Tỷ lệ urê thay đổi tùy theo mức độ DAP cho khối ủ cân nitơ Các khối ủ sau chuyển vào rổ tre phủ lưới nhựa phép khơng khí vào tự (ảnh 2) lên men 14 ngày Nghiệm thức DAP-0 DAP-1 DAP-2 Bảng Thành phần khối ủ (theo VCK) Nấm men, DAP#, % Urea, % Củ sắn, % % 95 94.3 1.7 93.6 1.4 #Phosphorus 20% Nấm men saccharomyces cerevisiae sử dụng thí nghiệm Các tế bào S cerevisiae có hình tròn hình trứng, đường kính 5-10 mm Nó sinh sản cách phân chia gọi đâm chồi (Feldmann Horst, 2010) Di-ammonium phosphate (DAP) chứa 16% N 20% phốt (P); Urê có 46% Nito (theo VCK); nấm men (S cerevisiae) chứa 48,6% CP theo VCK Các tiêu theo dõi Vào ngày 0, 3, 14 mẫu lấy từ nghiệm thức Có bốn lần lặp lại giai đoạn nghiệm thức (mẫu không lặp lại phép đo giai đoạn) mẫu phân tích tiêu: VCK, Nito, chất hữu protein thực Trọng lượng tươi khối ủ nghiệm thức cân khoảng thời gian để xác định VCK q trình lên men Phân tích hóa học VCK, Nito khống phân tích theo phương pháp AOAC, (1990) Để ước tính protein thực, g mẫu tươi cho vào bình Erlenmeyer 125ml với 50 ml nước cất, để yên 30 phút, sau 10ml TCA (axit trichloracetic) thêm vào để yên 20-30 phút Sau mẫu lọc qua giấy Whatman # trọng lực Dịch lọc loại bỏ giấy lọc lại chất lơ lửng chuyển sang bình kjeldahl để ước tính tổng lượng Nito Chỉ tiêu protein thô protein thực thực mẫu tươi Phân tích thống kê Số liệu phân tích tùy chọn Mơ hình tuyến tính chung (GLM) chương trình ANOVA phần mềm Minitab, (2010) (phiên 16.0) Trong mơ hình, nguồn biến thể nghiệm thức, tương quan nghiệm thức sai số ngẫu nhiên So sánh cặp Turkey sử dụng để xác định khác biệt Các mơ hình thống kê sử dụng là: Yijk = µ +ci +dj + tk + (c*d*t)ijk + eijk Yijk biến phụ thuộc; µ: trung bình quần thể; ci ảnh hưởng củ sắn, dj ảnh hưởng DAP; tk ảnh hưởng thời gian; (c*d*t)ijk tương tác ba yếu tố; eijk sai số ngẫu nhiên KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Hấp củ sắn trước lên men dường có tác dụng (p = 0,67) việc chuyển đổi protein thô thành protein thực (bảng 2) Việc tăng tỷ lệ DAP từ đến 2% theo VCK làm tăng mức trung bình protein thực khối ủ từ 4,16 đến 5,85% theo VCK (bảng 2) Tỷ lệ protein thực khối ủ tăng theo xu hướng đường cong tuyến tính (R2 = 0,98) từ 2,3 đến 6,9% theo VCK thời gian lên men tăng từ đến 14 ngày; protein thô 10,5 theo VCK sau ủ không thay đổi vào cuối thời gian lên men Tỷ lệ protein thực so với protein thô tăng từ 24,6 lên 63,7 so với thời gian (bảng 2; hình 2) Tuy nhiên, theo (Vanhnasin Preston, 2016b) cho thấy VCK, protein thô (CP) protein thực (TP) củ sắn lên men (14 ngày) mà khơng có chất VCK 29,5%, CP 3%, TP 1,5% hàm lượng khoáng cao (97%) Bảng Giá trị trung bình VCK, chất hữu (OM), protein thô; protein thực tỷ lệ TP / CP giai đoạn khác trình lên men (% theo VCK) VCK OM CP TP TP/CP Hấp (ST) ST NST SEM p DAP, % VCK SEM p Thời gian (ngày) 14 SEM p abc 28.45 30.34 0.344 0.008 87.25 87.58 0.929 0.812 10.40 10.37 0.068 0.806 5.15 4.90 0.039 0.004 47.10 48.09 1.540 0.665 29.89 29.52 28.78 0.422 0.247 87.14 87.78 87.32 1.138 0.921 10.13b 10.53a 10.50a 0.084 0.025 4.16c 5.08b 5.85a 0.047